旋挖钻机施工工法一、前言近年来，铁路建设施工周期越来越短，对于特大桥线下工程也只有十八个月的工期，在保证工程质量的前提下如何加快桥梁下部钻孔灌注桩工程的施工是保证能否按期完工的关键。二、工法特点1、成孔速度快、效率高，平均钻进速度为：4m6m/小时。2、既可干孔作业，亦可水中钻孔，孔内沉渣少。3、钻孔时用水量少。4、对施工现场无泥浆污染，现场比较整洁，无噪音。5、自身可行走，钻孔就位、移位快，自身动力。6、设备性能良好，电脑坐标定位及显示钻孔垂直度，成孔质量高。三、使用范围旋挖钻机适用于粘性土、黄土，含量较小的砾石、卵石层，软石层，强风化岩层、等地质情况，地势平坦的地理环境条件下作业。本工法主要适用于干旱少雨湿陷性黄土地质条件下成孔时的桩基施工。钻孔深度最大为66 米，桩径 150cm。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或螺旋式钻头施加压力，钻头在负载条件下通过钻杆的旋转使其旋挖钻进，当筒式钻头或螺旋式钻头盛满钻渣后，钻杆收缩，将筒式钻头或螺旋式钻头提出孔外，打开筒式钻头底部封盖或通过钻杆带动螺旋钻头旋转以清除钻头内的钻渣。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，保持空内的水头高度。五、工艺流程及操作要点（一）工艺流程（静态泥浆旋挖钻机施工工艺流程图）（二）操作要点1、场地平整：将旋挖钻机位置夯实、现场整平，适宜施工机械旋挖钻机、吊车、混凝土罐车出入施工现场。施工现场水、电、路三通，达到施工要求。2、测量定位：开工前对图纸提供的所有桩基坐标进行复合，测量仪器应按规定进行检验合格后使用。测量其地面标高，根据施工需要定出施工平台标高。准确测量定出桩基中心位置。护筒埋设好后应复核桩位，设置十字护桩。3、钻机就位对中：履带式旋挖钻机有自动行走系统，旋挖钻机行走就位对中，对中完成后设置并锁定桩基中心相对坐标，设定桩基中心护筒顶坐标为（0，0，0） ，并将其输入旋挖钻机电脑系统。用全站仪复核钻杆垂直度。4、埋设护筒： 护筒宜用 10mm 的钢板制作， 内径大于桩径 3040cm，护筒高 200250cm，用旋挖钻机将护筒压入土层中，使护筒中心与桩设计中心一致，中心偏差不大于 5cm，倾斜度偏差不大于1%，护筒顶面标高宜高出地面0.3m。5、桩基位置复核放样：护筒埋设完成后，开钻前复核桩基位置。6、泥浆池、沉淀池开挖及泥浆调制（1）泥浆池、沉淀池开挖：施工前选定泥浆池及沉淀池的位置，泥浆池宜低于沉淀池，泥浆经过沉淀后流入泥浆池，以便泥浆能循环利用。根据桩基的直径及孔深确定泥浆池及沉淀池的大小，泥浆池的体积宜为井孔体积的1.5 倍。沉淀池宜位于易清理沉淀物的位置，其体积宜大于井孔体积。在北方干旱水源不方便的地方，采用开挖清水池，在清水池内先铺设塑料薄膜，防止清水流失。（2）泥浆调制：针对黄土湿陷性的特点，要求配置的泥浆护壁速度快、效果好。因此选择由膨润土、纯碱（Na2CO3）纤维素（ CMC）及水搅拌而成的优质泥浆，其比例为：膨润土的25%，纯碱用量为膨润土的0.4%，纤维素用量为膨润土的0.1%。配比和各项性能分别如下表所示：泥浆的配比表材料名称膨润土纤维素（ CMC ）纯碱配合比（）25 0.1 0.4 泥浆各项性能项目相对密度粘度(s) 静切力(pa) 含砂率(%) 酸碱度HP 胶体率(%) 失水率(ML/30min) 泥皮厚(mm) 稳定性数值1.081.1 18222598% 14222 0.03 （3）泥浆各种材料及外加剂的作用膨润土：膨润土的主要作用是造浆功能，相对于粘土，造浆率较高。确保泥浆有优良的工作性能。纤维素（ CMC） ：主要作用事孔壁快速形成一层薄膜，而降低失水率，减小水量的渗透，达到保水的效果。工业纯碱：工业纯碱的主要作用是使泥浆的PH 值增大，将泥浆中的颗粒分散，颗粒表面负电荷增加，增强其吸附能力和水化膜厚度，从而提高泥浆的胶体率和稳定性。