旋挖钻施工工法.pptx

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1、 近近年年来来，桥桥梁梁施施工工技技术术日日趋趋完完善善，特特别别是是桩桩基基施施工工，以以往往的的施施工工机机械械及及技技术术已已不不能能满满足足现现代代桥桥梁梁工工程程的的需需要要，旋旋挖挖钻钻成成孔孔工工艺艺应应运运而而生生。旋旋挖挖钻钻成成孔孔技技术术就就是是在在已已定定孔孔位位上上反反复复旋旋挖挖钻钻进进，把把渣渣掏掏出出运运走走，直直至至应应钻钻深深度度的的一一种种施施工工方方法法。在在铁铁路路、公公路路等等工工程程的的钻钻孔孔灌灌注注桩桩施施工工中中，旋旋挖挖钻钻机机以以其其对对各各种种条条件件土土层层适适应应性性强强、无无挤挤压压效效应应、无无振振害害、噪噪音音小小、无无泥泥浆

2、浆、成成孔孔速速度度快快等等优优点点，得得到到了了广广泛泛应应用用。对对于于一一般般粘粘性性土土、淤淤泥泥质质土土、填填土土及及砂砂性性土土、卵卵石石土土、泥泥岩岩、砂砂岩岩等等，旋旋挖挖钻钻机机穿穿越越能能力力强强，成成孔孔效效果果好好，较较冲冲击击钻钻、循循环环钻钻等成孔方法表现出很大的优越性。等成孔方法表现出很大的优越性。一、前言一、前言厚层卵石土旋挖钻施工工法第1页/共39页 旋挖钻机成孔具有以下特点：旋挖钻机成孔具有以下特点：1、旋旋挖挖钻钻机机结结构构紧紧凑凑，就就位位灵灵活活。旋旋挖挖钻钻机机采采用用内内伸伸缩缩全全导导杆杆钻钻进进，能能保保证证桩桩的的垂垂直直度度，且且桩桩径径

3、误误差差小小，孔孔底底残残渣渣量量小小。旋旋挖挖钻钻机机的的特特殊殊成成孔孔工工艺艺，钻钻头头多多次次上上下下往往复复，使使孔孔壁壁粗粗糙糙，不不易易缩缩径径。与与传传统统钻钻孔孔桩桩相相比比，旋旋挖挖桩桩承承载载力力显显著著提提高。高。2、进进度度快快、工工效效高高、效效益益好好，对对地地层层扰扰动动小小，一一次次钻钻深深可可达达0.51.2m，最最快快可可达达1m/min，与与传传统统钻钻进进方方法法相相比比优优势势明明显显，能能够够有有效效保保证证工工程程进度，节省工期，减少施工投入。进度，节省工期，减少施工投入。二、二、工法特点工法特点厚层卵石土旋挖钻施工工法第2页/共39页3、对不同

4、地质适用性强，只需配备不同钻头，即可用于砂层、卵砾石层、土层等不同地质，不受地域限制；在硬土地层，由于传统钻机自重有限，不可能给钻头施加更大的压力，而旋挖钻机由于采用动力头 装置，钻进能力更强。第3页/共39页4、对周边环境影响小。传统钻机多采用泥浆循环方式，施工中需在场内设置泥浆池，文明施工难以控制。而旋挖钻机采用动力头形式，其工作原理是用旋挖斗，利用强大的扭矩直接将钻渣旋转挖掘，然后快速提出孔外，在不需要泥浆支护的情况下就可实现干法施工，即使在特殊地层中需要泥浆护壁的情况下，泥浆也只起支护作用，泥浆含量较低，污染大大减少，改善了施工环境。厚层卵石土旋挖钻施工工法第4页/共39页5、设备性能

5、先进，自动化程度高、机动性强。旋挖钻机为履带式全液压自行式钻机，采用全套液压系统，配备先进的电脑操作系统。机、电、液一体化高度集中，结构紧凑，操作灵活方便，机械化、自动化程度高，施工现场内可自行移动，自立桅杆，移动、动位快捷。旋挖钻的安装、拆卸无需辅助设施来完成。厚层卵石土旋挖钻施工工法第5页/共39页三、适用条件三、适用条件卵石土地质主要以河道和地质淤积平原较常见，可分为沙卵、泥卵、纯卵三种地质，共同特点为施工对钻具磨损极严重、易塌落、易漏浆、难钻进等。埋藏较浅的卵石层，主要出现在河道河滩两侧，施工常见问题有下护筒困难，孔口易坍塌等。新建兴保铁路岚漪河特大桥桩基施工实践表明，在厚层砂卵石土地

