旋挖鉆施工工法

1、厚層卵石土旋挖鉆施工工法中鐵十四局興保鐵路項目經(jīng)理部 近年來，橋梁施工技術(shù)日趨完善，特別是近年來，橋梁施工技術(shù)日趨完善，特別是樁基施工，以往的施工機械及技術(shù)已不能滿足現(xiàn)樁基施工，以往的施工機械及技術(shù)已不能滿足現(xiàn)代橋梁工程的需要，旋挖鉆成孔工藝應(yīng)運而生。代橋梁工程的需要，旋挖鉆成孔工藝應(yīng)運而生。旋挖鉆成孔技術(shù)就是在已定孔位上反復旋挖鉆進，旋挖鉆成孔技術(shù)就是在已定孔位上反復旋挖鉆進，把渣掏出運走，直至應(yīng)鉆深度的一種施工方法。把渣掏出運走，直至應(yīng)鉆深度的一種施工方法。在鐵路、公路等工程的鉆孔灌注樁施工中，旋挖在鐵路、公路等工程的鉆孔灌注樁施工中，旋挖鉆機以其對各種條件土層適應(yīng)性強、無擠壓效應(yīng)、鉆機以

2、其對各種條件土層適應(yīng)性強、無擠壓效應(yīng)、無振害、噪音小、無泥漿、成孔速度快等優(yōu)點，無振害、噪音小、無泥漿、成孔速度快等優(yōu)點，得到了廣泛應(yīng)用。對于一般粘性土、淤泥質(zhì)土、得到了廣泛應(yīng)用。對于一般粘性土、淤泥質(zhì)土、填土及砂性土、卵石土、泥巖、砂巖等，旋挖鉆填土及砂性土、卵石土、泥巖、砂巖等，旋挖鉆機穿越能力強，成孔效果好，較沖擊鉆、循環(huán)鉆機穿越能力強，成孔效果好，較沖擊鉆、循環(huán)鉆等成孔方法表現(xiàn)出很大的優(yōu)越性。等成孔方法表現(xiàn)出很大的優(yōu)越性。一、前言一、前言厚層卵石土旋挖鉆施工工法 旋挖鉆機成孔具有以下特點：旋挖鉆機成孔具有以下特點： 1、旋挖鉆機結(jié)構(gòu)緊湊，就位靈活、旋挖鉆機結(jié)構(gòu)緊湊，就位靈活。旋挖鉆機。

3、旋挖鉆機采用內(nèi)伸縮全導桿鉆進，能保證樁的垂直度，且采用內(nèi)伸縮全導桿鉆進，能保證樁的垂直度，且樁徑誤差小，孔底殘渣量小。旋挖鉆機的特殊成樁徑誤差小，孔底殘渣量小。旋挖鉆機的特殊成孔工藝，鉆頭多次上下往復，使孔壁粗糙，不易孔工藝，鉆頭多次上下往復，使孔壁粗糙，不易縮徑。與傳統(tǒng)鉆孔樁相比，旋挖樁承載力顯著提縮徑。與傳統(tǒng)鉆孔樁相比，旋挖樁承載力顯著提高。高。 2、進度快、工效高、效益好，對地層擾動小，、進度快、工效高、效益好，對地層擾動小，一次鉆深可達一次鉆深可達0.51.2m，最快可達，最快可達1m/min，與，與傳統(tǒng)鉆進方法相比優(yōu)勢明顯，能夠有效保證工程傳統(tǒng)鉆進方法相比優(yōu)勢明顯，能夠有效保證工程進

4、度，節(jié)省工期，減少施工投入。進度，節(jié)省工期，減少施工投入。 二、二、工法特點工法特點厚層卵石土旋挖鉆施工工法3、對不同地質(zhì)適用性強，只需配備不同鉆頭，即可用于砂層、卵礫石層、土層等不同地質(zhì)，不受地域限制；在硬土地層，由于傳統(tǒng)鉆機自重有限，不可能給鉆頭施加更大的壓力，而旋挖鉆機由于采用動力頭 裝置，鉆進能力更強。裝置，鉆進能力更強。4、對周邊環(huán)境影響小。傳統(tǒng)鉆機多采用泥漿循環(huán)方式，施工中需在場內(nèi)設(shè)置泥漿池，文明施工難以控制。而旋挖鉆機采用動力頭形式，其工作原理是用旋挖斗，利用強大的扭矩直接將鉆渣旋轉(zhuǎn)挖掘，然后快速提出孔外，在不需要泥漿支護的情況下就可實現(xiàn)干法施工，即使在特殊地層中需要泥漿護壁的情