在造浆过程中对泥浆池中的相对密度、粘度、酸碱度、胶体率等性能指标进行检测，泥浆的各项指标符合上表中的要求后投入使用，泥浆池中的泥浆循环使用前适检测其含砂率、相对密度、粘度、酸碱度胶体率等性能指标，泥浆池中泥浆的含砂率不宜超过 0.5%。否则泥浆应经过沉淀后将沉淀物清理干，对泥浆池中的泥浆重新进行调配。砼灌注过程中快速聚集、 分层而加速沉淀， 沉淀后的泥浆用泥浆泵抽到泥浆池中，经调制后再循环使用。7、钻孔（1）用全站仪复核钻杆垂直度，开始旋挖钻进时，在护筒刃脚处，宜低档慢速钻进，使刃脚处有牢固的护壁。钻至刃脚下1m 后可按土质以正常速度钻进，再通过粉砂层时，放慢钻进速度，进尺速度不得超过3m/小时，增加钻机空钻循环圈数，以加强护壁效果。旋挖钻机挖出的泥浆等用装载机清理出施工现场。（2）每钻进 2m 或地层变化处应从钻筒取样查明土质并记录，与设计资料核对。（3）桩基在旋挖钻进过程中要对桩位进行复测，在孔深20 米，40 米及终孔时，用检孔器（检孔器用钢筋做成，其外径等于钻孔桩孔径，长度等于孔径的46 倍）检查垂直度、孔径，以便及时调整钻头直径。（4）在钻进过程中，宜检测泥浆的主要指标，主要是检测泥浆的比重和含砂率。（5）边旋挖钻进边用泥浆泵从泥浆池中向孔内注入泥浆，保持孔内的水头高度。8、成孔检测：桩基成孔后，用检孔器检查孔的中心位置、孔径，用筒式钻头清除孔底沉淀，用测绳查测孔深，同时宜用钢尺复核测绳的长度。9、清孔：检孔完成后用筒式钻进行掏渣清孔，清孔过程中速度不宜过快，同时保持孔内的水头高度。10、钢筋笼制作、焊接安装（1）钢筋笼制作：首先对施工图中各种规格的钢筋长度、数量核对，其次对圆盘条钢筋进行调直，钢筋表面应保持洁净和平直。钢材进场后用垫木或其他方法垫起，工地临时保管钢筋时，应选择地势高，地面干燥的露天场所，根据天气情况，在雨雪天气，必要时加盖雨棚布。钢筋加工时，按照施工设计图纸结合钢筋原材料尺寸进行配料、加工、制作、安装、不得随意改变钢筋长度和构造形式，所有钢筋加工、焊接都符合下列要求：主筋间距在10mm 以内，箍筋间距在 -20mm 以内，骨架外径在10mm 以内，骨架保护层在 20mm 以内，钢筋焊接接头断面积不大于50%。钢筋焊接前根据具体施工条件（特别是对焊施工）进行试焊，然后进行大批量施工。（2）钢筋笼焊接安装：钢筋笼安装前应检查钢筋根数、直径、间距、钢筋笼是否变形，焊接点、焊接长度、宽度、厚度满足规范要求。为避免钢筋笼起吊过程中局部受力发生变形。在吊车安放钢筋笼时，每节钢筋笼保证有三个吊点，且吊车大小钩配合使用将钢筋笼吊起。在孔口焊接，采用搭接焊，确保其上、下两段成一直线，均匀入孔，并随时调整钢筋笼位置，避免碰挂孔壁及发生塌孔现象。（3）检测管安装：检测管安装在钢筋笼内侧，成等边三角形分布。钢管下端与桩底平齐，上端要露出钻台作业平面。检测管安装顺直、牢固，接缝无接茬，用套管焊接密封，不漏浆，套管长度不小于20cm.检测管两端用 3mm 钢板焊接密封。（4）安装完钢筋笼后宜量测孔底沉淀厚度，沉淀厚度超出施工规范要求时，应用直径较小的筒式钻头掏渣清孔，根据沉淀后计算此阶段的沉淀速度。11、下导管（1）在沉淀速度 5cm/h，沉淀厚度满足规范要求的条件下安装导管。（2）根据孔深准备足够长度，不同节长的导管，导管直径在28-35cm之间。（3）导管在使用前，应进行试拼及气密性试验，备有充足的顶丝及胶圈，导管应顺直、密封不漏水。（4）导管安装时，应有专人检查，每节导管应用专用工具拧紧，节中口严密、牢固拆卸方便。导管底口距孔底距离不得大于40cm。12、二次清孔：导管安装完成后，宜进行二次清孔，用扬程不小于20m的泥浆泵配导管进行正循环清孔，以降低泥浆比重及含砂率，二次清孔时间以12 小时为宜。在泥浆比重及含砂率符合施工要求（泥浆比重1.081.10 之间、粘度 18-22S、含砂率2%）后立即进行桩基水下砼灌注。13、灌注混凝土（1）砼拌和供应：浇注混凝土前检查水泥、砂石料质量和数量，混凝土拌和严格按试验室提供配合比进行，混凝土拌和前检修拌和设备，检查计量系统的准确性，特别要经常检查用水计量系统，否则将会影响混凝土强度。