旋挖鉆機水下灌注樁施工工法

液化土體灌注樁施工工法山西宏廈建筑工程第三有限公司二0一三年十一月前言旋挖鉆機在國際上的發(fā)展已經(jīng)有幾十年的歷史，在中國也是在最近四五年才被逐漸認識和應(yīng)用，成為近年來發(fā)展最快的一種新型樁孔施工方法，旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)被譽為“綠色施工工藝”，其特點是工作效率高、施工質(zhì)量好、塵土泥漿污染少。旋挖鉆機是一種多功能、高效率的灌注樁樁孔的成孔設(shè)備，可以實現(xiàn)桅桿垂直度的自動調(diào)節(jié)和鉆孔深度的自行計量；旋挖鉆孔施工是利用鉆桿和鉆斗的旋轉(zhuǎn)，以鉆斗自重并加液壓作為鉆進壓力，使土屑裝滿鉆斗后提升鉆斗出土。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、挖土、提升、卸土和泥漿置換護壁，反復(fù)循環(huán)而成孔。我國正處在一個大發(fā)展時期，特別是公路橋梁、鐵路、水利、城市發(fā)展，需要大量的樁工機械。根據(jù)不同的地質(zhì)情況正確合理運用相應(yīng)的工法是保證旋挖機順利施工的關(guān)鍵。工法特點采用旋挖鉆機可適用于多種地質(zhì)，如填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、沙土層以及含有部分卵石、碎石的地層。采用巖心鉆頭，還可嵌入巖層。旋挖鉆機擁有自行底盤，可以自主轉(zhuǎn)移機位，施工效率高。選擇不同的工作附件，便可做到一機多用，。施工作業(yè)范圍小，適合工作面狹窄地域施工。設(shè)備先進自動化程度高，成孔質(zhì)量高。在清徐太化工地，由于地下水位淺，液化土嚴重，給旋挖鉆機施工帶來前所未有的困難，針對特殊地質(zhì)條件，在實踐中慢慢摸索出在這種地質(zhì)條件下施工的方法。工藝原理旋挖鉆機的水下灌注砼成樁工藝包括成孔和成樁兩大過程。成孔采用旋挖鉆機鉆取渣土，泥漿護壁進行施工；成樁利用鉆孔灌注大漏斗采用快速開口垂直導(dǎo)管提升法灌注樁身水下混凝土。施工工藝流程及操作要點施工工藝流程

操作要點4.2.1旋挖鉆機成孔施工方法1、施工準備（1） 技術(shù)準備：按照施工設(shè)計圖紙的要求，編制施工方案，準備施工機械設(shè)備。清除雜物、淤泥，平整樁基范圍內(nèi)的場地并換填山皮石壓實。（2） 施工放樣：復(fù)測控制點及控制網(wǎng)和導(dǎo)線，測放樁位。（3）場地平整和施工便道：合理布置施工便道，與鉆孔位置保持一定的距離，滿足施工需要亦不影響孔壁穩(wěn)定。（4） 檢修調(diào)試機械設(shè)備：對鉆孔機械、泥漿設(shè)備、樁體砼灌注設(shè)備、砼拌合及運輸設(shè)備等進行維修、調(diào)試。（5）技術(shù)交底：對參與施工的人員進行環(huán)境保護教育及施工技術(shù)交底。（6） 材料進場：各類鉆孔樁施工的原材料按要求進場。（7）試驗檢驗：完成原材料檢驗及砼配合比設(shè)計及試驗等工作。2、場地平整由于太化工業(yè)園區(qū)的地下水位淺，一般在地表下1.3米左右，在雨季，地下水位就在地表，根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，通過跟甲方、監(jiān)理共同確定采用換填山皮石的方法，在原地面回填1.5米厚山皮石，推平壓實。以方便下一步工程樁的施工。3、鉆機就位液壓多功能旋挖鉆機就位時與平面最大傾角不超過4°，鉆機平臺處必需碾壓密實。