旋挖鉆灌注樁施工.ppt

1、旋挖鉆灌注樁施工,中鐵22局集團(tuán)貴州茅臺酒擴(kuò)建工程 總承包指揮部一分部,旋挖鉆灌注樁施工概述（了解）,旋挖鉆機(jī)：是利用伸縮鉆桿傳遞扭矩并帶動回轉(zhuǎn)鉆斗、短螺旋鉆頭或其他作業(yè)裝置進(jìn)行干、濕鉆進(jìn)、逐次取土（巖屑）、反復(fù)循環(huán)作業(yè)成孔的一種專用機(jī)械設(shè)備。,旋挖鉆機(jī)主要由主機(jī)、鉆桿和鉆頭三部分組成。 主機(jī)：主要有履帶式、步履式、汽車式等，目前常見的是履帶式主機(jī)。 鉆桿：旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)時，為了使鉆具擺脫拆卸和擰接的麻煩而采用伸縮式鉆桿，其斷面有方形和圓形兩種。伸縮式鉆桿可以分為摩擦式鉆桿（在鉆進(jìn)過程中利用鉆桿內(nèi)、外節(jié)間的摩擦鍵之間的摩擦來傳遞鉆進(jìn)壓力的一種鉆桿）和機(jī)鎖式鉆桿（在鉆進(jìn)過程中利用鉆桿上的機(jī)鎖點(diǎn)和機(jī)

2、鎖鍵之間的咬合來傳遞鉆進(jìn)加壓力的一種鉆桿）兩大類，目前國內(nèi)外的旋挖鉆機(jī)一般均采用內(nèi)鎖定式伸縮鉆桿。 摩擦式鉆桿具有操作簡便，在同一主機(jī)上使用可實現(xiàn)更大鉆深（比機(jī)鎖桿層多）的優(yōu)點(diǎn)，但靠摩擦力向鉆具傳遞主機(jī)提供的壓力，下壓力較小，不適合鉆進(jìn)硬地層。 機(jī)鎖式鉆桿抗扭能力大，向鉆具傳遞壓力大，無傳壓損失，適合鉆硬地層。,鉆頭：可分為螺旋鉆頭、直螺旋鉆頭、筒式取芯鉆頭、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭、液壓抓斗和擴(kuò)底鉆頭。雙門鉆頭適用地層范圍較寬，單門鉆頭只是用于大直徑的卵石及硬膠泥。 螺旋鉆頭 根據(jù)鉆進(jìn)地層不同,短螺旋鉆頭分為嵌巖短螺旋鉆頭和土層短螺旋鉆頭兩類。按其頭部結(jié)構(gòu)形式分，短螺旋鉆頭又可分為錐頭短螺旋鉆頭

3、和平頭短螺旋鉆頭。一般情況，嵌巖短螺旋鉆頭多為錐頭形式，土層短螺旋鉆頭多為平頭形式。 錐頭短螺旋鉆頭根據(jù)錐頭結(jié)構(gòu)形式的不同和鉆頭導(dǎo)程的多少又可分為單錐單螺旋鉆頭、雙錐單螺旋鉆頭以及雙錐雙螺旋鉆頭3種。嵌巖短螺旋鉆頭所用切削具為頭部鑲焊有鎢鈷硬質(zhì)合金的截齒，主要用于鉆進(jìn)風(fēng)化基巖、膠結(jié)性較好的卵礫石地層及永凍土層。土層短螺旋鉆頭所用切削具為耐磨合金鋼斗齒或斗齒加截齒，主要用于鉆進(jìn)地下水位以上土層、砂土層和粒徑不大的礫石層。,螺旋鉆頭系列：,2.旋挖鉆斗 旋挖鉆斗主要用來鉆進(jìn)較軟的第四紀(jì)地層，還可用于鉆孔清渣。旋挖鉆斗根據(jù)底部結(jié)構(gòu)不同可分為單底板土層鉆斗和雙底板撈砂鉆斗，進(jìn)土口分為單口和雙口。根據(jù)鉆