5、況下，泥漿也只起支護作用，泥漿含量較低，污染大大減少，改善了施工環(huán)境。厚層卵石土旋挖鉆施工工法5、設(shè)備性能先進，自動化程度高、機動性強。旋挖鉆機為履帶式全液壓自行式鉆機，采用全套液壓系統(tǒng)，配備先進的電腦操作系統(tǒng)。機、電、液一體化高度集中，結(jié)構(gòu)緊湊，操作靈活方便，機械化、自動化程度高，施工現(xiàn)場內(nèi)可自行移動，自立桅桿，移動、動位快捷。旋挖鉆的安裝、拆卸無需輔助設(shè)施來完成。厚層卵石土旋挖鉆施工工法三、適用條件 卵石土地質(zhì)主要以河道和地質(zhì)淤積平原較常見，可分為沙卵、泥卵、純卵三種地質(zhì)，共同特點為施工對鉆具磨損極嚴重、易塌落、易漏漿、難鉆進等。埋藏較淺的卵石層，主要出現(xiàn)在河道河灘兩側(cè)，施工常見問題有下護

6、筒困難，孔口易坍塌等。新建興保鐵路嵐漪河特大橋樁基施工實踐表明，在厚層砂卵石土地層施工大口徑、深孔灌注樁，通過合理有效控制，采取得力措施，使用旋挖鉆機亦能取得較快的成孔速度，并且施工質(zhì)量能夠得到保證，進一步展示了旋挖鉆機施工的優(yōu)越性和適應(yīng)性。厚層卵石土旋挖鉆施工工法四、工藝原理 靜態(tài)泥漿旋挖鉆機施工是通過旋挖鉆機的液壓系統(tǒng)及自重給筒式鉆頭施加壓力，鉆頭在負載條件下通過鉆桿的旋轉(zhuǎn)使其旋挖鉆進，當筒式鉆頭盛滿鉆渣后，鉆桿收縮，將筒式鉆頭提出孔外，打開筒式鉆頭底部封蓋清除鉆頭內(nèi)的鉆渣。同時用泥漿泵向孔內(nèi)注入泥漿，在孔壁快速形成一層薄膜以減小失水率，保持孔內(nèi)的水頭高度。旋挖鉆機適用于粘性土、沙類土，含

7、量較小的礫石、卵石層，軟石層，強風化巖層、等地質(zhì)情況，地勢平坦的地理環(huán)境條件下作業(yè)。施工工藝流程見圖1。厚層卵石土旋挖鉆施工工法圖1 旋挖鉆成孔工藝流程圖2 旋挖鉆成孔步驟埋設(shè)護筒鉆孔下鋼筋籠安裝導管澆筑混凝土澆筑完成 拔出護筒 1、勞動力組織勞動力組織 所有人員培訓合格后，方能持證上崗，根所有人員培訓合格后，方能持證上崗，根據(jù)工程進度要求，每臺旋挖鉆設(shè)據(jù)工程進度要求，每臺旋挖鉆設(shè)2個班組，每個班組，每個班組人員配備如下：個班組人員配備如下：序號崗位人數(shù)分工1技術(shù)人員2技術(shù)指導2專職安全員1安全防護3工班長1 4鉆機操作兼施工記錄人員2鉆孔5質(zhì)檢人員1全程監(jiān)控6試驗人員2泥漿檢測7測量人員3放

