旋挖樁施工工藝

1、 旋挖樁一、旋挖樁的定義 旋挖樁是鉆孔灌注樁的一種，一般是指由旋挖鉆機施工的樁型，全稱旋挖鉆孔灌注樁，工程上簡稱旋挖樁。適用于黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風化巖層。 二、旋挖樁的發(fā)展前景 20世紀80年代開始，鉆孔灌注樁在我國被廣泛應用于高層建筑、地鐵車站、城市立交橋、公路及鐵路橋梁、大壩基礎等領域，其成孔工藝技術及設備也不斷發(fā)展、改進。先后采用的成孔工藝有沖擊鉆進、沖抓鉆進、正循環(huán)回轉鉆進、反循環(huán)回轉鉆進、沖擊回轉鉆進、沖擊反循環(huán)鉆進，以及旋挖鉆進等。所使用的設備也逐步發(fā)展，從最初的烏卡斯沖擊鉆機、沖抓機、巖心鉆機加裝轉盤改裝成大口徑回轉工程鉆機，到研制出專用的回轉樁孔施工鉆機、大口徑

2、沖擊反循環(huán)鉆機等，以及從國外引進并逐漸自行生產(chǎn)先進的旋挖鉆機。在上述鉆孔灌注樁成孔施工技術中，旋挖鉆進工藝代表了當今的先進水平，是今后基礎處理施工技術的發(fā)展方向之一。 我國旋挖鉆進技術的發(fā)展, 早在1984年，天津探礦機械廠就首次引進美國RDI公司的旋挖鉆機并進行消化吸收,20世紀80年代末至90年代初，一些施工企業(yè)看到了旋挖鉆進技術在施工中體現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢，逐漸從國外引進旋挖鉆機。但由于種種原因，這一先進技術在我國的發(fā)展比較緩慢，到90年代末期，我國旋挖鉆機的擁有量也就100臺左右，而且就是這為數(shù)不多的鉆機，也沒有完全用于生產(chǎn)施工，許多企業(yè)購置施挖鉆機后，由于運行成本較高，并未用于生產(chǎn)施工中

3、，仍然采用一些傳統(tǒng)的方法進行施工。 近幾年，隨著青藏鐵路、北京鳥巢等項目的推動，國外進口品牌不斷涌入，我國同類產(chǎn)品也在逐步發(fā)展起來?；A工程施工行業(yè)逐漸認識到了旋挖鉆進技術的優(yōu)越性，使得這一技術在我國的發(fā)展非常迅速。據(jù)悉，在北京五環(huán)路的基礎施工中，旋挖鉆機已占了絕大多數(shù)，最多時達到了30多臺；而在青藏鐵路格拉段的凍土施工中，中鐵集團要求必須采用旋挖鉆進施工工藝，2002年上半年在該工地施工的旋挖鉆機數(shù)量已達到80臺左右。由此可見，旋挖鉆進技術在我國的發(fā)展前景是非常大。 旋挖樁技術被譽為“綠色施工工藝”，在我國有很好的發(fā)展前景，我國同類產(chǎn)品的開發(fā)也處于急速發(fā)展的上升和成熟時期。今天，我國正處在一

4、個大發(fā)展時期，各種工程建設急需大量的建設機械，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設備，從其發(fā)展的速度來看，旋挖鉆機的市場需求量還是比較大。三、旋挖樁的適用性 旋挖樁適用地層范圍較廣，有較強的適應性，其適用地質(zhì)條件如下： 1、適用于砂巖、灰?guī)r、花崗巖及黏土層、砂層、淤泥質(zhì)等地層中； 2、適用于嵌巖樁施工，一般在單軸抗壓強度30MPa以下硬巖中成孔速度較理想； 3、適用于軟弱地層，成孔速度較快，如有塌孔情況可采用套管跟管鉆進或鋼護筒護壁的方法處理。 四、旋挖鉆具 常見的旋挖鉆頭有螺旋鉆頭、旋挖斗、筒式取芯鉆頭、擴底鉆頭、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭、液壓抓斗和擠石鉆頭。針對不同地層各