4、斗筒體直徑和鉆機(jī)類型及其所鉆地層鉆斗設(shè)計有直筒和錐筒，底板的開合機(jī)構(gòu)可設(shè)計為公母鉤開合機(jī)構(gòu)和矛頭開合機(jī)構(gòu)。針對地層情況制定不同的斗齒焊接角度。鉆斗的筒體及底板均采用強(qiáng)度高、耐磨性能好的合金Mn板制作。根據(jù)鉆進(jìn)不同地層，切削具可設(shè)計為耐磨合金鋼鏟式直斗齒和旋轉(zhuǎn)斗齒、 子彈頭截齒以及斗齒與截齒混裝3種形式。,單底鉆頭,雙底鉆頭,適合鉆進(jìn)粘性地層及膠結(jié)性強(qiáng)的地層,適合鉆進(jìn)砂土層及膠結(jié)性差的卵礫石層,3.筒式取芯鉆頭 常見的有兩種：截齒筒鉆（適用于中硬基巖和卵礫石），牙輪筒鉆（適用于堅硬基巖和大漂石）。在筒式取芯鉆的兩大類鉆頭中，又有帶取芯裝置和不帶取芯裝置之分，主要取決于取芯的難度。因為牙輪取芯鉆頭

5、主要用于硬巖鉆進(jìn)，且鉆取的環(huán)狀面積大，如果有條件的還可以通過在鉆頭部分加裝反循環(huán)機(jī)構(gòu)進(jìn)行反循環(huán)鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率。,4.擴(kuò)底鉆頭 常用的以機(jī)械式為主，有上開式和下開式的，張開機(jī)構(gòu)一般為四連桿的，用于土層、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化地層甚至堅硬基巖。,旋挖成孔灌注樁宜用于填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、軟巖及風(fēng)化巖等巖土層。 旋挖鉆機(jī)常規(guī)鉆進(jìn)工藝 靜漿護(hù)壁鉆孔 全護(hù)筒鉆孔 鉆干孔 造壁鉆孔（提前注漿處理孔壁）,旋挖成孔灌注樁按成孔方法可分為： 干作業(yè)旋挖成孔灌注樁； 濕作業(yè)旋挖成孔灌注樁； 套管護(hù)壁作業(yè)旋挖成孔灌注樁； 復(fù)合工藝旋挖成孔灌注樁。 干作業(yè)旋挖成孔：不使用穩(wěn)定液護(hù)壁，直接采用旋挖鉆具成孔的一

6、種工法。 濕作業(yè)旋挖成孔：采用旋挖鉆具成孔、穩(wěn)定液護(hù)壁的一種工法。 套管護(hù)壁作業(yè)旋挖成孔：使用套管跟進(jìn)對易坍塌、易縮徑地層進(jìn)行護(hù)壁，采用旋挖鉆具成孔的一種工法。,旋挖鉆灌注樁成孔,旋挖成孔灌注樁作業(yè)地面應(yīng)堅實平整,作業(yè)過程中地面不得下陷，工作坡度不得大于3.5%；地面不能滿足旋挖鉆機(jī)接地比壓要求時，應(yīng)采取鋪設(shè)路基板、硬化地面等措施滿足要求。 旋挖成孔灌注樁護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)滿足要求； 護(hù)筒厚度環(huán)山8mm、鍋爐房10mm、五棟6mm，護(hù)筒內(nèi)徑宜大于鉆頭直徑200mm300mm，鋼護(hù)筒的直徑誤差應(yīng)小于10mm。護(hù)筒下端宜設(shè)置刃腳。多節(jié)鋼護(hù)筒連接宜采用焊接。焊接接頭應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度、及防漏的要求，必要時可焊