進行樁位放樣，將鉆機行駛到要施工的孔位，調(diào)整桅桿角度，操作卷揚機，將鉆頭中心與鉆孔中心對準，并放入孔內(nèi)，調(diào)整鉆機垂直度參數(shù)，使鉆桿垂直，同時稍微提升鉆具，確保鉆頭環(huán)刀自由浮動孔內(nèi)。鉆機的垂直度要定期進行測量調(diào)整，以保證鉆孔的垂直。4、護筒設(shè)置護筒采用鋼制，鋼護筒埋置深度以能隔開流塑狀地層為主要原則。本標段部分地段地下具有承壓水，護筒埋設(shè)時要高于穩(wěn)定后的承壓水位2.0m以上。鋼護筒分節(jié)加工，頂部和底部各1m范圍作加強箍，現(xiàn)場采用4米及6米兩種護筒（長度少于4米現(xiàn)場實際地質(zhì)條件由于塌方不能成孔），節(jié)護筒連接采用坡口焊。護筒埋設(shè)前，須對樁位四周埋設(shè)十字護樁，十字線交點對準樁位中心。利用鉆機大臂加壓使鋼護筒埋設(shè)就位后，用十字護樁拉十字線，校對護筒誤差。中心偏差不得大于50mm。若誤差大于50mm，則須重新埋設(shè)護筒，鋼護筒直徑交設(shè)計斷面大30毫米。5、旋挖鉆機成孔鉆機就位后，應(yīng)先調(diào)試鉆機，進行試鉆。鉆進過程中，操作人員根據(jù)機載裝置隨時觀察鉆桿是否垂直，并通過深度計數(shù)器控制鉆孔深度。當(dāng)旋挖斗鉆頭順時針旋轉(zhuǎn)鉆進時，底板的切削板和筒體翻板的后邊對齊。鉆屑進入筒體，裝滿一斗后，鉆頭逆時針旋轉(zhuǎn)，底板由定位塊定位并封死底部的開口，之后，提升鉆頭到地面卸土。開始鉆進時采用低速鉆進，主卷揚機鋼絲繩承擔(dān)不低于鉆桿、鉆具重量之和的20%，以保證孔位不產(chǎn)生偏差。鉆進護筒以下3m可以采用高速鉆進，鉆進速度與壓力有關(guān)，采用鉆頭與鉆桿自重摩擦加壓，150MPa壓力下，進尺速度為20cm/min；200MPa壓力下，進尺速度為30cm/min；260MPa壓力下，進尺速度為50cm/min。下鉆及提鉆時，機械應(yīng)動作輕緩，避免刮蹭孔壁，影響成孔質(zhì)量。鉆進時，安排專人做好鉆孔記錄。記錄見附錄泥漿采用膨潤土、火堿以及纖維素混合而制，在泥漿池中用攪漿機將泥漿攪拌好后，泵入孔內(nèi)，旋挖鉆均勻緩慢鉆進，這樣既鉆進又起到泥漿護壁的作用。鉆進時掌握好進尺速度，隨時注意觀察孔內(nèi)情況，及時補加泥漿保持液面高度。泥漿制備應(yīng)注意兩個方面：一是泥漿的指標問題，其比重一般應(yīng)控制在1.05?1.2之間，粘度控制在17?20s，砂率控制在4%以內(nèi)。常用的泥漿材料，一般使用優(yōu)質(zhì)澎潤土加燒堿、聚丙稀酰胺或纖維素等配置；二是補漿的速度，泥漿補充一般采用泵送方式，其速度以保證液面始終在護筒面以上為標準。用撈砂鉆頭將沉淀物清出孔位。要求沉碴厚度不大于20cm。在灌注水下砼前，用高壓風(fēng)（高壓水）吹底翻渣，進一步減少樁底沉碴厚度。鉆孔前先用水準儀確定護筒標高，并以此作為基點，按設(shè)計要求的孔底標高計算孔深，以鉆具長度確定孔深，孔深偏差不短于設(shè)計深度，超鉆深度不大于50cm；若出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象應(yīng)進行掃孔，符合要求后方可進行下道工序。6、鉆孔異常處理（1） 坍孔處理鉆孔過程中發(fā)生坍孔后，要查明原因進行分析處理，可采用加深埋護筒等措施后繼續(xù)鉆進?，F(xiàn)場盡可能合理安排各個樁基的施工順序，避免先后擾動地基。