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1、旋挖钻机施工总结十五冶二公司 熊勇 孙中然摘 要中国十五冶溧阳项目部承建的江苏省溧阳宏峰 3*5000t/d 水泥生产线，基础的孔桩施工数量较多，业主要求设计院采用人工挖孔桩，桩长在 26.0m33.0m之间，由于地质条件复杂，土质差，在人工挖孔桩施工过程中出现了流砂现象。项目部出于对质量及安全因素的考虑，领导经多次与业主沟通，引进了国内先进的旋挖钻机，旋挖钻机的最大成孔深度为 63.0M，最大钻孔直径为 2.0M。它施工速度快，节省人力资源，安全环保，环境适应性强，是国内同等设备效率较高，同条件下优先使用的设备。关键词: 水泥厂 桩 流砂现象 旋挖钻机 63.0M 安全环保 优先使用1、 工
2、程概况1. 1 工程简介本工程为江苏省溧阳市宏峰水泥有限公司新建 35000 t/d 水泥生产项目，位于江苏省溧阳市周城镇, 距 104 国道约 6km，239 省道约 2km，厂区与芜太运河连接。我公司承建从生产配料到水泥外运的主要土建工程建设。建设单位：江苏金峰水泥集团有限公司勘察单位：江苏南京地质工程勘察院设计单位：江苏南京凯盛水泥工程有限公司监理单位：江苏省工程成套设备监理有限公司1. 2 地质概况本工程场地座落在鱼塘中，地形较为平坦，局部略起伏，高程基本为吴凇工程 4m 左右。拟建项目基本位于小岗地及岗间坳沟地貌单元, 区域比较广，基本地质情况如下表:地层编号层底高程（ m）层底深度
3、(m) 分层厚度(m)柱状图1:300岩土名称及其特征 3.04 0.60 0.60 素填土：灰黄、灰色，结构松散，主要由粉质粘土组成，顶部多夹植物根径。 0.36 4.00 3.40 粉质粘土:灰黄色, 饱和,软塑,中压缩性.摇振反映缓慢, 切面稍有光泽,干强度, 韧性中等。 2 10.16 13.80 9.80 粉质粘土:灰黄色, 饱和,软塑,中压缩性.无摇振反映, 切面稍有光泽,干强度中等, 韧性中等。 4 18.66 22.30 8.50 粉质粘土:黄褐, 深灰色,饱和,硬塑,局部可塑, 中压缩性,无阵摇反映,刀切面具光泽反应,干强度中等偏高,韧性中等偏高。 5 20.26 23.90
4、 1.60 粉质粘土:灰黄色, 软塑,中压缩性.无摇振反映, 切面稍有光泽,干强度中等, 韧性中等。 25.56 29.20 5.30 粉质粘土:灰白, 青灰,灰黄色,硬塑,中压缩性. 无摇振反映,光面反应不明显,干强度中等,韧性中等,不均匀家灰黄色中细砂及小砾石。 42.36 46.00 16.80 强风化泥质粉砂岩:紫红色, 灰黄色,岩石结构大部分被破坏,矿物成分显著变化,风化强烈,程砂土状,下部呈密实砂状, 胶结较差,局部稍有固结。为节约成本，业主要求设计院采用人工挖孔桩，桩长在 26.0m33.0m 之间，护壁要求采用砖护壁。而江苏南京地质工程勘察院的地质报告中对“成桩可行性分析”中描
5、述如下：拟建场地可采用人工挖孔桩及钻孔灌注桩进行施工，由于水泥库及熟料库位置处于强风化层厚度大且胶结差，遇水易坍塌，桩长较长，不能采用人工挖孔桩；生料均化库、原料粉磨、窑中及窑尾部位由于处于坳沟部位，淤泥层粉质粘土土体稳定性差，最大厚度达 8 米，易形成缩径及塌孔等现象，存在施工难度大和极大的安全隐患，不宜采用人工挖孔桩。其余岗位部位的拟建物可以采用人工挖孔桩施工。由于 2 及 5 粉质粘土土体较软，有可能形成缩径、塌孔等现象，层粉质粘土中由于有不均匀夹细粉砂及小砾石，挖孔过程中会产生类似“流砂”现象，应采取有一定的防护措施确保施工安全及工程质量。1. 3 气象条件场地位于长江中下游平原上，处
