《大直徑鉆孔樁施工》

大直徑鉆孔樁施工講座中鐵大橋局股份有限公司施工設計事業(yè)部

整理ppt目錄1、大直徑鉆孔樁施工2、蕪湖長江大橋?3米鉆孔樁施工整理ppt目錄大直徑鉆孔樁施工1、概述2、鉆孔樁的類型3、鉆孔樁工作平臺4、鉆孔設備5、工藝流程整理ppt1概述隨著建橋技術的飛速發(fā)展，鉆孔樁技術得到普遍應用，樁徑不斷加大，樁深不斷加深；不僅有等截面樁，也有變截面樁；穿過的地層也多種多樣。蕪湖長江大橋第一次大規(guī)模使用直徑3米的鉆孔樁基礎，天興洲橋采用了3.4米的鉆孔樁基礎，一次成孔。二七路長江大橋在中墩也是采用了3.4米的鉆孔樁基礎。蘇通長江大橋采用１３０根３.０米鉆孔樁基礎。１９９２年湖南湘潭二橋采用了無承臺５米和３.５米的大直徑樁，１９９６年又在江西南昌八一大橋中采用４根直徑４米，嵌巖８米的大直徑樁。嘉紹通道采用3.8米鉆孔樁基礎.整理ppt2鉆孔樁的類型鉆孔樁按在土中的支承力性質(zhì)分為摩擦樁、柱樁和中間型樁。摩擦樁只靠作用在樁的側(cè)面上的摩擦力來支承荷載，樁所穿過的土層較軟，而樁尖處土層的反力很小，略去不計。柱樁或支承樁靠樁尖處土層的反力來支承荷載，此類樁多為嵌巖樁。中間型樁不僅靠摩擦力同時也靠樁尖反力來支承荷載。鉆孔樁樁基礎按承臺的位置又有高、低樁承臺樁基之分。整理ppt3鉆孔樁工作平臺深水基礎鉆孔樁一般為大直徑，施工時受洪水通航、大流速和沖刷的影響，為排除施工干擾，必須在樁位設置臨時工作平臺。工作平臺可分為固定工作平臺和浮動工作平臺2種。整理ppt3鉆孔樁工作平臺固定工作平臺固定工作平臺按構造形式分有支架工作平臺和圍堰工作平臺。支架工作平臺鋼筋混凝土樁工作平臺或型鋼、鋼管樁工作平臺等。圍堰工作平臺包括鋼套箱圍堰工作平臺、鋼板樁圍堰工作平臺、浮運薄殼沉井工作平臺。整理ppt3鉆孔樁工作平臺支架工作平臺在受潮水及臺風影響的深水基礎施工中，河床覆蓋層較厚時，在水中墩、臺位置處用錘擊或振動法沉入若十根露出水面的木樁鋼筋混凝土樁或型鋼、鋼管樁等作為支架樁，支架樁的入土深度應根據(jù)土層的支承能力和對t.lf孔操作時的穩(wěn)定要求決定，一般不小于3m。將各支架樁連接起來，并在樁頂設置縱、橫梁，鋪上木板或薄鋼板，可在水面上構成一個工作平臺。工作平臺應高出施工最高水位0.5m以上。整理ppt3鉆孔樁工作平臺按組成平臺的構造可分為型鋼平臺、桁架平臺和型鋼與桁架組合平臺。常用的桁架有萬能桿件、貝雷梁或六四式軍用梁。桁架與型鋼組合平臺(以桁架做縱梁，型鋼做橫梁)應用較廣。鋼管樁直徑一般為0.6~1.2m,常用6~10mm厚的鋼板卷制。整理ppt3鉆孔樁工作平臺圍堰工作平臺鋼套箱圍堰工作平臺鋼套箱圍堰堅固，整體性好，剛度較大，抗沖刷、抗撞擊的能力很強，有利于抗臺風和潮水。在鋼套箱圍堰上面安裝鉆機鉆孔的工作平臺及鉆孔樁的鋼護筒導向架進行鉆孔樁的施工。整理ppt3鉆孔樁工作平臺鋼套箱圍堰的構造形式由承臺的形式確定，一般可分為矩形、圓形及圓端形等。當承臺的平面長寬比小于1.5時，采用圓形圍堰較為合理。