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1、No 3 Vo 1 3 ( 2 0 0 9 ) 内江职业技术学院学报 NE UI AN GZ HI YE J I S HUXUE YUANX UE B AO 51 浅谈旋挖钻孔桩施工工艺 唐 强 森 ( 内江职业技术学院 ， 四川 内江6 4 1 1 0 0 ) 摘 要： 根据旋挖钻的工作特点 ， 结合黄河特 大桥 的施工实例 ， 探讨旋挖钻的施工工艺 。 关键词 ： 旋挖钻孔桩 ； 施工工艺 ； 应用前景 一 、旋挖钻 机的工 作原理 旋挖 钻机施 工法 又称钻 斗施 工法 是近 几年在 我 国才 热起来 的一种较 先进 的桩基施 工工 艺 。广 泛应用 于公路 、 铁 路 、 桥 梁 和大
2、型建筑 的基 础桩施 工 。旋挖 钻孔 施工 是 利用 钻 杆 和钻 斗 的 旋转 ， 以 钻斗 自重并加液压作为钻进压力， 使土屑装满钻 斗后提 升 钻 斗 出土 。通 过 钻 斗 的 旋 转 、 挖 土 、 提 升 、 卸 土和泥浆 置换护壁 ， 反 复循环 而成孔 。 二、 工程概 况 本工程位于山东省济南市北部， 是国道主干 线青岛银川公路( 也是济南北绕城高速公路) 跨 越黄河 的一座 特大 桥 ， 同时也 是 京 沪高 速 公路 复 线 ( 山东 段) 的关 键工程 之一 。 大桥 起点桩 号 K1 1 +6 2 4 4 8 ， 终 点 桩 号 K1 6 +0 9 7 5 2 ，
3、桥梁全 长 4 4 7 3 0 4米 ， 分别 包括南 侧堤 外引 桥 ( 9 3 0 + 83 0 +83 0 + 64 5 + 6 4 5 m) ， 南侧 跨大 堤桥 ( 7 5 + 1 4 0 4 - 7 5 m) ， 南侧 河 滩 引桥 ( 6 4 5 + 64 5 m) ， 主 桥 ( 6 0 4 - 6 0 4 - 1 6 0+ 3 8 6 m) ， 北侧 河滩 引桥 ( 5 4 6 +5 4 6 m) ， 北 侧 跨 大堤桥 ( 7 5 +1 4 0 +7 5 m) ， 北侧 堤外 引桥 ( 6 4 5 + 6 4 5 +7 3 O +6 3 0 m) 。旋挖 钻 机施 工 于
4、8 2 9 3 墩 ， 1 5 m 桩径 ， 地 基岩 石 主要 以粘 土 和亚 粘 土等 。 三 、 施 工工艺 ( 三 ) 钻机选择 根据本 工程 的地 层情 况 和 钻孔 深 度 ， 选 用 意 大利 HR 2 6 0旋 挖钻 机 成孔 。该 钻 机钻 头 为 斗筒 式 ， 此 钻头成 孔是 利用 带 有 斗筒 式 钻头 的钻 杆旋 转及本 身 的 自重 ， 将 切削 的土屑刮入 斗筒 内 ， 提升 斗筒至孔外 ， 借助斗筒的特殊机构卸土， 重复上述 过程 即形成成 孔 。用 这种方 式成孔 可 以用 套管护 壁 ， 也 可用 泥浆 护 壁 ， 当然 此 时 的泥浆 无需 循环 ， 也称
5、 “ 静态 泥浆 ” 。如土 质好 ， 可 以 自立 ， 则也 可不 用 护壁措施 成孔 。 ( 二 ) 旋 挖 钻 机 施 工 要 点 1 斗筒式 钻成孔 施工要 点 确保桩架、 钻杆的垂直度， 是保证所成孔不倾 斜 的关 键 。意 大 利 HR 2 6 0钻 机 ， 其 桩 架及 钻 杆 都 能精确 调整 。在 钻成 前 校 准垂 直 后 ， 在成 孔 过 程中就无需再进行调整 。伸缩式钻杆如果使用过 久 ， 应检查其节间的公差配合是否过松 ， 节与节间 的配合是否过松 ， 成孔时钻杆晃动， 会使成孔的倾 斜度及孔径扩大。成孔过程中， 钻头上下升降频 繁 ， 需控 制 升降 速 度 ， 速
