旋挖钻成孔灌注桩施工

武汉市轨道交通一号线一期工程C标段R—12旋挖钻机施工技术总结编制：杨春江中铁十四局武汉轨道交通项目经理部二00二年九月一日1一、工程概况：武汉市轨道交通一号线一期工程全线长10.177km，我单位负责施工的C标段线路长1.768km，线路起讫里程为：DK4+094—DK5+862，我标段所施工的钻孔桩位于汉江、长江一级冲积阶地上。阶地上部为第四系全新冲积层，粘性土夹淤泥质土，可塑~软塑，部分为流塑，厚8.5米，饱和粘土，粉砂层，阶地中、下部为粉砂、细砂、中砂、粗砂，粗砾砂，卵石砾石层，饱和中密—密实，厚25.5—48.4m；武汉市轨道交通一号线一期工程C标段钻孔桩施工中，采取R-12无循环旋挖钻机进行施工，该钻机是意大利SOIMFC公司生产的一种自带柴油机履带式行走，大扭矩、伸缩式钻杆的全液压机。它是采用静态泥浆护壁、钻斗取土全套管理跟进的新型钻机，用于全线孔径φ800-φ1000mm钻孔灌注桩施工。R-12无循环旋挖钻机自重42吨，功率为160马力；钻机可360度旋转，钻杆为一节主杆内置两节伸缩臂，成孔深度55米，液压动力钻进，缆绳提升；钻斗为现场加工可开合桶状结构，直径0.6-1.5米，高度为1.0-1.8米，钻斗外侧设置合金钢刃脚。二、方案比选：1、普通循环钻机：是常用施工方法，占用场地较大，适合野外作业；钻孔时间较长，换浆数量较大，不适合城市施工；在砂层地质施工时不易降低泥浆含砂率，易造成坍孔及缩孔，成孔质量无法保证；2、R-12无循环旋挖钻机有以下特点：（1）、R-12无循环旋挖钻机有水平、垂直控制装置，能有效保证成孔垂直度，钻臂能自动伸缩，与普通钻机相比缩短了装卸钻杆的时间；（2）、该机成孔时采用静态泥浆护壁，泥浆不循环，能避免成孔时由于泥浆2质量下降而导致的成孔质量下降；可有效减少泥浆用量，减小环境污染；（3）、采用旋挖钻进，钻斗取土，桩底沉渣厚度得到控制，且孔壁形成规则的螺旋状，能大大提高钻孔灌桩桩周摩擦力，增加摩擦桩的承载力；（4）、该机具有成孔效率高，成孔时间短，作业人员少的特点；（5）、旋挖钻机施工噪音小，可在城市居民区进行夜间施工；综合比较后，我们决定使用R-12无循环旋挖钻机。三、施工设备：序号主要机械设备单位数量主要功能1R—12钻机台1成孔55米23PNL泥浆泵台2循环泥浆及清孔34寸排砂泵台1排浆用4泥浆净化器台1过滤砂石5φ20cm导管米200输送泥浆6排污车辆4泥浆外运四、劳动力组织：岗位人数备注施工员2操作手2岗前工2泥浆制备组4维修工、电工1砼浇注4五、施工场地平面布置：详见附图六、工艺流程：3七、施工方案及施工要点：1、施工方案：各项施工准备工作测桩中心定位桩挖砌泥浆池钢筋笼制作砼供应埋设护筒钻机定位成孔一次清孔下钢筋笼下导管二次清孔砼灌注导管起卸护筒拔除空孔回填挖砌循环沟制备泥浆孔口补浆钢筋笼存放排运钻渣指定堆场排运渣土密封钻斗储浆池排运污浆排污场地坍落度试验试块制作试块养护试验4（1）、埋设护筒：先进行测量放样，准确测设出所钻桩的位置并在桩中心周围埋设护桩，依据护筒直径挖至地面以下0.5-1M，探测是否有大的块石，如果有大的块石，则用人工埋设到位，否则，用旋挖钻机配合人工埋设，就位后再次校核其位置。（2）、钻机就位及钻进钻进前先调整钻机的水平、垂直仪，气泡居中，然后伸缩钻塔，使钻头底部导向尖对准孔位中心，钻头自然放松，再根据护桩到钻头外壁的距离进行对位校核，严格控制孔位偏差在允许误差范围内。