黄土地区旋挖钻成孔施工工法

黄土地区旋挖钻成孔施工工法编制单位：中国建筑一局（集团）有限公司主要执笔人：刘鹏翁野于治勇王罡吴清碧前言旋挖钻挖孔是一种新型成孔方式，不仅清洁、成孔率高，而且较以前的成桩方式速度快了很多（每台机器一天可完成3~5根桩），缩短了工期。工法特点旋挖钻机的地层适应能力强，旋挖钻机可以适用于砂土、粘性土、粉质土、砂土、卵石层等地层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用；环保特点突出，施工现场干净这是由于旋挖钻机通过钻头旋挖取土，再通过凯式伸缩钻杆将钻头提出孔外再卸土。旋挖钻机虽然也使用泥浆，但泥浆仅仅用来护壁，而不用于排碴，成孔所用泥浆基本上等于或小于孔的体积，且泥浆经过沉淀和除砂还可以多次反复使用。适用范围旋挖钻机的地层适应能力强旋挖钻机可以适用于淤泥质土、粘土、砂土、卵石层等地层，尤其适合黄土地区的成孔施工。工艺原理旋挖钻机成孔采用静态泥浆护壁钻斗取土的工艺（当然也有干土直接取土工艺，视工地现场地层条件而定）。旋挖钻机钻孔取土时，依靠钻杆和钻头自重切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成钻取土；遇硬土时，自重力不足以使斗齿切入土层，此时可通过加压油缸对钻杆加压，强行将斗齿切入土中，完成钻孔取土。钻斗内装满土后，由起重机提升钻杆及钻斗至地面，拉动钻斗上的开关即打开底门，钻斗内的土依靠自重作用自动排出。钻杆向下放关好斗门，再回转到孔内进行下一斗的挖掘。每一循环视孔深不同约在l~5min内完成。每钻进一斗，入土0.5~0.8m。40m深桩孔，在一般地质条件下约80~160斗即告完成。黄土土层最高小时进尺能达到15m。施工工艺流程及操作要点施工工艺流程

施工操作要点场地平整桩基施工前应对场地进行平整处理，遇有软弱地基时，应对地基进行压实或换填处理，防止钻机在钻孔过程中倾斜甚至倾覆。桩位放样采用全站仪或GPS对桩位采用坐标法进行实地放样，在放出的桩位处钉上桩位，并在四周以桩位点为中心都钉上钢筋棍，并做好保护。桩位放样必须按测量复核制度进行，由两人独立进行放样，经复核确认无误后方可进行后续施工。护筒埋设护筒采用8〜10mm钢板卷制，直径大于桩径20~40cm,单节长度5.5〜2m,埋设深度根据地层稳定性确定，至少埋设2m。钢护筒安置时，先用钻头在桩位钢筋棍处下钻，在比护筒长度短1m左右时停下来，再用钻机的液压系统将护筒直接压下，到高出施工地面0.3m，然后将护筒四边用粘土回填夯实。护筒顶平面位置偏差不得大于5cm，斜率不得大于1%。护筒顶口应高出地下水位2.0m，护筒埋设好后,测量护筒顶高程，根据桩顶设计高，计算桩孔需挖的深度。钻机就位采用旋挖钻机钻孔，钻机就位时钻机应调平，钻杆竖直，钻头圆锥中心对准桩位十字线中心。泥浆制备泥浆的配比和配制方法宜通过试验确定，其性能应与钻孔方法、土层情况相适应。泥浆一般由水、膨润土和外加剂拌和而成，膨润土一般用量为水的8%,对黏性土可降低至3%〜5%。泥浆性能没有作强制性规定，以不坍孔、浮渣和经济性为原则，确定泥浆性能，在施工过程中根据地质情况进行调整。当缺乏泥浆的性能指标参数时，可参照表5.1选用。表5.1泥浆性能指标钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度黏度(Pa.s)含砂率(%)胶体率(%)失水率(ml/30min)泥皮厚(mm/30min)酸碱度(pH)旋挖一般地层1.02〜1.1018〜22W4三95W20W38〜11机械钻孔采用泥浆护壁施工，泥浆储量应为单桩体积的1.5倍以上。施工现场应设置泥浆池和沉淀池，泥浆回流进入沉淀池经沉淀后排入泥浆池，达到泥浆循环利用。钻孔安装钻机时，钻头应根据桩的设计直径及土层情况选用。钻机就位后底座平稳，在旋挖及旋转卸土时桩身不能有移位及钻陷。在旋挖过程中钻头提升时，钻杆轴线、钻头中心与护筒的中心必须始终保持在同一铅垂线上，以确保桩孔的垂直度(钻机自行控制，旋挖钻机上有保持垂直的系统)。在钻进过程中应随时注意土层变化，对不同土层采用不同的旋挖速度，使其达到最佳进尺。在砂土中，应注意控制旋挖速度，同时提高孔内水头。旋挖过程中，应注意土层的变化，并作好记录与地质剖面图核对，如与设计图及地质剖面图不符，应及时通知设计单位及监理工程师。在成孔过程中必须认真贯彻执行岗位责任制，不得碰撞孔壁及钢护筒。成孔过程中应随时测定桩的倾斜率，将其控制在1%以内，随时抽检泥浆指标，使泥浆满足护壁要求。群桩施工时，连续两根桩在距离小于4D(最近桩的直径)时，要跳孔施工，尤其是软土层应严格控制。钻渣清理钻渣应边钻边及时清理，离孔口距离不宜太近，同时要清远到指定地点堆放，以免污染环境。清孔孔底清理紧接终孔检查后进行。钻到预定孔深后，必须在原深处进行空转清土，然后停止转动提起钻杆,反复多次。