6、 度 过快 ， 孔底 的负 压会 造 成部分虚土或底部坍孔。当有泥浆护壁时 ， 大量 泥浆 随着 斗筒 的提 升 ， 从 筒 外 侧孔 隙 中快 速 流 入 筒底部， 形成对孔壁的冲刷， 也是造成扩孔或坍孔 的因素， 此外 ， 升降过快在有泥浆护壁的孔中会形 成较 大 的扰 动 ， 影 响孔壁稳 定 。对 不 同的土层 ， 钻 头 的转速也应 控制 ， 在软 土中可稍 高 ， 在砂 卵石层 中要 适 当放慢 ， 不 同地层钻 斗控制 值见 表 1 。 表 1不同地层钻 斗转速控制值 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 6 2 1 作者简介 ： 唐强森( 1 9 8 2 一) ， 男 ， 四川仁
7、寿人 ， 研究方向 ： 建筑施工技术。 5 2 内江职业技术学院学报 第 3卷第 3期 表 2 钻成孔的常见事故及处理措施 本施 工 墩位 9 1 5 0 c m 的桩基 土 质 为粘 土 和 亚 粘土， 钻杆刚度已能够满足施工要求。 ( 三 ) 旋 挖 钻 施 工 1 放 点并 埋设 护筒 根 据设计 图中经校 核无 误 的桩位 坐标用 全 站 仪精确放样 ， 并在四周定出四根护桩， 以四个控制 桩为基准埋设钢护筒 ， 筒 高 2 m ， 为保护孔壁 ， 露 出地 面 0 3 m。钢护 筒 采 用 5 ram 钢 板 制作 ， 筒 高 2 m， 为保证 其 刚 度 ， 防止 变 形 ， 在
8、护 筒 的上 、 下 端 和 中部外 侧各焊 一 道加劲 肋 。 2 成孔 过程控 制 钻机 就位后 ， 利 用 自动 控 制 系统 调 整 其 垂 直 度 ， 注入 稳 定 液后 ， 进 行 钻 孔 ， 该 钻 机 成 孑 L 时采 用 旋 挖式筒 式钻 头将 地 层 中泥 渣 载人 钻 斗 挖 出 ， 自 动显 示 筒满 后 ， 提 升 将 土卸 于 一侧 ， 继续 开 挖 ， 边 挖边补充稳定液 ， 保证在提钻后液面始终高于护 筒 底面 。成孔 深度 由钻 机 自动显示 。成 孔深 度达 到设计要 求后 ， 进行 清 孔换浆 工作 。边 注边抽 ， 保 证 在孔 底 5 0 0 mm 内
9、 ， 稳 定 液 比重 小 于 1 2 0 ， 粘 液 不 大于 2 8 s， 砂率 不 大于 4 时 ， 方 可提钻 转 到 下一 桩孔 成孔 。 3 安放 钢筋 笼 首先 吊放 底部 素 混 凝 土段 的声 测 管 ， 声 测 管 竖 向连接 采用套 管 焊接 。钢 筋笼运 输 时采用 平车 将分节钢筋笼运至现场 ， 钢筋笼利用 2台汽车 吊 平稳 吊装 ， 并组 织 专 业 钢筋 工 进 行 上 下 两节 钢 筋 笼 的镦 粗 直螺纹 连接 ， 时 间控 制在 1小 时左右 ， 连 接完 成后 ， 下放 钢筋 笼 ， 并 用 型钢 临时 固定 。 为 了保证 骨架 吊起 时 不 变形 ，
10、 利用 2台 吊车 以两 点起 吊法 施 工 。第 一 吊点设 在 1 3处 ， 采 用 5 0吨 吊车起 吊 ， 该 吊点 兼 做 骨 架 的 临 时 支 撑 点 ， 用 2 0圆钢制作 ， 与主筋焊接 ， 焊缝长度 2 0 c m， 用两根 I 2 O型钢 穿过 吊点 ， 形 成第 一 个 吊点 的 吊 架 ； 第 二 吊点 设 在 骨 架 3 4处 ， 两 台 吊 车 同 时 起 吊 ， 第 二 吊点 随第 一 吊 点高 度 缓 慢 起 升并 向第 一 吊点 移 动 ， 待 钢 筋笼 完 全 直立 后 ， 第 二 吊点 松 钩 ， 用 5 0 t 吊 车对 位 安 放 。 吊人 钢筋 笼
11、 时 ， 应对 准 孔 位轻 放 、 慢 放 。若 遇 阻 碍 ， 可 徐徐 下放 ， 防止 碰 撞 孔壁而引起坍塌 。下放过程 中， 要注意观察孑 L 内 水位情况 ， 如发生异常 ， 马上停止 ， 检查是否坍落。 钢筋笼就位后应予以固定 ， 避免灌注混凝土时， 钢 筋笼 上浮 。钢 筋 笼入 孔 接 长 墩 粗 直 螺纹 连 接 ， 并 要使 钢筋 笼及 主筋 上下轴 线 在 同一 直线 上 。钢筋 笼人 孔后 ， 顶 端与 护筒 牢 固定 位 ， 以 防止在灌 注混 凝 土过程 中下 落或 被混 凝土 顶托 上升 。 在钢 筋 笼 吊放 过 程 中 ， 应 逐 节 验 收 钢 筋笼 的
