2 1 4 管理施工 城 市道桥 与 防洪 2 0 1 4 年 8 月第 8 期 旋挖钻机在桩基工程中的应用 拓 伟 民 兰州市政建设集团有限责任公司 甘肃兰州 7 3 0 0 3 0 摘 要 旋挖钻机因其效率高 污染少 功能多的特点 目前在国内外的钻孔灌注桩施工中得到了广泛应用 结合兰州市南山路 现场施工 介绍旋挖钻机在桥梁桩基工程中的应用 关键词 旋挖钻机 桩基 施工 中图分 类号 U 4 4 3 1 5 文献标识码 B 文 章编号 1 0 0 9 7 7 1 6 2 0 1 4 0 8 0 2 1 4 0 2 0 前 言 三 石 层 深 J 8 2 m 稍 密 一 中 密 稍 旋挖钻机 的英文为 R o t a r y D r i l l i n g R i g 旋挖钻 机是在回转斗钻机和全套管钻机的基础上发展起 来的 第二次世界大战前 美国 C A L WE L D首先研 制出回转斗 短螺旋钻机 二十世纪五十年代 法 国B E N O T O将全套管钻机应用于桩基础施工 而 后 由欧洲各 国将其组合并不断完善 发展成 为今 天的多功能组合模式 钻孔灌注桩是 目前桥梁工 程中常用的重要基础形式之一 由于施工工艺成 熟 安全性高 地层适应性强等优点 被广泛应用 于桥梁工程施工中 但由于传统的钻孔机械主要 为回转循环类钻机和冲抓类钻机 受钻机 自身结 构特点及施工工艺制约 钻进速度较慢 并且在施 工过程中循环泥浆 噪声等对环境污染较大 1 工程概 况 兰州市南 山路 道路 九标工程 位于西 固区 是 解决兰州市交通拥挤 改善沿线环境的东西大通 道 为保证工期 加 快南 山路施工进度 桥梁下部 构造大部分灌注桩采用旋挖钻机施工 其地层岩性特征分述如下 1 素填土 O 4 m 1 以粉土为主 含有碎石 角 砾等 结构松散 人工回填而成 层厚 1 5 0 3 5 0 m 稍密 稍湿 2 黄土状粉土 Q 4 a l p 1 褐*** 以粉粒为 主 土质均匀 纯净 含 白色钙质斑点及条纹 下部 含 有角 砬 碎石 等 冲洪 积成 因 层 厚 2 1 O 2 2 0 m 稍密 稍湿 主要分布在脑顶沟沟西侧 3 黄土状粉土 Q 2 a l p 1 褐*** 以粉粒为 主 含有角砾 略显水平层理 冲洪积成因 层厚 1 3 3 0 1 7 2 rf l 第 4层细沙层 深 1 7 1 1 8 2 in 收稿日期 2 0 1 4 0 5 0 6 作者简介 拓伟民 1 9 6 6 一 男 甘肃兰州人 高级工程师 从 事市政 建设管理 工作 4 土夹石 Q 2 a l p 1 杂色 以碎石 角砾 及粉 土为主 含有大量混砂 夹块石 均匀性较差 层厚 0 9 0 1 4 0 m 稍密一 中密 稍湿一湿 5 泥岩 N 顶板 埋深 l 7 6 0 2 1 6 0 m 相应 标高介于 1 5 5 8 5 4 1 5 6 3 7 8 m 褐红色 块状构 造 半成 岩状 属第三 系软质 岩石 遇水 空 气易 软 化 形成于干旱气候条件下的氧化环境中 2 旋挖钻机施工工艺 旋挖钻机施工工艺与常规钻机部分相 同 但 由于旋挖钻机 自身的特点和成孔方式 在一些方 面又有较大差别 施工基本流程如下 2 1 旋挖钻机施工工艺步骤 1 桩位放样 埋设护筒 放入泥浆 按照工地 现场土质情况 放下一定长度的护筒 护筒直径一 般应 比桩径大 1 0 0 I nr r l 以便钻头在孔 内 ***升 降 按现场土质情况 调配泥浆 如果现场土质都 是 比较好 的粘性土 可以考虑不注入泥浆或清水 直接钻进 2 旋挖钻机就位 3 钻头轻轻着地 旋转 开钻 最好 以钻头 自 重作为钻进压力 以更好的保证桩基精度 4 当钻头里装满土砂料 提升 出孔外 注意 孔内地下水位情况 及时补充水 以防坍塌 5 旋挖钻机旋 回 将 钻头 内的土砂料倾倒在 土方车或地上 6 关上钻头活门 旋挖钻机旋 回到原位 锁 上钻机旋转体 7 放下钻头 8 钻孑 L 完成 进行第一次清孔 并测定深度 9 放人钢筋笼 1 0 放人导管 进行第二次清孔 进行水下混 凝 土灌注 拔出护筒 