同时混凝土拌和前精确测量骨料含水量，以调整拌和用水量。 混凝土的出盘坍落度应符控制在180200mm之间，混凝土坍落度每 50m3测定一次。浇注混凝土的数量由现场技术人员作记录，并随时测量并记录导管埋置深度和混凝土的表面高度。（2）首批砼灌注数量：“剪球”时用混凝土罐车连续将砼送入储料斗，首灌混凝土方量不小于应使首灌混凝土后导管埋置深1.5m。（3）连续灌注A、灌注时，采用钢板制作的外径略大于导管内径的饼状物用钢丝绳悬吊作合页型“剪球”装置。混凝土浇注过程中，提升储料斗和导管的钢丝绳以及吊车的吊装能力不小于 16t，吊车靠孔口安放。B、砼运送至灌注地点时，由现场试验员对每一车混凝土的均匀性、坍落度进行检测，符合要求后进行砼灌注。砼灌注开始后，应连续进行，并尽可能缩短拆除导管的时间。当导管内砼不满时，应徐徐地灌注混凝土，防止在导管内形成高压空气囊。C、在灌注过程中拆卸导管时，用测深锤测井孔内砼混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管埋深在2-6m 范围内。D、 当灌注至桩顶时，适当用吊车提升导管 （提升时导管在混凝土内埋深大于2m） 。E、灌注的桩基顶标高预加0.5m-0.1m。预加高度在开挖完承台基坑后凿除，凿除时防止损坏桩身。在水下混凝土灌注完毕后24 小时内，距离桩位 5m 以内不进行钻孔桩施工或其他具有振动性的作业，以保护新浇注的砼。在水下混凝土灌注完毕后24小时后，采用土掩埋法，将桩顶掩埋。14、拔护筒：在混凝土灌注完成后，用吊车或旋挖钻机及时将护筒拔出。15、桩基无破损检测： 混凝土浇注完成14天后即让有相应资职的检测单位进行桩基无破损检测。然后进行下道工序承台、墩身施工。七、机具设备主要机械设备机械名称机械型号数量旋挖钻机SR200C 1 台装载机ZL-50 1 台吊车20T 1 台泥浆泵30KW 3 台导管D=30cm 满足施工要求配不小于1.2m3料斗混凝土拌和机TLS120 2 台八、劳动力组织及安全（一）劳动力组织1、现场负责人 1 人，技术人员 1 人。2、钻机操作手 2 人，泥浆调制人员6 人，装载机司机2 人。3、钢筋工 25 人，电焊工 5 人，混凝土灌主人员6 人，起重工 1 人。（二）施工安全钻头和钻杆在孔内起落要平稳，防止冲撞护筒和护壁，进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻锥撞击人身事故。因故停钻时，孔口应加盖保护并严禁钻锥留在孔内以防埋钻。不得用钻锥修孔，以防卡钻。特种作业人员经培训合格后持证上岗。安全员必须深入施工现场，督促操作人员和指挥人员遵守操作规程，制止违章操作、无证操作、违章指挥和违章施工。九、质量要求钻孔桩质量要求编号项目允许偏差备注1 孔位中心位置群桩 100mm ；单排桩 50mm2 孔径不小于设计桩径3 孔深摩擦桩不小于设计桩长；支承桩比设计深度超深不小于50mm 4 倾斜度1%5 沉淀厚度不大于设计规定6 清孔后泥浆指标相对密度： 1.08 1.1 ；粘度： 1822s；胶体率不小于98% ；含砂率 2%十、效益分析利用静态泥浆旋挖钻机施工将最大在限度地加快施工进度，从钻机就位、埋设护筒、至开始钻进只需30 分钟，对于一般化土层，平均每钻进速度58m/小时，是一般冲击钻进尺速度的1015 倍。由于旋挖钻机自带动力， 节省了大量的线路费用及电费，同时还节省了大量清除泥浆的费用。施工现场无泥浆污染，无噪音，现场整洁。施工进度快，成孔质量优良，有着较好的经济效益和社会效益。静态泥浆旋挖钻机施工工艺流程图钻机就位对中钻孔泥浆调制泥浆检测钻杆垂直度检测制作护筒填筑工作平台测量定位泥浆池、沉淀池埋设护筒复核放样成孔检测清孔安装钢筋笼下导管二次清孔场地平整钻孔记录沉淀厚度检测沉淀速度、厚度检测拔出护筒灌注水下混凝土桩基检测灌注记录、制作混凝土试件拌和混凝土导管泌水试验钢筋笼焊接、检验钢筋笼制作混凝土运输