鋼套箱圍堰的結(jié)構按大龍骨的形式可分為桁架式和型鋼組焊式。圍堰上的平臺形式與支架平臺的形式相同。整理ppt3鉆孔樁工作平臺鋼套箱圍堰工作平臺整理ppt3鉆孔樁工作平臺鋼板樁圍堰工作平臺鋼板樁圍堰相對于鋼套箱圍堰來說，防水能力較差，整體性和剛度較弱，不利于抗臺風和潮水。一般適用于流速較小(3m/s、以下)或靜水，水深在3~5m的基礎施工。在河床覆蓋層較厚、高(低)樁承臺的深水基礎施工中，利用鋼板樁圍堰作為承臺施工的防水設施的同時，在鋼板樁圍堰上面安裝鉆機鉆孔的工作平臺及鉆孔樁的鋼護筒導向架進行鉆孔樁的施工。

整理ppt3鉆孔樁工作平臺鋼板樁圍堰的構造形式與鋼套箱圍堰大體相同，采用鋼板樁作為防水圍堰的壁板，鋼板樁之間形成封閉的鏈接體。整理ppt3鉆孔樁工作平臺浮運薄殼鋼筋混凝土沉井工作平臺若河床基巖裸露，無法使用鋼套箱及鋼板樁圍堰，可采用鋼筋混凝土薄殼沉井。將幾個樁孔一起圍在沉井內(nèi)，井頂設工作平臺逐個鉆孔，代替單個安設護筒的做法。沉井可重復利用，進行多個橋墩基礎的施工。沉井體積大，比較穩(wěn)定，適合在水深流急河床無覆蓋層的深水基礎鉆孔施工。浮運薄殼鋼筋混凝土沉井工作平臺需用的材料較多，技術也較復雜，一般情況下很少采用。整理ppt3鉆孔樁工作平臺浮動工作平臺在風浪和水流速度較小的深水基礎施工中，采用船體、六四式標準舟節(jié)、浮箱等浮體拼裝成浮動工作平臺，浮動的工作平臺就位后錨定，插打鋼護筒，在平臺上安裝鉆機進行鉆孔樁的施工。浮體的大小根據(jù)水流的情況、工作平臺的尺寸和載重的大小決定。浮動工作平臺法可充分利用制式器材，節(jié)約大量材料。浮動工作平臺按構造形式分為浮船、六七式標準舟節(jié)、浮箱等。整理ppt3鉆孔樁工作平臺浮動鉆孔工作平臺整理ppt3鉆孔樁工作平臺導管架式工作平臺整理ppt3鉆孔樁工作平臺自升式工作平臺整理ppt3鉆孔樁工作平臺護筒用鋼板制成。護筒入土較深時，宜以振動、錘擊等方法沉入。壁厚。護筒直徑。護筒內(nèi)徑比樁徑宜大20～30cm。插打整理ppt3鉆孔樁工作平臺在水深超過3m的河床上沉入護筒時，應在工廠分節(jié)加工護筒，鉆孔平臺上安裝護筒導向架，吊裝第一節(jié)護筒至導向架內(nèi)，按起重能力吊裝己連接好的護筒，確保護筒連接處不漏水，循環(huán)此操作吊裝護筒直至河床表面，再用高壓射水、空氣吸泥機吸泥抓泥、加壓、錘擊振動等方法使護筒沉入河床所要求的深度。整理ppt4鉆孔設備80年代以前的鉆機鉆孔直徑較小，一般都在2m以下。適應的地層也有限，施上上藝以泵吸正循環(huán)為主，泥漿的比重較大，沉渣較厚，成樁質(zhì)量較差，鉆孔樁的使用受到限制。目前國內(nèi)洛陽礦山機械廠的ＧZY3000型、河北礦山機械廠的GPZ350型、中鐵大橋局武橋重工ＫＰＧ－３０００、ＫＴＹ４000型等一系列大直徑鉆機，一次成孔直徑均可達４m，以氣舉反循環(huán)為主。整理ppt５鉆孔設備整理ppt5工藝流程