6、层施工大口径、深孔灌注桩，通过合理有效控制，采取得力措施，使用旋挖钻机亦能取得较快的成孔速度，并且施工质量能够得到保证，进一步展示了旋挖钻机施工的优越性和适应性。厚层卵石土旋挖钻施工工法第6页/共39页四、工艺原理四、工艺原理静态泥浆旋挖钻机施工是通过旋挖钻机的液压系统及自重给筒式钻头施加压力，钻头在负载条件下通过钻杆的旋转使其旋挖钻进，当筒式钻头盛满钻渣后，钻杆收缩，将筒式钻头提出孔外，打开筒式钻头底部封盖清除钻头内的钻渣。同时用泥浆泵向孔内注入泥浆，在孔壁快速形成一层薄膜以减小失水率，保持孔内的水头高度。旋挖钻机适用于粘性土、沙类土，含量较小的砾石、卵石层，软石层，强风化岩层、等地质情况，

7、地势平坦的地理环境条件下作业。施工工艺流程见图1。厚层卵石土旋挖钻施工工法第7页/共39页图1 旋挖钻成孔工艺流程第8页/共39页图2 旋挖钻成孔步骤第9页/共39页埋设护筒第10页/共39页钻孔第11页/共39页下钢筋笼第12页/共39页安装导管第13页/共39页浇筑混凝土第14页/共39页浇筑完成 拔出护筒第15页/共39页 1、劳动力组织劳动力组织 所所有有人人员员培培训训合合格格后后，方方能能持持证证上上岗岗，根根据据工工程程进进度度要要求求，每每台台旋旋挖挖钻钻设设2个个班班组组，每每个班组人员配备如下：个班组人员配备如下：序号岗位人数分工1技术人员2技术指导2专职安全员1安全防护3

8、工班长1 4钻机操作兼施工记录人员2钻孔5质检人员1全程监控6试验人员2泥浆检测7测量人员3放线、复核8普通工人5砼浇筑9钢筋工3钢筋加工10电工1电力保障表1 劳动力投入表五、资源配置五、资源配置厚层卵石土旋挖钻施工工法第16页/共39页2、机具设备配备机具设备配备序号设备名称规格型号单位数量用途1吊车25T台1钢筋笼吊装、灌注混凝土2泥浆泵3PNL台2循环泥浆3旋挖钻机 台1钻孔4导管及灌注平台 套1灌注作业5砼罐车9m3台5砼运输6电焊机BX1-500台 钢筋加工7挖机220台1平整场地8试验、测量设备 表表2 2 机具设备投入表机具设备投入表厚层卵石土旋挖钻施工工法第17页/共39页1

9、、工程难点旋挖钻机施工对地层的适应性较差，粒径超过0.3m卵石钻进困难，遇到较大粒径的卵石层或漂石较难适用。本工程特点主要是砂卵石层中机械成孔较为困难机械成孔特别是旋挖钻机成孔难度较大，主要存在以下影响：a.卵石层对钻头磨损较大；b.大粒径卵石影响旋转钻机施工，桩径为1.5m的旋挖钻施工、卵石粒径超过0.2m施工极为困难，粒径超过0.3m时必须将石块破碎方可钻进；c.卵石层漏浆现象严重；d.卵石层中容易塌孔。六、成孔难点及对策厚层卵石土旋挖钻施工工法第18页/共39页2、塌孔原因分析众所周知，泥浆比重调再大也护不住纯卵石层，因为泥浆的比重远不如卵石的比重大。尤其卵石层的厚度在15m以上时，就大

10、大增加了施工中事故发生的风险，通过对本工程实际钻孔进行研究，总结了以下几点原因：厚层卵石土旋挖钻施工工法第19页/共39页(1)、钻进速度过快原因分析：a.旋挖钻机采用的是静态泥浆护壁，钻机钻进速度过快，有时会由于泥浆护壁不及时从而造成塌孔；b.钻机钻进过程中进尺速度过快，出现泥浆进入孔内的方量小于挖出孔口的渣方量，造成孔内泥浆水头高度不足而导致坍孔；第20页/共39页c.钻机提钻出孔的过程中，提钻出渣时的速度过快，会出现孔内泥浆剧烈涌动，从而造成护简底部受到冲刷而导致护筒下沉最终坍孔；d.钻进速度过快，有时受地质条件限制造成由于外运弃渣不及时，孔位周边土体压力过大造成塌孔。第21页/共39页

11、控制措施：a.钻机就位开钻前，根据孔的大小计算并配制足够数量的泥浆，以确保孔内泥浆水头高度.b.在钻机开始钻进时应低速钻进，一般钻头切入土体的速度控制在20cm/min左右；待钻头进入护筒以下3m时，方可加速钻进，一般钻头切入土体的速度控制在3050cm/min。c.钻进过程中安排专人及时向孔内补浆，保持水头压力。遇较大卵石或漂石时换用小钻头进行破碎后再用1.5m钻头继续钻进。d.在钻孔施工过程中，配备相应数量的运输设备外运弃渣，并保证道路畅通。在确保钻机施工进度的前提下，及时外运弃渣以减轻其对孔位周边土体造成的压力。厚层卵石土旋挖钻施工工法第22页/共39页(2)、泥浆指标不合格原因分析：a

