旋挖鉆施工工法

1、旋挖鉆施工工法1、前言我國在公路橋梁上采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)始于 20世紀(jì) 50年代末期，最 初采用人工轉(zhuǎn)動鉆頭鉆孔，隨著施工工藝的改進(jìn)和各種鉆孔設(shè)備的出現(xiàn)， 逐漸出現(xiàn)了正反循環(huán)鉆、沖擊鉆、沖抓鉆、潛水鉆、螺旋鉆、旋挖鉆、人 工挖孔等多種成孔工藝， 成孔樁徑可達(dá) 3米以上，樁長可達(dá)到 100 米以上。 近年來，旋挖鉆成孔施工工藝以其低噪音、低振動、鉆進(jìn)速度快、施工現(xiàn) 場內(nèi)移動就位方便、施工占地面積小等諸多優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛推廣，尤其在 市政工程和施工工期較緊、橋梁分布較分散的高速公路上應(yīng)用較多。2、工法特點(diǎn)旋挖鉆與常規(guī)回旋鉆機(jī)在 使用功能或施工方法上 相比較具有以下特 點(diǎn)。2.1 成孔工藝不同 旋挖鉆

2、機(jī)用筒式鉆頭成孔，利用鉆桿和鉆斗的旋轉(zhuǎn)將斗齒切削下來的 土直接裝進(jìn)筒式容器內(nèi)，然后由鉆桿提出。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升 和出土，多次反復(fù)成孔。常規(guī)回旋鉆機(jī)一般用魚尾鉆錐、三翼或四翼鉆錐等將土切削，通過循 環(huán)泥漿帶出孔口。2.2 就位方式不同 旋挖鉆機(jī)通常采用履帶式行走體系，移動方便，就位僅需幾分鐘，鉆 機(jī)整體置于履帶上進(jìn)行鉆孔作業(yè)。常規(guī)回旋鉆機(jī)通過吊車或人工簡易方法就位，對原地面要求高，輔助 工作時間長。2.3 施工需求能源不同 旋挖鉆機(jī)由自帶的柴油發(fā)動機(jī)輸出動力來完成鉆機(jī)的行走移動和鉆進(jìn)成孔工作常規(guī)回旋鉆機(jī)需要依靠施工現(xiàn)場提供大功率電源來完成鉆孔工作。2.4 鉆進(jìn)工效不同 旋挖鉆機(jī)鉆桿為液

3、壓伸縮式，與鉆頭相連，可快速下鉆和提鉆，使鉆 進(jìn)速度快，效益高。常規(guī)回旋鉆機(jī)的鉆桿之間通過栓接或銷接，每鉆進(jìn)到一定深度，就必 須人工加一節(jié)鉆桿，速度慢、效益低。2.5 自身穩(wěn)定性的可調(diào)程度不同 旋挖鉆機(jī)自身穩(wěn)定性通過底盤伸縮式履帶調(diào)整，機(jī)體垂直度，鉆桿垂 直度，成孔垂直度通過電子監(jiān)測元件控制，操作手可直接讀取，操作起來 簡易方便。常規(guī)回旋鉆機(jī)自身穩(wěn)定性和垂直度依靠墊在鉆機(jī)下面的方木和楔塊 通過人工來調(diào)整，成孔垂直度只有在成孔后可測設(shè)。2.6 使用的泥漿不同 旋挖鉆機(jī)使用的泥漿由膨潤土、燒堿、纖維素根據(jù)不同地質(zhì)按一定比 例組成化學(xué)泥漿，泥皮薄，護(hù)壁作用好，并可重復(fù)利用，環(huán)境污染小。常規(guī)回旋鉆機(jī)使

4、用泥漿的造漿材料一般為樁體自身土質(zhì)，遇到砂性土 加些粘土或膨潤土即可。3、適用范圍 旋挖鉆適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層、短螺旋不 易鉆進(jìn)的含有部分卵石或碎石的地層以及強(qiáng)度不高的風(fēng)化巖層。成孔孔徑 一般在13m最大成孔孔深可達(dá)100m對于地質(zhì)情況較好不易坍孔的土 層除了可以采用泥漿護(hù)壁濕鉆外還可以選擇干鉆以降低工程成本。4、工藝原理 旋挖鉆成孔施工法，又稱鉆斗施工法。成孔原理是在一個可閉合開啟 的鉆斗的底部及側(cè)邊，鑲焊切削刀鋸，在液壓伸縮鉆桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn) 切削挖掘土層，同時使切削挖掘下來的土渣進(jìn)入鉆斗內(nèi)，鉆頭裝滿后提出 孔外卸土，如此循環(huán)形成樁孔。5、施工工藝流程及操作要點(diǎn)5