在空转清土时不得加深钻进,提钻时不得回转钻杆,清孔后，用测绳检测孔深。6材料与设备施工人员为满足施工进度计划要求，单台旋挖钻机安排2个班组进行24小时不间断施工，每班施工人员3人，则2个班组共计6人。材料主要施工材料见表6.1。表6.1主要施工材料表序号名称用途作用参量1膨润土制备泥浆溶解于水中，形成泥浆8%2羟基纤维素CMC调制泥浆具有使地基土表面形成薄膜而使之强化和降低失水量的作用0.1%以下3铬铁木质素磺酸钠盐FCI调制泥浆系分散剂，可使钻渣颗粒聚集而加速沉淀，使稳定液重复使用仍具有高质量性能0.1%〜0.3%4碳酸钠调制泥浆可使pH值增大，可增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水量约为孔中泥浆的0.1%〜0.4%设备主要设备见表6.2。表6.2主要设备序号名称规格型号单位数量备注1旋挖钻机SY150C台1钻孔2装载机LW500D台1铲运钻渣3泥浆泵NL液下泥浆泵，口径100mm台2输送泥浆4搅拌机筒式台1拌制泥浆5钢护筒个16离心吸泥泵台2测试泥浆性能质量控制应遵循的国家行业标准7.1.1公路桥涵施工技术规范JTG_TF50-2011。质量控制要求建立健全质量管理制度和质量保证体系，并认真贯彻执行。详细调查施工中可能存在的质量隐患，有针对性地制定切实可行的保证措施对进场的物资、设备等严格进行质量检验与评定，禁止使用不合格品。7.2.4旋挖钻机钻桶直径为所成孔小1~2cm。7.2.5钻机位置要稳固。安全措施8.0.1建立健全施工现场安全管理规章制度、安全监控网络和安全保证体系，并认真贯彻执行。8.0.2详细调查施工中可能存在的安全隐患，有针对性地制定切实有效的防护措施。8.0.3严格控制进场物资、设备等的质量，并对物资、设备等及时报废，杜绝安全隐患的存在。8.0.4针对现场施工所用机械设备，制作安全操作规程，并实时进行维护保养和检修，确保其处于良好的工作状态。8.0.5易燃易爆物品如氧气、乙炔等应存放到工地指定放地点。由专人管理，有消防防火措施，配备消防器材，有警告标志。易燃易爆物品操作之后，要检查现场，消除隐患。8.0.6设置专职安全员和现场责任工程师，实时监督操作人员严格执行操作规范和安全技术交底，严禁违章指挥或违章操作。8.0.7旋挖钻机应通过相关部门验收，并取得准用证，在每次使用前必须检查钢丝绳等部件，合格后方可使用，司机必须持证上岗，安排持操作证的信号工指挥吊装，并遵循国家、行业及地方的相关标准的要求。环保措施9.0.1建立健全施工现场环保管理规章制度，并认真贯彻执行。9.0.2详细调查施工中可能存在的影响环境的因素，有针对性地制定切实可行的保护措施。9.0.3对主要噪声源如钻机等采用有效的吸音、隔音材料施作封闭隔声屏，同时，夜间施工严禁大声喧哗，装卸物料及码放时轻拿轻放，最大限度地减少噪声扰民。9.0.4夜施光源如汽车灯光及照明灯不直接对居民房，采取有效措施避免直接照射。9.0.5现场存放油料的库房，必须进行防渗漏处理。储存和使用都要采取措施，防止跑、冒、滴、漏，而污染水体。9.0.6禁止在施工现场烧有毒、有害和有恶臭气味的物质。9.0.7钻渣集中堆放处理。效益分析旋挖成孔灌注桩的施工工艺具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔率高、适应地层性强、废浆少、低噪音、污染小清洁了场地，节约了施工用水，没有四处烂趟泥浆，解决了桩基阶段的文明施工、克服了机械成孔时孔底沉淤土多，桩侧摩阻力低，泥浆管理差的缺点，极大地提高了施工质量成孔费用消耗等经济技术指标比其他方法成孔费用低，是一种理想的成孔施工工艺，同其它工艺相比综合考虑是降低了成本。从目前看该工艺有着相当可观的经济效益和社会效益。应用实例工程简介陕西省西咸新区空港新城沣泾大道（南环路—福银高速）立交工程，立交设计为四层全定向型互通式立交，桥涵总面积54891.59m?。桥梁基础全部为钻孔灌注桩基础，桩径1.2m，桩长分40m、42m、50m三种，共有桩基782根。11.1.2工程水文地质情况1地层由上向下分布为：耕土：褐色、黄褐色。以粘性土为主，0.50〜0.90m,层底埋深0.5〜0.90m。黄土：褐黄色，坚硬，具湿陷性。层厚7.90〜11.40m，层底埋深&70〜12.00m。古土壤：棕红色，坚硬，具湿陷性。层厚3.70〜7.30m,层底埋深14.50〜16.50m。黄土：褐黄色，坚硬，局部层顶具湿陷性。层厚5.50〜13.80m，层底埋深21.50〜28.40m。古土壤：棕红色，硬塑。层厚4.30〜6.50m，层底埋深27.50〜33.20m。黄土：褐黄色，可塑，中等压缩性。层厚5.50〜13.00m，层底埋深37.50〜40.50m。古土壤：棕红色，硬塑，中等压缩性。层厚9.80〜14.50m，层底埋深50.00〜52.40m。2地下水埋深约39m（地表向下）。工程特点陕西省西咸新区空港新城沣泾大道（南环路—福