清理桩头沉淤 成桩 2 0 1 4 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与防洪 管t l r 2 1 5 2 2 施工要点 2 2 1 护筒施工 护筒埋设工作是旋挖钻孔机施工的开端 护 筒平 面位置 与竖直度 准确与否 护简周 围和护筒 底脚是否 紧密不透水 对旋 挖钻孑 L 机成孔 成桩 的 质量有重大的影 响 护筒的制作及埋设的原则 1 护筒 采用 钢护 筒 长度 4 m 以内采用 厚 4 6 mm 的钢 板 制 作 长 度 大 于 4 m 的采 用 厚 8 1 2 mm钢板制作 护筒埋置较深时 采用多节护 筒连接使用 连接形式采用*** ***时保证接头 圆顺同时满足刚度 强度及防漏的要求 2 护筒内径大于钻头直径 具体护筒直径按 设计要求选用 3 护筒埋设深度满足设计及 有关规范要求 河 流 中将 护筒 埋置 在较 坚 硬密 实 的土 层 中 O 5 m 以上 4 护 筒顶 高 出施 工水 位 或地 下 水 位 1 5 2 0 m 并高出施工地面 0 3 m 5 护筒埋设前 先准确测量放样 保证护筒 顶面位置偏差不大于 5 e m 埋设中保证护筒斜度 不大于 1 2 2 2 泥 浆 1 制备泥浆是旋挖钻 机能否成孔 的关 键 也 是影响钻孔进度和桩基混凝 土质量的关键 泥浆 过稀时不能浮渣影响钻进 过稠时泥浆附在孔壁 和钢筋上 影响桩基混凝土 的质量 2 泥浆性能指标 制浆前 应先把粘土块尽 量打碎 在井孑 L 外 以泥浆搅拌机制成 泥浆后 使用 为了回收泥浆原料和减少环境污染 均应设置泥 浆循环净化系统 3 泥浆性能参数 泥浆池可根据现场实际条 件开挖或采用砌筑 也可以用钢板焊制 浆液材料 以优质膨润土 纯碱为 主 泥浆制备用水直接 采用 施工场地 附近河水 泥浆制备完毕后 进行各项性 能指标的检测 不符合要求的重新调制 2 2 3 钢筋笼制作 因旋挖钻机成孔速度较快 正常情况下 2 5 h 即可成孔 因此 强制要求 钢筋笼必须 在桩孔 开钻 前制作 完成并验收合格 防止成孔静置时间过长 出现坍孔等各种意外情况 钢筋笼制作的具体要 求与其他桩基 的要求相同 2 2 4 合理控制钻 斗的升降速度 在开始钻 进或穿过软硬层 交界处时 为保 持 钻杆竖直 宜缓慢进尺 在钻进过程 中如发现钻杆 摇晃或难钻进时 可能是遇到硬石 石块或硬物 等 这时应立即提钻检查 等查明原因并妥善处理 后再开钻 以免导致桩孑 L 严重倾斜 偏移 甚至使 钻杆 钻具扭断或损坏 2 2 5 钻进出渣 开钻前 各项准备工作就绪后 即可开始 钻孔 施 工 旋挖钻 机钻孔施工 中 泥浆为单 向供应 在 孔口注浆即可 与常规钻机泥浆循环系统有较大 的 区别 部分泥 浆随筒 钻 出渣而排 出 损耗较 大 需要 随时观察孔 内泥浆标高 2 2 6 成孔验收 钻进到位后 将孔 口附近的钻渣及泥浆等全 部清除干净 对成孔进行验收 主要检查泥浆性能 指标 复核护筒中心偏位及标高 成孑 L 深度 孔径 孔斜等 由于旋挖钻机的钻进是桶型钻头的上下 往复的循环过程 孔 内泥浆上下基本均匀 故取上 部泥浆代替孑 L 底泥浆进行测试 性能指标控制值 同钻孔过程的泥浆性能指标 2 2 7 下钢 筋笼 导管安装 清孔 沉渣测量 下钢筋笼 导管安装 清孔 沉渣测量 旋挖钻 机正常情况下成孑 L 孑 L 底较干净 孔壁稳定性好 经 适当清孔后 孔底沉渣能满足设计要求 水下混 凝土灌注等施工工序基本与其他桩基施工相同 3 旋挖钻机与传统的钻孔机械相比的优缺 点及应用前景 3 1 优缺点 1 旋挖钻机效率高 方便灵活 成孔速度快 扩孔率小 正常情况下 2 5 h就 可 以成 孔 是 传 统 钻孔 机械 的 1 O 2 0倍 以上 举例 说 明 桩径 1 5 0 0 mm 桩长 2 0 m的成孑 L 时 间 冲击 钻需要 7 2 9 6 h 使用功率 2 6 0 k W旋挖钻机仅需要 4 5 h 效率高达 2 O 倍 这是在相同条件下的对比情 况 因此旋挖钻成孔技术是市政建设 房建 工程 铁路 