5、.1施工工藝流程制作護(hù)筒及時補(bǔ)充泥漿圖5.1鉆孔灌注樁（旋挖成孔）工藝流程平整場地樁位放樣鉆機(jī)就位開孔旋挖鉆進(jìn)鉆渣及時清運(yùn)鋼筋籠制作和運(yùn)輸拌制和運(yùn)輸混凝土清孔一吊裝鋼筋籠吊裝砼導(dǎo)管二次清孔灌注水下砼制備砼試件拔出導(dǎo)管拔出護(hù)筒由工藝流程圖可知，當(dāng)鉆孔灌注樁采用旋挖成孔時，由于鉆斗需要多次上下往復(fù)作業(yè)摩擦孔壁，容易發(fā)生坍孔事故，因此在鉆孔過程中，要制 備符合性能指標(biāo)的高質(zhì)量泥漿，同時要及時補(bǔ)充泥漿護(hù)壁，以確?？變?nèi)水 頭壓力，防止坍孔。5.2操作要點(diǎn)521合理布置施工現(xiàn)場，清理場地內(nèi)影響施工的障礙物，低洼處用 粘土回填，達(dá)到“三通一平”，挖好泥漿循環(huán)池。5.2.2鉆孔前使用全站儀采用逐樁坐標(biāo)法施放樁

6、位點(diǎn)，放樣后四周設(shè) 護(hù)樁并復(fù)測，誤差控制在5mn以內(nèi)，待甲方或監(jiān)理驗收合格后方可進(jìn)行成 孔施工。5.2.3設(shè)置護(hù)筒：根據(jù)樁位點(diǎn)設(shè)置護(hù)筒，護(hù)筒的內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑 200 300mm護(hù)筒位置應(yīng)埋設(shè)正確穩(wěn)定，護(hù)筒中心和樁位中心偏差不得大 于50mm傾斜度的偏差不大于1%護(hù)筒與坑壁之間應(yīng)用粘土填實。施工 中，護(hù)筒的埋設(shè)采用旋挖鉆機(jī)靜壓法來完成。首先正確就位鉆機(jī)，使其機(jī) 體垂直度、鉆桿垂直度和樁位鋼筋條三線合一，然后在鉆桿頂部帶好筒式 鉆頭，再用吊車吊起護(hù)筒并正確就位，用旋挖鉆桿將其垂直壓入土體中。 護(hù)筒埋設(shè)后再將樁位中心通過四個控制護(hù)樁引回，使護(hù)筒中心與樁位中心 重合，并在護(hù)筒上用紅油漆標(biāo)識護(hù)樁方向

7、線位置。護(hù)筒的埋設(shè)深度：在粘 性土中不宜小于1m,在砂土中不宜小于1.5m。護(hù)筒應(yīng)高出地面2030cm 隨即注入泥漿，并應(yīng)保證孔內(nèi)泥漿液面高于地下水位1m以上。5.2.4鉆機(jī)就位：鉆機(jī)就位應(yīng)保持平穩(wěn)，不發(fā)生傾斜、位移，鉆頭對 準(zhǔn)孔位開啟電機(jī)進(jìn)行開孔。旋挖鉆機(jī)底盤為伸縮式自動整平裝置，并在操 作室內(nèi)有儀表準(zhǔn)確顯示電子讀數(shù)，當(dāng)鉆頭對準(zhǔn)樁位中心十字線時，各項數(shù) 據(jù)即可鎖定，勿需再作調(diào)整。鉆機(jī)就位后鉆頭中心和樁中心應(yīng)對正準(zhǔn)確， 誤差控制在2cm內(nèi)。5.2.5旋挖鉆進(jìn)：當(dāng)鉆機(jī)就位準(zhǔn)確，泥漿制備合格后即開始鉆進(jìn)，鉆 進(jìn)時每回次進(jìn)尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗 要穩(wěn)，提斗要慢，特別是

