液压式钻孔机工序分离式施工工艺 何锦

1、福建农林大学继续教育学院毕业论文（设计） 题目: 液压式钻孔机工序分离式施工工艺 姓名: 梁茂灿 学号: 1312910511 专 业: 土木工程 指导老师: 苏忠高 2015 年 7月 31日福建农林大学成教学院专科毕业论文液压式钻孔机工序分离式施工工艺摘要：液压反循环钻孔机工序分离式施工工艺，采用液压反循环钻机钻进成孔，成孔后桩机移位到下一桩位继续施工，后续工序施工采用吊车完成，液压反循环钻机钻进能够快速有效的清除孔底钻渣，防止无用功产生。采用吊车完成成孔后续施工，使后续工序从关键工序转变为非关键工序，使得原有流程工序转换为可交叉工序，施工效率得于大大提高，工程质量满足现行规范要求，且节约

2、了成本。关键词：液压反循环钻孔机；施工工艺；桩机；清孔；节约成本Hydraulic drilling machine process to separate the construction processAbstract: the construction technology for hydraulic reverse circulation drilling machine process to separate, using hydraulic reverse circulation drill RIGS drilling hole, hole after pile displacem

3、ent of the machine to the next level continue to construction, the follow-up process construction cranes, hydraulic reverse circulation drill hole drilling can quickly and effectively remove bottom slag, prevent busywork.With the help of pore forming construction follow-up, crane, make the transitio

4、n from the key working procedure for non-critical process, making the original process work procedure, convert can cross construction to improve the efficiency, the engineering quality meet the requirements of the current specification, and saves cost.Key words: hydraulic reverse circulation drillin

5、g machine;The construction technology;The pile machine;Hole cleaning;Cost savings目 录摘要 1Abstract2第一章 引言5 第二章 施工工艺特点及适用范围6 2.1 工艺原理 6 2.2 施工工艺特点62.3 适用范围6 第三章 施工工艺流程及操作要点7 3.1 工艺流程7 3.2 操作要点83.2.1 施工准备83.2.2 钻孔桩定位93.2.3 埋设护筒9 3.2.4 钻机就位安装93.2.5 钻机成孔103.2.6 取样判定持力层103.2.7 成孔后桩机移机103.2.8 安放钢筋笼103.2.9下灌

6、注导管113.2.10 反循环清孔113.2.11测孔底沉渣123.2.12 灌注砼12 3.2.13 成桩后吊车移位133.2.14 泥浆的排放处理133.3 劳动力组织133.4 质量控制143.4.1 质量控制标准143.4.2质量保证措施14 3.5安全措施153.6 环保措施153.6.1 废油153.6.2 废物和垃圾153.6.3 灰尘15 第四章 材料与设备164.1 材 料164.2 设 备16第五章 社会效益及应用实例175.1 社会效益175.2 应用实例175.1.1 工程概况175.1.2 施工情况185.1.3 工程评价18第六章 结论19参考文献20第一章 引言在

7、桩基工程中，灌注桩因其承载力大、稳定性能好，所以往往在高层（超高层）建筑中被大量采用，其中非嵌岩灌注桩就是是灌注桩的一种类型。非嵌岩灌注桩是一种比较特殊的灌注桩，其特点是不需要嵌岩，且其持力层多以卵石层为主。以往，在福建省做非嵌岩灌注桩工程施工时通常仅采用到冲（钻）孔桩施工工艺。冲孔灌注桩施工冲孔机冲击成孔，泥浆护壁成孔。优点是：对邻近建筑物及周围环境的有害影响小；桩长和直径可按设计要求变化自如；桩端可进入持力层或嵌入岩层；单桩承载力大等。缺点是：灌注桩成孔工艺较复杂，操作要求较严，易发生质量事故，且技术间隔时间长，不能立即承受荷载，冬季施工困难较多。这种工艺的施工效率较低，且成本较大。为了提

8、高非嵌岩灌注桩施工效率，采用液压反循环钻机工序分离式施工工艺是一种有效可行的办法。液压反循环钻机成孔过程中，随着液压反循环钻头的钻进，孔底钻渣和泥浆通过钻机自带的液压泵泵吸后从钻杆内的通道排除，该工艺可以快速、有效的排除孔底钻渣，防止无用功产生。同时，成孔后通过使用吊车完成后续施工可以避免了钻机在单一桩孔上时间的浪费，使下钢筋笼、下导管、二次清孔、灌注砼等工序成为非关键工序，将传统施工工艺中的单个操作过程变成了两个操作工程，且两个过程可以同时开展，互不干涉，这样可以明显提高整个施工施工效率，减少整个工程所需的工期。此前，液压反循环钻机工序分离式施工工艺在我省仍为空白，通过在项目上的应用，该项技

