旋挖機施工工藝

1、前言隨著高速公路的迅速發(fā)展，鉆孔灌注樁運用在公路橋梁基礎(chǔ)工程 中日益增加，在大中橋梁中的運用顯得愈來愈重要，同時也促進了橋 梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)的快速發(fā)展。近幾年來，旋挖鉆機是鉆孔灌注 樁施工中一種較先進的施工方法， 該施工方法主要特點是施工效率高， 適用于工期要求緊的工程項目。在成章互通主線跨省道 239 橋樁基施 工中發(fā)揮了充分的作用，同時使現(xiàn)場技術(shù)人員掌握了新技術(shù)，加塊了 施工進度，確保了工程質(zhì)量。二 工程概況成章互通主線跨省道 239 橋位于常州市武進區(qū)嘉澤鎮(zhèn)成章南，橋梁角度90°橋梁全長692.85m。基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑分別為1.4m、1.5m，樁長45m、47m、5

2、0m、不等，數(shù)量為124根。地基巖土 主要以可塑或硬塑狀中偏低壓縮性粘土、亞粘土、中間夾有中密密 實狀態(tài)的粉砂層及中密密實狀態(tài)的亞砂土層為主。三 設(shè)備特點用于樁基施工的旋挖鉆機是東明TRM140 型，其最大扭矩140KN.m，最大旋挖速度 6-23rpm，發(fā)動機功率 192KW，最大樁徑 1500m m。適用于粘性土、粉質(zhì)土、砂土等土層施工，該鉆機通過鉆斗 的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土，反復(fù)循環(huán)而成孔，并具有功率大、鉆孔 速度快、移位方便、定位準確、工作效率高、噪音小、環(huán)保的特點。四 工程施工（一） 施工方案確定根據(jù)該橋址處地質(zhì)情況、施工工期要求緊、施工場地受到限制、環(huán)保等因素，易選用旋挖鉆機成孔

3、。(二) 施工準備施工圖紙的會審，測量放樣，施工場地平整，機械設(shè)備、材料的 進場。組織施工人員對施工現(xiàn)場進行深入的調(diào)查和研究，收集與施工 相關(guān)資料，采用合理的施工組織方法，使樁基施工保持連續(xù)、均衡、 有節(jié)奏地進行。機械設(shè)備投入旋挖鉆機 2 臺(東明 TRM140 型)，配備泥漿泵， 1625T 汽車吊 2 臺等設(shè)備。七 旋挖鉆機 TRM140 型成孔優(yōu)點(1) 因該鉆機操作由全液壓系統(tǒng)控制， 能保證樁基垂直度、 孔位、 孔深、沉淀厚度等各項指標全部達到施工規(guī)范要求。(2) 該鉆機適用不同地質(zhì)情況， 成孔效率高， 約 6h 左右即可成孔，1 天成孔 3-4 個，是該橋回旋鉆機成孔的 5-6 倍，

4、因此使用于工期要求 緊的工程項目。(3) 孔壁穩(wěn)定性好，成孔后清孔徹底，施工進度快。(4) 施工噪音低，不污染環(huán)境，使用于環(huán)境保護要求高的施工地 區(qū)。八 結(jié)束語通過本次施工，旋挖鉆機施工方法具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度 快、成孔效率高、適應(yīng)性強、環(huán)保的優(yōu)點。由于旋挖鉆機所形成的孔 壁較粗糙，增加了樁側(cè)摩阻力，克服了回旋鉆機樁側(cè)摩阻力低，以及 孔底沉渣多，泥漿管理差的缺點。盡管旋挖鉆機投資較高，但適應(yīng)性 強，最終的經(jīng)濟效益綜合指標還是遠大于回旋鉆機，可見旋挖鉆機是一種理想的施工工藝。旋挖鉆機施工工法通用規(guī)程旋挖鉆機的施工工藝規(guī)范至今尚無國家和行業(yè)標準發(fā)布。目前， 旋挖鉆機已被廣泛推廣于各種鉆孔灌注

5、樁工程。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。旋挖鉆機作為一項新興產(chǎn)業(yè) , 具有高效、節(jié)能、低噪音、無污 染、適應(yīng)地層較廣泛等這些無可比擬的優(yōu)點，深得越來越多的施工單 位的青睞。但是，根據(jù)不同地質(zhì)情況正確合理地運用工法是保證順利 進行旋挖鉆進施工的關(guān)鍵。這對于新進入旋挖鉆機施工行業(yè)的業(yè)主尤 為重要。一、施工準備 資料準備：（1）開工前應(yīng)有相關(guān)部門提供的該工程的地質(zhì)勘察報告、水文地 質(zhì)資料、樁基工程施工圖及圖紙會審資料。（2）施工現(xiàn)場環(huán)境和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線（管道、電纜） 、地下 構(gòu)筑物、危險建筑物、精密儀器車間等的調(diào)查資料。（3）主要施工機械