6、于太湖之侧，为典型的温带气候，全年雨量主要集中在夏秋两季，5 7 月份为梅雨季节。冬季较寒冷干燥，年平均气温16oc，全年最底气温-7 oc。1. 4 水文条件表层的 1、2 、3 层含水一般，渗透系数较小，一般在 0.51.6 之间，受降水量影响明显，4 层基本为隔水层， 5 层土有少量含量， 6、7 层为强风化基岩，存在少量基岩裂潜水，对工程影响不太大。1. 5 施工方式改变工程开工后，项目部按人工挖孔桩施工，并且一直和业主联系，建议采用混凝土护壁，业主一直不采纳，直到施工到 16 米左右遇到类似 “流砂”现象，并伴随着塌孔现象的发生，安全隐患严重，经与业主各层多次的沟通，业主同意已挖部分
7、仍采用人工挖孔桩，护壁改为混凝土护壁, 薄弱处加钢筋网片, 未挖的部分将人工挖孔桩改为旋挖钻机施工。人工挖孔桩设计是按端承桩设计，旋挖钻机扩孔要换钻头,加长了施工作业时间增加了孔底沉渣的厚度, 且孔的深度较深又处于隐蔽施工,扩孔的尺寸不易控制 ,为保证桩的质量及设计安全系数，经与设计院联系，改为按磨擦桩设计，不扩孔，相应的加大桩的入岩深度。旋挖钻设备施工桩根数如下表:旋挖钻施工桩数量一览表：工程名称 桩径 平均深度 根数 工程名称 桩径 平均深度 根数A 线废气处理 1.0m 30m 36 C 线水泥粉磨 1.0m 38m 32A 线窑尾 1.0m 28m 7 水泥配料库 1.2m 43m 5
8、2A 线窑中 1.2m 26m 31 水泥配料库 0.8m 43m 40A 线煤粉制备 1.0m 35m 34 水泥储存库 1.5m 46m 240A 线水泥粉磨 1.0m 38m 32 水泥储存库 1.0m 35m 6B 线废气处理 1.0m 29m 16 熟料外运 1.2m 35m 2B 线煤粉制备 1.0m 35m 18 熟料外运 1.0m 35m 24B 线水泥粉磨 1.0m 38m 32 水泥散装 1.2m 35m 8C 线废气处理 1.0m 24m 36 水泥散装 1.0m 35m 32总 计 ： 678 根2、 旋挖钻机基本参数及特点本工程仅使用了 3 台的钻机型号为 NR220
9、3SR 旋挖钻机。其单机总重量为 68T，最大成孔深度为 63.0M，最大钻孔直径为 2.0M。在我部最大钻孔最大深度为 55.0M ，最大钻孔直径为 1500MM。NR2203SR 旋挖钻机最大爬坡度为 40O，工作状态尺寸为：长（M）宽（M）高（M）=8.76/9.64.320.6/19.3 。该设备对各种不同地质的硬黏土、软亚黏土、硬黏土适应性强,钻进效率高, 旋挖钻每 6h7h 成孔,1 天可成孔 2 个3 个,是冲击钻、反循环钻工作效率 6 倍之多; 对桩孔直径可选范围大,孔壁稳定 ,清孔彻底,成孔质量好,能与砼运输设备配合, 施工速度快,节省人力资源，安全系数高 ,提高工作效率 ,
10、降低施工成本; 环境适应性强,自身功率大,特别适用于供电不足的现场施工,而且不污染环境,施工噪声低, 工作现场规范,是目前国内同等设备效率较高 ,可以在同等条件下优先使用的一种设备。钻孔及灌注桩的整个施工过程都是隐蔽工作,每道工序都必须从严要求, 保证施工质量, 任何一道工序出现问题都将带来严重的后果。因此, 要保证旋挖钻桩的施工质量,必须选择先进的设备 ,合格的施工人员 ,严格把握每道工序质量,现场指挥人员具有周密的组织协调能力,有高度的责任心, 各部门全面的配合，旋挖钻机的适用范围如下:1 从对地层的适宜性来讲，既适用于粘性土，也适用于砂性土，还适用于 强度不高的风化岩。本工程旋挖钻机就是
11、在淤泥层上施工的。2 从钻孔的方式来讲，既可以湿钻，也可以干钻。3 从钻孔桩的类型来讲，既可以钻直孔，也可以钻斜孔。4 从施工空间来讲，不需要提供较大的工作面即可作业，这是其他钻孔 灌注桩所无法比拟的。旋挖钻成孔施工的主要配套机械设备序号 设备名称 型 号 数 量 用 途1 反铲挖掘机 斗容量 1M3 1 台 铲运弃渣 2 吊 车 20t 1 台 下钢筋笼，导管，砼灌注 3 电焊机 30kw 3 台 焊接钢筋笼 4 泥浆泵 3pnl 3 台 成孔排污 5 发电机 75kw 1 台 备用电源 6 全站仪 2 台 测量定位、标高旋挖钻机与常规钻机的不同特点：编号 区别 旋 挖 钻 机 回 旋 钻
