旋挖机施工工艺

1、前言随着高速公路的迅速发展，钻孔灌注桩运用在公路桥梁基础工程 中日益增加，在大中桥梁中的运用显得愈来愈重要，同时也促进了桥 梁钻孔灌注桩施工技术的快速发展。近几年来，旋挖钻机是钻孔灌注 桩施工中一种较先进的施工方法， 该施工方法主要特点是施工效率高， 适用于工期要求紧的工程项目。在成章互通主线跨省道 239 桥桩基施 工中发挥了充分的作用，同时使现场技术人员掌握了新技术，加块了 施工进度，确保了工程质量。二 工程概况成章互通主线跨省道 239 桥位于常州市武进区嘉泽镇成章南，桥梁角度90°桥梁全长692.85m。基础采用钻孔灌注桩，桩径分别为1.4m、1.5m，桩长45m、47m、5

2、0m、不等，数量为124根。地基岩土 主要以可塑或硬塑状中偏低压缩性粘土、亚粘土、中间夹有中密密 实状态的粉砂层及中密密实状态的亚砂土层为主。三 设备特点用于桩基施工的旋挖钻机是东明TRM140 型，其最大扭矩140KN.m，最大旋挖速度 6-23rpm，发动机功率 192KW，最大桩径 1500m m。适用于粘性土、粉质土、砂土等土层施工，该钻机通过钻斗 的旋转、削土、提升、卸土，反复循环而成孔，并具有功率大、钻孔 速度快、移位方便、定位准确、工作效率高、噪音小、环保的特点。四 工程施工（一） 施工方案确定根据该桥址处地质情况、施工工期要求紧、施工场地受到限制、环保等因素，易选用旋挖钻机成孔

3、。(二) 施工准备施工图纸的会审，测量放样，施工场地平整，机械设备、材料的 进场。组织施工人员对施工现场进行深入的调查和研究，收集与施工 相关资料，采用合理的施工组织方法，使桩基施工保持连续、均衡、 有节奏地进行。机械设备投入旋挖钻机 2 台(东明 TRM140 型)，配备泥浆泵， 1625T 汽车吊 2 台等设备。七 旋挖钻机 TRM140 型成孔优点(1) 因该钻机操作由全液压系统控制， 能保证桩基垂直度、 孔位、 孔深、沉淀厚度等各项指标全部达到施工规范要求。(2) 该钻机适用不同地质情况， 成孔效率高， 约 6h 左右即可成孔，1 天成孔 3-4 个，是该桥回旋钻机成孔的 5-6 倍，

4、因此使用于工期要求 紧的工程项目。(3) 孔壁稳定性好，成孔后清孔彻底，施工进度快。(4) 施工噪音低，不污染环境，使用于环境保护要求高的施工地 区。八 结束语通过本次施工，旋挖钻机施工方法具有施工质量可靠、成孔速度 快、成孔效率高、适应性强、环保的优点。由于旋挖钻机所形成的孔 壁较粗糙，增加了桩侧摩阻力，克服了回旋钻机桩侧摩阻力低，以及 孔底沉渣多，泥浆管理差的缺点。尽管旋挖钻机投资较高，但适应性 强，最终的经济效益综合指标还是远大于回旋钻机，可见旋挖钻机是一种理想的施工工艺。旋挖钻机施工工法通用规程旋挖钻机的施工工艺规范至今尚无国家和行业标准发布。目前， 旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注

5、桩工程。我国正处在一个大发 展时期，特别是公路桥梁、铁路、水利、城市发展，需要大量的桩工 机械。旋挖钻机作为一项新兴产业 , 具有高效、节能、低噪音、无污 染、适应地层较广泛等这些无可比拟的优点，深得越来越多的施工单 位的青睐。但是，根据不同地质情况正确合理地运用工法是保证顺利 进行旋挖钻进施工的关键。这对于新进入旋挖钻机施工行业的业主尤 为重要。一、施工准备 资料准备：（1）开工前应有相关部门提供的该工程的地质勘察报告、水文地 质资料、桩基工程施工图及图纸会审资料。（2）施工现场环境和邻近区域内的地下管线（管道、电缆） 、地下 构筑物、危险建筑物、精密仪器车间等的调查资料。（3）主要施工机械

6、及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检 验和配合比试验，对所需的材料必需作材料的物理性能试验，并委托 有资历的试验室根据所用的原材料作好混凝土的配合比试验。（4）有效的桩基工程的施工组织设计或施工方案，有关载荷、施工工 艺的试验参考资料。二、研究工程地质情况 做好全面的施工准备，施工前对工程的地质、水文情况进行研究是必 需的。这对以后施工组织安排和效益预测等有相当帮助。1: 对工程地质的可钻性分析 :工程地质可钻性分为土壤可钻性分析及入 岩可钻性分析两个方面 .土壤可钻性分析 ,包括地质硬度小于 5Mpa 以下的工程地质情况，其 分析时应了解的相关参数一般为水文地质结构参数等土性指标。此时