12、.泥浆比重过小造成塌孔。泥浆护壁的原理是通过增大泥浆比重从而增大泥浆对孔壁土体的压强而达到土体的压力平衡。如果泥浆比重太小，泥浆对孔壁产生的压强不足以支撑孔壁外界压力就会造成塌孔.b.泥浆粘度指标过小造成塌孔。泥浆粘度指标是反映泥浆护壁能力大小的一个指标，泥浆指标大，则泥浆粘度高，形成的泥皮厚，护壁能力强，反之，则泥浆粘度低，形成的泥皮薄，护壁能力差。厚层卵石土旋挖钻施工工法第23页/共39页控制措施：a.为提高泥浆护壁质量，旋挖钻机成孔一般采用化学泥浆。化学泥浆调制的好坏是钻孔桩施工是否顺利的一个关键指标，因此，在旋挖施工中调制出良好泥浆各项性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用。泥浆指标一般控

13、制比重在1.051.20之间，黏度控制在1720s，砂率控制在4%以内，常用的泥浆材料有优质膨润土或纤维素等。b.考虑泥浆的重复利用，为保证泥浆质量，根据需要现场分别设置沉淀池，净浆池和造浆池以组成泥浆净化和循环系统。当化学泥浆循环使用时，及时调整化学泥浆中各种原料的用量，使其各项指标满足钻孔化学泥浆护壁指标要求。厚层卵石土旋挖钻施工工法第24页/共39页(3)、护筒埋置不当原因分析：a.护筒埋置深度不够抗扰动能力差造成塌孔；b.护筒埋置后护筒周围没有夯实，经水浸泡后造成孔口坍塌。控制措施：a.为了避免扰动对孔的影响，施工时，根据孔口地层地质情况确定适当的护筒长度，尽量使护筒穿透卵石层，若孔口

14、卵石层过厚护筒长度不得低于5m，以减少因地表上振动能量传递到无护筒孔壁。b.在开钻前检查护筒四周土是否密实，如四周土较为松软，可利用钻杆对护筒四周进行捣实.厚层卵石土旋挖钻施工工法第25页/共39页(4)、成孔后放置时间过长原因分析：放置时间过长孔内上部泥浆中的细粒物质沉淀，导致泥浆比重降低，形成清水孔，从而造成塌孔现象发生。控制措施：a.成孔后及时吊装钢筋笼，导管和灌注砼。成孔符合要求后，一次清孔彻底，以减少二次清孔的时间。b.在成孔结束前，做好灌注的各项准备工作，减少灌注的辅助工作时间。c.加快下导管的速度，可以在下导管前将两到三节导管连接好，减少下导管时的连接次数，减少下导管的时间。厚层

15、卵石土旋挖钻施工工法第26页/共39页d.清孔后及时灌注水下砼，灌注时要确保各道工序机具完好，准备工作充分，砼灌注要连续。e.现场安排具有灌注经验的人员灌注，并配备足够的劳动力。f.成孔后若来不及灌注时，必须循环孔内泥浆，避免泥浆沉淀。第27页/共39页1、成孔质量验收标准中心位置：群桩10cm；孔径：不小于设计孔径；孔深：不小于设计孔深；沉渣厚度：5cm灌注前泥浆指标：比重1.051.20，含砂率4%，黏度1722s；倾斜度：1/100。2、桩的质量检验按设计要求进行桩的质量检验。七、质量要求厚层卵石土旋挖钻施工工法第28页/共39页实践表明，采用旋挖钻机成孔，其经济效益和社会效益是显著的，

16、在同等条件下与其它成孔方法相比，优势如下：1、环境影响小。与传统的冲击钻相比，旋挖钻有很大的优点，传统的冲击钻成孔，是将水不断地注进孔内，然后反复冲击，再将泥浆灌进预先挖好的泥浆池内，这样既费时费力，又形成了环境污染和噪音污染。2、成孔速度快。如对30m桩长的同一根桩，冲击钻用时十天或半个月时间，而对旋挖钻来说，半天甚至十几个小时就可成孔。缩短成孔时间，就等于缩短施工工期，缩短施工工期，也就大大提高了工程效益。3、成桩精度高。传统的冲击钻钻孔遇不均匀地质时钻头易发生倾斜，机具受振动易发生移位需时常纠偏；人工挖孔桩受人为经验影响大，孔径及垂直度难保证，且安全隐患大；旋挖钻成孔各项参数由电脑控制，