9、术在福建省内已逐步推广，目前使用情况，普遍反应良好。与传统的施工工艺在钻渣控制，成桩速度上优势明显，与国内同类技术水平相比，总体技术水平处于领先位置。本论文将对液压反循环钻机工序分离式施工工艺进行一个系统的阐述，讲述该工艺的整个施工过程及所需材料机具，在文章中，还将对液压反循环钻机工序分离式施工工艺与传统工艺进行一个社会效益对比。第2章 施工工艺特点及适用范围2.1 工艺原理 液压反循环钻机成孔过程中，随着液压反循环钻头的钻进，孔底钻渣和泥浆通过钻机自带的液压泵泵吸而从钻杆内的通道排除，这种工艺可以快速、有效地排除孔底钻渣，防止无用功的产生，从而提高了施工效率。在整个过程中，通过使用吊车完成成

10、孔后的后续施工，使得下钢筋笼、下导管、二次清孔、灌注砼等关键工序成为了非关键工序，从而有效提高了灌注桩的施工效率。这种工艺将成孔后的后续工序使用不同工具分离来做，从而避免了钻机在单个桩孔上时间的浪费，从而有效地减少了整个工程的时间浪费，为整个工程节约了大量的工期。 2.2 施工工艺特点液压反循环钻孔机工序分离式施工工艺，采用液压反循环钻机成孔，成孔后钻机可直接移至下1根桩位施工，而安放钢筋笼、浇注砼等工序施工采用吊车、清孔设备完成。使用液压反循环钻机钻进能够快速有效的清除孔底钻渣，防止无用功产生；同时，采用吊车完成成孔后的后续工序施工，使后续工序从关键工序转变为非关键工序，从而使得原有直线流程

11、工序转换为可交叉工序，这样，灌注桩的施工效率就得到了明显提高。2.3 适用范围 本工艺适用于沿江、沿海地带等液化沙层较厚的地质条件，以卵石层等软弱岩层作为持力层的灌注桩施工。第三章 施工工艺流程及操作要点3.1 工艺流程液压反循环钻机工序分离式施工工艺流程见图5.1。不合格钻孔桩定位桩机就位钻进成孔取样达到持力层满足进入持力层深度埋设护筒排出泥浆、钻渣泥浆准备移机5.1-1成孔工艺3.1-1 施工工艺流程不合格安放钢筋笼下导管反循环清孔制作钢筋笼测孔底沉渣安放隔水塞灌注砼成桩商品砼供应注入新泥浆排出泥浆安放桩端注浆管吊车就位泥浆外运成孔工艺安放钢筋笼、清孔、浇注砼工艺图3.1-2液压反循环钻机

12、工序分离式施工工艺流程示意图3.2 操作要点3.2.1 施工准备1.施工资料准备 （1）工程施工前应将场地平整，根据设计要求及施工需要合理布置施工场地。必须落实四通一平，即通路、通水、通电和通信和场地平整；先平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。在进行场地整平后，组织有资格的测量放样人员，将所有桩位放出，钉好十字保护桩；规划行车路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离；以免影响孔壁稳定；施工场地为旱地而且在施工期间地下水位在原地面以下时，将场地平整夯实，清除杂物；场地位于浅水时，采用筑岛后在顶面安置钻机，筑岛顶面高出施工水位1.0m左右；钻机底盘不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷；

13、钻机的安置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。（2）工程施工前应做好前期测量点位复核，并记录放样数据备案；外围轮廓线根据建设单位提供的建筑物控制点组成控制网。应将控制点引测到桩机施工影响区以外，并用砼周边保护，为了确保进行控制网的恢复，应将控制轴线引到拟建筑物场地四周以外不受施工影响并能在施工期间有利于引测使用的区域，并用砼周边保护，用红油漆作好标记。（3）结合工程实际做好工作安排和工艺流程程序的安排。2.机具选择根据施工需要，选择合适的钻孔桩机，钻头大小根据桩径大小相应匹配，采用泵吸反循环的清孔方法。3.泥浆准备 由于砂层易塌孔，对泥浆性能要求较高。地层中没有粘性土，造浆能力很差，粘性极差，

