2030THC加藤钻机钻孔灌注桩施工工法.doc

30THC加藤钻机钻孔灌注桩施工工法(TLEJGF-92-16)铁道部第十二工程局一、概述30THC加藤钻机是一种新型的液压驱动履带式钻孔桩施工机械，可在各种不同的土层、砂夹卵石层中进行钻孔作业，特别在淤泥、粉砂等软弱土层中更为适用。经过多年实践，逐步形成了30THC加藤钻机钻孔灌注桩施工工法。利用本工法，可以缩短工期，降低造价，保证工程质量和安全，综合效益明显。它适用于桥梁墩台、高层建筑物钻孔灌注的基础施工。二、机械设备1.30THC加藤钻机主要技术性能见表1。2.其他机械配备见表2。 表1 30THC加藤钻机主要技术性能 表2 其他机械配备 三、工法特点1可连续施工。设有全液压护筒装置，能在钻孔过程中，逐节加长护筒，以支护孔壁；灌注混凝土时，能随着混凝土量增加，逐节拔出护筒；施工进度快，混凝土不受污染，质量好。2.技术先进。能钻较深、较大桩孔，钻机重心低，稳定性好，定位准确，精度高，能自动调整垂直度，桩基质量好。钻机备有护筒，能有效防止塌孔、扩孔、缩孔现象的发生，保证桩的质量。3.施工简便。在工地范围内，机械能自行，用压力支腿能快速校准水平和桩位。转移工地时，可用拖车载运。钻机和钻架组装拆卸方便。4.施工经济。该机操作系统结构简单，易于操作，且冲击钻头与冲抓钻头能配合使用，成孔快，利于提高作业效率。5.作业安全。卷扬机提升结构装有棘轮式锁紧装置，能保证作业安全。6.钻机使用有一定局限性。钻机主机重达35t，自重较大，在水中或软土地带钻孔时，需特设重型脚手或加固地基。因搬运不方便，在山区桥梁施工中使用有一定局限性。四、工艺原理使用30THC加藤钻机进行钻孔成桩施工，是在护筒内用冲抓钻头直接取土，在遇到坚硬岩石或漂石时，先用冲击钻头冲击岩石，击碎后用冲抓钻头出碴。护筒下沉是通过护筒自重、机械压力及机械减小摩阻力措施来实现的，成孔后进行安装钢筋笼、导管、灌注混凝土等作业。随着混凝土灌注高度的增加，应逐节拔出导管及护筒，待混凝土灌注至设计标高后，全部拔出护筒(导管)，该桩即告完成，机械转移到新的桩位施工。五、施工准备采用30THC加藤钻机施工，由于成孔速度快有较强连续性的特点，为防止停机待料，必须充分做好各项准备工作。1.技术准备：编制实施性施工组装计划，其内容包括：施工工艺与主要技术措施，过渡安排与安全质量保证措施，劳力组织与材料保障等，在多桩情况下，还应编制桩位施工顺序图等。2.设计混凝土坍落度：混凝土坍落度应分别护筒内有水与无水的情况，以不易堵塞导管为原则来设计，一般在1820cm之间。3.由于机身重、动力大，在钻机就位前必须做好地基加固处理，一般采用木枕或方木作为垫层的加固方法，以减小地基的承压力，保持机械水平度。4.根据工地水文、地质条件，做好排水设施，若在软土及大漂卵石等特殊地层，要准备抽水机，随时准备注水。5.测量放样：测出中心桩位，并设置护桩，以校核桩位的准确性。六、工艺流程及施工要点1.工艺流程(见图1)2.施工要点(1)施钻前准备在钻机安装就位后，首先要对机械状况进行检查和润滑保养，并进行试车检查，使钻机保持良好的工作状态。为防止钻孔作业时机械发生故障，以及当机械发生故障时能够及时修理，因此在开钻前现场必须储备一定数量的配件和维修工具。