12、机1 成孔工艺 不同用筒式钻头成孔，将斗齿切削下来的土直接装进筒式容器内，然后由钻杆提出。用梳齿钻头、滚刀钻头等将土切削，通过循环泥浆带出孔口。2 就位方式 不同履带式行走体系移动方便，就位仅需几分钟，钻机整体置于履带上进行钻孔作业。通过吊车或人工简易方法就位，对原地面要求高，辅助工作时间长3 施工需求能源不同 由自带的柴油发动机输出动力来完成钻机的行走移动和钻进工作 依靠现场提供大功率电源来完成钻孔工作，4 钻进工效 不同钻杆为液压伸缩式，与钻头相连，可快速下钻和提钻，使钻进速度快，效益高。钻杆间通过栓接或销接，每钻进到一定深度，就必须人工加一节钻杆，速度慢、效益低。5自身稳定性的可调程度不
13、同自身稳定性通过底盘伸缩式履带调整，机体垂直度，钻杆垂直度，成孔垂直度通过电子监测元件控制，操作手可直接读取，操作起来简易方便自身稳定性和垂直度依靠垫在钻机下面的方木和楔块通过人工来调整，成孔垂直度只有在成孔后可测设。6 使用的泥 浆不同由膨润土、烧碱、纤维素根据不同地质按一定比例组成化学泥浆，泥皮薄，护壁作用好，并可重复利用，环境污染小。造浆材料一般为桩体自身土质，遇到砂性土加些粘土或澎润土即可。3、现场施工3. 1 工艺流程放线定位 设置钢板护筒 钻孔至设计深度 清理沉渣 钢筋笼子的下放搭接 混凝土的浇筑3. 2 施工过程3. 2. 1 定位放线：由于旋挖钻机体积重量较大，项目部使用了两台
14、全站仪布点，在现场地面土质为淤泥的情况下，易引起由桩机运动导致的原桩位标志偏移，所以项目部在桩机施工场地外围设置控制点，下钢板护筒前对原标志进行复测，以确保桩位的准确性。3. 2. 2 钻机就位：钻机就位前先对场地进行平整，铺好道路，保证钻机施工时平稳牢固。设置好储水坑，泥浆池及排泥槽（储水坑和泥浆池可用同一坑池） 。如原场地地质条件差，建议用大于 16mm 厚的钢板铺路，以保证钻机工作的稳定性。单机作业时建议采用单机跳打法（ 隔一打一或隔二打一） 。当多台钻机施工时要充分的考虑到机器的回转半径和辅助机械的位置及相应的行走路径。行走路径采用梅花桩型间隔施工，以消除一边倒施工中桩间的影响。3.
15、2. 3 设置钢板护筒钻机就位后，对原桩位标志点进行复测，核实过后设置钢板护筒。它的作用是保护孔口，定位导向，维护泥浆面，防止上部土层过松所导致的踏孔，使浇筑混凝土时下的套筒有一个水平稳固的操作平台。护筒的内径应比钻头大200MM，高度多为 1.2M3.0M。埋设护筒的偏差不大于20MM 。若施工场地上层土质较差或上层土层有流砂现象发生，钢板护筒则应该一次性下放至该土层下 1.0M 左右，同时减慢进尺速度，并采用高密度泥浆护壁，使孔壁形成泥皮，以防止塌孔现象的发生。3. 2. 4 钻孔至设计深度设置好护筒，测出筒壁的顶标高。钻机开始钻孔不断的进尺，工作中要及时的向孔内加水，保证泥浆面不低于护筒
16、上表面 1.0M 左右。若土质较差，应加入高粘性膨润土以确保孔壁不发生塌孔现象。并注意每次钻杆提升到将出护筒时，钻杆应停止提升，让钻头内的水充分流到孔内，减少加水的频率。钻头每次下孔前应检查垂直度情况，如发现偏斜应立即停止钻进。纠正后方可工作。钻机挖出的土方堆积量较大时，挖掘机应及时配合清理土方。3. 2. 5 清理孔内沉渣由于旋挖钻机钻头的特殊结构，使成孔后的沉渣厚度可能偏大，规范规定：灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指标应符合下列规定：摩擦桩300mm、端承桩50 mm 、端承摩擦桩与摩擦端承桩100 mm，本工程按300 mm 控制，所以建议在适当的情况下孔深加深 0.5M1.0M 。针对不同的孔径可以进行不同的清理方法：A、若孔径较小，可在钢筋笼下放之前，让钻头再次下孔清理沉渣。钻头下至成孔深度后水平反复的反向旋转
