一、前言
隨著鉆孔灌注樁在公路橋梁基礎工程中廣泛應用,質優、快速、環保、節能的鉆孔施工技術得到不斷發展。旋挖鉆機施工工藝便是近幾年在我國才熱起來的一種較先進的樁基施工工藝,該施工工藝主要特點是施工效率高,環境污染小,適用于工期要求緊的工程項目,特別是市政工程。該工法在昆明朱家村立交橋項目及廣福路改擴建項目中取得了良好的經濟效益和社會效益。
目前國內普遍使用的旋挖鉆機通過對近四百余棵旋挖鉆機鉆孔灌注樁的施工總結,形成了該施工工藝及其控制方法。
二、旋挖鉆施工工藝特點
1、環境污染小。旋挖鉆機可以循環使用泥漿,也可適用于干成孔作業。同時其噪音明顯小于傳統循環鉆機。
2、成孔速度快、鉆孔直徑范圍廣。旋挖鉆機可成孔直徑范圍為0.6~3.2m;在一般性土層中完成一根長50米直徑1.2米灌注樁只需4個小時,是普通鉆機4倍以上。
3、行走移位方便快捷。旋挖鉆機可通過履帶機構迅速快捷地移動到所要到達的位置, 4、樁孔對位準確。利用先進的電子設備就可以精確地實現對位,使鉆機達到最佳鉆進狀態,同時可通過主機井架控制系統隨時調整機架的垂直度,保證鉆孔質量。
三.旋挖鉆施工適用范圍
本工法適用于粘性土、粉質土、砂土等多種地質情況的鉆孔灌注樁施工,也可適用于深基坑支護樁作業。
四、旋挖鉆施工原理
旋挖鉆機通過自身行走裝置移動到位后,以自帶動力提供鉆孔所需鉆壓和扭矩,結合使用不同類型鉆頭鉆具切削不同地層,利用可伸縮鉆桿和鉆頭的特殊結構快速出渣,實現較高速鉆進。成孔后現場分節段制作鋼筋籠及井口吊裝焊接,并控制好標高。成孔后進行一次清孔,灌注前進行二次清孔除沉渣,最終澆灌注水下混凝土成樁。
成 樁
泥漿拌制泥漿回收
鋼筋籠制作灌注水下混凝土
第二次清孔
第一次清孔安裝鋼筋籠及導管成 孔鉆機鉆孔鉆機就位渣土外運鉆機就位人工挖孔護壁
測量定位
場地平整
五、施工工藝 (一)工藝流程
(二)施工準備。
1、對施工場地進行平整,確保鉆機在施工過程中不沉陷傾斜。同時保證運渣車輛有進出空間。
2、測量定位。利用十字線放出四個控制樁位。
3、人工引孔。由于市政工程地下管線復雜,為保證施工安全,必須通過人口引孔2-3m的方式探明地下管線。人工挖孔過程中要及時進行人工護壁施工或埋設鋼護筒。護筒由厚度4-6mm鋼板制成,護筒及護壁直徑比樁基孔徑大10-15cm。人工護壁(護筒)要比原地面高出30cm以上,以保證灌注水下砼時泥漿順利流出,同時亦為防止雜物、泥水流入。護筒頂設水平參照高程,并做好記錄。
4、旋挖鉆機就位。將鉆機駛入預定位置后將鉆頭中心與護筒中心點(樁位點)粗略對中后,再通過機架水平垂直度儀表精確調整,將鉆頭精確定位。旋挖機就位完畢,報質量員及監理核準,作為控制成孔進尺深度的原始依據。
(三)鉆孔施工
1、鉆機就位后,注入調制好的泥漿,然后進行鉆孔。儀表自動顯示筒滿時,鉆斗底部關閉,提升鉆斗將土卸于堆放地點并及時清運。
2、主動鉆桿入孔前,應保證鉆桿勻速慢速鉆進,直到主動鉆桿全部入孔后,方可逐漸加大鉆速和鉆壓。鉆孔過程中根據地質情況控制進尺速度:由硬地層鉆到軟地層時,可適當加快鉆進速度;當軟地層變為硬地層時,要減速慢進;對硬塑層采用快轉速鉆進,以提高鉆進效率;砂層側采用慢轉速慢鉆進并適當增加泥漿比重和粘度。
3、鉆進過程中,回轉斗的底盤斗門必須保證處于關閉狀態,以防止回轉斗內砂土或粘土落入護壁泥漿中,破壞泥漿的配比(比重1.3)。泥漿面定要保持不得低于護筒頂40cm。在提鉆時,須及時向孔內補漿,以保證泥漿高度。
4、嚴格控制每次的鉆進尺度,避免埋鉆事故;同時應控制回轉斗的提升速度(以Ф1200mm的樁徑為例,應保持在0.5m/s左右),提升速度過快,泥漿在回轉斗與孔壁之間高速流過,沖刷孔壁泥皮,破壞孔壁的穩定,容易引起坍塌。同時,提升鉆斗過快時,其下部產生較大負壓力作用,致使產生“吸鉆”現象,從而造成孔壁頸縮。故在易縮徑的地層中,應適當增加掃孔次數并對孔壁進行有意擠壓,防止縮徑。 5、按以上反復循環直至到設計高程成孔。
(四)清孔
樁孔終孔后,將鉆斗提高20-50m,泵入性能指標符合要求的新泥漿,并維持正循環30min以上,直至流出孔口的泥漿基本無塊渣,泥漿比重為1.2左右,同時孔底沉渣在+15㎝以內,方可停止第一次清孔。
第一次清孔后要盡快完成鋼筋籠吊放及節段的井口焊接工作。待安裝完混凝土導管后進行第二次清孔,二次清孔的終結條件為:沉渣厚度小于10cm,泥漿比重小于1.15。
(五)鋼筋籠制作安裝
由于旋挖鉆機成孔快,故應提前在樁位附近分節段加工好鋼筋籠。為減少井口焊接的工程量,根據現場起重能力,節段的長度一般為16~25m。各節段的加工焊接必須滿足規范要求,并應經質檢人員檢查批準方能起吊。
鋼筋籠的吊裝應3點起吊,保持籠軸線重合。入孔時,始終需保持垂直狀態,對準孔位徐徐輕放,保持穩定,避免碰撞孔壁,一旦遇阻立即查明原因,禁止晃動和強行沖擊下放。 吊放到入孔內的節段固定好后,再起吊和焊接下一節段。 (六)水下混凝土灌注
水下混凝土澆筑是同一般鉆孔樁施工工藝,但在施工中必須注意以下幾點: 1、導管必須嚴密,長度適中,保證底端距孔底30~50cm。
2、混凝土拌和必須均勻,坍落度控制在18~22cm,首批混凝土必須保證封底且超過導管1m以上。
3、混凝土澆筑必須連續作業,嚴禁中斷澆筑;導管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m—4m,不宜大于5m。
4、澆筑過程中應有質檢人員旁站指導,以防導管提升過猛或導管埋入過深,造成斷樁; 5、灌注樁的頂面標高應比設計值高1m,以確保樁頂混凝土的質量。