公路桥梁等理想的基础施工设备 2 噪声 小 污染 少 特 别适用 于闹市 区 的工 程建设 3 适用 于填 土层 粘土层 粉土层 淤泥层 沙 土层 以及短 螺旋不 能钻进 的含有部分 卵石 碎 石 的地层 采用岩心钻头 还可嵌入岩层 4 旋挖钻机及施工工艺在我国北方地区已经 得到了很快普及 原因是北方地区受地下水的影 响小 桩基设计浅 地质坚硬 地质稳定性好 在南 方沿海地区由于地层较软 地下水位高 地质稳定 性差 桩一般较大较深 旋挖钻机成孑 L 困难 目前 仍以正反循环钻机为主 5 旋挖钻机 自重 5 O 8 0 t 较大 钻机平台 2 1 6 管理施工 城市道桥与防洪 2 0 1 4 年8 月第8 期 大跨径桥梁钻孔桩施工浅析 张绍敏 彭心 强 开封市市政工程设计研究院有限公司 河南开封4 7 5 0 0 0 摘 要 以郑州市中心区铁路跨线桥桩基施工为实例 介绍了钻孔灌注桩的施工工艺及其注意要点 指出在施工中的注意环节 以保 证工 程质量及其 进度 关键词 桥梁 大跨径 钻孔桩 施工工艺 质量控制 混凝土 中图分类号 U 4 4 5 5 5 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 7 7 1 6 2 0 1 4 0 8 0 2 1 6 0 3 1 工程概况 郑卅市中心区铁路跨线桥工程 0 5号墩设 计为双塔单索面三跨预应力混凝土斜拉桥 跨度为 1 0 6 m 2 4 8 m 1 0 6 m 全长 4 6 0 m 2号和 3号主墩 设计桩长分别为 9 5 m和 9 8 m 每个主墩共设 2 9 根 1 8 0 c m钻孔桩 设计桩顶承载力为 1 6 5 O O k N 交界墩及辅助墩采用独柱独桩的结构型式 每个墩由 3 个***的混凝土立柱组成 矩形柱通 过承台连接两个 1 8 0 c m的圆形钻孔桩 交界墩 设计桩顶承载力为 7 0 0 0 k N 辅助墩设计 桩顶承 载 力为 5 5 0 0 k N 2 钻孔桩施工方案 2 1 概 述 钻孔桩采用就地平整场地法利用旋转钻机钻 孔 垂直导管法灌注桩身混凝土 钻孔桩泥浆采用 优质泥浆 在场地外侧集中拌制通过泥浆管路输 送至孔位处使用 钻渣采用泥浆处理器处理后 收稿 日期 2 0 1 4 0 3 1 7 作者 简 介 张绍 敏 1 9 6 5 一 女 河 南 开封 人 工 程师 从 事 市 政工程 道路桥梁设计 工作 按要求运至场外指定地点弃放 钢筋 笼在北环外 2 k m处 的钢筋笼加工车间集 中加工 平板运输车 倒运至工地 桩施工时利用 3 5 t 汽车吊机配合作 业 其工作 内容 包括 护筒设置 吊装 钻具 下 钢筋 笼 水封混凝土配合等 2 2 测量放线 对全桥控制网进行复核测量 确保其精度准确 无误 测放桩基中心线 并打桩划线标明 测量原 始地面标高 计算钻孔深度 2 3 护筒埋设 在护筒埋设前 在桩基施工 区承台施工 范 围 先行开挖探 沟 探沟深度不小于 3 m 查 明可能影 响施工的地下管线 确定无碍后 再行人工挖埋 护筒 2 4 钻孔 将孔位处地表整平 抄垫枕木 在枕木上 吊 装就位钻机 对钻机进行检查 钻机塔架中心 钻 头中心与孔位中心三点应在一条铅垂线上 符合 要求后对钻机进行 固定 确保钻孔过程中钻机不 移位 测量钻机平台顶面标高 终孔前应进行标 高复 测 用于控制钻孑 L 进度 钻孔按拟定的钻孑 L 顺序 的稳定 也是个不容 忽视 的问题 否则容易发生孔 斜超标的质量问题 严重的甚至导致钻机倾覆的 安全事故 6 降低成本 旋挖钻机与其他成孔设备相比 按孔径 1 0 0 0 1 5 0 0 m m计算 每米节约成本约 4 0 0 6 0 0元 经济合理 成本较低 3 2 应用前景 旋挖钻机因其具有装机功率大 输出扭矩大 轴向压力大 机动灵活 施工效率高 环保等特点 配合不同钻具 能够适应我国大部分地区的地质 条件 从而成为适合建筑桩基 工程 中成孔作 业最

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