某井塔工程旋挖钻机成孔代替原循环钻机成孔.doc

技术创新总结材料望峰岗矿井二副井井塔工程旋挖钻机成孔代替原循环钻机成孔钻孔灌注桩成孔方式有多种：有正、反循环钻机成孔、冲击钻机成孔、旋挖钻机成孔等。循环钻机成孔是普遍使用的一种工艺，而旋挖钻机成孔是近年来随着机械发展而发展起来的一种工艺，现就工作效率、环保、经济方面比较旋挖钻机成孔与循环钻机成孔的优劣之处：一、工作效率比较旋挖钻机成孔，利用钻斗取土，采取泥浆粉制浆护壁，成孔快，一般每小时钻进约12米左右，入一般岩层时，更换岩芯钻具即可攻克难关，加上洗孔清孔、钢筋笼安装、灌注桩身砼，一般30米左右的孔完成1根桩成桩周期每根为6小时，24小时不间断施工最少可完成3根桩，施工紧凑可完成4根桩。循环钻机则利用缓慢钻进将土层搅成泥浆后，进行排浆，平均每方土方要产生5-6倍的泥浆，入岩速度更慢，一般30m左右的孔24小时施工完成1根桩成桩工艺需要2天。单从施工工作效率考虑，采用旋挖钻机施工可比循环钻机提高功率6倍以上。二、环境保护比较旋挖钻机采用的是静态泥浆护壁，就是说泥浆粉制备的泥浆液可反复利用到各孔，它只起到护壁作用，保证不塌孔，便于旋挖机取土，不会造成现场出现大量泥浆污染环境，旋挖机钻孔取出的土方则利用挖掘机翻土集中堆放最后集中运出。循环钻机成孔原理是将土层搅拌成泥浆，利用泥浆本身护壁（必要时加泥浆粉），成孔会产生大量泥浆需外运弃置，泥浆产生的体积是土方的5-6倍，由于成孔时间较长，易产生塌孔现象而影响桩身质量，同时泥浆排放与弃置均会对环境造成大面积的污染。三、经济比较两种设备施工经济造价相差不大，旋挖钻机不产生大量泥浆外运，但其配套机械有挖掘机、吊车。循环钻机大量泥浆外运，污染处理费用多，但无需挖掘机，只需吊车即可。综上所述，在造价相差不大的情况下，旋挖成孔可明显缩短工期，解决泥浆污染环境的问题，而且经过近几年的快速发展，旋挖钻机已大量使用在公路、桥梁和工业与民用建筑工程，技术成熟。所以本工程钻孔灌注桩采用旋挖钻机成孔施工工艺。四、本工程应用情况井塔工程桩基础共设计钢筋砼钻孔灌注桩桩56根，桩直径1m，桩长30m（-6.50m-36.50m），承台底标高-6.600m，厚度为2m。砼强度等级：工程桩混凝土为C35，主筋1622，锚桩为C40，主筋4028。为加快施工进度，本工程选用了两台桩机同时作业，配套两台吊车、两台挖掘机、四辆外运土方自卸车、两台钢筋对焊机、四台电焊机、一套钢筋加工机械，24小时不间断施工。自12月2日正式开工至12月19日完工，总工期18天，比计划工期提前27天。平均日完成3.1根，最高日完成5根。（因受机械多、场地小限制，两台钻机每日均有暂停施工时间）桩机参数：1.桩机型号：FR622C 自重68吨 功率250KW 最大深度60米 最大桩径2米 价格450万2.桩机型号：SR200 自重63吨 扭矩220KN.M 最大深度52米 最大桩径1.8米 价格380万五、工艺流程：采用旋挖钻机成孔，灌注混凝土成桩全过程工艺流程如图：开工前准备工作定位放线砌泥浆池(箱)制备泥浆钢筋笼制作做试块试块标准养护试块试压排浆可用泥浆废浆排除埋设护筒钻机就位成孔下钢筋笼下导管灌浇砼导管拔出拔护筒孔口回填旋挖钻进成孔工艺：旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。清水施工在成孔过程中不需泥浆护壁，而是钻斗在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用，在旋挖钻进过程中，钻斗往返于孔底与地表之间，所形成的孔壁比较粗糙。旋挖钻孔灌注桩的桩土之间的咬合作用较强，能较好地反映出混凝土桩体与黄土及粉质粘土之间的相互作用效应。埋设钢护筒：护筒起着固定桩孔位置，保护孔口地面不坍塌，引导钻头方向，隔离地面水并保持井孔内水位（泥浆），要高出地下水位或施工水位一定高度，产生对井壁的静水压力，有稳定井壁、防止坍孔的作用。护筒的埋设工作是旋挖钻机钻孔桩施工的重要准备工作，护筒平面位置与垂直度准确与否、护筒周围与护筒底脚是否紧密不透水，对于成孔、成桩的质量都有重大的影响。保证钢护筒顶面位置偏差不大于5cm，埋设中保证钢护筒斜度不大于1。长度4m以内的钢护筒，采用厚4-6mm的钢板制作。钻机就位：机架的要求：应能承受钻具和其他辅助设备的重量，同时稳定性好，具有一定的刚度；机架的主要受力构件的断面尺寸，根据施工中出现的最大负荷计算决定，安全系数不宜低于3；钻具与桩位中心要对中，对中偏差不得大于2cm。