旋挖钻孔灌注桩.docx
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旋挖钻孔灌注桩
旋挖钻孔灌注桩施工方案
一、工程概况
恩施华龙村五星级酒店建设工程—洗浴中心拟建于湖北省恩施市清江外国语学院旁,建筑面积为,结构类型为框剪结构,二十层,安全等级为二级,抗震设防烈度为6度,框剪抗震等级为三级,建筑物耐火等级为二级,防水等级为二级。
本工程由恩施州大宇城市建设综合开发有限公司投资建设,恩施州天宫建筑勘察设计有限责任公司地基勘察,湖北华疆城市建筑设计院设计,恩施州同欣工程建设咨询监理有限责任公司监理,恩施州翔宇建设工程有限公司承建。
本工程采用旋挖钻孔灌注桩,桩为根,桩径为mm,有效桩长不小于m,其护壁和桩芯混凝土强度等级为C30。
桩顶处理将浮浆层全部凿去直到混凝土层。
旋挖钻孔灌注桩被誉为“绿色施工工艺”,其特点是工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少。
其方法是利用国际先进设备——旋挖钻机施工,自动定位,垂直旋孔,成孔质量好。
此方法自动化程度和钻进效率高,钻头可快速传过各种复杂地层,在桩基施工特别是城市桩基施工中具有非常广阔的前景。
有了好的设备,好的方法,还必须会正确使用,即选择正确施工方法。
是设备高效施工的有效保证。
在施工中,应严格按照下述施工工艺要求及注意事项进行操作,遇到问题,立即停止施工,查找原因,排除故障,避免问题严重化。
二、旋挖钻机的施工作业
旋挖钻机安装好以后,可进行钻孔施工作业。
1、工作装置的试运转
(1)主卷扬机的试运转
用驾驶室内相关的手柄操纵主卷扬机升降钻杆,松开操纵手柄后,钻杆应立刻停止运动,并锁定位置。
要以极慢速度运行旋挖钻机。
防止发生操纵失灵,避免危及人员和设备的事故发生。
(2)桅杆倾斜的试运转
起升桅杆到垂直位置,使桅杆缓慢倾斜,桅杆侧倾角度和前倾角度为5°,超过该角度将受到机械的限位。
桅杆后倾角度为90°,检查动作是否正常。
(3)桅杆变幅机构的试运转
起升桅杆到垂直位置,提升和下降桅杆变幅机构油缸和动力头升降油缸。
检查动作是否正常。
(4)副卷扬机的试运转
用驾驶室内相关手柄操纵副卷扬机,升降重物(如钻头),松开操纵手柄后,重物应立刻停止运动,并锁定位置。
完成上述步骤后,旋挖钻机工作前的准备工作就绪。
(5)施工工艺流程:
工艺流程图
2、施工准备
(1)设备检查
各黄油点注入润滑脂,检查液压油位和油质,检查卷扬机、动力土、上车回转减速器的齿轮油油位和油质,检查发动机的机油位和油质,检查滤清器是否需要更换,检查钻齿是否需要更换,钻斗开合是否正常等。
(2)确认地质勘查资料
地层从上到下(从软到硬)分为杂填土、粘土、细沙、中粗砂、卵石、强风化岩石层。
(3)钻具选择
根据施工图纸要求确定钻头直径比钻孔规定直径小1cm~2cm。
确保不会有过大充盈系数。
钻进过程中,如水泥硬化层钻进开孔,宜选用螺旋钻头。
在粘土层,选用不加挡板普通钻头。
在沙卵层选用特制捞沙斗钻头,在强风化较硬层钻头无法钻进时,可选短螺旋钻头先破碎,再用钻头捞取孔渣。
施工辅助设备、材料的准备:
泥浆泵、澎润土搅拌泵、水管、澎润土(火碱、纤维素)、电焊机、斗齿等的准备。
3、钻孔作业
(1)场地平整
由于旋挖钻机回转半径大,钻杆高,自重大,在钻机就为前要清除有关架空电力线,通讯线等以保证施工安全。
场地要平整,且有一定强度以免沉陷,可铺设后钢板。
(2)测量放线
用经纬仪或激光测距仪和测距尺根据给定的红线点和方向,根据对施工桩位平面图的测算,用极坐标算出角度和距红线点的位置距离,在现场用经纬仪和测距尺确定桩位。
(3)旋挖钻机就位
保证桩位附近平整,驱动旋挖钻机履带把旋挖钻机开到桩位旁,螺旋钻头的尖端正对桩位标注点。
旋挖钻机停位回转中心距孔位4.2~4.5m之间在允许的情况下,变幅油缸尽可能推动桅杆前申,这样可以减小旋挖钻机自重和提升下降交变拉力对孔的影响。