7、土壤的可钻性主要表现为土壤颗粒脆性断裂可切削能力，所使用的斗 齿必须是具有锋快楔入能力的线式刃口刀具。入岩可钻性分析，应考虑岩石的成因和种类，岩石颗粒的大小和形状，岩石的构造及裂隙发育情况，胶结的性质及胶结形式等等。一般 应了解岩石的压入硬度、研磨性、弹塑性三个方面的指标。此时，岩 石的可钻性主要表现为岩石颗粒的可断裂破碎能力。岩石破碎的典型方式有两中：脆性剪切碎岩和动载冲击碎岩。 脆性剪切碎岩广泛使用于岩石裂隙发育充分的地质情况，其机理是在岩石颗粒边界处利用两向力即加压力和扭矩或多维应力共同作用产 生搓移式剪切从而导致岩石破碎的一种准静载破岩方式。常用的碎岩 工具应具有点式或圆球形切削刃面。

8、例如装有子弹头的短螺旋钻头， 嵌岩筒钻等等都是较常用的有效工具。 动载冲击碎岩是利用冲击器的冲击功来加速岩石颗粒边界处裂隙的发育和增大岩石脆性从而实现断裂碎岩的一种方式。相对其它碎岩方式来说，具有单位体积比能耗小，破岩效率高的优势。常用的方式有 振动锤、振动镐、冲击锤，落锤、牙轮钻头、爆破器、射流冲击器等。 气举反循环全断面破岩成孔工法兼具脆性剪切破岩和动载冲击碎岩的 一些基本特征，详情见后述章节。2：编制施工作业指导书 编制施工作业指导书的目的是为了制订施工时护壁稳定和提高作业效 率、降低工程成本的最优方案，一般应从硬件配置和参数设计两个方 面来考虑。 硬件配置： 针对不同的地质情况， 应该

9、对钻机、 钻杆、钻具、 斗齿、 护筒、泥浆、清孔工具、监理检测等施工机械与设备进行选择和优化。 参数设计：针对不同的地质情况和施工设备， 优化考虑施工的方式、 钻进参数、质量控制措施等等。如是否采用接力钻削，土壤切削、岩 石钻削时加压方式，钻进扭矩，钻头转速，进尺速度，监理检测质量 控制指标等等。详情见后述章节。三、施工机械与设备测量仪器（如全站仪、水准仪） 、起重机、旋挖钻机、电焊机、泥浆 泵等机械设备须有出厂合格证。中小型等机具的要求（1）起重机：机体安装坚实平稳，各类离合器、制动器、钢丝绳、防 护罩必须安全、可靠有效；操作手应持证上岗；（ 2）手持电动工具： 必须单独安装漏电保护器；防护

10、罩安全有效； 外壳必须有接地或接零；橡皮线不准破损。（ 3）电焊机： 有可靠的防雨措施；有良好的接地或接零保护；一、 二次线接线处应有齐全的防护罩；二次线应使用线鼻子；配线不许乱 搭、乱拉，焊把绝缘良好；焊工持证上岗。（4）气瓶：各类气瓶有明显的色标和防震圈，不准在露天曝晒；乙炔气和氧气瓶距离应大于 5m；乙炔气瓶在使用时必须装回火防止器；皮 管应用夹头紧固；操作人员必须持证上岗。（5）泥浆泵三台： 3 千瓦一台，也可选用潜水泵； 7.5 千瓦一台； 12.5 千瓦一台。水管与泥浆管根据现场所需购置，管径根据每台泵出水口 配置。四、场地布置原则 根据设计要求合理布置施工场地，必须落实四通一平，

11、即路、水、电 和通信通；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，做好测量复核，并记录放样数据备案；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；钻机的安置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。1 桩位放样：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

12、，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。2、钻机就位 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。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。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、埋设钢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。 钢护筒埋设工作是旋挖钻机施工的开端，钢护筒平面位置与垂直度应

13、准确，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。

14、在易缩径的淤泥质粘土和易垮孔的松散杂填土地层和沙层以及严重透 水地层必须使用 长护筒或全护筒护壁，下护筒的方式有两种： 1、振动锤下护筒： 用汽车吊或履带吊吊挂电动或液压振动锤夹持护筒 高频振动使护筒周边沙土液化重力作用下护筒顺利切入。优点是下放 和起拔护筒速度快，在成孔时可用干式成孔法或天然水，降低造浆成 本。是开始下护筒时需注意调整垂直度。2 动力头驱动器下护筒： 利用动力头反正转搓动和加压油缸加压使 护筒切入土中。操作方便，并能确保护筒埋置夯实性，缩短挖坑埋置 时间，提高成孔效率。五、泥浆制备 旋挖钻机的特点 与传统的正反循环钻机相比，旋挖钻机具有成孔速度快的特点，其工 艺优点为：（1）孔壁不会产生泥皮。因为成孔过程一直都受钻斗的刮擦； （2）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：因为不能形成泥皮，护壁性不好，容易缩径、垮孔。 在钻孔灌注桩的施工过程中 ,为了防止坍孔 ,稳定孔内水位及便于挟带 钻碴,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