根據(jù)現(xiàn)場情況也可在泥漿中加入大量的干鋸末，同時增大泥漿比重（控制在1.15?1.4之間），改善其孔壁結(jié)構(gòu)。鉆頭每次進入液面時，速度要非常緩慢，等鉆頭完全進入漿液后，再勻速下到孔底，每次提鉆速度控制在0.3?0.5m/s。坍孔嚴重時，應(yīng)回填重新鉆孔。（2） 縮孔處理鉆孔發(fā)生彎孔縮孔時，一般可將鉆頭提到偏孔處進行反復(fù)掃孔，直到鉆孔正直，如發(fā)生嚴重彎孔和探頭石時，應(yīng)采用小片石或卵石與黏土混合物，回填到偏孔處，待填料沉實后再鉆孔糾偏。（3） 埋鉆和卡鉆處理埋鉆主要發(fā)生在一次進尺太多和在砂層中泥漿沉淀過快；卡鉆則主要發(fā)生在鉆頭底蓋合攏不好，鉆進過程中自動打開或在卵石地層鉆進時，卵石掉落卡鉆等。埋鉆或卡鉆發(fā)生后，在鉆頭周圍肯定沉淀了大量的泥漿，形成很大的側(cè)阻力。因此處理方案應(yīng)首先消除阻力，嚴禁強行處理，否則有可能造成鉆桿扭斷、動力頭受損等更嚴重的事故。事故發(fā)生后，應(yīng)保證孔內(nèi)有足夠的泥漿，保持孔內(nèi)壓力，穩(wěn)定孔壁防止坍塌，為事故處理奠定基礎(chǔ)。7、終孔及清孔（1） 終孔：當(dāng)鉆孔達到設(shè)計終孔標高后，請監(jiān)理工程師檢查，確定終孔。（2） 清孔：采用換漿法施工，即向孔內(nèi)注入經(jīng)過泥漿處理器處理過的泥漿，換出孔底沉碴及濃度較大的泥漿?？變?nèi)排出的泥漿手摸無2?3mm顆粒，泥漿比重不大于1.3,含砂率小于4%,粘度20?23s。（3） 檢孔：清孔完畢后，即組織監(jiān)理、項目工程師、現(xiàn)場技術(shù)人員共同對成孔進行檢查，孔深和孔底沉渣用標準測錘檢測。8、 鋼筋籠的制作與安裝鋼筋籠采用在現(xiàn)場鋼筋加工棚統(tǒng)一加工，根據(jù)成孔進度同步吊放。（1） 鋼筋籠制作：鋼筋籠成型采用卡板成型或箍筋成型。焊接時，主筋與加強箍筋全部焊接，主筋內(nèi)緣保持光滑，鋼筋接頭不侵入主筋內(nèi)凈空。鋼筋籠下端墊齊，用加強箍筋封住。（2） 鋼筋籠焊接：采取遮蔽措施，避免雨雪大風(fēng)天施焊。焊后熱處理完畢，讓其自然冷卻。（3） 鋼筋籠保護層：在鋼筋籠上、下端及中部每隔一定距離于同一橫截面上對稱設(shè)置四個鋼筋“耳環(huán)”，確保鋼筋籠與孔壁保持設(shè)計保護層距離。（4） 鋼筋籠下放：制作好的鋼筋籠穩(wěn)固放置在平整的地面上，防止變形。起吊鋼筋籠采用扁擔(dān)起吊法，起吊點設(shè)在鋼筋籠箍筋與主筋連接處，且吊點對稱并一次性起吊。鋼筋籠設(shè)置4-6個起吊點，以保證鋼筋籠在起吊時不變形。吊放鋼筋籠入孔時應(yīng)對準孔位，保持垂直，輕放、慢放入孔，不得左右旋轉(zhuǎn)，若遇阻礙應(yīng)停止下放，查明原因進行處理，嚴禁高提猛落和強制下入。下放鋼筋籠時要求有技術(shù)人員在場，現(xiàn)場測護筒頂標高，準確計算吊筋長度，以控制鋼筋籠的樁頂標高及鋼筋籠上浮等問題。9、 二次清孔鋼筋籠安裝完畢，檢查孔底沉淀情況，為了滿足工程基礎(chǔ)沉降的嚴格要求，我們將控制本試驗段全部鉆孔樁在樁身砼澆筑前孔底沉碴厚度不超過300mm。4.2.2水下混凝土灌注成樁施工1、灌注樁身混凝土利用鉆孔灌注漏斗采用快速卡口垂直導(dǎo)管提升法灌注樁身水下砼。（1） 導(dǎo)管試拼：使用前試拼、試壓，并用油漆在導(dǎo)管兩側(cè)做好刻度標記。試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5倍。