12、连接 头质 量 ， 对质 量 不 符 合 规 范要 求 的要 采取 措 施 纠正 。 同时 ， 要 注意 钢筋笼 能 否顺利 下放 ， 沉放 时 不能碰 撞孔 壁 ； 当 吊放受 阻时 ， 不能 加压 强行 下 放 ， 因为这将会造成坍孔 、 钢筋笼变形等现象 ， 应 停 止 吊放 并 寻找 原 因 ， 如 因钢筋 笼 没 有 垂 直 吊 放 而 造成 的 ， 应提 出后 重新垂 直 吊放 ， 钢 筋笼 接长 时 要 加快 连接 速度 ， 尽 可能缩 短沉 放 时间 。 施 工要 注 意上 下 钢 筋笼 的位 置 正 确 ， 轴 线 一 致 ， 防 止 笼 身 弯 折 ， 以避 免 上 提 导
13、 管 时 钩 挂 钢 筋 笼 ， 造 成施 工 困难 。施 工 时 ， 要 严 防支 撑 钢 筋 、 施 工扳手等物件掉落井 中， 采取在施工 中扳手和支 撑钢筋上系绳 的办法来预防。另外 ， 所有连接接 头 应按 规范 错开 布置 ， 施工 时 时间要 有所 控制 ， 以 免操 作时 间过 长造成 坍孔 。 4 钢 筋笼 的定 位 钢筋 笼全 部沉 放 完 毕 后 ， 紧接 着 就 要进 行 钢 筋 笼 的的定位 工 作 ， 采 用 四根 和钢 筋 笼 主 筋 相 同 型号的钢筋定位。吊杆长度是根据临时支撑点的 2 0 0 9年 9月 唐强森 ： 浅谈旋挖钻孔桩施 工工艺 5 3 变化 而改
14、变 ， 使用 时 根据 固定点 处 标 高逐 根 复 核 吊环高度， 以确保钢筋的埋入标高满足设计要求 。 5 下导 管 利用 5 0 t 吊车将导管放人 ， 导管直径、 长度应 与孔深配套 ， 管距孔底 0 3 m ， 初灌量应保证混 凝 土扩散后 ， 导管埋 入深度 不小 于 I m ， 为 防止 混 凝土与稳定液混合 ， 在灌注混凝土前， 用充气球胆 浮 于管 内。待浇 注 混凝 土 后 上提 导 管 的 同时 ， 球 胆 浮于管外 ， 取 出重 复使用 。 6 二次清孔 灌注砼前， 复测孔内沉淀厚度 ， 如果沉淀厚度 不 超过 3 0伽 ， 则直 接灌 注水下砼 ； 反之 ， 则利 用
15、导 管 进行二次 清孔 。清孔后 ， 对孑 L 底沉淀 层厚度 、 泥 浆指 标进行 检测 ， 达 到要求 后 ， 立 即灌 注水下砼 。 清孔完 成后 ， 孔 底沉渣 应严格 控制 在 3 0 c m 以 内 ， 泥浆指标 合格 ， 并应立 即进行 检查验 收 。检查 验 收合格后 ， 立 即灌 注水 下混凝 土 ， 以免沉渣 重新 沉 淀 ， 造成 沉渣过厚 而影 响桩 的承载力 。 7 灌注水 下砼 混凝土 采用拌 合 站 集 中拌 和 ， 钻孔 桩 混 凝 土 用罐车运送到现场 ， 用吊斗配合进行灌注混凝土， 灌 注桩身混 凝土时 考虑采用 商 品混凝 土作为应 急 预案 。 在最后
16、灌注时 ， 要核对 砼 的灌 注量 ， 适 当提高 灌注漏 斗的 高度 ， 使 混凝土 产生较 大 的冲击 力 ， 以 增加混 凝土 的压 力 ， 提 高 混凝 土 密 实性 。为 了保 证桩 头混凝 土质量 ， 最后灌 注时导 管在 1 2米 范 围 内上 下 移 动 。桩 顶 超 灌 1米 以便 凿 除 桩 头 浮 浆 。 8 成 孔检测 用 J J C 一1型超 声波 成孔检测 仪检孔 ， 该成孔 检测仪可以检测成孔各深度处的桩径、 桩长、 孔倾 斜 度 和 孔 底 沉 淀 厚 度 。 由 旋 挖 钻 机 施 工 的 1 5 0 m桩基， 已成桩 1 3 2根， 经由山东省交通科 学研究所检测中心检测全部合格 。 四 、 结语 混 凝土 质量 的改善 ， 桩基础施 工技术 的完善 ， 灌注桩承载能力的提高， 以及城市环境法规 的严