检查在回转半径是否有障碍物影响回转。
(4)埋设护筒
根据水平调整,履带开至桩位附近位置,尽量使车体保持水平。
如斜坡过大,可用垫砂石调整,位置确定后锁紧履带。
回转主机和变幅油缸精确对位,点动触摸屏的回转置零按钮;打开桅杆铅直状态自动调节,如钻头离孔中心点过高,可浮动下降钻杆,使施工人员更容易对位。
把钻头尖落至与护筒上沿同一平面内,把深度仪设零。
(5)开钻
(在混凝土硬化地面一般选用短螺旋钻头开孔)。
破开水泥硬化层后,扳动主卷扬提升手柄,提起钻头离开孔口一段距离后停止。
扳动上车回转开关使主机回转,转到倒土位置后停止。
按住动力头旋转手柄上的快转开关后,扳动手柄,动力头快速旋转把渣土甩出。
此时周围不要站人,以免被甩出的渣土打伤。
破开硬化层后卸去短螺旋钻头,换上普通钻斗加扩孔器继续钻进,钻进到可下护筒深度后,用副卷扬吊过护筒并吊装到孔内。
再次用经纬仪和十字叉校核桩位与护筒中心位是否一致。
如不一致,搬动护筒校正,校正后校筒外围加土填实。
护筒埋设完成。
(6)钻进
埋设好护筒以后,即可进行钻进作业。
在操作动力头作钻孔旋转的同时,将钻杆放至孔底,按下主卷扬浮动按钮,即可进行加压钻进工作。
在钻渣达到一定装斗量时(装斗量的多少根据不同地质情况确定),即可提钻。
提钻时将钻杆反转1~2圈,使回转斗斗门关闭。
在将动力头抬高的同时,操纵主卷扬将钻杆、钻具提出孔口。
将上车连同钻杆转至土位置,上提钻杆,撞开斗门,倒出钻渣。
然后通过触摸屏将回转角度清零,操纵上车回转至桩位,继续下一轮钻进作业。
如此周而复始,直至将桩孔钻进至要求深度。
(7)钻进粘土
粘土层钻进阻力小,吸附性强,不易脱落。
据此动力头转矩不宜过大,控制液压手柄底速钻进,6rmp左右为宜。
钻进时不加压点加压,依靠钻杆自重进尺,一次进尺量由钻头直径决定,一般直径在800mm以上可装斗容的60%-90%;800mm以下的钻渣不得超过斗容的60%。
如果粘土的吸附力太强,导致钻渣不能倒出。
可采用快速正反转动力头甩动使土脱离钻头,或快速插入泥里造成局部真空使粘土吸出。
(8)钻进砂层
沙层特别是中粗沙层,底层没有胶结性,比较粗散,在泥浆中容易被稀释。
在提升过程中钻斗中的砂流失比较大,钻进时阻力也较大。
为了提高钻进效率,动力头钻进中能供最大扭矩,同时钻进时保持持续加压,当动力头达到经验压力值时,应该提钻并倒出渣土,开始第二回次钻进。
旋挖钻机80%埋钻是事故发生在沙层。
这就提醒我们在操作中格外注意,特别是施工大直径孔时更不能野蛮。
多回次钻进不进尺时,更要小心。
因为钻进过深加上溶在泥浆中的砂回落极容易造成埋钻。
钻进沙层时应该选用双层底门的捞沙钻斗为佳,可最大程度的避免埋钻事故。
(9)钻进卵石层
卵石属岩石底层,有一定的胶结性,进尺靠钻齿旋转切入卵石间胶结缝隙切起卵石颗粒装进钻斗。
钻进该层时,要持续保持大压力加压,能够提供最大扭矩,快速加压钻进到不能钻进为止。
提钻倒渣,开始第二回次钻进。
卵石地层比较复杂,在此层位内经常发生不可意料的情况,在施工中应该格外小心。
(10)钻进强风化岩石
强风化地层上层软,类似粘土。
钻进时采用点加压力头扭转不要超过中等压力值,没有较大进尺时就提钻开始第二回次钻进,一般在此地层每次可进30cm~40cm.下层较硬,接近中风化。
钻头无法钻进时,可用短螺旋钻进,再次钻斗请底。
4、钻孔完成后成桩施工
(1)下钢筋笼
孔深超过12m时,如果要求下全笼一般要进行孔口搭接焊。
焊接要求:
同一截面搭接不得超过50%;
搭接焊搭接长度大于10d(单面焊)或5d(双面焊),d为钢筋直径。
(2)下导管
(水下砼灌注必须加导管,防止砼离析)。
下导管时要注意丝扣间的密封圈时否完好,如有破损马上更换。
(3)二次清孔
(4)清孔(清除孔底沉渣);
端承桩孔底沉渣不得大于5cm;摩擦桩孔底沉渣不得大于10cm。