6、及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料，所需材料的檢 驗和配合比試驗，對所需的材料必需作材料的物理性能試驗，并委托 有資歷的試驗室根據(jù)所用的原材料作好混凝土的配合比試驗。（4）有效的樁基工程的施工組織設(shè)計或施工方案，有關(guān)載荷、施工工 藝的試驗參考資料。二、研究工程地質(zhì)情況 做好全面的施工準備，施工前對工程的地質(zhì)、水文情況進行研究是必 需的。這對以后施工組織安排和效益預(yù)測等有相當幫助。1: 對工程地質(zhì)的可鉆性分析 :工程地質(zhì)可鉆性分為土壤可鉆性分析及入 巖可鉆性分析兩個方面 .土壤可鉆性分析 ,包括地質(zhì)硬度小于 5Mpa 以下的工程地質(zhì)情況，其 分析時應(yīng)了解的相關(guān)參數(shù)一般為水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)等土性指標。此時

7、土壤的可鉆性主要表現(xiàn)為土壤顆粒脆性斷裂可切削能力，所使用的斗 齒必須是具有鋒快楔入能力的線式刃口刀具。入巖可鉆性分析，應(yīng)考慮巖石的成因和種類，巖石顆粒的大小和形狀，巖石的構(gòu)造及裂隙發(fā)育情況，膠結(jié)的性質(zhì)及膠結(jié)形式等等。一般 應(yīng)了解巖石的壓入硬度、研磨性、彈塑性三個方面的指標。此時，巖 石的可鉆性主要表現(xiàn)為巖石顆粒的可斷裂破碎能力。巖石破碎的典型方式有兩中：脆性剪切碎巖和動載沖擊碎巖。 脆性剪切碎巖廣泛使用于巖石裂隙發(fā)育充分的地質(zhì)情況，其機理是在巖石顆粒邊界處利用兩向力即加壓力和扭矩或多維應(yīng)力共同作用產(chǎn) 生搓移式剪切從而導(dǎo)致巖石破碎的一種準靜載破巖方式。常用的碎巖 工具應(yīng)具有點式或圓球形切削刃面。

8、例如裝有子彈頭的短螺旋鉆頭， 嵌巖筒鉆等等都是較常用的有效工具。 動載沖擊碎巖是利用沖擊器的沖擊功來加速巖石顆粒邊界處裂隙的發(fā)育和增大巖石脆性從而實現(xiàn)斷裂碎巖的一種方式。相對其它碎巖方式來說，具有單位體積比能耗小，破巖效率高的優(yōu)勢。常用的方式有 振動錘、振動鎬、沖擊錘，落錘、牙輪鉆頭、爆破器、射流沖擊器等。 氣舉反循環(huán)全斷面破巖成孔工法兼具脆性剪切破巖和動載沖擊碎巖的 一些基本特征，詳情見后述章節(jié)。2：編制施工作業(yè)指導(dǎo)書 編制施工作業(yè)指導(dǎo)書的目的是為了制訂施工時護壁穩(wěn)定和提高作業(yè)效 率、降低工程成本的最優(yōu)方案，一般應(yīng)從硬件配置和參數(shù)設(shè)計兩個方 面來考慮。 硬件配置： 針對不同的地質(zhì)情況， 應(yīng)該

9、對鉆機、 鉆桿、鉆具、 斗齒、 護筒、泥漿、清孔工具、監(jiān)理檢測等施工機械與設(shè)備進行選擇和優(yōu)化。 參數(shù)設(shè)計：針對不同的地質(zhì)情況和施工設(shè)備， 優(yōu)化考慮施工的方式、 鉆進參數(shù)、質(zhì)量控制措施等等。如是否采用接力鉆削，土壤切削、巖 石鉆削時加壓方式，鉆進扭矩，鉆頭轉(zhuǎn)速，進尺速度，監(jiān)理檢測質(zhì)量 控制指標等等。詳情見后述章節(jié)。三、施工機械與設(shè)備測量儀器（如全站儀、水準儀） 、起重機、旋挖鉆機、電焊機、泥漿 泵等機械設(shè)備須有出廠合格證。中小型等機具的要求（1）起重機：機體安裝堅實平穩(wěn)，各類離合器、制動器、鋼絲繩、防 護罩必須安全、可靠有效；操作手應(yīng)持證上崗；（ 2）手持電動工具： 必須單獨安裝漏電保護器；防護

10、罩安全有效； 外殼必須有接地或接零；橡皮線不準破損。（ 3）電焊機： 有可靠的防雨措施；有良好的接地或接零保護；一、 二次線接線處應(yīng)有齊全的防護罩；二次線應(yīng)使用線鼻子；配線不許亂 搭、亂拉，焊把絕緣良好；焊工持證上崗。（4）氣瓶：各類氣瓶有明顯的色標和防震圈，不準在露天曝曬；乙炔氣和氧氣瓶距離應(yīng)大于 5m；乙炔氣瓶在使用時必須裝回火防止器；皮 管應(yīng)用夾頭緊固；操作人員必須持證上崗。（5）泥漿泵三臺： 3 千瓦一臺，也可選用潛水泵； 7.5 千瓦一臺； 12.5 千瓦一臺。水管與泥漿管根據(jù)現(xiàn)場所需購置，管徑根據(jù)每臺泵出水口 配置。四、場地布置原則 根據(jù)設(shè)計要求合理布置施工場地，必須落實四通一平，

