旋挖鉆施工工藝科技進(jìn)步獎(jiǎng)申報(bào)書(shū)

1、弓中國(guó)水利水電第四工程局有限公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)申報(bào)書(shū)項(xiàng)目名稱(chēng)：旋挖鉆機(jī)施工工藝可行性探討申報(bào)單位：中國(guó)水利水電第四工程局有限公司路橋分局申報(bào)等級(jí)：企業(yè)級(jí)申報(bào)時(shí)間：2011 年11 月 30日、項(xiàng)目基本情況項(xiàng)目編號(hào)：成果分類(lèi)項(xiàng) 目 名 稱(chēng)旋挖鉆機(jī)施工工藝可行性探討主要完成人主要完成單位推薦單位項(xiàng)目名稱(chēng)可否公布可以推薦等級(jí)主題詞旋挖鉆施工工藝探討學(xué)科專(zhuān)業(yè)分類(lèi)名 稱(chēng)代碼所屬?lài)?guó)民經(jīng)濟(jì)行業(yè)任務(wù)來(lái)源工程施工技術(shù)計(jì)劃（基金）名 稱(chēng)和編號(hào)項(xiàng)目起止時(shí)間起始 2011年11月1日完成 2011年11月30日二、項(xiàng)目簡(jiǎn)介（項(xiàng)目所屬科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、主要內(nèi)容、特點(diǎn)及應(yīng)用推廣情況）旋挖鉆機(jī)是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的

2、施工機(jī)械。主要適于砂土、粘性土、粉 質(zhì)土等土層施工，在灌注樁、連續(xù)墻、基礎(chǔ)加固等多種地基基礎(chǔ)施工中得到廣泛應(yīng)用，旋挖 鉆機(jī)的額定功率一般為125450kW，動(dòng)力輸出扭矩為120400kNm，最大成孔直徑可達(dá) 1.54m，最大成孔深度為6090m，可以滿(mǎn)足各類(lèi)大型基礎(chǔ)施工的要求。該類(lèi)鉆機(jī)一般采用液壓履帶式伸縮底盤(pán)、自行起落可折疊鉆桅、伸縮式鉆桿、帶有垂直 度自動(dòng)檢測(cè)調(diào)整、孔深數(shù)碼顯示等整機(jī)操縱一般采用液壓先導(dǎo)控制、負(fù)荷傳感，具有操作輕 便、舒適等特點(diǎn)。該類(lèi)鉆機(jī)配合不同鉆具，適用于干式（短螺旋）或濕式（回轉(zhuǎn)斗）及巖層 （巖心鉆）的成孔作業(yè)，還可配掛長(zhǎng)螺旋鉆、地下連續(xù)墻抓斗、振動(dòng)樁錘等，實(shí)現(xiàn)多種功能

3、 主要用于市政建設(shè)、公路橋梁、工業(yè)和民用建筑、地下連續(xù)墻、水利、防滲護(hù)坡等基礎(chǔ)施工 國(guó)內(nèi)的專(zhuān)家認(rèn)為：旋挖鉆機(jī)在國(guó)內(nèi)今后幾年仍有很大的市場(chǎng)。目前樁基施工通常使用沖擊鉆、回旋鉆、螺旋鉆和旋挖鉆。施工現(xiàn)場(chǎng)的大量實(shí)踐表明， 旋挖鉆工作功效大、效率高、成孔快、無(wú)泥漿循環(huán)、自動(dòng)化程度高，且在保工期、節(jié)約成本 滿(mǎn)足環(huán)保要求等方面較其它鉆機(jī)具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)旋挖鉆機(jī)的施工工藝進(jìn)行探討將對(duì)橋 梁樁基施工具有十分重要的意義。三、項(xiàng)目詳細(xì)內(nèi)容立項(xiàng)背景中國(guó)水利水電四局有限公司中標(biāo)承建的克塔高速一標(biāo)段二工區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū) 北部的克拉瑪依市和塔城地區(qū)，地處亞歐大陸中心。路基和橋梁全長(zhǎng)約19km，其中橋樁基 共26