整理ppt5工藝流程根據(jù)不同承臺形式選用不同的防水圍堰時，應充分考慮樁基礎施工與承臺施工兼顧的原則。低樁承臺基礎的鋼套箱圍堰既作為鉆孔樁的施工平臺又作為承臺施工的防水圍堰;高樁承臺基礎施工采用何種形式的圍堰要根據(jù)河床地質(zhì)、水深、承臺離河床的距離情況確定，承臺底離河床面較低采用套箱圍堰，承臺底離河床面較高采用吊箱圍堰。整理ppt5工藝流程大直徑鉆孔樁基本采用氣舉反循環(huán)方式，滾刀鉆成孔，鉆機扭矩均在120kNm以上，采用一次成孔工藝，巖層一次成孔直徑已達４m,對不同鉆機在不同地質(zhì)條件的施工摸索出了一整套鉆孔施工技術。整理ppt二蕪湖長江大橋?3米大直徑鉆孔樁施工1概述2平臺及鉆機3鉆孔中對參數(shù)的選擇及控制要點4鉆孔注意事項5成樁6對鉆機和鉆頭的改進意見7蕪湖橋基礎施工的事例整理ppt1概述蕪湖長江大橋正橋按公鐵合建方案布置，橋梁上層為18m寬的四車道機動車道和兩側(cè)各1.5m寬的人行道，公路面全寬21.7m；下層為雙線鐵路。主橋橋式布置：（120m+2×144m）+2（3×144m）三聯(lián)連續(xù)鋼桁梁，+（180+312+180）m一聯(lián)用斜拉索加勁的連續(xù)鋼桁梁（以下簡稱斜拉橋），+（2×120m）一聯(lián)連續(xù)鋼桁梁。整理ppt1概述10號墩鉆孔樁位布置10號墩為19根3.Om鉆孔樁，巖面標高－42～－43m，孔底標高一60～一69m整理ppt1概述橋址處水位季節(jié)性漲落明顯，按水文資料統(tǒng)計，12月一次年3月為枯水期，6~10月為洪水期。歷史最高水位為+10.96m,最低水位為+0.20m。橋址水位受潮水影響，最大潮差發(fā)生在春季，潮差最大1.16m。橋址河床覆蓋層厚7~55m，由無為岸向蕪湖岸逐漸變淺，覆蓋層多為中、細砂，巖面上局部有礫砂和圓礫土。基巖以角巖、花崗閃長巖為主，局部有破碎帶。新鮮角巖、花崗閃長巖、閃長巖極限抗壓強度為50~60MPa整理ppt1概述10號墩地質(zhì)剖面圖整理ppt2平臺及鉆機平臺布置９~１２號墩均采用在圍堰頂設鉆機平臺，平臺上設鉆機走道。平臺布置簡潔緊湊，不受水位影響，也不影響航道整理ppt2平臺及鉆機護筒整理ppt2平臺及鉆機鉆機鉆機以大橋局橋機廠產(chǎn)KPG-3000和KPG-3000A鉆機為主，輔以KTY一3000鉆機。KPG-3000是國內(nèi)比較先進的鉆機，液壓系統(tǒng)由瑞典進口，可實現(xiàn)電控或液控恒壓自動給進，無級變速，鉆桿采用工字卡連接。整理ppt2平臺及鉆機整理ppt2平臺及鉆機由于蕪湖長江大橋地質(zhì)為中硬以下的巖石，因此選用洛陽礦山機械廠12英寸系列楔齒滾刀，型號XHB-200，同時也輔以12英寸盤形刀和矮齒的球齒滾刀。刀齒為TM一60碳化欽優(yōu)質(zhì)鋼，可焊、高強，目有很好的韌性，是比較理想的耐磨材料。每臺鉆機配50t浮吊1臺，40m3/min壓風機或20m3/min壓風機1臺。