钻进时，缓慢旋转下放钻杆，当进尺在护筒顶以下一定深度（约2米），再进行孔内注浆，防止钻入过深影响成孔质量。泥浆性能指标控制在：比重1.02-1.05；粘度18-20S；含砂率小于4%，泥浆面确保低于护筒约20CM左右，以维护孔壁稳定，润滑钻斗。钻进时，钻斗取出的原状土直接用自卸式翻斗车运至场外或场内指定地点储放，也可直接排放在场内渣土堆放处，待泥浆风干后再转到场外。钻进至砂层时要变挡换速，利用液压缩进装置加压，要求轻压慢转，这样能维护孔壁稳定减少钻头的磨损。每钻进3-5回次后应调整一次水平、垂直仪器，使气泡居中，能有效保证成孔的垂直度小于1/100。在钻进过程中由于进尺快，可能造成泥浆渗漏，必须及时补浆，以防塌孔，并检查钻头直径，尤其在中粗砂或卵砾石层，更要加大检查力度及频率，对于磨损较严重的钻头刃脚要及时予以更换，确保钻孔直径。当钻至离桩底设计标高约2-3M时由技术人员进行验孔，孔深控制以测绳测出的桩底周边四点平均值为准，钻进至设计孔深时，钻头底部应加装挡砂板，捞取残存散落的原状土及砂和卵石，并做好下钢筋笼和安装导管的准备工作。（3）成孔检测：5检测垂直度及桩径：采用探孔器对孔位进行全长检测，以保证成孔后的桩位意截面直径不小于桩径，探孔器外径同桩直径，探孔器长度为3.0米，根据规范要求，钻孔桩允许倾斜度为小于1%孔深，当用直径长度为2.5米的探孔器检测垂直度及桩径时，如果探孔器可以顺利进至桩底，则表明桩径或垂直度超设计标准，遇此情况时则将探孔器提出，然后用旋挖钻机重新清孔直至达标，探孔器构造如下图；吊环a80cmΦ22a80cmΦ22（4）成桩检测：成桩质量检测施工项目检测项目业主要求检测数量现场检测数量检测结果小应变大应变超声波小应变大应变超声波小应变大应变超声波区间桥梁钻孔桩100%1%2%25635Ⅰ类桩251根；Ⅱ类桩5根。合格合格利济北路车站钻孔桩100%5%每站不少于5根2%每站不少于3根6853Ⅰ类桩66根；Ⅱ类桩2根。合格合格友谊路车站100%5%每站不少于5根2%每站不少于3根5353Ⅰ类桩51根；Ⅱ类桩2根。合格合格终孔后，清孔过程中技术人员随时抽检泥浆的各项指标，不符合要求的及时调制新泥浆。6⑸水下砼灌注方案a.根据设计要求砼强度等级为C25，在拌合站内集中拌制，砼运输车运到现场，钻机配合灌注。b.砼灌注工艺①采用导管法灌注工艺：使用φ250MM（内径）导管灌注水下砼，导管接头必须加密封圈，上紧丝扣且涂摸黄油，严禁使用变形或磨损大的导管，导管连接后应有良好的密封性和足够的强度。灌注前进行导管泌水性和强度试验，导管底离孔底0.4-0.5M。②初灌工艺要求：为确保初灌埋管1M以上，采用拨球法施工工艺，翻板底下要垫一块0.8*0.8M的塑料皮,当初灌斗储满砼时,抽开翻板,利用砼自重造成的压差实现初灌.在初灌完成后，换上0.5M3的小料斗,将砼车出料口对准小料斗,将砼直接灌入。③合理安排砼车时间间隔，保证砼灌注连续性，认真做好灌注记录，每次拆管前要测量砼面，严格控制导管埋深，以2-6M为宜，每次拆卸导管一节（2.5M）,并确保拆管后埋管1米以上。杜绝导管提离砼面。当砼面接近设计标高时，要控制砼灌注量，确保桩顶高出设计标高0.8-1M。