8、在孔口 58m段旋挖過程中要注意通過控制盤來 監(jiān)控垂直度，如有偏差及時進(jìn)行糾正，而且必須保證每挖一斗的同時及時 向孔內(nèi)注漿，使孔內(nèi)水頭保持一定高度，以增加壓力，保證護(hù)壁的質(zhì)量。526清孔：鉆進(jìn)至設(shè)計孔深后，將鉆斗留在原處機(jī)械旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，將 孔底虛土盡量裝入斗內(nèi)，起鉆后仍需對孔底虛土進(jìn)行清理。一般用沉渣處 理鉆斗（帶擋板的鉆斗）來排出沉渣，若沉淀時間較長，貝師采用水泵進(jìn) 行濁水循環(huán)。527鋼筋籠制作應(yīng)符合設(shè)計要求，鋼筋籠存放場地應(yīng)平整，鋼筋籠 應(yīng)先進(jìn)行隱蔽工程驗收方能下放，下放時應(yīng)保證鋼筋籠順直，嚴(yán)禁擺動碰 撞孔壁，就位后焊制定位鋼筋。528鋼筋籠下放至設(shè)計深度后，立即安裝混凝土灌注導(dǎo)管，避免導(dǎo)

9、管與鋼筋籠碰撞，遇導(dǎo)管下放困難應(yīng)及時查明原因。導(dǎo)管一般由直徑為 200300mnt勺鋼管制作，內(nèi)壁表面應(yīng)光滑并有足夠的強(qiáng)度和剛度， 管段的 接頭應(yīng)密封良好和便于裝拆。5.2.9二次清孔：將頭部帶有1m長管子的氣管插入導(dǎo)管內(nèi)，氣管底部 與導(dǎo)管底部最小距離2m壓縮空氣從氣管底部噴出，如能使導(dǎo)管底部在樁 孔底部不停的移動，就能全部排出沉渣，對深度不足 10m的樁孔，須用空 吸泵清渣。灌注混凝土前的孔底沉渣厚度應(yīng)滿足要求。5.2.10灌注水下混凝土：配制的混凝土強(qiáng)度等級必須滿足設(shè)計要求， 并應(yīng)具備良好的和易性。開始灌注混凝土?xí)r，為使隔水栓順利排出，導(dǎo)管 底部至孔底的距離宜為3050cm,使導(dǎo)管一次埋入

10、混凝土面下1.0m以上， 灌注過程中導(dǎo)管埋深宜為 26m嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土面，設(shè)專人測導(dǎo) 管埋深及管內(nèi)外混凝土液面高差?；炷帘仨氝B續(xù)灌注，灌注的樁頂標(biāo)高 應(yīng)預(yù)加一定的高度，一般應(yīng)比設(shè)計高出50100cm預(yù)加高度可于基坑開挖后鑿除，鑿除時候應(yīng)防止損壞樁身。處于地面及樁頂以下的鋼護(hù)筒，可 在砼灌注完畢提起，在提起過程中，要防止提起過快過猛，造成填土雜物 或淤泥夾入砼，影響樁身質(zhì)量。灌注完畢后，整理沖洗現(xiàn)場，清除設(shè)備、 工器具上的砼積物。6、材料與設(shè)備旋挖鉆成孔施工作業(yè)的主要配套設(shè)備大致見下表：表6.1旋挖鉆成孔主要配套設(shè)備序號設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量用途1旋挖鉆機(jī)Z2001臺鉆孔2挖掘機(jī)1m 31

11、臺清理平整場地、裝棄渣3自卸汽車5T2臺運(yùn)棄渣4吊車16T1臺下鋼筋籠、吊裝導(dǎo)管、協(xié)助灌注砼5泥漿泵3p nl2臺泥漿循環(huán)護(hù)壁、排漿6發(fā)電機(jī)75KW1臺備用電源、鋼筋籠焊接7電焊機(jī)BX400-13臺焊接鋼筋籠8全站儀尼康1臺樁位放樣9水準(zhǔn)儀DS31臺高程測量7、質(zhì)量控制7.1鋼筋籠質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)7.1.1主控項目1）主筋間距允許偏差士 20mm檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：用鋼尺量。2）長度允許偏差士 10mm檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：用鋼尺量。7.1.2 一般項目1）鋼筋材質(zhì)應(yīng)滿足設(shè)計要求檢查數(shù)量：根據(jù)規(guī)定檢查方法：根據(jù)規(guī)定O2）箍筋間距允許偏差-20mm檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：用鋼尺量