整理ppt３鉆孔中對參數(shù)的選擇及控制要點因9~12號墩鉆孔樁都是純基巖，不存在泥漿護壁問題，因此全部選用清水氣舉反循環(huán)鉆進，其原理是利用鉆具自重，在滾刀的刀齒處產(chǎn)生大于巖石抗壓強度的壓應力，通過鉆具回轉(zhuǎn)，強大的扭矩產(chǎn)生剪切、壓碎等作用來破碎巖石，隨著氣舉反循環(huán)，將碴塊及時排出孔外。所以合理地選用鉆壓、轉(zhuǎn)速、水流循環(huán)量是至關重要的。整理ppt３鉆孔中對參數(shù)的選擇及控制要點1鉆壓的選定和控制鉆壓應與巖石強度相關，如果刀齒處的壓應力小于巖石的抗壓強度，則刀齒只是在巖石表面刮削，只能刮點碎屑，而對刀具的磨損則很嚴重。理論上講，鉆壓應力應大于巖石抗壓強度，使刀齒適當壓入巖石，但鉆壓不宜太大，太大易造成埋鉆、斜孔，并且基巖磨損刀體，易造成滾刀軸承的早期損壞。整理ppt３鉆孔中對參數(shù)的選擇及控制要點對楔齒滾刀，可用下式計算:P＝KxQxL式中:K為重迭系數(shù)，其值為(刀具長x刀數(shù))/成孔半徑;Q為線壓強度，一般為巖石強度的二分之一;L為鉆孔半徑。對50MPa基巖選鉆壓力350~450kN，對15MPa基巖選鉆壓100~150kNo鉆機加壓的原則是“自重加壓，減壓鉆進，低壓開鉆，緩慢加壓”。整理ppt３鉆孔中對參數(shù)的選擇及控制要點實際加到井底的鉆壓為鉆具、配重和鉆桿總重減去浮力，再減去水龍頭的提升力量。KPG-3000和KTY-3000鉆具、配重和鉆桿扣掉浮力后約52t左右，稱為全壓。通過控制水龍頭的提升力量來調(diào)整鉆壓，實現(xiàn)減壓鉆進。減壓鉆進，可使鉆桿受拉，保證孔的垂直度，減少斜孔。一般情況，合理的鉆壓為全壓的40%～80%整理ppt３鉆孔中對參數(shù)的選擇及控制要點在開孔階段和有傾斜巖面的地層，需控制鉆壓不宜過大，一般取150一250kN，待整個鉆頭進入巖層后再慢慢加壓加速。整理ppt３鉆孔中對參數(shù)的選擇及控制要點2轉(zhuǎn)速在一定的轉(zhuǎn)速之內(nèi)，進尺跟轉(zhuǎn)速近乎成正比關系，即轉(zhuǎn)速愈快，進尺愈快。但刀具破巖的線速度有一個臨界值，超過臨界值，則刀具磨損很快。不同的巖石強度有不同的臨界值，一般情況對硬巖宜采取高壓低速，而對軟巖則取低壓高速。本橋邊刀外緣線速度V為0.9~1.3m/S，按N=60V/пD計算轉(zhuǎn)速，為5~8轉(zhuǎn)/min，式中D為鉆頭直徑(m}。整理ppt３鉆孔中對參數(shù)的選擇及控制要點現(xiàn)在滾刀己趨于標準化生產(chǎn)，各種類型刀具，均提供破巖強度和邊刀適應的線速度，使用時可直接查詢，如按經(jīng)驗公式，以邊刀不超過120r/min為標準計算。N=120d/D。式中:d為滾刀大頭直徑(m);D為鉆頭直徑(m)在開孔階段，宜選用低鉆壓，低轉(zhuǎn)速，以保證入孔垂直。我們一般控制在5r/min以內(nèi)整理ppt３鉆孔中對參數(shù)的選擇及控制要點3沉沒比沉沒比是風包沉入水中深度與風包到水龍頭排出口的距離之比a=H1/(H1+H2)。