旋挖钻机施工工艺

武汉天河机场第二公路通道工程S3标段—府河特大桥旋转法钻孔桩施工工艺中铁大桥局股份有限公司一、编制依据1、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）2、《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071—98）3、《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076—95）4、《武汉天河机场第二公路通道两阶段施工图设计》二、工程概况：1、工程概况本合同段属东西湖区、府河、黄陂区辖区范围内，路线起于武汉东西湖区金银大道北侧的工薪小区附近，起点桩号K2+771，终点桩号左幅K5+381，右幅K5+366，本合同段经堤角村、跨东西湖大堤、府河河道、西湖垸大堤，接汤仁海湖大桥起点，总里程2.610公里（以左幅贯通计）。主要工程为府河特大桥本桥梁钻孔桩共计420根，桩长为40m～75m，均按摩擦桩设计，其中φ1.8m桩280根，φ2.0m桩140根。主桥28#～34#墩部分跨越东西湖大堤及府河河道，共有钻孔桩108根，均为φ1.8m桩，最长桩长为75米；28#、29#墩处于鱼塘中，可填土筑岛形成陆地后施工，主桥30#～34#墩跨越府河，需搭设钻孔平台进行水上作业。2、地质情况项目区域（府河特大桥）主体于第四系冲湖积平原地貌区，地形起伏不大，较为平缓，地势开阔，高差在10m以内；起点桥台位于城区，终点桥台位于第四系冲湖积平原地带，植被发育，相对高差0-8m，大桥跨越湖泊、鱼塘及农田。1、第四系覆盖层按其成因类型可分为人工土（Qhme）及冲、湖积（Qhal+1）：(1)人工土类（Qhme）素填土（Qhme）：层厚0.5-3m，黄褐色，主要由粘性土组成，含少量植物根系及碎砖块，桥址区均有分布。武汉天河机场第二公路通道工程S3标段—府河特大桥旋转法钻孔桩施工工艺中铁大桥局股份有限公司(2)冲、湖积（Qhal+1/QPal）②-1粘土、粉质粘土（Qhal+1）：褐黄色、褐红色，含铁锰质结核及灰白色高岭土团块，桥址区均有分布。②-2淤泥质粘土（Qhal+1）：层厚2.0-4.3m，灰色，夹少量壳壳及腐质物，桥址区零星分布。②-3沙层（Qpal）：主要为粉砂、中砂、细沙。层厚2.1-21m，褐黄色，灰色，主要成分为石英。长石及云母。桥址区大部有分布。②-4圆砾、角砾（Qpal）：浅黄色、浅红色，含粘土，细沙。桥址区零星分布。②-5卵石（Qpal）：杂色，含量为65﹪，粒径为2-5cm，粗砂及粘土填充。桥址区零星分布。2、基岩③-1全风化砂质泥岩（K1-2）：层厚6.0m，灰绿色，泥状结构，岩石风化成散体状，桥址区中部有分布。③-2强风化砂岩（K1-2）：层厚2.0-22.5，褐红色，灰红色，细粒结构-粗粒结构，岩石破碎，多呈碎块状，桥址区均有分布。③-3中风化砂岩、泥岩（K1-2）：揭露层厚3.5-8.0m，灰色，细粒结构，岩石较破碎，呈块状，局部为短柱状，属软质岩石，桥址区均有分布。局部为砾岩，页岩。三、钻孔前的准备工作。（一）、填土筑岛1、填土筑岛时将塘内淤泥清除，抛填粘土回填，筑岛形成施工场地，安装钻机。（二）、埋置或插打钢护筒钢护筒制作要求不易变形、不漏水、装卸方便。钢护筒内径比桩径大0.2～0.4m。旱地、筑岛处钢护筒采用挖坑埋设法，钢护筒底部和四周分层夯填密实的粘土。（三）、制备泥浆开挖泥浆池，选用优质粘土造浆，储浆池、沉淀池和沉碴筒的大小要满足施工的需要。泥浆循环通过孔口排入泥浆池内，污泥及沉渣及时用泥浆车运往指定排污处，以免污染环境。泥武汉天河机场第二公路通道工程S3标段—府河特大桥旋转法钻孔桩施工工艺中铁大桥局股份有限公司浆池里的钻碴和多余的泥浆，应及时运至指定地点，不得乱堆乱弃。