该循环方式为正循环清孔,适用于小口径孔(一般小于1000mm);大口径桩清孔多采用泵吸反循环和气举反循环。
(5)灌桩
灌注混凝土至桩顶标高。
灌注混凝土施工工艺如下:
首斗埋管50cm;
达到桩顶标高前要持续灌注;
导管严禁提离砼面;
每车时间间隔不超过30分钟。
混凝土的要求:
级配要好、坍落度在18-22cm之间。
5、桩的检测
检测分动载和静载检测,动测分大应变和小应变,只要是利用击打桩身产生的波形分析检测桩身的完整性。
静压是利用压沙袋等方式检测桩的承载能力。
桩身完整性和承载力经检测达到设计要求就为合格。
7、旋挖钻机的特点
与传统的循环钻进相比,旋挖钻进具有成孔速度快的特点,其工艺优点为:
A、孔壁不会产生泥皮。
因为成孔过程一直都受钻斗的刮擦;
B、在孔壁上形成较明显的螺旋线。
这两点有助于增加桩的摩阻力,提高桩的质量。
缺点
A、因为不能形成泥皮,护壁性不好,容易垮孔;
施工工法的正确选择,是设备高效施工的有效保证。
在施工中,应严格按照下述施工工法要求及注意事项进行操作,遇到问题,立即停止施工,查找原因,排除故障,避免问题严重化。
1、正确选择钻具:
根据施工图纸要求确定钻头直径,一般钻头直径比钻孔规定直径小1cm~2cm,钻进过程中:
1.1水泥硬化层钻进开孔,宜选短螺旋钻头;
1.2在粘土层,选用不加挡板普通钻斗;
1.3在沙卵层选用特制捞沙斗钻头(普通式斗齿);
1.4在强风化较硬层钻斗无法钻进时,可选短螺旋钻头先破碎,在用钻头捞取孔渣,也可选用截齿式钻头。
2、钻孔前空中的障碍的清理:
由于旋挖钻机回转半径大,桅杆高,自重大,在钻进就位前要清楚有关架空电力线,通讯线等以保证施工安全。
3、钻孔前作业场地的平整:
由于旋挖钻机回转半径大,自重大,在钻机就位前要平整场地,且有一定强度以免沉陷,必要时可铺设厚钢板。
4、钻进粘土:
粘土层钻进阻力小,吸附性强,不易脱落。
据此动力头转矩不宜过大,控制液压手柄低速钻进,6rmp左右为宜。
钻进时不加压或点加压,依靠钻杆自重进尺,一次进尺量由钻头直径决定,一般直径在800mm以上可装斗容的60%-90%;800mm以下的钻渣不得超过斗容的60%。
如果粘土的吸附性太强,导致钻渣不能倒出,可采用快速正反转动头甩动使粘土脱离钻头,或快速插入泥里造成局部真空使粘土吸出。
粘土层钻进,最容易出现的问题是钻斗打滑,解决的办法是按正确的方法进行操作外,在将斗齿下倾角变大,使斗齿进土更容易些,从而避免打滑。
5、钻进沙层:
沙层特别是中粗沙层,地层没有胶结性比较粗散,在泥浆中容易被稀释。
在提升过程中钻头中的砂流失较大,钻进时阻力也较大。
为了提高钻进效率,动力头钻进中能供最大扭矩,同时钻进时保持持续加压,不要强行加压。
当动力头达到经验压力值时,应该提钻并倒出渣土,开始第二次钻进,钻进操作要轻提,轻放。
旋挖钻机80%埋钻的事故发生在砂层。
这就提醒我们在操作中格外注意,特别是施工大直径孔时更不能蛮干。
超过2回次钻进不进尺时,应立即停止钻进。
因为钻进过深加上溶在泥浆中的砂回落极容易造成埋钻。
钻进沙层时应该选用双层底门的捞沙钻斗为佳,可最大程度的避免埋钻事故。
为了预防垮孔,需制备优质泥浆,选用优质黄土,膨润土,另加4%碱和0.5%纤维素。
砂层钻进,最容易出现的问题是埋钻和塌孔,特别是遇到流沙层,极容易产生塌孔,严重者,造成钻机倾翻。
遇到钻进发生异常,即连续提钻孔次以上,钻深没有明显变化时,应添加足量的黄土进行护壁,并保证泥浆比重在1.2-1.4范围内,同时钻机履带下面铺设厚钢板,防止一旦塌孔,造成钻机倾翻。
6、钻进卵石层:
卵石属岩石地层,有一定的胶结性,进尺靠钻齿旋转切入卵石间胶结缝隙切起卵石颗粒装进钻斗。
钻进该层时,要持续保持大压力加压,能够提供最大扭矩,快速加压钻进到不能进尺为止。
提钻倒渣,开始第二回次钻进。
卵石地层比较复杂,在此层层为内经常发生不可意料的情况,在施工应该格外小心。