（2） 導(dǎo)管下放：導(dǎo)管拼好并試壓后，利用汽車吊機吊放，導(dǎo)管位置居于孔中，軸線順直，穩(wěn)步沉放，導(dǎo)管底口距孔底0.5m。（3） 標高測量：導(dǎo)管入孔后技術(shù)人員做好測量標記并對測量孔深。（4） 砼灌注：灌注前，須再次復(fù)測沉渣厚度。若沉渣超標，須進行清孔。灌注首批砼前，先配置0.1?0.3m3水泥砂漿放入料斗塞以上的漏斗中(大料斗約2m3)，然后再放入砼，確認首批砼量備足后，立即上提料斗塞借助砼重量排除導(dǎo)管內(nèi)的水，使混凝土快速沖到孔底，灌注首批砼完成，使得導(dǎo)管里的泥漿全部排出。(5)導(dǎo)管埋深：導(dǎo)管初埋深不小于2.0m,其后按2.0?6.0m掌握，可以根據(jù)澆筑砼量由反算出混凝土的澆筑深度，輔助用測繩測量埋入深度，并作好記錄。每根樁應(yīng)連續(xù)灌注，不得中斷(6)排漿：孔內(nèi)溢漿通過泥漿處理器處理后回收利用。(7)成樁：砼灌注面高出樁頂設(shè)計高程1.0?1.5m，封樁完成。4.2.3監(jiān)測技術(shù)與分析確保工程建設(shè)安全、質(zhì)量的關(guān)鍵是對旋挖造孔及水下混凝土灌注的全過程監(jiān)測，及時測量各主要工序施工階段的各種數(shù)據(jù)，并與分析計算值比較，及時反饋指導(dǎo)設(shè)計和施工。主要的監(jiān)測內(nèi)容參見表5.2.5。表4.2.3監(jiān)測項目匯總表序號監(jiān)測項目監(jiān)測儀器監(jiān)測頻率監(jiān)測目的1泥漿比重泥漿比重計一套每樁鉆孔前掌握泥漿粘稠度防止坍孔2護筒標高蘇光DSZ-1水準儀，鋁合金塔尺護筒就位后計算控制鉆孔深度及吊筋長度3成孔深度測繩每樁成孔后復(fù)核鉆孔深度及測量沉渣厚度4導(dǎo)管砼下埋置深度測繩砼灌注時隨時測量防止脫管斷樁5混凝土頂面高度測繩砼灌注完成后測量是否達到設(shè)計樁頂高程勞動力組織(見表4.3)表4.3勞動力組織情況表序號單項工程所需人數(shù)備注1項目負責(zé)人12管理人員33旋挖鉆機機手64鉆孔灌注樁施工125鋼筋加工156雜工5合 計42人5.設(shè)備表5機具設(shè)備表序號設(shè)備名稱設(shè)備型號單位數(shù)量用途1旋挖鉆機臺2鉆孔樁施工2漏斗及導(dǎo)管套2水下砼灌注3鋼護筒個4鉆孔樁施工3裝載機50臺1清運渣土4汽車吊25T臺2鋼筋籠吊裝5泥漿泵臺6泥漿循環(huán)6鋼筋彎曲機GW40臺1鋼筋加工7電焊機BX-300臺4鋼筋加工8鋼筋切割機GJ40臺1鋼筋加工9攪漿筒臺3制備泥漿6.質(zhì)量控制6.1工程質(zhì)量控制標準表7.1.1 鉆孔樁鉆孔允許偏差表序號項目允許偏差1護筒頂面位置50mm傾斜度1%2孔位中心50mm3傾斜度1%鉆孔樁鋼筋骨架允許偏差見下表：表6.1.2鉆孔樁成樁允許偏差序號項目允許偏差1鋼筋骨架在承臺底以下長度±100mm2鋼筋骨架直徑±20mm3主鋼筋間距±0.5d4加強筋間距±20mm5箍筋間距或螺旋筋間距±20mm6鋼筋骨架垂直度1%泥漿比重嚴格根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)進行配比，保證泥漿能夠起到護壁作用。鉆孔前每根樁都要專業(yè)人員測量護筒標高，并計算鉆孔深度，防止出現(xiàn)短樁。成孔后直至灌裝前隨時測量孔深，查看孔深有無變化，防止沉渣量超標。成孔后仔細計算需要混凝土灌注量。防止因補灰時間過長引起的埋管或斷樁事故。仔細計算首盤混凝土灌注量，確保首盤混凝土能夠封住導(dǎo)管口。下鋼筋籠應(yīng)緩慢進行，防止刮碰孔壁，水下混凝土應(yīng)一次灌注成樁。