5、類鉆頭的適用性如下：（1）粘土：選用單層底的旋挖鉆斗，如果直徑偏小可采用兩瓣斗或帶卸土板的鉆斗。（2）淤泥、粘性不強土層、砂土、膠結較差粒徑較小的卵石層，可選用雙層底的鉆挖鉆斗。（3）硬膠泥：選用單進土口的（單雙底皆可）旋挖鉆斗，或斗齒直螺旋鉆斗。（4）凍土層：含冰量少的可用斗齒直形螺鉆斗和旋挖鉆斗，含冰量大的可用錐形螺旋鉆頭。（5）膠結好的卵礫石和強風化巖石：可選用錐形螺旋鉆頭、雙層底的旋挖鉆斗或是擠石鉆頭。（6）中風基巖：可選用截齒筒式取心鉆頭、錐形螺旋鉆頭、雙層底的旋挖鉆斗，截齒直形螺旋鉆頭、雙層底的旋挖鉆斗或是擠石鉆頭。（7）微風化基巖：可選用牙輪筒式取心鉆頭、錐形螺旋鉆頭、雙層底的旋

6、挖鉆斗或是擠石鉆頭。 五、旋挖鉆機的優(yōu)點 1 1、廣泛的適應性、廣泛的適應性 旋挖樁適用不同地質(zhì)工程。只要配備不同鉆頭，即可用于對付砂層、土層、卵礫石、巖層等不同地質(zhì)，不受地域限制； 在硬土地層，由于傳統(tǒng)鉆機的自重有限，不可能給鉆頭施加更大的進給壓力。而旋挖鉆機由于采用動力頭裝置，動力頭的給進力加上鉆桿的重量，鉆進能力強。據(jù)統(tǒng)計，在相同的地層中，旋挖鉆機的成孔速度是轉盤鉆機的510倍。 2 2、成孔速度快、成孔速度快 旋挖鉆機的成孔速度最快能達到1m/min，與傳統(tǒng)的循環(huán)鉆機相比優(yōu)勢明顯，這樣就能夠有效地保證工程的進度，節(jié)省工期，減少施工投入。3 3、安全、環(huán)保特點突出、安全、環(huán)保特點突出 設

7、備自動化程度高，人員配備簡單，大大減少了工地意外事故的發(fā)生。 目前國內(nèi)傳統(tǒng)鉆機多采用連接鉆桿形式和掏渣桶掏渣，在鉆進過程中多采用泥漿循環(huán)方式，在施工中需在場內(nèi)設置泥漿池，文明施工難以控制。而旋挖鉆機采用動力頭形式，其工作原理是用短螺旋鉆頭或旋挖斗，利用強大的扭矩直接將土或砂礫等鉆渣旋轉挖掘，然后快速提出孔外，在不需要泥漿支護的情況下就可以實現(xiàn)干法施工，即使在特殊地層需要泥漿護壁的情況下，泥漿也只起支護作用，泥漿含量較低，這使污染源大大減少，改善了施工環(huán)境，成孔效率大大提高。4 4、成孔質(zhì)量高、成孔質(zhì)量高 、樁體承載力高、樁體承載力高 旋挖鉆機采用內(nèi)伸縮全導桿鉆進，能保證樁的垂直度，且樁徑誤差小

8、，孔底殘渣量小。旋挖鉆機的特殊成孔工藝，其鉆頭的多次上下往復，使孔壁粗糙、不易產(chǎn)生縮徑。與傳統(tǒng)的鉆孔樁相比，旋挖樁的承載力顯著提高。 5 5、設備性能先進，自動化程度高、機動性強、設備性能先進，自動化程度高、機動性強 旋挖鉆機為履帶式全液壓自行式鉆機，采用全套液壓系統(tǒng)，有些還配備先進的電腦操作系統(tǒng)。機、電、液一體化高度集中，結構緊湊，操縱靈活方便，機械化、自動化程度高，施工現(xiàn)場內(nèi)可自行移動，自立桅桿，移動、對孔位方便、快捷。旋挖鉆機的安裝、拆卸無需輔助設施來完成，且能適應復雜地形的工地，移動方便。六、旋挖鉆機的局限性1 1、施工土層的制約、施工土層的制約 旋挖鉆機主要適用于土層、砂層，以及較松