表1—泥浆性能控制指标表钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度粘度（s）含砂率(%)胶体率(%)失水率(ml/30min)泥皮厚静切力(Pa)酸碱度PH正循环一般地层1.05～1.2016～22≤4≥96≤25≤21～2.58～10易坍地层1.20～1.4519～28≤4≥96≤15≤23～58～10反循环一般地层1.02～1.0616～20≤4≥96≤20≤31～2.58～10易坍地层1.06～1.1018～28≤4≥96≤20≤31～2.58～10卵石土1.10～1.1520～35≤4≥95≤20≤31～2.58～10（四）、桩位测量测量桥位，放出桩位中心，准确测量各桩位的中心和护筒顶高程，并在护筒上做好标记。陆上施工时要在平整好的场地上做出桩位标记，用长木桩或砼桩定位。（五）、钻具和钻机就位1、钻具选择根据墩位处地质条件和施工要求，钻机要有大通径反循环钻具系统，循环排水量大，携带钻渣能力强，钻进效率高，能有效地提高钻孔桩的施工进度与成孔质量，因此选用旋挖钻SR250R。2、泥浆循环系统采用3PN泥浆泵进行泥浆循环和净化。3、其他辅助设备采用25t汽车吊机1、装载机1台，混凝土辆6台用于钻孔、下放钢筋笼及混凝土浇筑。四、钻孔灌注桩施工方法及施工工艺流程1、旋挖钻孔桩施工原理：主要是其成孔工艺与其它桩基不同，旋挖钻机的钻进工艺：旋挖钻机采用静态泥浆护壁武汉天河机场第二公路通道工程S3标段—府河特大桥旋转法钻孔桩施工工艺中铁大桥局股份有限公司钻斗取土的工艺（当然也有干土直接取土工艺，视工地现场地层条件而定），是一种无冲洗介质循环的钻进方法，但钻进时为保护孔壁稳定，孔内要注满优质泥浆（稳定液）。旋挖钻机工作时能原地作整体回转运动。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，由起重机快速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。旋挖钻机行走机动、灵活，终孔后能快速的移位或至下一桩位施工。钢筋笼加工制作、吊放，后压浆工艺同其它桩基施工。武汉天河机场第二公路通道工程S3标段—府河特大桥旋转法钻孔桩施工工艺中铁大桥局股份有限公司2、钻孔桩施工工艺流程钻孔桩施工工艺流程图钻机检修架设泥浆泵及输送管线砌筑泥浆池配制泥浆施工准备工作钻机就位钻进成孔泥浆输送入孔重钻、扫孔测量定位埋设护筒钢护筒制造、倒运用砼原材检验钢材检验砼配合比确定成桩检测商品砼进场检验终孔清理钢筋笼制作检验钢筋笼吊放钢筋笼及探测管安装钻渣及废浆弃置泥浆回收处理测定孔深、沉淀厚度钻机移位水封导管水密试验及拉力试验二次清孔，检查孔底沉渣、签证安装水封构架及水封导管砼灌注水封导管编号桩头处理试件制作砼生产严格计量武汉天河机场第二公路通道工程S3标段—府河特大桥旋转法钻孔桩施工工艺中铁大桥局股份有限公司五、钻孔桩施工方法（一）场地整平、基础处理钻机进场后，根据墩位处的地基情况进行钻机施工场地平整。钻孔平台还应能满足承载混凝土运输车辆的能力。避免钻机施钻过程中发生不均匀沉降和水平位移，而导致桩孔倾斜和偏移。（二）桩位测放根据现有测量控制网进行桩基中心点测放，钻机就位前对每个桩位进行放样，放样完成后在每个桩位处对角设置护桩，以保证桩基开挖后，可以依据护桩找到桩位中心，并将桩位中心引至护筒内壁上，确保钻进过程中桩位对中。每个桩位应在不同控制点复核两次，确保桩基中心点的准确。（三）埋设护筒1、钢护筒采用δ=10mm钢板制作，其内径大于设计桩径0.2m。测放桩位时要注意对位准确。2、为避免护筒在起吊运输过程中变形，需在适当位置用钢管焊成十字形内支撑，待吊装竖直后切除。3、护筒的埋深，以能有效地保证护筒在整个钻孔桩施工中的稳定为标准，埋深2～3m为宜，尽可能将护筒埋置在较坚硬密实的粘土层中至少0.5m；护筒顶高于水位1.5～2m,高出地面0.3m。4、钢护筒埋置时要求竖直，且定位准确，其顶面位置偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。（四）钻机移位定位旋挖钻机自行履带移位，在旋挖钻机行进到桩位处时，将钻杆调整竖直就位并锁定，调好钻杆的垂直度，为确保钻头轴线与桩位中轴线重合，采取用全站仪进行对中观测和竖直度校正。