（2） 钻孔作业图1 工艺流程将带刃脚的底节护筒对准中心桩位置，用夹环夹住护筒，开动液压摆动油缸和压拔油缸，使夹环左右摆动和上下活动。再次校准护筒轴线，位置符合要求时，将护筒压入土中，正式进行钻孔作业。一般情况下，护筒下沉时，摆动装置将不停摆动，直至钻孔到设计标高为止。在护筒摆动下沉的同时，应进行出碴作业，保持护筒下沉的速度。当护筒压入地面下约1.0m时，暂停下沉作业，接长护筒，校核护筒的中心位置及垂直度，确认无误方可正式进行下沉作业，直到桩底达设计标高止，完成一根桩的钻孔作业。为防止护筒内泥沙清除不尽而影响桩的有效长度，实际桩底标高应比设计标高加深0.30.5m为宜。(3)特殊地质条件下钻进当钻孔作业遇到岩石或大漂卵石时，护筒刃脚很可能被卡住，须用冲击钻头先将其砸碎，用冲抓钻头清除石碴。大卵石地层钻进，若遇到大卵石层，又有潜流地下水时，为防止地下水带着砂子从护筒底返入护筒内造成护筒外塌方，增大护筒与外边卵石的摩擦力，应采取两项措施：一是向护筒内注水，所注水量，应使护筒内水面与护筒外地面基本保持平衡，保证护筒外泥沙不涌入护筒内；二是在护筒外四周堆一些粘土，当地表下沉造成对护筒的挤压力时，因有粘王沉入卵石中，可以减小护筒与四周卵石间的摩擦力。在软土层中钻进，要采用超前钻进法，即先压后挖原则，做法是：先将护筒超前压入土层11.5m，再用冲抓钻头挖土，若土质非常松软，冲抓钻头的下落速度要放慢，否则冲抓钻头里充满泥沙，加速滑轮和轴承的磨损。若遇到流沙涌出时，要向护筒内注水，所注水量应保持泥沙不再涌入护筒内，以防坍孔。(4)施钻作业注意事项进行钻孔时，司机要及时掌握钻进深度和护筒位置。吊起护筒时，要注意防止和钻机相撞，否则会损坏护筒，使护筒接头变形，并因此而引起护筒连接故障。在摆动护筒时，司机应随时注意压力表。正常情况下，护筒下沉时的压力值应在3.94.9MPa范围内，若超过此压力值，则应停止下沉作业，并使护筒作微量的升降，让压力值降到正常值后，再进行钻孔作业。当压力值超过7.8MPa时，护筒就很难拔出。(5)钻孔终止后对孔底的处理当护筒内无水时，冲抓钻头慢慢落下，将残余渣土抓出即可。当护筒内有水时，钻孔作业完毕，使水保持静态，让土沉淀，然后测出沉淀的数量，在安装钢筋笼之前，将冲抓钻头慢慢放下将沉淀物抓出。一般情况下，当孔深距设计标高尚差0.5m左右时，应暂停下沉作业，待钢筋笼、导管及其他机具、材料等准备就绪后，再钻至设计标高，以避免因反复清孔而加确保，进加桩身长度，造成浪费。(6)钢筋笼的制作与安装钻孔桩钢筋笼的制作，根据场地情况和起吊能力，可整体也可分节制作，钢筋过长，运输困难时，可分为23节制作，安装时在护筒口焊接。钢筋笼制作和安装时应注意以下事项：钢筋笼的结构尺寸要严格掌握；钢筋笼与护筒间应有一定间隙，并要保证钢筋保护层厚度符合设计要求。钢筋笼在运输和安装过程中尽量避免扭曲、变形，钢筋笼吊点一般设在总长度上部的1/3处，起吊时尽量保持垂直，否则，卡住护筒，不仅造成安装困难，而且在起拔护筒时，容易带起钢筋笼，造成钢筋笼人为的上浮现象。为防止在灌注混凝土中提拔护筒时钢筋笼随着向上浮起，必须严格控制护筒埋入混凝土的深度，深度一般控制在1.0m1.5m范围内，以减少护筒处混凝土对钢筋笼的摩擦力。导管埋入混凝土深度不得大于5m。