12、3）直徑允許偏差士 5mm檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：用鋼尺量。7.2混凝土灌注樁質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)7.2.1主控項目1）樁位偏差滿足以下規(guī)定群樁：100 mm單排樁：50 mm檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：全站儀2）孔深允許偏差：不小于設(shè)計孔深檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：用重錘測或測鉆桿、導(dǎo)管長度，嵌巖樁應(yīng)確保進(jìn)入設(shè)計要 求的嵌巖深度722 般項目1）垂直度允許偏差v 1% 檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：測導(dǎo)管或鉆桿，或用超聲波探測。2）樁徑允許偏差：不小于設(shè)計樁徑檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：井徑儀或超聲波檢測。3）化學(xué)泥漿比重1.031.10檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：用比重計測，清孔后在距孔底 5

13、0cm處取樣4）化學(xué)泥漿液面標(biāo)高（高于地下水位 0.51.0m）檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：目測5）沉渣厚度：端承樁w 50mm摩擦樁w 300mm摩擦端承、端承摩擦樁w100mm檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：用沉渣儀或重錘測量6）混凝土坍落度180220mm檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：用坍落 度儀7）鋼筋籠安裝深度允許偏差士 100mm檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：用鋼尺量8）混凝土充盈系數(shù)1檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：檢查每根樁的實際灌注量7.3確保質(zhì)量的技術(shù)措施731鋼護(hù)筒埋設(shè)：護(hù)筒既保護(hù)孔口壁防止坍孔，又是鉆孔的導(dǎo)向， 因此護(hù)筒的垂直度要保證不得大于施工技術(shù)規(guī)范要求。為防止漏漿以維持

14、 孔內(nèi)泥漿液面，護(hù)筒周圍土要夯實，最好是采用粘土封口。在上層土質(zhì)較 差時，可將護(hù)筒加長至46m以提高護(hù)壁效果。在松散的雜填土層和流砂 層成孔時，需加大泥漿比重，增加化學(xué)泥漿的粘度，以提高泥漿的護(hù)壁效 果。7.3.2對化學(xué)泥漿的要求：要根據(jù)土質(zhì)情況選擇合適的泥漿比重，一般 應(yīng)控制泥漿的比重在1. 031. 10之間，粘度在18s25s，含砂率小于 6 %，定期測試化學(xué)泥漿的各項技術(shù)指標(biāo)，出現(xiàn)問題及時解決。7.3.3孔底沉渣控制：旋挖鉆斗的切削、提升土屑的機(jī)理與常見回轉(zhuǎn) 鉆進(jìn)的正、反循環(huán)成孔的切削、提升形式完全不同。前者是通過鉆斗把孔 底原狀土切削成條狀載入鉆斗提升出土，后者是通過鉆頭把孔底原狀土

15、打 碎由泥漿循環(huán)帶出土面。前者底部面緩，鉆至設(shè)計標(biāo)高對土的擾動很小， 沒有聚淤漏斗，所以要加強(qiáng)化學(xué)泥漿的管理，控制固相含量，提高粘度， 防止快速沉淀，還要控制終孔前幾鉆斗的旋挖量。7.3.4復(fù)測孔深及泥漿比重：為保證灌注樁質(zhì)量，澆筑混凝土前，一 要檢查孔底泥漿的比重是否小于 1.10，否則采取換漿處理；二要檢查孔 的深度，判斷有否孔壁坍塌現(xiàn)象，若有可用旋鉆機(jī)清孔，達(dá)到設(shè)計深度后 方可安裝導(dǎo)管。7.3.5對導(dǎo)管的要求：導(dǎo)管在使用前必須作水密承壓試驗和接頭抗拉 試驗，確保接頭嚴(yán)密，不漏水、不漏漿。導(dǎo)管上料斗的體積，由樁徑、樁 長和導(dǎo)管埋入混凝土中的深度來確定，料斗體積應(yīng)大些為好，確保首批澆 筑混凝

16、土的埋管深度。736對澆筑混凝土的要求：樁基水下混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，中間不得 停頓。由于樁內(nèi)混凝土不能振搗，主要靠混凝土的自重壓密和混凝土的流 動成型，必須控制好配合比、澆筑速度以確保混凝土的質(zhì)量，隨時檢查混 凝土的塌落度。由于混凝土澆筑到頂時殘留泥漿會與混凝土混合，為確保 樁頭混凝土質(zhì)量，實際樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計標(biāo)高高 0.5m1.0m ,最后機(jī)械破 樁頭處理。8安全措施8.1建立健全安全生產(chǎn)保證體系，配備專職安全員，全面落實安全生 產(chǎn)責(zé)任制度和各項安全操作規(guī)程。8.2加強(qiáng)施工人員的安全生產(chǎn)教育、培訓(xùn)和安全交底工作，進(jìn)入工地 現(xiàn)場必須戴好安全帽、穿工作服、防滑鞋、戴防護(hù)手套。8.3樁基施工現(xiàn)場所有