11、即路、水、電 和通信通；先平整場地、清除雜物、換除軟土、夯打密實。在進行場 地整平后，組織有資格的測量放樣人員，將所有樁位放出，釘好十字 保護樁，做好測量復(fù)核，并記錄放樣數(shù)據(jù)備案；規(guī)劃行車路線時，使 便道與鉆孔位置保持一定的距離；以免影響孔壁穩(wěn)定；施工場地為旱 地而且在施工期間地下水位在原地面以下時，將場地平整夯實，清除 雜物；場地位于淺水時，采用筑島后在頂面安置鉆機，筑島頂面高出 施工水位 1.0m 左右； 鉆機底盤不宜直接置于不堅實的填土上， 以免產(chǎn) 生不均勻沉陷；鉆機的安置應(yīng)考慮鉆孔施工中孔口出土清運的方便。1 樁位放樣：按“從整體到局部的原則”進行樁基的位置放樣，進行 鉆孔的標高放樣時

12、，應(yīng)及時對放樣的標高進行復(fù)核。采用全站儀準確 放樣各樁點的位置，使其誤差在規(guī)范要求內(nèi)。2、鉆機就位 鉆機就位時，要事先檢查鉆機的性能狀態(tài)是否良好。保證鉆機工 作正常。保證樁位附近平整，把鉆機開到樁位旁，螺旋鉆頭的尖端正對樁位標 注點。鉆機停位回轉(zhuǎn)中心距孔位在 34.5m之間。在允許的情況下，變幅油缸盡可能將桅桿縮回，這樣可以減小鉆機自重和提升下降脈動壓力對 孔的影響。檢查在回轉(zhuǎn)半徑是否有障礙物影響回轉(zhuǎn)。3、埋設(shè)鋼護筒在準確放樣的前提下埋設(shè)護筒，應(yīng)符合埋設(shè)護筒的方法和要求，如 果鉆孔是在陸地上進行的，則一般采用挖坑法，比較簡單易行。 鋼護筒埋設(shè)工作是旋挖鉆機施工的開端，鋼護筒平面位置與垂直度應(yīng)

13、準確，鋼護筒周圍和護筒底腳應(yīng)緊密，不透水。 埋設(shè)鋼護筒時應(yīng)通過定位的控制樁放樣， 把鉆機鉆孔的位置標于孔底。 再把鋼護筒吊放進孔內(nèi)，找出鋼護筒的圓心位置，用十字線在鋼護筒 頂部或底部，然后移動鋼護筒，使鋼護筒中心與鉆機鉆孔中心位置重 合。同時用水平尺或垂球檢查，使鋼護筒垂直。此后即在鋼護筒周圍 對稱地、均勻地回填最佳含水量的粘土，要分層夯實，達到最佳密實 度。以保證其垂直度及防止泥漿流失及位移、掉落，如果護筒底土層 不是粘性土，應(yīng)挖深或換土，在孔底回填夯實 300-500mm 厚度的粘土 后，再安放護筒，以免護筒底口處滲漏塌方，夯填時要防止鋼護筒偏 斜。護筒上口應(yīng)綁扎木方對稱吊緊，防止下竄。

14、在易縮徑的淤泥質(zhì)粘土和易垮孔的松散雜填土地層和沙層以及嚴重透 水地層必須使用 長護筒或全護筒護壁，下護筒的方式有兩種： 1、振動錘下護筒： 用汽車吊或履帶吊吊掛電動或液壓振動錘夾持護筒 高頻振動使護筒周邊沙土液化重力作用下護筒順利切入。優(yōu)點是下放 和起拔護筒速度快，在成孔時可用干式成孔法或天然水，降低造漿成 本。是開始下護筒時需注意調(diào)整垂直度。2 動力頭驅(qū)動器下護筒： 利用動力頭反正轉(zhuǎn)搓動和加壓油缸加壓使 護筒切入土中。操作方便，并能確保護筒埋置夯實性，縮短挖坑埋置 時間，提高成孔效率。五、泥漿制備 旋挖鉆機的特點 與傳統(tǒng)的正反循環(huán)鉆機相比，旋挖鉆機具有成孔速度快的特點，其工 藝優(yōu)點為：（1）孔壁不會產(chǎn)生泥皮。因為成孔過程一直都受鉆斗的刮擦； （2）在孔壁上形成較明顯的螺旋線。這兩點有助于增加樁的摩阻力， 提高樁的質(zhì)量。缺點：因為不能形成泥皮，護壁性不好，容易縮徑、垮孔。 在鉆孔灌注樁的施工過程中 ,為了防止坍孔 ,穩(wěn)定孔內(nèi)水位及便于挾帶 鉆碴,采用澎潤土制備成泥漿進行護壁。泥漿護壁是利用泥漿與地下水 之間的壓力差來控制水壓力 ,以確保孔壁的穩(wěn)定 ,所以泥漿的比重則起 到保持這種壓力差的關(guān)鍵作