對氣舉反循環(huán)來說，沉沒比越大效率越高，通常情況下沉沒比需大于0.5，小于0.4就不好工作。在開孔階段如沉沒比過小應采取措施，比如提高孔內(nèi)水位或降低水龍頭出水口高度等，如仍不滿足就應考慮采用別的鉆孔方式。整理ppt３鉆孔中對參數(shù)的選擇及控制要點4風壓P=Hr/10+ΔP式中:H為風包埋入水中深度(m};r為沖洗液比重(t/m3);ΔP為管路摩擦損失，0.3一0.5kg/cm2水深超過65m時，7kg/cm２的風壓就不夠用了，必須采取加中間風包，10號墩孔底標高由－60～－69m，水位+6m，水深均超過65m，因此必須加中間風包，加中間風包后可達到的深度為:H=10/r*P+55(m):r為沖洗液比重(t/m３),55為中間風包至水面距離(m)整理ppt３鉆孔中對參數(shù)的選擇及控制要點5漿液循環(huán)量漿液循環(huán)量決定著鉆機的排碴能力，循環(huán)量大，則排碴及時，減少一次或多次破碎，節(jié)約能量，延長滾刀壽命，提高鉆進效率。漿液循環(huán)量計算式為:Q=пr2*V*3600式中:r為鉆桿內(nèi)徑(m);V為鉆桿內(nèi)沖洗液的回流速度，一般取2~4m/s整理ppt4鉆孔注意事項進行培訓，持證上崗.鉆孔前需繪制每根樁的地質(zhì)柱狀圖，選定合理的參數(shù)，同時觀察鉆機的運行和進尺情況，以及排碴情況，經(jīng)常驗碴，觀察碴徑大小和巖性，適時對鉆機進行調(diào)整，切忌求快而盲目加壓加速。每小時記錄一次進尺情況，純鉆時間，停鉆時間，做好原始記錄。每次提鉆均要檢查螺栓連接及鉆頭的磨損情況并做記錄，有磨損及時修補和加焊。整理ppt4鉆孔注意事項遇卡鉆需停鉆上提0.3m左右，再重新開鉆。巖碴粒徑過大，常會遇到卡鉆，憑經(jīng)驗可大致判斷上堵還是下堵，上堵可停鉆停風，然后重新供風，將碴塊沖出。膠管磨損后應及時更換，否則單面外露的鐵絲最易引起堵管。下堵可采用干磨的方法，或?qū)⑺堫^處拆開，用繩吊一段鋼軌或圓鋼下?lián)v。成立專門的維修保養(yǎng)小組，負責鉆機和鉆頭以及滾刀的保養(yǎng)和維修。整理ppt5成樁鉆到孔底標高后，經(jīng)各方檢查無誤，并經(jīng)驗碴與設計持力層相符后上提鉆桿0.3m，清孔20min，停60min，再清孔20min后拆鉆桿。吊裝鋼筋籠。鋼筋籠長26.3～35.3m,重量9～13t，由于高度大于浮吊吊鉤至平臺的距離，因此鋼筋籠分2～3節(jié)成型，在平臺上打銷進行豎向?qū)樱宇^用冷擠壓連接，工效高又易于保證質(zhì)量。鋼筋籠下放用卷揚機和滑車組，利用自制的自動脫鉤器實現(xiàn)水下脫鉤。整理ppt5成樁混凝土導管組拼試壓下放，吊裝混凝土灌注架?；炷凉嘧⒓苡萌f能桿件和型鋼組拼而成，高6m，上設9m３大灰斗和1m3小灰斗各1個，另設自落式卷揚機1臺，通過轉(zhuǎn)向提升和拆卸導管。水上混凝土工廠就位，接混凝土泵管。