海水环境-易塌地质条件下旋挖钻机成孔施工技术工程论文.doc

海水环境\易塌地质条件下旋挖钻机成孔施工技术_工程论文 　　摘要：旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，因具有传统成孔设备无可比拟的优势, 已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程旋挖钻成孔过程中所需泥浆均从泥浆池中抽取注入，所以必须加强泥浆的制备和管理，控制好泥浆质量，使泥浆各项指标均满足施工需要在海水环境下利用海水进行造浆难度较大，需根据海水的实际水质情况在泥浆中掺入适量的增粘剂和分散剂（CMC、纯碱等）才能满足施工需要，另外在易塌地质条件下还需采取相应措施防止塌孔　　　　关键词： 海水环境 易塌地质 旋挖钻机 成孔 应用实例　　　　前言：随着旋挖钻机的广泛推广，各地沿海建筑和桥梁的增多，在海水环境下进行旋挖钻成孔作业必将越来越广泛，其施工工艺也有待于进一步完善和成熟烟台市学院路西谭家泊桥梁工程在桩基施工中采用筑岛围堰的方法，在平常旋挖钻施工工艺的基础上克服了海水环境、高水位和易塌地质条件等三个主要难点，成功的应用了旋挖钻机成孔，既保证了质量，又缩短了工期，还较好的做到了环境保护，经济效益和社会效益都非常明显本文结合工程实例，介绍了海水环境及高水位易塌地质条件下旋挖成孔灌注桩的施工工艺。

对其他类似条件下旋挖钻机成孔灌注桩施工具有指导意义　　　　1、工艺原理：　　与传统的回旋钻、冲击钻成孔原理不同，通过钻机电脑控制，可对钻头进行准确的定位，旋挖钻机的筒式钻头（旋挖斗）底部带有活门，成孔作业时首先是并通过筒式钻头（旋挖斗）的旋转，在钻杆的自重或强行加压的竖向力作用下依靠旋挖斗下的斜向斗齿把孔底原状土层切削成条状并直接将土块装入旋挖斗内完成钻进取土，旋挖斗装满土后，由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，然后钻头自动归位到开钻时设定好的位置和角度，再由伸缩式钻杆将筒式钻头（旋挖斗）送到孔底旋挖取土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度钻孔取出的破碎土块由装载机及时清理运走，保持作业面的整洁　　2、工程概况　　烟台市学院路西谭家泊桥梁工程位于烟台市高新区，工程桥位横跨海水养殖场，场区地貌单元为冲击海积平原，受潮汐影响明显，场区地层分布以中细砂、淤泥质亚粘土、和亚粘土为主，且地下水受海水环境影响较大，旋挖钻机成孔作业施工难度非常大　　3、方案设计　　桥梁施工采取筑岛施工的方法，将施工范围内进行填土筑岛，形成施工作业面，筑岛高程高于海水最高涨潮水位高度，在筑岛顶面进行桥梁主体结构施工。

　　钻孔灌注桩采用一台旋挖钻机进行机械成孔，旋挖钻机具有施工速度快、成孔质量高、泥浆钻渣含量少、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等诸多优点正常施工条件下每天可成孔3～4根　　钻孔产生的钻渣及时用装载机装载外运，保持现场整洁；钢筋笼加工场地利用现有沥青路面，在施工现场附近加工成型后运输至现场使用　　　　　　　　钻孔灌注桩旋挖钻施工工艺流程图　　　　 　　4、施工部署　　　　　　劳动力组织情况表 　　　　　　　　　　主要机械设备表　　　　　　　　主要测量、检测设备表　　　　　　　　　　5、施工准备　　开工前编制钻孔灌注桩专项施工方案，根据桩位布置情况和场地交通情况规划好钻孔顺序、泥浆池的位置及各种机械的工作面、交通路线等，保证施工顺利进行，互不干扰由于旋挖钻机机身自重较大，因此要求现场必须达到平整、坚实的要求，防止钻机钻孔或行走过程中场地不均匀沉陷，发生钻机位移、倾斜等问题　　筑岛围堰施工时，筑岛顶面高程要高于海水大潮最高水位0.5～1.0m，采用黄土，且必须分层填筑压实，筑岛边线距离最近的钻孔不得小于3m，且筑岛边缘必须保证压实度能承载钻机自重，以保证护筒埋设质量、防止钻机在筑岛边缘时发生不均匀沉陷。

　　对于受环境影响较大的地下水和水源（如海水、污水等）应提前取样做水质检测，用以对泥浆性能进行调节时参考使用　　6、桩位放线　　按照规范与设计要求，用全站仪放出桩位中心点，保证其精确度，同时在距护筒2～3m处用十字交叉线引出4个保护桩,要求保护桩高出地面20～30cm,并固定牢固，注意免遭破坏　　7、护筒制作与埋设　　（1）护筒制作　　护筒内径比设计桩径大200～400mm，护筒长度为直径的2～3倍，厚度不小于6mm遇到砂性或淤泥质地层较浅的情况可适当加长护筒，使护筒底部穿过砂性活淤泥质地层，但是不宜太长，以保证混凝土灌注后能够顺利拔出护筒为宜　　（2）护筒埋设　　①护筒埋置深度一般宜为2～4m，特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行，有冲刷影响的河床，应沉入局部冲刷线以下不小于1.0～1.5m　　 　　②护筒埋设采用挖坑埋设法，由旋挖钻机辅助完成挖埋护筒时，以桩位中心为准，用旋挖钻先在桩位处干挖出比护筒直径大80cm左右的圆坑，坑深小于护筒埋设深度50cm左右，护筒对正后用旋挖钻钻头将护筒压入下方土层内（砂性土和淤泥质土应适当增加压入部分的长度，以保证护筒周围土体的完整性）　　③护筒底部和四周必须用粘质土对称、均匀的分层夯实。