7、接加肋筋。 護(hù)筒頂端高出地面不宜小于0.3m；鉆孔內(nèi)有承壓水時，護(hù)筒頂端應(yīng)高出穩(wěn)定后的承壓水位1.5m。 護(hù)筒埋設(shè)時，應(yīng)確定鋼護(hù)筒的中心位置。護(hù)筒的中心與樁位中心偏差不得大于50mm，護(hù)筒傾斜度不得大于1。護(hù)筒就位后，應(yīng)在四周對稱、均勻地回填粘土，并分層夯實，夯填時應(yīng)防止護(hù)筒偏斜移位。,4. 旋挖鉆機(jī)埋設(shè)鋼護(hù)筒時，應(yīng)先采用稍大口徑的鉆頭鉆至預(yù)定位置，提出鉆頭后，再用鉆斗將鋼護(hù)筒壓入到預(yù)定深度。 鋼護(hù)筒驅(qū)動工法與裝備： 旋挖鉆機(jī)在鉆孔作業(yè)中一般都需要埋設(shè)鋼護(hù)筒。國內(nèi)的方法一般是人工埋鋼護(hù)筒，即先挖坑或先鉆孔再將護(hù)筒埋入，采用這種方式，第一施工量大，需要挖掘機(jī)等施工設(shè)備；第二在鉆預(yù)埋孔時會出現(xiàn)塌孔

8、，出現(xiàn)邊塌邊鉆，邊鉆邊塌的現(xiàn)象。 鋼護(hù)筒驅(qū)動裝備能在技術(shù)上解決此問題，這種裝備在回填土層、淺層砂卵石層、多溶洞石灰?guī)r層可發(fā)揮明顯優(yōu)勢。 作業(yè)機(jī)理：作業(yè)時動力頭通過驅(qū)動盤、連接盤、鋼護(hù)筒驅(qū)動連接器將轉(zhuǎn)矩傳遞給鋼護(hù)筒、護(hù)筒靴，使鋼護(hù)筒、護(hù)筒靴產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；同時，旋挖鉆機(jī)加壓裝置下壓動力頭并通過動力頭將下壓力傳遞給鋼護(hù)筒、護(hù)筒靴。這樣邊向下壓邊旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動使護(hù)筒鉆入地層，鋼護(hù)筒鉆入與鉆機(jī)取土交替進(jìn)行，保證了在回填土層、淺層砂卵石層、多溶洞石灰?guī)r層不塌空、不漏水、不浪費(fèi)混凝土情況下高效作業(yè)。,成孔時應(yīng)符合下列規(guī)定： 1 鉆桿應(yīng)保持垂直穩(wěn)固，位置準(zhǔn)確。 2 鉆進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)地層變化情況及時調(diào)整； 3 鉆進(jìn)過

9、程中，應(yīng)隨時清理孔口積土，遇到地下水、塌孔、縮孔等異常情況時，應(yīng)及時處理。,旋挖鉆灌注樁成孔形式： 1.干作業(yè)旋挖成孔 干作業(yè)旋挖成孔適用于地下水位以上的素填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土及風(fēng)化巖層。 干作業(yè)旋挖成孔灌注樁的施工工藝流程如下： 2.濕作業(yè)旋挖成孔 濕作業(yè)（即穩(wěn)定液護(hù)壁）旋挖成孔適用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風(fēng)化巖層。 濕作業(yè)旋挖成孔灌注樁的施工工藝流程如下：,常用穩(wěn)定液性能表,3.套管護(hù)壁旋挖成孔 套管護(hù)壁旋挖成孔適用于地下水位較高、有承壓水的砂層、厚度較大的淤泥、淤泥質(zhì)土層。 套管護(hù)壁旋挖成孔灌注樁的施工工藝流程如下。 旋挖鉆機(jī)、搓管機(jī)應(yīng)有專人分別操作

10、，不得壓碰搓管機(jī)控制系統(tǒng)的高壓油管。 在下入第一節(jié)帶切削刃的前導(dǎo)套管后，宜進(jìn)行前導(dǎo)孔的施工。搓管機(jī)帶動套管鉆進(jìn)時，應(yīng)隨著鉆孔深度的增加依次下入套管，套管的深度應(yīng)滯后前導(dǎo)孔0.52.0m。套管安裝應(yīng)進(jìn)行對中，上下兩根套管應(yīng)保證連接牢固。 套管進(jìn)入穩(wěn)定地層不宜小于2m。 混凝土灌注至套管底部1.02.0m以上時, 搓管機(jī)應(yīng)活動并起拔套管；混凝土的灌注速度應(yīng)和套管的起拔速度保持一致，始終保持混凝土灌注面在套管底部1.02.0m以上。,4.復(fù)合工藝旋挖成孔 復(fù)合工藝旋挖成孔適于漂石層、中硬巖石地層。 沖抓錐配合旋挖鉆機(jī)成孔應(yīng)符合下列要求： 適用于在漂石層成孔。 孔口護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)位置準(zhǔn)確、牢固，護(hù)筒尺寸應(yīng)