水下混凝土灌注樁施工必須按隱蔽工程要求做好施工記錄。7.安全措施認真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定、條例，結(jié)合施工單位實際情況和工程的具體特點，組成專職安全員和班組兼職安全員以及工地安全用電負責(zé)人參加的安全生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各級人員的職責(zé)，抓好工程的安全生產(chǎn)。施工現(xiàn)場按符合防火、防風(fēng)、防雷、防洪、防觸電等安全規(guī)定及安全施工要求進行布置，并完善布置各種安全標識。對成孔處及時增設(shè)警示標志。并用細鋼筋焊成三腳架，用紅白相間的油漆涂刷，扣在孔口上在旋挖鉆機旋轉(zhuǎn)區(qū)域設(shè)置警戒線，防止碰傷。旋挖鉆成孔的泥渣應(yīng)及時清理、外運。吊放鋼筋籠時，鋼纜必須由專業(yè)人員系綁。氧氣瓶與乙炔瓶隔離存放，嚴格保證氧氣瓶不沾染油脂、乙炔發(fā)生器有防止回火的安全裝置。電纜線路應(yīng)采用“三相五線”接線方式，電氣設(shè)備和電氣線路必須絕緣良好，場內(nèi)架設(shè)的電力線路其懸掛高度和線間距除按安全規(guī)定要求進行外，將其布置在專用電桿上。室內(nèi)配電柜、配電箱前要有絕緣墊，并安裝漏電保護裝置。建立完善的施工安全保證體系，加強施工作業(yè)中的安全檢查，確保作業(yè)標準化、規(guī)范化。8.環(huán)保措施成立對應(yīng)的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構(gòu)，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，加強對施工燃油、工程材料、設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規(guī)章制度，做好交通環(huán)境疏導(dǎo)，充分滿足便民要求，認真接受城市交通管理，隨時接受相關(guān)單位的監(jiān)督檢查。將施工場地和作業(yè)限制在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，合理布置、規(guī)范圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。對施工中可能影響到的各種公共設(shè)施制定可靠的防止損壞和移位的實施措施，加強實施中的監(jiān)測、應(yīng)對和驗證。同時，將相關(guān)方案和要求向全體施工人員詳細交底。設(shè)立專用排漿溝、集漿坑，對廢漿、污水進行集中，認真做好無害化處理，從根本上防止施工廢漿亂流。定期清運棄渣，做好棄渣及其它工程材料運輸過程中的防散落與沿途污染措施，廢水除按環(huán)境衛(wèi)生指標進行處理達標外，并按當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求的指定地點排放。棄渣及其它工程廢棄物按工程建設(shè)指定的地點和方案進行合理堆放和處治。優(yōu)先選用先進的環(huán)保機械。采取設(shè)立隔音墻、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允許值以下，同時盡可能避免夜間施工。對施工場地道路進行硬化，并在晴天經(jīng)常對施工通行道路進行灑水，防止塵土飛揚，污染周圍環(huán)境