④砼中要加入缓凝剂，使砼初凝时间延长到6小时左右，为保证钢筋笼不上浮，要求砼的坍落度为19-20CM之间，不得小于18CM，保证快速、连续灌注。在灌注完毕后40分钟再提拨导管，以防钢筋笼下坠。⑤砼的取样、养护：按设计及规范要求每根桩取样一组（三块150*150*150MM），并将取样位置、标号、日期及坍落度做好记录，由专人负责砼取样和24小时后的拆模工作，进行桩位编号放入养护池中养护，并到期送测试单位试压。⑥严格杜绝堵管现象发生，按规范严格要求，认真操作，对不合格的砼拒绝验收和使用，合理安排砼车之间的时间间隔，做到少等待，快速灌注。2、施工要点：（1）、钻进：钻斗与孔内土壤接触后，利用机械液压力带动伸缩臂杆顺时7针转动（臂杆与钻斗为固定装置，此时钻斗为开放状态），当钻斗进入土内一定程度后，逆时针转动臂杆（此时钻斗自然闭合），利用机械液压力提升伸缩臂杆至孔外，机械开置钻斗底部搭扣，钻斗内土落完后闭合搭扣，进行下一循环；（2）、造浆：泥浆不采用常规的原土造浆方式；而是在施工场地砌一专用造浆池，采用纯碱配合膨润土进行造浆，之后输送到桩孔内；纯碱主要是起水化作用，加入量为膨润土重量的7%；每吨膨润土可造浆约12m3；采用该类方法造浆获得的泥浆指标如下：比重为1.02左右，PH值保持在8%，粘度控制在18-20s。因本工程地质条件较为复杂，砂层较厚，泥浆在使用过程中不断受到污染，含砂率提高，因此在施工中投入一台意大利产泥浆净化设备，以净化灌注过程中回收的泥浆，确保后续成孔施工顺利进行；该设备主要是用于分离、排除回浆中的砂砾（卵石等可由钻斗取出），以确保泥浆质量，提高泥浆使用次数；当泥浆质量下降时可适时添加纯碱和膨润土；八、施工注意事项：（1）、在施工过程中，由于施工区域为原废弃京广线路段，地基含片石，碎石较多，钻机埋设护筒偏差较大，因而护筒埋设可采用人工进行。（2）、由于R-12成孔速度较快，在各工序衔接上要求各班组充分配合，尽量避免因过长的时间等待而造成成孔质量下降。（3）、施工前要合理安排施工顺序，以便提高工效。九、对几个技术问题的分析和采取的对策：（1）、钻孔垂直度：根据现场地质情况应采取不同的钻速，以控制钻孔垂直度，但在前期施工中，仅采用了一种钻速（8m/h）,未依据不同土层及时采取不同钻速，经研究分析，决定后期采用如下钻速进行施工：土层采用9-10m/h，8砂层8m/h，卵石及砾石层5-7m/h。（2）、钻进中的对中：钻进时由于机械须左右转动以进行出土工作；前期仅在所钻桩周位设四个护桩拉十字线进行对中检查，此检查方法单一、繁琐且施工中不易操作，经现场调查分析，我们在钻机对准十字线中心后，然后在距钻杆1-2m处设高1.5m角钢支架，将其埋设牢固，再准确测出支架到钻杆的距离，钻孔施工过程当钻杆与支架相遇时即表示转角达到精度要求，现场施工人员及技术员均能随时检查钻机对中情况，对不符合要求的及时予以调整，这样不仅操作简单，而且大大提高了钻孔桩的成孔质量，十、效益分析：与普通GPS—18钻机相比，R—12钻机在以下方面效益明显：1、钻孔速度：GPS—18钻机平均16.5小时施工一根桩；R—12钻机平均4.2小时施工一根桩；两类机械效率比为：3.93：1；2、泥浆数量：GPS—18钻机清孔达到质量要求换浆体积不小于3倍的钻孔桩体积（经验数据）；R—12钻机清孔达到质量要求换浆体积不大于1倍的钻孔桩体积。