14、因此采用两种办法相结合来解决泥浆的问题：一是从外面运泥浆进场补浆；二是在现场添加膨润土或化学处理剂进行造浆。 现场将根据实际情况及时调整泥浆配比，现场配备的试验仪器有泥浆比重计、泥浆含砂率测试仪、泥浆粘度测试仪、砂浆搅拌机等。3.2.2 钻孔桩定位按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样，进行钻孔的标高放样时，应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置，使其误差在规范要求内。3.2.3 埋设护筒在准确放样的前提下埋设护筒，应符合埋设护筒的方法和要求，如果钻孔是在陆地上进行的，则一般采用挖坑法，比较简单易行。钢护筒埋设工作是液压反循环钻机施工的开端，钢护筒平面位置与垂直度应准确

15、，钢护筒周围和护筒底脚应紧密，不透水。埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样，把钻机钻孔的位置标于孔底。再把钢护筒吊放进孔内，找出钢护筒的圆心位置，用十字线在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒垂直。此后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度。以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落，如果护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，在孔底回填夯实300-500mm厚度的粘土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方，夯填时要防止钢护筒偏斜。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。3.2.4 钻机就位安装（1）

16、钻机就位时，要事先检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。（2）保证桩位附近平整，把钻机开到桩位旁，螺旋钻头的尖端正对桩位标注点。（3）钻机停位回转中心距孔位在34.5m之间。在允许的情况下，变幅油缸尽可能将桅杆缩回，这样可以减小钻机自重和提升下降脉动压力对孔的影响。检查在回转半径是否有障碍物影响回转。3.2.5 钻机成孔（1）钻孔桩机对位时应保持桩机的平稳，轨道下的枕木应用砂袋垫平垫实，对位后应保证天车梁的型心与桩位偏差不大于20mm，机台前后高差不大于10mm，防止出现斜孔；（2）开孔阶段：成孔中心必须对准桩位中心，钻孔机必须保持平稳，不能发生位移，倾斜和沉陷。开始时用较低速度缓慢钻

17、进，并及时加片石，砂砾石和 粘土泥浆护壁。（3）钻进过程中应注意对照地质勘察报告，在松软土层钻进时，应根据泥浆补给情况控制钻进速度，在硬层或岩层中的钻进速度要严格控制。（4）当进入持力层后应钻进约100mm后清孔并取样，会同监理、建设单位现场人员一起对其岩样进行鉴定，确定岩样为设计要求的持力层并做好确认记录，再按设计要求进行钻进。（5） 在钻孔、排渣或因故障停钻时，应始终保持孔内泥浆面应高出地下水位1.5m以上，并采用泥浆泵不停的往孔内输送泥浆，以确保孔内泥浆相对浓度稳定。3.2.6 取样判定持力层工程桩在终孔时，成桩钻至进入持力层岩面100mm后，会同监理工程师、业主现场代表对持力层岩样进行

18、采集，并与试桩时由地勘单位所采集的岩样样本进行对比，共同确认是否进入持力层岩面，进入持力层岩面后继续钻进成孔直至进入持力层设计深度，会同业主现场代表、现场监理工程师共同测量桩端全截面进入持力层深度，并确认后终孔。3.2.7 成孔后桩机移机 正常成孔后，桩机移动至下一个桩位重复上述工序流程。3.2.8 安放钢筋笼（1）钢筋笼的吊装必须在孔深、孔径、垂直度、孔底沉渣、桩端持力层等成孔质量经现场质检员和甲方现场监理人员检查并确认符合要求后才进行。钢筋笼水平搬运平起平放，口号一致，每间隔4.0m在加劲筋与主筋 交叉处至少有一个支撑点，受力应均衡，防止钢筋笼变形。（2）钢筋笼起吊，其起吊力点至少要有2个

19、，分别在钢筋笼全长靠端的1/4和3/5处，起吊必须缓慢平衡，起吊钢丝绳16，用卸扣与钢筋笼连接，并应专人指挥。（3）钢筋笼下入孔内时，应对正桩孔中心，下放过程要轻缓，以免损伤孔壁。特别围护桩的钢筋笼方向一定要按设计要求标准无误。（4）如吊装下孔中遇阻，不得强行下入，要分析其原因（如缩径、倾斜或探头石等），待处理完好后再下入，同时认真计算吊筋长度，确保钢筋准确下达到设计位置。3.2.9下灌注导管水下砼灌注时使用密封可靠的游轮插接式导管，导管壁厚4，内径258，下导管时必须检查每根导管的密封圈及连接丝扣的完好性，并用隔水栓通过检查的同心度和内壁的粗糙程度，并进行严格试压。（1）导管连接丝扣必须上紧