8、線、復核8普通工人5砼澆筑9鋼筋工3鋼筋加工10電工1電力保障表表1 勞動力投入表勞動力投入表五、資源配置五、資源配置厚層卵石土旋挖鉆施工工法2、機具設(shè)備配備機具設(shè)備配備序號設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量用途1吊車25T臺1鋼筋籠吊裝、灌注混凝土2泥漿泵3PNL臺2循環(huán)泥漿3旋挖鉆機 臺1鉆孔4導管及灌注平臺 套1灌注作業(yè)5砼罐車9m3臺5砼運輸6電焊機BX1-500臺 鋼筋加工7挖機220臺1平整場地8試驗、測量設(shè)備 表表2 2 機具設(shè)備投入表機具設(shè)備投入表厚層卵石土旋挖鉆施工工法1、工程難點旋挖鉆機施工對地層的適應(yīng)性較差，粒徑超過0.3m卵石鉆進困難，遇到較大粒徑的卵石層或漂石較難適用。本工程特

9、點主要是砂卵石層中機械成孔較為困難機械成孔特別是旋挖鉆機成孔難度較大，主要存在以下影響：a.卵石層對鉆頭磨損較大；b.大粒徑卵石影響旋轉(zhuǎn)鉆機施工，樁徑為1.5m的旋挖鉆施工、卵石粒徑超過0.2m施工極為困難，粒徑超過0.3m時必須將石塊破碎方可鉆進；c.卵石層漏漿現(xiàn)象嚴重；d.卵石層中容易塌孔。六、成孔難點及對策厚層卵石土旋挖鉆施工工法2、塌孔原因分析眾所周知，泥漿比重調(diào)再大也護不住純卵石層，因為泥漿的比重遠不如卵石的比重大。尤其卵石層的厚度在15m以上時，就大大增加了施工中事故發(fā)生的風險，通過對本工程實際鉆孔進行研究，總結(jié)了以下幾點原因：厚層卵石土旋挖鉆施工工法(1)、鉆進速度過快原因分析：

10、 a.旋挖鉆機采用的是靜態(tài)泥漿護壁，鉆機鉆進速度過快，有時會由于泥漿護壁不及時從而造成塌孔； b.鉆機鉆進過程中進尺速度過快，出現(xiàn)泥漿進入孔內(nèi)的方量小于挖出孔口的渣方量，造成孔內(nèi)泥漿水頭高度不足而導致坍孔；c.鉆機提鉆出孔的過程中，提鉆出渣時的速度過快，會出現(xiàn)孔內(nèi)泥漿劇烈涌動，從而造成護簡底部受到?jīng)_刷而導致護筒下沉最終坍孔；d.鉆進速度過快，有時受地質(zhì)條件限制造成由于外運棄渣不及時，孔位周邊土體壓力過大造成塌孔?？刂拼胧?a.鉆機就位開鉆前，根據(jù)孔的大小計算并配制足夠數(shù)量的泥漿，以確?？變?nèi)泥漿水頭高度.b.在鉆機開始鉆進時應(yīng)低速鉆進，一般鉆頭切入土體的速度控制在20cm/min左右；待鉆頭進

11、入護筒以下3m時，方可加速鉆進，一般鉆頭切入土體的速度控制在3050cm/min。c.鉆進過程中安排專人及時向孔內(nèi)補漿，保持水頭壓力。遇較大卵石或漂石時換用小鉆頭進行破碎后再用1.5m鉆頭繼續(xù)鉆進。d.在鉆孔施工過程中，配備相應(yīng)數(shù)量的運輸設(shè)備外運棄渣，并保證道路暢通。在確保鉆機施工進度的前提下，及時外運棄渣以減輕其對孔位周邊土體造成的壓力。 厚層卵石土旋挖鉆施工工法(2)、泥漿指標不合格 原因分析： a.泥漿比重過小造成塌孔。泥漿護壁的原理是通過增大泥漿比重從而增大泥漿對孔壁土體的壓強而達到土體的壓力平衡。如果泥漿比重太小，泥漿對孔壁產(chǎn)生的壓強不足以支撐孔壁外界壓力就會造成塌孔. b.泥漿粘度