11、大于樁徑300mm。 沖抓施工過程中，應(yīng)始終保持孔內(nèi)穩(wěn)定液液面的高度，及時進(jìn)行孔內(nèi)穩(wěn)定液補(bǔ)充。 旋挖鉆機(jī)應(yīng)有自動放繩機(jī)構(gòu)。 潛孔錘配合旋挖鉆機(jī)成孔應(yīng)符合下列要求： 適用于中硬巖石地層中的大直徑嵌巖樁成孔。 用潛孔錘在大直徑樁孔內(nèi)施工達(dá)到樁孔孔深的多個小口徑鉆孔，鉆孔宜呈梅花型布置，利用旋挖鉆機(jī)鑿巖螺旋鉆頭對鉆孔進(jìn)行全面破碎直至設(shè)計孔深。,液壓振動錘配合旋挖鉆機(jī)成孔應(yīng)符合下列要求： 宜用于水上、水下的樁基成孔。 應(yīng)事先安排鉆孔的施工順序，先用振動錘將一定數(shù)量的鋼護(hù)筒振沉至設(shè)計深度，然后旋挖鉆機(jī)開始成孔施工，直至設(shè)計孔深。 在施工前應(yīng)對鋼護(hù)筒被夾持部位檢查，宜根據(jù)需要對夾持部位做必要的加固處理。,

12、成孔鉆進(jìn)注意事項 不論孔內(nèi)有無地下水和表層土質(zhì)如何，均需設(shè)置表層護(hù)筒，護(hù)筒至少需高出地面30cm。在表層護(hù)筒插入到預(yù)定深度以前，均需使用鉆頭的鉸刀。 為防止鉆斗內(nèi)的土砂掉落到孔內(nèi)而使穩(wěn)定液性質(zhì)變壞或沉淀到孔底，斗底活門在鉆進(jìn)過程中始終應(yīng)保持關(guān)閉狀態(tài)。 必須控制鉆斗在孔內(nèi)的升降速度。因為如果快速地上下移動鉆斗，那么水流將以較快的速度由鉆斗外側(cè)和孔壁之間的空隙中流過，導(dǎo)致沖刷孔壁；有時還會在上提鉆斗時在其下方產(chǎn)生負(fù)壓而導(dǎo)致孔壁坍塌，所以應(yīng)按孔徑的大小和土質(zhì)情況來調(diào)整鉆斗的升降速度。鉆斗的升降速度參考下表。,在有漿鉆孔時鉆斗的升降速度主要指標(biāo)參考值：,按照鉆孔阻力大小，考慮必要的扭矩，來決定鉆斗合適

13、轉(zhuǎn)數(shù)。 鉆斗轉(zhuǎn)速參考值,在樁端持力層中鉆進(jìn)時，需考慮由于鉆斗的吸引現(xiàn)象使樁端持力層松馳，為此上提鉆斗時應(yīng)緩慢。如果樁端持力層傾斜時，為防止鉆斗傾斜，應(yīng)稍加壓鉆進(jìn)。 為防止孔壁坍塌，應(yīng)確?？變?nèi)水位高出地下水位2m以上。在鉆進(jìn)或提升鉆頭過程中始終保持同一液面，特別是不應(yīng)缺漿，否則將造成鉆孔坍塌的危險。旋挖鉆機(jī)泥漿補(bǔ)充一般采用泵送方式，因此泵的能力應(yīng)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。目前工程上常用的是3PNL泵。 清孔。鉆斗的刀刃是傾斜的，會擾動孔底土層；鉆進(jìn)時鉆渣和回落土多少會沉淀于孔底，因此清渣工作很重要。 第一次孔底處理：在鋼筋籠安放前進(jìn)行，一般用撈渣鉆斗來排除沉渣；如果沉淀時間較長，則應(yīng)采用水泵進(jìn)行循環(huán)處理。