整理ppt5成樁復測沉碴厚度，內(nèi)控標準是小于１０mm，由于在鋼圍堰內(nèi)施工，又是清水反循環(huán)，所以幾乎沒有沉碴，特殊情況下有一點沉碴的，在灌注前用吸泥機吸出，或用高壓風管吹20分鐘后立即灌注。灌注水下混凝土。整理ppt6對鉆機和鉆頭的改進意見加大鉆機上小吊機的起吊噸位，加大其扭矩。小吊機整理ppt6對鉆機和鉆頭的改進意見鉆桿上剪力銷．在大扭矩鉆進時容易剪斷。為此我們自行用45號鋼加工制造剪力銷，采取了以下措施:①根據(jù)鉆桿內(nèi)風管總面積不少于鉆桿外供風風管總面積的原則，保持剪力銷外徑不變，適當減少內(nèi)徑尺寸，這樣相應地增加了壁厚10mm,可大大提高抗剪強度。

整理ppt6對鉆機和鉆頭的改進意見②改變截面處直角過渡為小圓弧過渡，避免了應力集中。③表面發(fā)黑處理。④安裝時廠家采用液態(tài)氮冷卻安裝，現(xiàn)場直接在法蘭盤處作架了，用千斤頂頂入。整理ppt6對鉆機和鉆頭的改進意見剪力銷的漏風問題。剪力銷既送風又傳遞鉆桿扭矩，在減壓鉆進，鉆桿受拉的情況下，并且工字卡又跟法蘭盤的卡口有2～3mm的空隙，法蘭盤間自然存在空隙。整理ppt6對鉆機和鉆頭的改進意見孔徑穩(wěn)定器與鉆頭的間隙可適當放大一點或者在配重上方增加一個上穩(wěn)定器，對孔的順直來說會更有利，或者有個調(diào)換的余地，即穩(wěn)定器既可放在配重下面又可放在配重上面，對深孔可放在上面，對淺孔可放在下面。整理ppt6對鉆機和鉆頭的改進意見穩(wěn)定器和鉆頭側(cè)面尤其是邊刀處，磨損很嚴重，說明鉆機的扭矩有相當一部分是用來克服鉆頭和穩(wěn)定器與井壁的摩擦，如何減少這種摩擦力，值得研究改進鉆頭和穩(wěn)定器的構造。整理ppt6對鉆機和鉆頭的改進意見吸碴口的位置滾刀的磨損呈以下特點:邊刀和靠近邊刀的正刀的磨損，是刀齒被磨鈍。而靠近鉆頭中心的正刀，尤其布置在吸碴口逆時針前側(cè)的正刀，是刀的母體被磨損，刀齒被磨成長條形，刀齒上堆焊的錐坡也被磨損，并常有粉屑粘在上面。由此推斷，鉆頭中心處排碴不及時，滾刀有被粉屑包裹的可能，造成對刀體的磨損。整理ppt6對鉆機和鉆頭的改進意見由于吸碴管布置在一側(cè)，這樣靠近吸碴口的位置排碴效果好，而遠離吸碴口的一側(cè)則效果差，即使是向吸碴口處流動，那么其花費的時間也較長，而鉆頭是旋轉(zhuǎn)的，這樣實際上水流是在徑向和切向的復合作用下呈螺旋形進入吸碴口的，在靠近吸碴口一定范圍內(nèi)有一個有效的吸碴輻射半徑Ｒ，鉆頭旋轉(zhuǎn)，輻射區(qū)也旋轉(zhuǎn)，這樣就完成全斷面的吸碴．整理ppt6對鉆機和鉆頭的改進意見同時，遠離吸碴口的一側(cè)的碎屑也是在螺旋水流的作用下向鉆頭中心處涌動，因此造成大量的碎石堆積并由中心刀和正刀進行多次破碎，造成如此結(jié)果，設想將吸碴口的位置向鉆頭中心移一點使輻射區(qū)覆蓋過鉆頭中心或許會好一些。吸碴口的高度也是影響排碴的一個因素，其高度高，則吸碴口距巖面距離近，進入吸碴口的水流流速就大，相應能帶得動大的碎塊，反之亦然。整理ppt6對鉆機和鉆頭的改進意見我