20、，导管应有良好的同心度及垂直度，连接后中心线偏差1%。（2）采用C35预制砼作为隔水栓。在隔水栓上部加橡胶垫，使其具有良好的隔水性能又能顺利畅通。（3）隔水栓用副卷场机的钢丝绳悬挂于水面上。 （4）严格控制导管底端距孔底0.4m-0.5m，便于隔水栓顺利到达孔底，并有效埋管。3.2.10 反循环清孔气举反循环的原理是：压缩空气经风管向导管（排渣管）内送风，风管内的空气与泥浆混合物密度（约为0.6）小于导管（排渣管）内泥浆密度（约为1.1），形成负压区，在大气压的作用下，汽水混合物排出管外；孔底泥浆及沉淀物图3.2.10气举反循环清孔工艺示意图的混合物沿着导管上升，补充到负压区；为防止孔中泥浆水

21、头过小，及时用泥浆泵将优质（含砂率低）泥浆补充到孔内，并形成循环系统。气举反循环的设备非常简单，主要的构造见图所示。除了风管、排渣金属管、排渣软管、法兰盘接头外，现场只需要一台920m3/h空压机就可完成整套施工工艺。3.2.11测孔底沉渣测定孔底沉渣，应用测锤测试，测绳读数一定要准确，用35孔必须校正一次,沉渣厚度小于等于50mm。孔底沉渣不符合要求，重新反循环清孔。3.2.12 灌注砼水下砼采用商品砼,砼运输到工地必须提供商品砼出厂合格证，浇注砼前必须进行砼开盘鉴定，坍落度值必须满足设计要求；1.开始灌注时，导管下到距孔底300500mm左右；2.隔水栓用8#铁丝悬挂于导管内泥浆面上约53

22、0cm，在导管中的隔水栓的上部先灌入同设计砼标号的水泥砂浆0.20.3m3，以便剪断铁丝后隔水栓在导管下行顺畅，不被卡住。3.混凝土浇注过程的控制：（1）使用大初灌量，砼初灌量根据圆柱体积和混凝土与泥浆压力比进行计算出初灌量，充分利用初灌量的势能冲开残余孔底少许沉渣。保证首次埋管0.8m-1.2m。首批混凝土灌注：混凝土初灌量应1.5m。（如图所示）VR2(H1+H2)+ r2h1（2）剪球时应观察孔内返浆是否畅通，灌注中及时测量导管内外砼面高度，且确保导管在孔内埋管深度不少于2m。（3）砼灌注过程中出现不顺畅时，应上下提动导管，提动高度应适当，不得将导管提离砼面。（4）卸管时，提升导管缓慢，

23、并应反插，确保砼密实，同时用测绳测出桩与地面的深度，结合标高准确算出桩顶标高。（5）由施工员负责测量砼面高度并作好记录，随时提供导管提升高度与灌注量。（6）水下砼灌注要连续，不得中途停顿。为确保桩头质量，冲钻孔桩砼超灌1.1m.灌注结束后，及时将导管冲洗干净，并做相应检查。浮球（7）每根桩必须进行坍落度测定,随即抽取一组(三块)砼试块并按时送试验室做标养抗压强度试验。料斗图3.2.12浇注桩身砼工序示意图3.2.13 成桩后吊车移位 正常成桩后，吊车移动至下一个桩位重复上述工序流程。3.2.14 泥浆的排放处理泥浆排放是确保文明施工的关键环节，因此,泥浆循环系统必须定期清理，确保文明施工。泥浆

24、池实行专人管理、负责。泥浆不得排放到路边或市政雨、污管道中，对泥浆循环和沉淀池的渣土（砂性土），定期外租一台抓斗机进行打捞。并用泥浆车外运到施工区域以外业主指定排放场地。3.3 劳动力组织劳动组织需根据桩机的台数和施工时间而定（根据工程大小、进度要求），按每台桩机每台班所需人员如下表。表5.3 劳动力组织情况表项目操作工作业时间安排机台操作人员2人/天操作钻机钢筋笼安放工2人/天完成钢筋笼焊接，下笼工作导管安装工2人/天完成导管安装、拆卸等工作混泥土浇筑工2人/天完成混泥土浇筑工作泥浆泵操作人员1人/套天操作泥浆泵小工2人/天配合钻机操作人员完成相应工作3.4 质量控制3.4.1 质量控制标准