4、8根灌注樁。底層巖土主要以粉質(zhì)黏土、角礫土、中風(fēng)化巖和強(qiáng)風(fēng)化巖為主。其中部分可以采用人工挖孔樁，但是某些施工地段巖石太硬，處于達(dá)爾布特河邊，在 河面水位一下，人工挖孔危險(xiǎn)系數(shù)大、成本高、工期長(zhǎng)，一根人工挖孔樁成孔需要接近一 個(gè)月的時(shí)間，與原計(jì)劃工期延長(zhǎng)了不少，若是炸藥不能接上，工期還可能會(huì)延長(zhǎng)，人工挖 孔危險(xiǎn)系數(shù)大，孔下空氣質(zhì)量差，且可能有落石對(duì)工人造成傷害。為了解決灌注樁的這些問(wèn)題，消除安全隱患，縮短工期，使工程進(jìn)度又好又快的發(fā)展， 所以公司決定采用采用旋挖鉆施工。詳細(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容1、旋挖鉆適用范圍和工作原理特點(diǎn)適用范圍：適用于粘性土、粉質(zhì)土、砂土、巖石層等土層施工工作原理：成孔原理是開(kāi)始用

5、一圈都是牙輪的牙輪鉆，以及周?chē)蝗Χ际乔邢鼾X輪的 筒鉆，在伸縮鉆桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下將土石層刨松切碎。再用一個(gè)有可閉合開(kāi)啟鉆斗，底部及側(cè) 邊鑲焊齒輪的截齒輪鉆，將牙輪鉆和筒鉆切削挖掘下來(lái)的土渣收進(jìn)入鉆斗內(nèi)，鉆頭裝滿(mǎn)后 提出孔外卸土，如此循環(huán)形成樁孔，并具有功率大、鉆孔速度快、移位方便、定位準(zhǔn)、工 作效率高、噪音小、環(huán)保等特點(diǎn)。2、工程概況及地質(zhì)情況中國(guó)水利水電四局有限公司中標(biāo)承建的克塔高速一標(biāo)段二工區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū) 北部的克拉瑪依市和塔城地區(qū)，地處亞歐大陸中心。路基和橋梁全長(zhǎng)約19km，其中橋樁基 共268根全為鉆孔灌注樁，采用旋挖鉆施工。底層巖土主要以粉質(zhì)黏土、角礫土、中風(fēng)化 巖和強(qiáng)風(fēng)化巖為主

6、。3、施工工藝3.1旋挖鉆成孔概述旋挖鉆成孔的方法是護(hù)筒埋設(shè)后，灌入泥漿，采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁，鉆機(jī)靠鉆頭的旋轉(zhuǎn) 直接鉆取、挖裝原裝土，并利用鉆斗將土提升卸到地表，此時(shí)，鉆機(jī)附近準(zhǔn)備裝載機(jī)和自 卸車(chē)，及時(shí)將挖出的土裝車(chē)外運(yùn)，故成孔速度快，同時(shí)由于孔內(nèi)的土不需泥漿浮渣，所以 泥漿用量大大降低，減少了泥漿處理的工作量，對(duì)環(huán)保工作也有重要意義。該方法成孔施 工還具有低噪音、低振動(dòng)、扭矩大、成孔速度快、無(wú)泥漿循環(huán)、樁底成渣少、孔壁泥皮厚、 樁側(cè)摩阻力發(fā)揮好等突出優(yōu)點(diǎn)。該施工方法適用的地質(zhì)為填土、硬土、粉土、沙性土、沙卵礪石層、軟中硬基巖等地 層。3.2施工工藝流程全液壓旋挖鉆機(jī)整機(jī)自動(dòng)化程度高，其水品、垂