14、 第二次孔底處理：在混凝土灌注前進(jìn)行，通常采用泵吸或氣舉法進(jìn)行。,清孔,清孔方法選擇表,鋼筋籠制作及安裝,鋼筋籠制作與安裝允許偏差,鋼筋籠的吊放應(yīng)對準(zhǔn)孔中心，避免碰撞孔壁，應(yīng)緩慢垂直自由下放，兩節(jié) 鋼筋籠孔口對接時應(yīng)從垂直兩個方向校正鋼筋籠垂直度，對接接頭宜采用幫條焊或搭接焊，鋼筋籠就位后應(yīng)立即固定。,混凝土制備及灌注,對于干作業(yè)成孔，灌注混凝土前應(yīng)再次檢查孔底，確?？椎赘蓛魺o虛土等雜物。灌注混凝土應(yīng)采用串筒或?qū)Ч?，串筒或?qū)Ч芟驴诰嗫椎撞灰舜笥?.0m；擴(kuò)底樁灌注混凝土?xí)r，第一次應(yīng)灌到擴(kuò)底部位的頂面，隨即振搗密實；灌注樁頂以下5m范圍內(nèi)混凝土?xí)r，應(yīng)隨灌注隨利用插入式振動器搗密實，每次灌注高度不

15、得大于1.5m。樁頂宜超灌0.3m以上，確保樁頂質(zhì)量。 對于濕作業(yè)成孔，灌注混凝土前應(yīng)再次檢查孔底，若沉渣厚度超標(biāo)應(yīng)二次清孔，合格后應(yīng)立即灌注混凝土。 水下灌注混凝土應(yīng)符合下列規(guī)定： 水下灌注混凝土配合比應(yīng)通過試驗確定，混凝土必須具備良好的和易性；坍落度宜為180220mm；水泥用量不應(yīng)少于360kg/m3，當(dāng)摻入粉煤灰時水泥用量可不受此限。 水下灌注混凝土的含砂率宜為4050，并宜選用中粗砂；粗骨料可選用碎石或卵石，粗骨料的最大粒徑應(yīng)小于40mm，且不得大于鋼筋間距最小凈距的1/3。 水下灌注混凝土宜摻緩凝劑、減水劑等外加劑。,導(dǎo)管使用應(yīng)符合下列規(guī)定： 導(dǎo)管接頭宜采用雙螺紋方扣快速接頭，導(dǎo)管

16、接頭處外徑應(yīng)至少比鋼筋籠內(nèi)徑小100mm以上；對于直徑大于1.0m的樁，導(dǎo)管直徑不宜小于250mm；接頭導(dǎo)管的分節(jié)長度可視工藝要求確定，宜配備長度0.5m1.0m短節(jié)，底管長度不宜小于4m。 整套導(dǎo)管在使用前應(yīng)進(jìn)行試壓試驗，試水壓力可取為0.61.0MPa。 導(dǎo)管應(yīng)居中下放，兩節(jié)導(dǎo)管連接應(yīng)安裝密封橡膠圈。 每次灌注后應(yīng)對導(dǎo)管內(nèi)外清洗干凈，并宜對接頭涂抹黃油進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。,灌注水下混凝土的質(zhì)量控制應(yīng)滿足下列要求： 開始灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管下口至孔底的距離宜為300500mm。 應(yīng)保證足夠的混凝土初灌量，確保導(dǎo)管下口一次埋入混凝土灌注面以下不應(yīng)少于0.8m。 導(dǎo)管埋入混凝土深度宜為26m。嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出