12、指標過小造成塌孔。泥漿粘度指標是反映泥漿護壁能力大小的一個指標，泥漿指標大，則泥漿粘度高，形成的泥皮厚，護壁能力強，反之，則泥漿粘度低，形成的泥皮薄，護壁能力差。厚層卵石土旋挖鉆施工工法控制措施：a.為提高泥漿護壁質(zhì)量，旋挖鉆機成孔一般采用化學泥漿?；瘜W泥漿調(diào)制的好壞是鉆孔樁施工是否順利的一個關(guān)鍵指標，因此，在旋挖施工中調(diào)制出良好泥漿各項性能指標，確保泥漿對孔壁的撐護作用。泥漿指標一般控制比重在1.051.20之間，黏度控制在1720s，砂率控制在4%以內(nèi)，常用的泥漿材料有優(yōu)質(zhì)膨潤土或纖維素等。 b.考慮泥漿的重復利用，為保證泥漿質(zhì)量，根據(jù)需要現(xiàn)場分別設(shè)置沉淀池，凈漿池和造漿池以組成泥漿凈化和

13、循環(huán)系統(tǒng)。當化學泥漿循環(huán)使用時，及時調(diào)整化學泥漿中各種原料的用量，使其各項指標滿足鉆孔化學泥漿護壁指標要求。厚層卵石土旋挖鉆施工工法(3)、護筒埋置不當原因分析：a.護筒埋置深度不夠抗擾動能力差造成塌孔；b.護筒埋置后護筒周圍沒有夯實，經(jīng)水浸泡后造成孔口坍塌。 控制措施： a.為了避免擾動對孔的影響，施工時，根據(jù)孔口地層地質(zhì)情況確定適當?shù)淖o筒長度，盡量使護筒穿透卵石層，若孔口卵石層過厚護筒長度不得低于5m，以減少因地表上振動能量傳遞到無護筒孔壁。b.在開鉆前檢查護筒四周土是否密實，如四周土較為松軟，可利用鉆桿對護筒四周進行搗實. 厚層卵石土旋挖鉆施工工法(4)、成孔后放置時間過長原因分析：放置

14、時間過長孔內(nèi)上部泥漿中的細粒物質(zhì)沉淀，導致泥漿比重降低，形成清水孔，從而造成塌孔現(xiàn)象發(fā)生?？刂拼胧?a.成孔后及時吊裝鋼筋籠，導管和灌注砼。成孔符合要求后，一次清孔徹底，以減少二次清孔的時間。b.在成孔結(jié)束前，做好灌注的各項準備工作，減少灌注的輔助工作時間。c.加快下導管的速度，可以在下導管前將兩到三節(jié)導管連接好，減少下導管時的連接次數(shù)，減少下導管的時間。厚層卵石土旋挖鉆施工工法d.清孔后及時灌注水下砼，灌注時要確保各道工序機具完好，準備工作充分，砼灌注要連續(xù)。e.現(xiàn)場安排具有灌注經(jīng)驗的人員灌注，并配備足夠的勞動力。f.成孔后若來不及灌注時，必須循環(huán)孔內(nèi)泥漿，避免泥漿沉淀。 1、成孔質(zhì)量驗收

15、標準中心位置：群樁10cm；孔徑：不小于設(shè)計孔徑；孔深：不小于設(shè)計孔深；沉渣厚度：5cm灌注前泥漿指標：比重1.051.20，含砂率4%，黏度1722s；傾斜度：1/100。 2、樁的質(zhì)量檢驗按設(shè)計要求進行樁的質(zhì)量檢驗。七、質(zhì)量要求厚層卵石土旋挖鉆施工工法實踐表明，采用旋挖鉆機成孔，其經(jīng)濟效益和社會效益是顯著的，在同等條件下與其它成孔方法相比，優(yōu)勢如下：1、環(huán)境影響小。與傳統(tǒng)的沖擊鉆相比，旋挖鉆有很大的優(yōu)點，傳統(tǒng)的沖擊鉆成孔，是將水不斷地注進孔內(nèi)，然后反復沖擊，再將泥漿灌進預先挖好的泥漿池內(nèi)，這樣既費時費力，又形成了環(huán)境污染和噪音污染。2、成孔速度快。如對30m樁長的同一根樁，沖擊鉆用時十天或