7、直度和鉆孔中心由指示燈控制，操作 室配置鉆進(jìn)深度指示儀。由于其工作效率高，施工過(guò)程自始至終均應(yīng)做好各方面協(xié)調(diào)配合， 確保工藝流程連續(xù)均衡，并應(yīng)根據(jù)旋挖鉆成孔的成孔原理及工藝要點(diǎn)，抓好關(guān)鍵工藝過(guò)程 控制。其施工工藝流程為：定樁位f鉆機(jī)就位開(kāi)孔f埋設(shè)護(hù)筒f灌注泥漿f旋挖鉆進(jìn)f第 一次清孔f下放鋼筋籠插入砼導(dǎo)管第二次清孔f灌注砼成樁f拔出導(dǎo)管f拔出護(hù)筒。3.3旋挖鉆機(jī)施工方法3.3.1整理平整樁基范圍內(nèi)的場(chǎng)地鉆孔前由測(cè)量隊(duì)確定樁位點(diǎn)，放樣后四周設(shè)護(hù)樁并進(jìn)行復(fù)測(cè)，誤差控制在5mm以?xún)?nèi)。 施工場(chǎng)地必須清理平整，以便旋挖鉆機(jī)挖出渣后裝載機(jī)能及時(shí)清理。3.3.2設(shè)置護(hù)筒護(hù)筒為鋼板制作，高度為0.5m-3.0

8、m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況選擇，砂土層不得小于1.5m， 巖石層可適當(dāng)降低高度，作用為導(dǎo)正鉆頭、控制樁位、隔離地下水滲漏、防止孔口坍塌以 及固定鋼筋籠的作用。埋設(shè)護(hù)筒前要先放樁位點(diǎn)，過(guò)樁位點(diǎn)中心拉十字線(xiàn)在護(hù)筒外 800mm-1000mm處設(shè)置樁位控制點(diǎn)，然后在樁位處用鉆頭挖出比護(hù)筒直徑大100mm的圓坑， 注意護(hù)筒頂應(yīng)高出地面20cm-30cm，護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭100mm-200mm。再用吊車(chē)（實(shí)際中 可直接用旋挖鉆機(jī)）吊起護(hù)筒將其放入圓坑中，校驗(yàn)護(hù)筒豎直后，并確定護(hù)筒中心與樁位 中心位移不超過(guò)20mm，然后對(duì)護(hù)筒周?chē)M(jìn)行回填，分層夯實(shí)且要注意防止護(hù)筒傾斜。埋設(shè) 護(hù)筒完成后在用四周護(hù)樁點(diǎn)引回，使樁

9、位中心與護(hù)筒中心重合，并在護(hù)筒上標(biāo)示護(hù)樁方向 線(xiàn)位置。3.3.3泥漿的制作泥漿采用膨潤(rùn)土、火堿以及纖維素混合而制，在泥漿池中用攪漿機(jī)攪拌好。膨潤(rùn)土的 顆粒小，吸附性強(qiáng)且只有很少的沉渣，具有一定的黏滯性、能變性和潤(rùn)滑性，是旋挖鉆機(jī) 施工的最好材料。泥漿的制備應(yīng)注意兩個(gè)方面，意思泥漿的指標(biāo)問(wèn)題，其比重應(yīng)該控制在 1.05-1.2之間，黏度應(yīng)控制在17s-20s，砂率控制在4%以?xún)?nèi)。二是補(bǔ)漿的速度，泥漿一般 是采用泵送的方式，其速度以保證液面在護(hù)筒面上為準(zhǔn)，否則有可能造成塌孔，影響成孔 質(zhì)量。由于不同土層適用不同性能指標(biāo)的泥漿，因此在鉆孔施工中應(yīng)根據(jù)出渣情況判斷土 層結(jié)構(gòu)，并及時(shí)調(diào)整泥漿性能指標(biāo)。在