9、散的、粒徑較小的卵礫石層，在粘性土層鉆進效果最佳，而在硬巖層、較致密的卵礫石、孤石層施工比較困難，并容易發(fā)生孔內(nèi)事故和機械事故，體現(xiàn)不出旋挖鉆進的優(yōu)越性。2 2、整機的價格較貴、整機的價格較貴 目前國產(chǎn)旋挖鉆機價格約為400500萬元，進口鉆機價格在600萬元以上，對于一般的基礎施工企業(yè)，一次性投資幾百甚至上千萬元購置設備有一定困難。3 3、運行成本較高、運行成本較高 設備價格昂貴，其運行成本自然就會較高。根據(jù)鉆機制造商介紹以及用戶的實際使用情況來看，旋挖鉆機的全負荷正常工作壽命為6300h，超過這一壽命后，一些部件就需要更換修理，尤其是卷揚系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)主泵、動力頭以及鉆桿等，這些部件都比較

10、貴，損壞后更換時間也較長。這就使得旋挖鉆機在實際使用中的運行成本大大增加，相應提高了樁基的施工成本。而目前由于樁基市場競爭激烈，層層轉包，工程價格都比較低，利潤空間小，使用旋挖鉆機施工，雖然施工效率較高，工程質(zhì)量也較好，但利潤卻很低甚至虧損。4 4、工程量的制約、工程量的制約 正由于旋挖鉆機價格昂貴，運行成本較高，旋挖鉆機施工的工程量要大，場地要開闊、平整，不能在地表松散、泥濘、沒有夯實的場地施工，以免鉆機沉陷翻倒。旋挖鉆機設備較重，一套設備一般要達到幾十噸甚至上百噸，如果單項工程量較小，則搬遷費用很高，而且占用時間長，時間利用率低，這些都不利于旋挖鉆機發(fā)揮其優(yōu)勢。所以，只有當單項工程量較大時

11、，使得旋挖鉆機能夠較長時間在同一工地施工，減少搬遷費用，提高時間利用率，才能較好地發(fā)揮其優(yōu)勢。 七、旋挖樁施工工藝旋挖樁施工流程旋挖樁施工流程泥漿池循環(huán)池沉淀池泥漿處理及廢渣外運測量定位護筒埋設樁機就位吊放鋼筋籠吊放導管補漿排渣鋼筋籠制作制作試塊澆注水下砼移機鉆孔清孔1、測量定位 復核建設單位提供的測量控制點符合要求后，測設的測量控制網(wǎng)，定出各樁位中心點。定位后埋設鋼護筒并固定，以雙向十字線控制樁中心。開鉆前必須先校核鉆頭的中心是否與樁位中心重合。在施工過程中還須經(jīng)常檢測鉆具位置、垂直度等有無發(fā)生變化，以保證正確成孔。2、護筒埋設 護筒有定位、保護孔口和維持水位高差等重要作用，可采用打埋和挖埋

12、等設置方法。當挖埋時，護筒與坑壁之間用粘土填實。埋設好的護筒應豎立標識牌或彩帶圈圍，防止人員掉陷。 3、泥漿制備 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?？妆诘姆€(wěn)定，所以泥漿的比重則起到保持這種壓力差的關鍵作用。如果鉆孔中的泥漿比重過小，泥漿護壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用;如果泥漿的比重過大，則容易使泥漿泵產(chǎn)生堵塞甚至使混凝土的置換產(chǎn)生困難，使成樁質(zhì)量難以得到保證。要充分發(fā)揮泥漿的作用，其指標的選取是非常重要的。根據(jù)工程的具體情況，泥漿指標可參照如下數(shù)據(jù)： 4、鉆孔旋挖鉆機在鉆孔過程中要根據(jù)土層情況合

13、理調(diào)節(jié)泥漿的比重、粘度 。針對不同地層情況 ，選擇合適的鉆頭，控制鉆進速度 。通過在鉆桿上設置導向環(huán)，保證鉆孔的垂直度。5、清孔 A、一次清孔 成孔達到設計深度時 ，測試泥漿指標，發(fā)現(xiàn)超標及時調(diào)整。然后將鉆頭放入孔底掃孔，撈去沉渣，清孔必須徹底，清孔結束，測量孔深，作為第二次清孔后測沉淤的依據(jù)。B、二次清孔 導管吊放完成后，用標準測錘測沉淤值，測試進、出口泥漿指標，利用水泵或加氣的方法二次清孔，孔底沉渣一般控制在15cm范圍內(nèi)。 5、 鋼筋籠制作安裝 鋼筋籠制作方面要嚴格控制，重點是鋼筋籠外徑和直線度，主筋搭接、縱橫筋交叉點的焊接質(zhì)量必須符合設計要求。鋼筋籠制作、安裝上采取合理措施，避免安裝時