16、半個月時間，而對旋挖鉆來說，半天甚至十幾個小時就可成孔?？s短成孔時間，就等于縮短施工工期，縮短施工工期，也就大大提高了工程效益。3、成樁精度高。傳統(tǒng)的沖擊鉆鉆孔遇不均勻地質(zhì)時鉆頭易發(fā)生傾斜，機具受振動易發(fā)生移位需時常糾偏；人工挖孔樁受人為經(jīng)驗影響大，孔徑及垂直度難保證，且安全隱患大；旋挖鉆成孔各項參數(shù)由電腦控制，在孔徑、垂直度、深度上能精確保證，從而保證了成樁質(zhì)量，減小浪費。八、效益分析厚層卵石土旋挖鉆施工工法1、設(shè)計情況新建興保鐵路嵐漪河特大橋位于山西省興縣瓦塘鎮(zhèn)，全長1147m，主要地質(zhì)為卵石土及砂巖。本橋共5聯(lián)80+80mT構(gòu)，其中4、6、8、10、12#為T構(gòu)主墩，511#墩位于嵐漪河

17、河道內(nèi)，樁徑1.5m，共有樁基170根；1215#墩位于河岸上，共有樁基69根，樁徑主要為1.25m。由于我標段工期壓力大，距離周邊村莊較近，通過綜合研究比選，決定8#15#墩采用旋挖鉆機成孔，其中811#墩樁基為泥漿護壁成孔，1215#墩為干成孔。九、工程實例厚層卵石土旋挖鉆施工工法以8#墩為例，其位于河道中部，地質(zhì)情況依次為卵石層、粗圓礫土、砂巖，卵石最大粒徑為20cm，所處深度014m；卵石層對成孔影響較大，塌孔現(xiàn)象嚴重；周邊自然環(huán)境簡單，對施工影響小；水位較淺，位于地表以下4m左右；旋挖鉆機成孔存在塌孔隱患。地質(zhì)素描見圖3。厚層卵石土旋挖鉆施工工法圖3 8#墩地質(zhì)素描2、施工情況根據(jù)工

18、程施工實際進展情況，及時總結(jié)了施工中出現(xiàn)的問題，本項目使用的旋挖機械，存在漏漿和塌孔等嚴重問題。旋挖鉆機對地層擾動較小，只用護壁穩(wěn)定液即可施工。在孔口一定距離內(nèi)挖設(shè)4m6m1.5m的泥漿池及循環(huán)水溝，并采用清水加膨潤土制備護壁穩(wěn)定液，加強試驗，擇優(yōu)選擇配合比，加強質(zhì)量控制。泥漿比重控制1.051.20之間。泥漿重量配合比：膨脹土：火堿：黃土：水約5：1：2.5：100。厚層卵石土旋挖鉆施工工法鉆孔過程中，前10m鉆進速度較快，地層為卵石土及粗圓礫土，施工過程中無明顯漏漿現(xiàn)象，進入砂巖后，鉆進較為困難；從混凝土澆筑來情況看，超方較為嚴重，考慮超灌部分及擴孔系數(shù)，基本超出設(shè)計方量的20%30%；從混凝土澆筑看，樁基塌孔現(xiàn)象較為嚴重。在后續(xù)施工中，我們及時總結(jié)教訓，進行技術(shù)攻關(guān)，采取加長護筒、增大泥漿比重及改進鉆進工藝等方法來克服。如樁徑1.5m、設(shè)計孔深在30m，上覆15m泥卵或沙卵層時，施工時除使用專用泥漿劑造漿外，還可取較干燥的黃粘土，用220型挖掘機向孔內(nèi)倒黃粘土34鏟，用旋挖鉆機的鉆頭下到孔內(nèi)反轉(zhuǎn)，使黃粘土被鉆頭強行抹到孔壁上，鉆頭正轉(zhuǎn)一圈，提鉆23m，完后再往下挖4050cm，反復進行，直至挖