17、在孔径、垂直度、深度上能精确保证，从而保证了成桩质量，减小浪费。八、效益分析厚层卵石土旋挖钻施工工法第29页/共39页1、设计情况新建兴保铁路岚漪河特大桥位于山西省兴县瓦塘镇，全长1147m，主要地质为卵石土及砂岩。本桥共5联80+80mT构，其中4、6、8、10、12#为T构主墩，511#墩位于岚漪河河道内，桩径1.5m，共有桩基170根；1215#墩位于河岸上，共有桩基69根，桩径主要为1.25m。由于我标段工期压力大，距离周边村庄较近，通过综合研究比选，决定8#15#墩采用旋挖钻机成孔，其中811#墩桩基为泥浆护壁成孔，1215#墩为干成孔。九、工程实例厚层卵石土旋挖钻施工工法第30页/

18、共39页以8#墩为例，其位于河道中部，地质情况依次为卵石层、粗圆砾土、砂岩，卵石最大粒径为20cm，所处深度014m；卵石层对成孔影响较大，塌孔现象严重；周边自然环境简单，对施工影响小；水位较浅，位于地表以下4m左右；旋挖钻机成孔存在塌孔隐患。地质素描见图3。厚层卵石土旋挖钻施工工法第31页/共39页图3 8#墩地质素描第32页/共39页2、施工情况根据工程施工实际进展情况，及时总结了施工中出现的问题，本项目使用的旋挖机械，存在漏浆和塌孔等严重问题。旋挖钻机对地层扰动较小，只用护壁稳定液即可施工。在孔口一定距离内挖设4m6m1.5m的泥浆池及循环水沟，并采用清水加膨润土制备护壁稳定液，加强试验

19、，择优选择配合比，加强质量控制。泥浆比重控制1.051.20之间。泥浆重量配合比：膨胀土：火碱：黄土：水约5：1：2.5：100。厚层卵石土旋挖钻施工工法第33页/共39页钻孔过程中，前10m钻进速度较快，地层为卵石土及粗圆砾土，施工过程中无明显漏浆现象，进入砂岩后，钻进较为困难；从混凝土浇筑来情况看，超方较为严重，考虑超灌部分及扩孔系数，基本超出设计方量的20%30%；从混凝土浇筑看，桩基塌孔现象较为严重。第34页/共39页在后续施工中，我们及时总结教训，进行技术攻关，采取加长护筒、增大泥浆比重及改进钻进工艺等方法来克服。如桩径1.5m、设计孔深在30m，上覆15m泥卵或沙卵层时，施工时除使

20、用专用泥浆剂造浆外，还可取较干燥的黄粘土，用220型挖掘机向孔内倒黄粘土34铲，用旋挖钻机的钻头下到孔内反转，使黄粘土被钻头强行抹到孔壁上，钻头正转一圈，提钻23m，完后再往下挖4050cm，反复进行，直至挖过卵石层，而后更第35页/共39页换1.25m钻头，向下挖至孔底，再用1.5m的钻头扩孔直至成孔。采用这种工法的原因是：小直径的钻头对孔壁的冲涮量小，降低塌孔和灌注超方的可能。在后续施上中，旋挖钻机在辅以适当措施能够克服一定困难，使用旋挖钻机作业对施工进度及环境污染均有明显改善。第36页/共39页3、进度情况岚漪河特大桥T构桩基于2013年8月13日开工，计划完成日期11月10日，计划工期

21、90天。前期6#主墩采用冲击钻成孔，受钻机摆放数量的限制，每个墩位仅能安放5台钻机，每墩有桩基28根，桩长平均30m左右，进尺速度约为4m/d，加上钻头维护时间，成成孔周期约为10天，完成一个墩位需50天，工期压力较大。后期8、10、12#主墩采用旋挖钻后，成孔速度为11.5根/d，加上清理渣土的时间，完成一个墩位需25天左右，工期大大缩短，实际完成日期为10月1日。厚层卵石土旋挖钻施工工法第37页/共39页通过本次施工，旋挖钻机施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、环保的优点。由于旋挖钻机所形成的孔壁较粗糙，增加了桩侧摩阻力，克服了冲击钻机桩侧摩阻力低、孔底沉渣多、泥浆管理差的缺点。尽管旋挖钻机一次性投资较高，但适应性强，最终的经济效益综合指标还是在可以接受的范围内的，旋挖钻机在本标段是一种理想的施工方法，在本项目成功地解决了旋挖钻机在卵石层中成孔难的一个技术难题，对于加快施工进度、保证桩基质量有积极的促进作用，为以后同类项目的施工提供了参考。十、结语厚层卵石土旋挖钻施工工法第38页/共39页感谢您的观看！第39页/共39页