14、鋼筋籠刮傷孔壁，增加孔底沉渣厚度。鋼筋籠的吊裝應3點起吊，保持籠軸線重合。入孔時，始終需保持垂直狀態(tài)，對準孔位徐徐輕放，保持穩(wěn)定，避免碰撞孔壁，一旦遇阻立即查明原因，禁止晃動和強行沖擊下放。6、導管吊放 導管要定期進行水密性試驗，下導管前要檢查是否漏氣、漏水和變形，是否安放了密封圈。導管要依次下放，全部下入孔內(nèi)后，應放到孔底，以便核對導管長度及孔深，然后提起3050cm，進行二次清孔。 7、水下混凝土澆筑 水下混凝土澆筑是最后一道關鍵性的工序，施工質(zhì)量將嚴重影響灌注樁的質(zhì)量，所以在施工中必須注意以下幾點:(1)導管必須嚴密，長度適中，保證底端距孔底3050cm；(2)混凝土拌和必須均勻，坍落度

15、控制在180220mm，首批混凝土必須保證封底成功；(3)混凝土澆筑必須連續(xù)作業(yè)，嚴禁中斷澆筑;(4)澆筑過程中應有專人記錄，以防導管提升過猛或導管埋入過深，造成斷樁；(5)灌注樁的頂面標高應比設計值高50100cm，以確保樁頂混凝土的質(zhì)量。 八、旋挖樁易出現(xiàn)的問題及解決措施 1 1、卡埋鉆具、卡埋鉆具 卡埋鉆具是旋挖鉆進施工中最容易發(fā)生的、也是危害較大的事故，因此在施工過程中一定要采取積極主動的措施加以預防，一旦出現(xiàn)事故，要采取有效措施及時處理。1.1 發(fā)生的原因及預防措施 (1) 較疏松的砂卵層或流砂層，孔壁易發(fā)生大面積塌方而造成埋鉆。在鉆遇此地層前，應提前制定對策，如調(diào)整泥漿性能、埋設長

16、護筒等。 (2) 粘泥層一次進尺太深孔壁易縮徑而造成卡鉆。所以，在這類地層鉆進要控制一次進尺量，如在15m深度以下鉆進時，一次鉆進深度最好不超過40cm 。 (3) 鉆頭邊齒、側齒磨損嚴重而無法保證成孔直徑，鉆筒外壁與孔壁間無間隙，如鉆進過深，則易造成卡鉆。所以，鉆筒直徑一般應比成孔直徑小6cm以上，邊齒、側齒應加長，以占鉆斗筒長的23為宜，同時在使用過程中，鉆頭邊齒、側齒磨損后要及時修復。 (4) 因機械事故而使鉆頭在孔底停留時間過長，導致鉆頭筒壁四周沉渣太多或孔壁縮徑而造成卡埋鉆。因此，平時要注意鉆機本身的及時保養(yǎng)和維修，同時要調(diào)整好泥漿性能，使孔底在一定時間內(nèi)無沉渣?？胥@具處理措施(1) 直接起吊法，即用吊車或液壓頂升機直接向上施力起吊。(2)鉆頭周圍疏通法，即用反循環(huán)或水下切割等方法，清理鉆筒四周沉渣，然后再起吊。(3)高壓噴射法，即在原鉆孔兩側對稱打2個小孔(小孔中心距鉆頭邊緣05m左右)然后下入噴管對準被卡的鉆頭高壓噴射，直至兩孔噴穿，使原孔內(nèi)沉渣落入小孔內(nèi)，即可回轉提升被卡鉆頭。(4)護壁開挖法，即卡鉆位置不深時，用護筒、水泥等物品護壁，人工直接開挖清理沉渣。2 2、主卷揚鋼繩拉斷、主卷揚鋼繩拉斷 鉆進過程中如操作不當，易造成主卷揚鋼繩拉斷。因此，鉆進過程中，要注意提下鉆時卷揚機卷繩和出繩