10、達(dá)爾布特特大橋13#-17#的所有樁基中，14#以及15#表層以角礫土為主，下層為強(qiáng) 風(fēng)化凝灰?guī)r、中風(fēng)化凝灰?guī)r以及夾雜的不少火山角礫巖，土質(zhì)結(jié)構(gòu)比較松散，需要采用膨 潤(rùn)土配合出的泥漿保護(hù)孔壁。但是13#、16#、17#直接從表面開(kāi)始便是風(fēng)化巖，開(kāi)挖后巖壁 穩(wěn)定，可以采用清水施工，這樣既環(huán)保又節(jié)約了成本，而且清水不必灌滿(mǎn)孔內(nèi)，只需要孔 底幾米就行，主要作用是軟化巖石減小鉆頭的磨損以及降低鉆頭溫度。3.3.4旋挖鉆機(jī)開(kāi)鉆鉆機(jī)平臺(tái)必須夯實(shí)壓密且要平整，鉆機(jī)就位后，使鉆頭中心與鉆孔中心重合，調(diào)整鉆 桿垂直度，注入預(yù)先調(diào)制好的泥漿，然后進(jìn)行鉆孔。先用筒鉆或牙輪鉆將孔下巖石破碎， 再用截齒輪將孔底的碎石泥

11、渣撈出。鉆機(jī)施工過(guò)程中保證泥漿面不得低于護(hù)筒底部，以此 保證孔壁的穩(wěn)定性。通過(guò)旋挖鉆機(jī)鉆頭的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿的撐護(hù)孔壁，反 復(fù)循環(huán)直至成孔。鉆機(jī)施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，避免進(jìn)尺度較大造成鉆頭損壞、卡鉆或埋鉆事 故。鉆進(jìn)時(shí)每次進(jìn)尺控制在60cm左右，剛開(kāi)始要放慢旋挖速度，并注意放斗要慢，提斗要 穩(wěn)，特別是孔口 5m-8m左右要隨時(shí)測(cè)量垂直度，有偏差及時(shí)調(diào)整，而且必須及時(shí)網(wǎng)孔內(nèi)注 漿，保證孔壁質(zhì)量。3.3.5成孔檢測(cè)鉆孔完成后，必須檢測(cè)孔的深度、直徑和傾斜度，其中孔徑和孔深必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 傾斜度要求不大于1%，孔徑需要使用探孔器測(cè)試，探孔器直徑小于孔徑3cm-5cm，以探孔

12、器能只有下落到孔底為標(biāo)準(zhǔn)。在吊放鋼筋籠之前，對(duì)孔內(nèi)的石渣、泥漿進(jìn)行必要的清理， 是孔內(nèi)的含泥量和孔底的沉渣符合設(shè)計(jì)要求。如果是干樁則必須將孔下的渣滓清理干凈， 孔下的水位也要全部抽調(diào)，然后按照干樁的施工工藝進(jìn)行灌注，假如不能及時(shí)灌注，則要 把孔口蓋嚴(yán)，防止孔周?chē)羧肟變?nèi)。4、成果和結(jié)論通過(guò)達(dá)爾布特特大橋鉆孔樁實(shí)踐表明，采用旋挖鉆機(jī)施工橋梁鉆孔灌注樁基礎(chǔ)具有施工 質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)保、質(zhì)量易于控制等優(yōu)點(diǎn)，在各種土 層都能起到相當(dāng)好的作用，這次的鉆孔也為以后的工作積累下了經(jīng)驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)、發(fā)明及創(chuàng)新點(diǎn)：在樁基開(kāi)挖中，旋挖鉆成孔這種比較先進(jìn)的成孔方式作為新技術(shù)脫穎而出，相對(duì)