17、設(shè)備、設(shè)施、安全裝置、工具配件以及個人勞 保用品必須經(jīng)常檢查或維護(hù)保養(yǎng)，確保完好和使用安全，嚴(yán)禁機(jī)械帶故障 或人員帶病作業(yè)。8.4鉆機(jī)鉆進(jìn)時，操作人員應(yīng)集中精力，旋挖鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)不得站 人。8.5隨時注意檢查樁基施工附近地面有無開裂現(xiàn)象，防止鉆機(jī)和護(hù)筒 等發(fā)生傾斜和下沉。8.6在危及人身安全設(shè)備旁設(shè)立醒目警示標(biāo)志，嚴(yán)禁人員靠近跨越。8.7用電設(shè)備應(yīng)派專人看管，應(yīng)有良好的接地、接零和漏電保護(hù)裝置， 嚴(yán)禁帶電作業(yè)，非電工不準(zhǔn)隨意拆卸或修理電器設(shè)備， 對過路電纜應(yīng)深埋。8.8搬運(yùn)、安裝或拆卸導(dǎo)管時動作要一致，吊裝樁基鋼筋籠時應(yīng)安排 專人統(tǒng)一指揮。8.9成孔后的孔口要設(shè)蓋，成樁后的孔要及時回填，防止

18、人、物掉入孔中。樁基施工結(jié)束后，泥漿循環(huán)池應(yīng)及時回填處理9、環(huán)保措施9.1樁基施工中產(chǎn)生的化學(xué)泥漿、棄渣等應(yīng)按環(huán)境保護(hù)的有關(guān)法律法 規(guī)規(guī)定處理，嚴(yán)禁向河流或農(nóng)田排放，以保護(hù)環(huán)境不受污染。9.2在河道、水庫等處施工時，應(yīng)注意不得淤塞河道，影響河道正常 的防洪泄洪能力。9.3采取有效的措施和積極采用新工藝，使在施工中產(chǎn)生的廢氣、噪 聲、振動等不超過國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。9.4施工中產(chǎn)生的建筑垃圾按當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)規(guī)定運(yùn)棄，項目部駐地產(chǎn)生的 生活污水、糞便等可采用化糞池處理，作為農(nóng)田菜地提供肥料，生活垃圾 集中堆放，定期送到當(dāng)?shù)刂付ǖ攸c(diǎn)處理。嚴(yán)格保持駐地周圍的環(huán)境衛(wèi)生， 保證每個員工的身體健康。10、資源節(jié)約10

19、.1旋挖鉆機(jī)由自帶的柴油發(fā)動機(jī)輸出動力來完成鉆機(jī)的行走移動 和鉆進(jìn)成孔工作，擺脫了常規(guī)回旋鉆機(jī)等對大功率電源的依賴，資源利用 率較常規(guī)回旋鉆機(jī)高。10.2旋挖鉆機(jī)成孔所需泥漿數(shù)量較少，與鉆渣相比基本上是等量帶 換，并可循環(huán)利用，一般不需另外征地排放泥漿。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好時，旋挖鉆機(jī)還可以采用干作業(yè)不需要泥漿護(hù)壁。而常規(guī)回旋鉆機(jī)所需泥漿數(shù)量 較多，泥漿數(shù)量與鉆渣相比可達(dá)5： 1,需要專門設(shè)置泥漿沉淀池收集泥漿， 以一根直徑1.6米、樁長30長的樁基為例，一般產(chǎn)生泥漿約 350m3,泥漿 沉淀池按3米深計算約需多征耕地0.17畝。10.3旋挖鉆機(jī)成孔速度較快，一般是常規(guī)回旋鉆機(jī)成孔速度的510 倍，施工周期較短，有利用降低施工管理成本。11、效益分析以一根直徑1.6米、樁長30長的樁基為例：旋挖鉆機(jī)施工：純鉆進(jìn)成孔時間約2小時，鋼筋籠焊接時間約5小時， 下導(dǎo)管約1小時，混凝土澆注約2小時，合計用時約10小時。用水量約55