17、混凝土灌注面，并應(yīng)控制提拔導(dǎo)管速度，應(yīng)有專人測量導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外混凝土灌注面的高差，填寫水下混凝土灌注記錄。 灌注水下混凝土必須連續(xù)無中斷，每根樁的灌注時間應(yīng)按初盤混凝土的初凝時間控制，對灌注過程中的故障應(yīng)記錄備案。 提出導(dǎo)管前應(yīng)對孔內(nèi)混凝土灌注面高度進(jìn)行測量，樁頂超灌高度應(yīng)不小于0.8m，鑿除浮漿高度后必須保證暴露的樁頂混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級。 混凝土試塊應(yīng)現(xiàn)場留置，留置數(shù)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94的要求。,鉆孔灌注樁施工事故與預(yù)防,鉆孔灌注樁施工中常遇到的事故如下： 塌孔 吸鉆 鉆孔傾斜 縮徑 超方 卡鉆 鉆不進(jìn) 斷鉆桿,塌孔 泥漿塌孔：泥漿比重過低，孔壁支撐壓不足

18、塌孔；泥漿比重過大，擴(kuò)散速度快，地層遇水松散、剝落塌孔；泥漿PH值大于11，泥漿膠體變?yōu)閼腋∫憾謱悠鸩坏阶o(hù)臂作用塌孔；泥漿位偏低塌孔；泥漿材料不對塌孔；護(hù)臂周邊土松動漏漿塌孔；地下洞穴造成漏漿塌孔；底層漏漿嚴(yán)重而塌孔；泥漿補(bǔ)充不及時而塌孔。 涌水塌孔：承壓水壓力被釋放而造成涌水塌孔；漲潮造成涌水塌孔。 支撐破壞塌孔： 地下河沖塌孔壁 大型機(jī)械對有振動流動性地層的振動造成塌孔 操作塌孔：提放鉆速度過快塌孔；鉆進(jìn)速度過快塌孔；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速過高塌孔；泥漿擾動塌孔；冒鉆塌孔；形成抽吸活塞塌孔；對不準(zhǔn)孔心撞擊塌孔。,塌孔預(yù)防措施 正確選擇泥漿比重 正確選擇泥漿PH值 預(yù)測并保證泥漿位 預(yù)測并觀察漏漿，及時

19、補(bǔ)充泥漿 針對性選擇不同層深的護(hù)壁方法 預(yù)測承壓水和漲潮，采取合理的鉆進(jìn)工藝 預(yù)測朽木和漂石，采取相應(yīng)的鉆具和鉆進(jìn)速度 有地下河時選好鉆進(jìn)工藝 避開與大型機(jī)械同時作業(yè)，鉆孔灌注后樁孔5米內(nèi)8小時內(nèi)不準(zhǔn)大型機(jī)械通過 針對土質(zhì)選擇合理的操作方法,吸鉆 吸鉆的種類：流塑粘土吸鉆；膨脹土吸鉆；鉆孔冒鉆吸鉆；鉆斗在粘土中靜止時間太長吸鉆；鉆具結(jié)構(gòu)不合理吸鉆。 預(yù)防措施：選好或改造鉆具；掃孔；不準(zhǔn)冒鉆，不準(zhǔn)在粘土中停留時間太長；有流塑粘土和膨脹土?xí)r，提鉆速度不宜過快。,鉆孔傾斜 產(chǎn)生原因：鉆桿豎直度不夠；軟硬互層鉆具選擇不合理；沒有預(yù)測和處理地下洞穴；沒有清除孔壁探頭石 預(yù)防措施：常常觀察水平儀，糾正鉆桿傾斜；在軟硬互層選擇平頭鉆具、雙進(jìn)土口鉆斗，避免產(chǎn)生鉆孔導(dǎo)向傾斜；有地下溶洞時要采取填充溶洞或加設(shè)護(hù)筒等防止鉆孔傾斜的措施；有探頭石要采取兩步鉆進(jìn)法，即先松動再取土。,縮徑 產(chǎn)生原因： 在流塑粘土層鉆孔未采取相應(yīng)的措施 在膨脹土層鉆孔未采取相應(yīng)的措施 預(yù)防措施： 掃孔 不要提鉆過快 預(yù)防吸鉆 保證鉆具流水暢通,超方 產(chǎn)生原因：主機(jī)晃動嚴(yán)重；鉆具選用不合理；泥漿配比與土質(zhì)不符造