钻孔施工：采用人工搅桨护壁，泥浆池可根据现场实际条件砌筑，在施工第一根桩时要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。在钻进过程中不可进尺太快，由于采取泥浆护壁，因此要给一定的护壁时间。在钻进过程中，一定要保持泥浆面不得低于护筒顶40cm。在提钻时，须及时向孔内补浆，以保证泥浆高度。在钻进过程中要经常检查钻斗尺寸可根据试钻情况决定其大小。施工过程中如发现地质情况与原钻探资料不符应立即通知设计监理等部门及时处理。 钻机基本操作：开始施工时，将钥匙开关打到电源档，旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标记画面，按任意键进入工作画面。先进行旋挖钻机的钻桅起立桅及调垂，即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置，旋挖钻机的显示器显示桅杆工作画面。从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将桅杆从运输状态位置起升到工作状态位置，在此过程中，旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号，通过数字运算，输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制。实现桅杆平稳同步起立桅。同时采集限位开关信号，对起立桅过程中钻桅左右倾斜角度进行保护。在钻孔作业之前需要对桅杆进行定位设置，一般情况下，做直孔作业，所以需要对桅杆进行调垂。调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在桅杆相对零位5范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业；而桅杆超出相对零位5范围时，只能通过显示器上的点动按钮或左操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。在调垂过程中，操作人员可通过显示器的桅杆工作界面实时监测桅杆的位置状态，使桅杆最终达到作业成孔的设定位置。在施工过程中，有时也需要斜孔作业。操作人员需要通过显示器上的自动定位按钮进行自设定零位，然后再进行相同的调垂操作。钻孔时先将钻斗着地，通过显示器上的清零按钮进行清零操作，记录钻机钻头的原始位置，此时，显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字，操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置，从而操作钻孔作业。在作业过程中，操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的分别显示动力头压力、加压压力、主卷压力，实时监测液压系统的工作状态。开孔时，以钻斗自重并加压作为钻进动力，一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度，长条形柱动态显示钻头的运动位置，孔深的数字显示此孔的总深度。当钻斗被挤压充满钻渣后，将其提出地表，操作回转操作手柄使机器转到土方车的位置，将钻渣装入土方车，完毕后，通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置，或通过手动操作回转操作手柄使机器手动回到钻孔作业位置。此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。开孔后，以钻头自重并加压作为钻进动力。当钻斗被挤压充满钻渣后，将其提出地表，装入土方车，同时观察监视并记录钻孔地质状况。清孔：清孔是钻孔灌注桩施工保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等符合桩孔质量要求，常采用磨盘式捞渣钻头捞渣法，可一次或多次进行捞渣。清孔后孔底沉渣不得大于10cm，并将孔口处杂物清理干净方可进行下步工序。成孔检查：成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度、泥浆比重、含砂量、沉渣厚度等进行检查，不合格时采取措施处理。成孔检查方法根据孔径的情况来定，可采用直接用测绳测深度、比重计测泥浆比重、测绳加重锤测沉渣厚度，可采用正循环泥浆或泵吸反循环抽浆的清孔方法，控制泥浆比重和沉渣厚度，清