混凝土灌注速度不小于5m3/h。混凝土要有良好的和易性和流动性。钢筋笼底部加焊钢筋网措施。检查钢筋笼的外径及其变形情况，确认一切正常后再吊装入护筒内，以保证钢筋笼不上浮。当钢筋笼设计为半个桩长时，可用6根1820mm钢筋在钢筋笼下部接长作为支撑，直插底部，防止钢筋笼上浮。(7)安装混凝土导管及储料斗混凝土导管及储料斗均为加藤钻机的配属机具。导管内径250mm，为柱塞式，每节长3.0m在导管安装前，可预先将导管每两节拼好，然后在筒口按所需要的长度再行拼装。(8)灌注水下混凝土水下混凝土在开始灌注之前，一定要摆动护筒，然后开始灌注混凝土。在混凝土灌注过程中，也应经常摆动护筒，并根据组织分工，在做好技术交底的基础上，做好各项准备工作。导管的下口一般距桩底0.5m然后将导管用方木在护筒口夹住，再安装上储料斗。储料斗容积为2.0m3。木球的制作与安装：导管堵塞一般采用木球堵塞方案。木球为两半圆形组成，外径较导管内径小4cm，两半球中间夹垫布，放下时垫布向上翻起紧贴导管壁。导管就位后，即可砍球灌注混凝土，导管内混凝土下降的同时，后续混凝土迅速向储料斗内运装。导管埋入混凝土内1.01.5m时，即可转入正常灌注。导管提升：因导管是和护筒连在一起，当导管埋入混凝土内1.0m以上时即可逐渐提升导管，并保持导管埋入混凝土深度最少不小于1.0m，但也不得大于4.0m，最好保持在2.0m左右。当混凝土灌注到接近桩顶时，应减缓灌注速度，并反复测量混凝土面标高。灌注终止标高要考虑扣除0.50.7m的浮浆厚度。(9)清理现场，转移钻机，进入下一个循环。七、劳动力组织每个工班的劳动组织见表6。表6 工班劳动组织八、安全措施30THC加藤钻机重量大，附属设备多，操作技能高，必须严格按照操作规程施工，除此之外，还应采取以下措施：1.统一指挥，各负其责，非司机人员不得擅自操作钻机，司机也必须持证上岗。2.每工班都必须有专职安全员值班，并对施工场地、电力电线等进行全面检查，消除事故隐患。3.钻机在转移的行进路线上，要对危桥、陡坡等进场道路进行仔细勘察，制定危桥加固措施，防止钻机碰撞建筑物、翻车等事故发生。4.钻机安装定位前应检查铺垫平稳牢固程度，以防止钻机就位后倾斜或因地基下沉而发生事故，试机时应特别注意地基加固状况，确认无误时，才能开钻。5.机械设备，应经常维修保养，并严格交接班制度。6.非工作人员严禁进入施工现场，防止意外伤亡事故发生。7.司机操作钻机时，要严格按操作规程作业，不得违章作业，操作时注意安全。九、质量控制及检测标准钻孔桩施工要遵守现行铁路有关规范及质量评定标准。检测的项目见表7。质量控制见图2。 表7 质量检测标准 图2 质量控制十、效益分析使用30THC加藤钻机进行钻孔桩基施工，与使用其他钻机比较，综合效益明显。1.该机适用范围广，为复杂地质条件的基础设计、施工提供了方便条件。2.该机简化了施工程序，加快了施工进度，在软弱地层能有效地防止塌孔、扩孔、缩孔现象的发生及处理工作，可以有效地降低工程成本。3.改善了施工条件，减轻了劳动强度，操作简便，安全性强。十一、工程实例30THC护筒钻机是我局从日本加藤公司引进的新型钻孔机械，先后在太岚线、南北同蒲线、刘家口专用线、宋大专用线工程中使用，其综合效益明显。1. 南同蒲复线洪安涧大桥，设计34根桩，桩