7、钻进强风化岩石:
强风化地层上层软,类似粘土。
钻进时采用点加压力动头扭转不要超过中等压力值,没有较大进尺时就提钻开始第二回次钻进,一般在此地层每次可进30cm-40cm。
下层较硬,接近中风化。
钻斗无法钻进时,可用短螺旋钻进,再用钻斗清底。
8、地下水位的控制:
不管地下水位高低,均应在孔口下设置护筒,护筒高度应高出地面0.3m,同时应保证稳定液液面高于孔内地下水位2m以上。
9、钻斗斗门关闭:
钻井机结束后,连续反转使斗门处于关闭状态,以免提钻时斗内砂土落入稳定液中,影响稳定液的质量。
10、钻斗提升速度:
注意钻斗的提升速度不宜过快。
若提斗速度过快,水流在钻斗与孔壁之间的流速加大,对孔壁的稳定是不利的,容易引起塌孔,特别是沙层,提升速度不能过快。
在桩端持力层钻进时,可能会由于钻斗的提升引起持力层的松弛,因此在接近孔底标高时应注意减小斗的提升速度。
11、钻机移位:
钻机在移动桩位时,要将桅杆放倒,并注意行驶道路不能有淤泥层,避免钻进陷入淤泥内。
12、泥浆制备:
在钻孔灌注桩的施工过程中,为了防止塌孔,稳定孔内水位及便于挟带钻渣,采用澎润土制备成泥浆进行护壁。
泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力,以确保孔壁的稳定,所以泥浆的比重则起到保持这种压力差的关键作用。
如果钻孔中的泥浆比重过小,泥浆护壁就容易失去了阻挡土体坍塌的作用;如果泥浆的比重过大,侧容易时泥浆泵产生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难,使成桩质量难以得到保证。
要充分发挥泥浆的作用,其指标的选取是非常重要的。
这就要求在实际工程的施工中,根据工程的具体情况,合理地控制不同土层中泥浆的指标,常用的控制数据见下表所示:
表:
不同地层中泥浆的指标
泥浆指标
淤泥、粘土
细砂
粗砂、砂砾
卵石、岩石
比重
1.10-1.20
1.05-1.20
1.20-1.40
1.40-1.50
粘度(s)
19-21
18-20
21-24
25-28
静切力(pa)
1.0-2.5
1.0-2.5
2-4
3-5
含砂率(%)
<4
<4
<4
<4
塑性指数
>15
>15
>15
>15
三、施工案例分析:
案例1:
河床施工工法
施工场地:
地下水位为1米,最上层沙层7米,然后是淤泥层。
施工要求:
孔径1.5m,孔深54m
施工方案1:
4.5米护筒,一般泥浆护壁,钻机提速放慢。
施工结果:
孔壁塌陷,护筒掉入孔中,孔回填。
施工方案2:
8米护筒,优质泥浆护壁,钻机提速放慢。
施工结果:
54米孔深钻成,但沉渣大,清孔过程中,孔塌陷,孔回填。
施工方案3:
垫3米高的平台,4.5米护筒,优质泥浆护壁,泥浆低于护筒上边缘0.5米,泥浆钻机提速放慢。
施工结果:
54米孔深钻成,沉渣不大,孔灌桩成功。
原因分析:
方案解决的关键是泥浆上面要将地下水压住,这样才能解决前两种方案孔壁塌陷及沉渣大的问题,压住地下水必须保证泥浆的上表面高于地下水2米以上。
方案3成功的解决了这个问题,泥浆配比、钻孔速度符合要求,所以方案3成功。
案例2:
塌孔的预防
塌孔多发生在沙层、回填土层,特别是流沙层,如果处理不当,极易发生塌孔现象,预防塌孔采取措施如下:
1、泥浆比重控制在1.1~1.2之间,控制沉渣不要过大。
2、提速不要过快,否则造成孔壁的不稳,引起塌孔。
3、即连续提钻2次以上,钻深没有明显变化时,应添加足量的黄土进行护壁,同时防止钻机倾翻。
案例3:
钻斗打滑的预防
粘土层钻进,最容易出现的问题是钻斗打滑,避免的办法:
1、钻斗一次吃进量不要过大,避免斗门关不严,提钻时泥块掉入孔内,而使钻斗打滑。
2、将斗齿下倾角变大,使斗齿进土更容易些,从而避免打滑。
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