25、 施工时，工程质量控制与验收应严格按照建筑桩基技术规范JGJ94-2008、建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2001、建筑地基基础工程质量验收规范GB50202-2002、福建省建筑工程文件管理规程(施工分册) DBJ13-56-2004执行。3.4.2质量保证措施 （1）严格按照设计单位确定的打桩标准和设计图纸控制；桩基工程是一种隐蔽工程，为了保证质量，现场检查与监督是必要的；施工作业期间我方将及时通知监理人员到现场，对注浆施工予以监督指导。 （2）根据从事本项施工所得对灌注桩施工工艺的认识、及大量实践积累的经验，我们认为，施工作业现场检查应包括如下内容：a、孔位对中；b、钻孔工

26、程孔壁情况；c、泥浆指标控制；d、钢筋笼制作控制；e、二次清孔沉渣量控制；f、灌注砼过程控制；g、有否异常现象及相应措施；h、原始记录是否完备真实等。 （3）在成孔过程中时刻注意泥浆浓度、含砂率，保证孔壁的稳定性，防止塌孔现象的产生。3.5安全措施 （1）进场前组织全体作业人员与管理技术人员一起接受安全教育与培训，签订安全责任状。 （2）严格机械及电器设备的维护与管理，加强安全用电教育，严禁设备带病作业，注意用电安全。 （3）严守建筑行业安全作业规程，贯彻执行作业现场“十不准”，做好文明施工、安全作业。 （4）设兼职安全员负责日常安全检查及宣传教育工作。3.6 环保措施工程施工过程中严格遵守环

27、境保护是我国的一项基本国策，在施工中，应作好施工现场的环境保护工作，减轻施工带来的环境污染，保护自然，维护生态平衡，保障身体健康。3.6.1 废油加强对施工机械的维修保养，遇到漏油、漏水的机械必须修好后方可继续参与施工，废油回收后集中存放，统一处理。3.6.2 废物和垃圾 （1）施工中的废物集中放置，并及时处理或运至工程师和当地环保部门同意的地点放置，如无法及时处理或运走，则必须加以掩盖以防散失。 （2）如果废弃材料有毒，应将工程师和环境部门批准设置的永久性废料弃置区予以封闭，以防污染地表水。3.6.3 灰尘 （1）当运输易飞扬的材料时，应加以覆盖以防尘土飞扬，储存松散和易于飞扬材料地点应当位

28、于避风处。 （2）及时清理施工现场，安排专人加强对现场临时道路的清扫养护，在干燥季节进行施工时应洒水，避免尘土飞扬。第四章 材料与设备4.1 材 料 泥浆：应具有良好的物理性能、流变性能和稳定性能。主要技术指标为密度、粘度、PH值、含砂量等。表4.1.1 制备泥浆的性能指标表 项次项目成孔性能指标检验方法1比重1.15-1.20泥浆比重计2粘度10-25s50000/70000漏斗法3含砂率6%4胶体率95%量杯法5失水量30mL/30min失水量仪6泥皮厚度1-3mm/30min失水量仪7静切力1min20-30mg/cm2静切力计8稳定性0.03g/cm29PH值7-9PH试纸4.2 设

29、备表4.2.1 主要机具一览表序号名 称规 格数量备 注1液压反循环钻机BZCFY150CA 200KW1台2空气压缩机佳力士 132KW1台3吊车NK-250E-v 100KW1台4电焊机BX1-500 17.5KW2台5泥浆泵3PN 18KW1台6钢筋切断机CQW40 3KW1台715T履带吊车W10011辆8导管100m第五章 社会效益及应用实例5.1 社会效益 （1）由下表可以看出采用传统施工工艺与采用本工法施工工艺相比，施工效率从平均62小时/每根，提高到22.8小时/每根。 表5.1-1采用传统冲孔工艺平均成桩时间统计表工序对中成孔一次清孔下笼下导管等待灌注二次清孔灌注拆导管其它总计平均时间（h）1h42h1h2h1.5h3h3h4h2.5h 2h62h表5.1-2采用液压反循环钻机工序分离式施工工艺平均成桩时间统计表工序对中成孔故障清孔下笼下导管等待灌注灌注不确定因素总计平均时间（h）0.3h21h0.5h000001h22.8h（2）液压反循环钻机工序分离式施工工艺可使降低成孔充盈系数，减少桩身混凝土用量，且使用液压反循环钻机能降低泥浆排放量，减少污染，为此达到降低施工成本的目的。（3）