武汉天河机场第二公路通道工程S3标段—府河特大桥旋转法钻孔桩施工工艺中铁大桥局股份有限公司（五）护壁泥浆的拌制1、护壁泥浆要用优质泥浆，保持桩孔不坍、不缩，尤其对较厚的填土及淤泥质土采用优质泥浆。2、在钻进时，由于旋挖钻机为静态泥浆无循环钻进，且成孔速度快，护壁泥皮薄，据地质勘查资料知本场区存在较厚的软塑性粘土层和粉砂地层，易造成缩孔和塌孔的事故，因而钻进时对泥浆性能要求较高。为了满足施工要求，在制作泥浆时，应注意以下几点：(1)膨润土必须充分水化搅拌，保证浆体均匀一致。造浆后应静置24小时之后方可使用，保证膨润土的充分水化，泥浆各项指标符合要求。(2)泥浆絮凝或沉淀过多时，泥浆必须用空压机送风反复搅动，符合要求后才可送入孔内使用，否则势必会造成孔内沉渣过多或其它孔内事故。(3)为了保证安全连续正常施工确保成孔速度、成孔质量及灌注成桩质量，开孔前泥浆总量应达到设计方量的1.5倍左右方可开钻，钻进时及时足量补充孔内泥浆，防止孔内泥浆落差太大（即泥浆液面深度低于护筒进浆口30cm以下）而造成孔壁坍塌。尤其不允许浆面落到护筒底以下。钻机因故停钻时（如机械故障、修理钻具等），及时向孔内补充泥浆，保持泥浆高度，以保证孔内安全。(4)施工中做好现场泥浆配置、排污、更换工作，设专人进行泥浆管理，保持泥浆比重在1.05～1.20之间。随时跟踪、检查循环池内泥浆比重、粘度，确保钻进需要。泥浆指标如表：（六）钻孔1、开钻时慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，加速钻进。对于加夹层（粉砂层）钻进时，需要调整泥浆比重到1.2左右，并且采取慢速钻进的方法进行施工。2、旋挖机钻进过程中，钻杆要保持垂直状态，严格控制垂直度在规范允许范围之内。5、钻机钻进过程中应采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受的钻压不超过钻具重力比重粘度（S）含砂量（%）1.05～1.2016～22≤4武汉天河机场第二公路通道工程S3标段—府河特大桥旋转法钻孔桩施工工艺中铁大桥局股份有限公司之和（扣除浮力）的80％。6、安排专人定时检查孔内泥浆水头高度，发现不足并及时足量补充。钻孔内泥浆水头高度应不低于护筒排浆孔下30cm，并高于地下水位2米。7、合理控制起钻和下钻时速度，避免激动压力和抽吸力对孔壁的影响。8、在提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故因故停钻，必须将钻头提出孔外。对于地质状况发生大的变化，旋挖钻机不能钻进时，及时更换小钻头试钻，如果还是不能继续钻进，需要换旋转钻机或冲击钻时，立即派人24小时内调用钻机进场，确保孔壁不坍塌，或发生其他以外情况。（七）成孔检测及清孔1、钻孔达到设计标高后，对孔深、孔径进行检查，符合规范要求后方可清孔，准备下钢筋笼。孔深采用测绳进行测量，测绳必须经常进行校正、修订，以保证测量准确。孔径采取下探孔器的方法进行检查，探孔器直径为钢筋笼直径+0.1m，探孔器的长度为设计直径的4～6倍。成孔深度和孔径不小于设计值，泥浆比重、含砂率及粘度由试验人员在现场进行测定，泥浆比重为1.05～1.20g/cm3以内，含砂率小于4%，粘度为16～22s，以上均符合要求后，并经监理工程师验收合格后，才允许钻机移位，并准备清孔、下钢筋笼。2、清孔可采用抽浆方法，在清孔排渣时，必须保证孔内水头高度，防止塌孔。清孔后孔底沉渣厚度不大于100mm，合格后在孔底提出泥浆式样进行性能指标试验，试验结果必须符合相关技术标准要求。钻孔桩成桩检测标准序号项目允许偏差1孔径不小于设计孔径2孔深不小于设计孔深3孔位中心偏差不大于50mm4倾斜度不大于1%5灌注混凝土前孔底沉渣厚度不大于设计要求（八）钢筋笼制作及下放武汉天河机场第二公路通道工程S3标段—府河特大桥旋转法钻孔桩施工工艺中铁大桥局股份有限公司（1）、钢筋的品种和质量、焊条的牌号和性能、钢筋的加工要符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2004）及设计要求进行。（2）、钢筋表面洁净，使用前将表面油