13、于人工 挖孔樁，旋挖鉆機(jī)具有施工速度快、操作靈活方便、環(huán)境污染小、安全性能高、適用性強(qiáng)、 成孔速度快，尤其是在風(fēng)化巖地區(qū)，人工挖孔困難的地方，已成為鉆孔灌注樁施工的主要設(shè) 備。我們特大橋?qū)⑵渥鳛殂@孔樁成孔的主要設(shè)備，得到了項(xiàng)目部的一致認(rèn)可。但是由于是我 們項(xiàng)目部是第一次使用旋挖鉆機(jī)，許多地方經(jīng)驗(yàn)不足，造成了許多不必要的麻煩，經(jīng)過(guò)這次 樁基的開(kāi)鉆，為我們以后的相似施工積累下了豐富的經(jīng)驗(yàn)。（不超過(guò)400個(gè)漢字）保密要點(diǎn)：與當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類(lèi)研究、同類(lèi)技術(shù)的綜合比較目前主要的挖樁設(shè)備有旋挖鉆機(jī)、回旋鉆機(jī)、正反循環(huán)鉆機(jī)以及沖擊鉆等，相對(duì)于回旋 鉆機(jī)鉆機(jī)，旋挖鉆機(jī)克服了回旋鉆機(jī)成孔的樁側(cè)摩阻力低、孔底沉渣多

14、等缺點(diǎn)，而且旋挖鉆 機(jī)的成孔效率很高，幾乎可達(dá)回旋鉆機(jī)的5-6倍速度。雖然投資比回旋鉆機(jī)較高，但是最終 的經(jīng)濟(jì)效益還是遠(yuǎn)大于回旋鉆機(jī)。綜合來(lái)說(shuō)，旋挖鉆機(jī)克服了其他鉆機(jī)污染環(huán)境、成孔速度 慢、適應(yīng)能力差、自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)在主流的挖樁設(shè)備。應(yīng)用情況我們項(xiàng)目部現(xiàn)在承建的克塔高速一標(biāo)段二工區(qū)-達(dá)爾布特特大橋就采用了旋挖鉆機(jī)成孔，得到了項(xiàng)目部的一致認(rèn)可，通過(guò)特大橋的成孔經(jīng)驗(yàn)，在后續(xù)的小橋鉆孔中， 更好的效果。將會(huì)取得成果轉(zhuǎn)化、推廣或 產(chǎn)業(yè)化方面還需 幫助解決的問(wèn)題7.經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益單位：萬(wàn)元人民幣項(xiàng)目總投資額回收期經(jīng)濟(jì)效益額的計(jì)算依據(jù):社會(huì)效益:四、本項(xiàng)目曾獲科技獎(jiǎng)勵(lì)情況獲獎(jiǎng)時(shí)間獎(jiǎng)勵(lì)名稱(chēng)獎(jiǎng)勵(lì)等級(jí)授獎(jiǎng)部門(mén)本表所填科技獎(jiǎng)勵(lì)是指曾獲得以下單位的科技進(jìn)步獎(jiǎng):經(jīng)國(guó)家科技管理部門(mén)認(rèn)定的有關(guān)單位；業(yè)主、建設(shè)單位等單位。五、申請(qǐng)、獲得專(zhuān)利情況表國(guó)別申請(qǐng)?zhí)枌?zhuān)利號(hào)項(xiàng)目名稱(chēng)六、主要研究人員名單序號(hào)姓 名性另技術(shù)職稱(chēng)-化度-文程作位 工單對(duì)成果創(chuàng)造性貢獻(xiàn)123456789101112131415（人數(shù)限制：一等獎(jiǎng)不超過(guò)15人，二等獎(jiǎng)不超過(guò)10人，三等獎(jiǎng)不超過(guò)7人）七、主要完成單位及協(xié)作單位情況表單位名稱(chēng) 第完成單位主要貢擊卜獻(xiàn)單位蓋章年 月 日協(xié)作完成 單位主要貢獻(xiàn)單位蓋章年 月 日（完成單位應(yīng)對(duì)項(xiàng)目的主要貢獻(xiàn)、完成人員