如果护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，在坑底回填夯实300～500mm厚度的粘土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方，夯填时要防止钢护筒偏斜护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜　　④护筒顶面高于地面不小于30cm（当处于潮水影响地区时，应高于最高施工水位1.5～2.0m）遇到地质条件不好的情况，还需再增高护筒顶高度，以保证孔内泥浆水头和压力　　护筒平面位置误差不大于5cm，倾斜度小于1%埋好后须再复核桩位　　　　⑤用水准仪测定护筒顶标高，作为基准面标高来控制钻孔深度，桩位放样和水准测量经过多次校核，确保其精确度　　8、挖设泥浆池及制备泥浆　　（1）旋挖钻成孔过程中，需随着成孔深度不停地向孔内注入泥浆，待第一次清孔时孔内泥浆开始与泥浆池中的泥浆循环，灌注混凝土时，孔内泥浆回流进入泥浆池循环利用因此开钻前需在适当位置开挖一个较大的泥浆池，池内泥浆存量不得小于一棵桩成孔所使用的泥浆量的1.5倍　　（2）泥浆池的位置应根据桩位布置情况确定，一般一个泥浆池应能够辐射到四周近距离的桩基，灌注水下混凝土时孔内泥浆能够回流到泥浆池，回流距离太远时，需重新在适当位置挖设新的泥浆池　　（3）制备泥浆可用黄土或膨润土，制备出的泥浆指标泥浆：比重在1.05～1.10之间，粘度在18s～25s，含砂率小于4%。

造好的泥浆在泥浆池内必须保持循环，防止泥浆沉淀、离析保证泥浆指标满足施工需要　　制备泥浆的水最好采用淡水，采用海水造浆时，应根据水质检测报告中各种离子成分的浓度来适当掺入一定比例的增粘剂或分散剂进行调节，保证泥浆指标满足施工需要　　如果孔内渗出的地下水对泥浆质量有破坏性，可采用淡水在泥浆池中完成造浆，并在泥浆中掺入适量增粘剂或分散剂（CMC纤维素、纯碱），成孔过程中将淡水泥浆注入孔内，通过提高孔内泥浆水头的方法，减少空外水向孔内的渗人，保持泥浆质量始终满足施工需要　　以上采用外加剂调节泥浆质量的方法，必须在实际应用前进行反复试验，在保证泥浆各项指标（比重、粘度、含砂率、胶体率、PH值、泥皮厚等）的前提下，确定外加剂的掺加比例后才可正式应用于施工　　遇到砂性土，尤其是位于地下水位一下的砂性土时，需增大泥浆比重和粘度，以形成足够厚度的泥皮护壁和孔内泥浆压力 　　9、旋挖成孔　　（1）护筒埋设并校核完成后，钻机开到桩位附近，通过钻机内的机电一体化设备，精确调整钻头，使钻头中心与桩位中心重合，并保证钻杆垂直度，调整完毕，钻机内的电脑系统记忆当前钻头位置及角度，开始旋挖成孔。

　　（2）成孔作业时首先是并通过筒式钻头（旋挖斗）的旋转，在钻杆的自重或强行加压的竖向力作用下依靠旋挖斗下的斜向斗齿把孔底原状土层切削成条状并直接将土块装入旋挖斗内完成钻进取土，旋挖斗装满土后，由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，卸完土后，钻头自动归位，回到开钻时设定的位置和角度，再伸缩式钻杆将钻头下放到孔底旋挖取土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度　　（3）旋挖钻成孔过程中，需随着成孔深度不停地向孔内注入泥浆，保证在提钻后孔内泥浆液面始终高于护筒底面，避免泥浆面对护筒底部孔壁冲刷造成护筒塌陷　　（4）成孔深度和垂直度由钻机设备显示器自动显示成孔深度快达到设计深度时需谨慎控制旋挖深度，保证成孔深度保持误差符合规范要求 　　10、 探孔器制作及探孔　　（1）探孔器由钢筋焊接制作而成的两端封闭成圆锥形的钢筋笼，其直径不小于桩基直径，长度为直径的4～6倍　　（2）下钢筋笼之前必须用探孔器进行探孔，探测桩孔内是否有缩孔或倾斜的现象，发现探孔器不能顺利下放时，必须采取措施处理，探孔器能顺利下放后方可开始下钢筋笼　　11、钢筋笼　　（1）长度20m以下钢筋笼一次加工成型，20m以上钢筋笼分两节加工成型。

加工时，下料要准确，严格控制钢筋的尺寸，主筋全部采用焊接，确保焊缝的长度和质量主筋间距、箍筋间距要严格控制在规范允许的误差以内　　（2）桩孔第一次清孔后，用吊车采用两点起吊法吊装钢筋笼，防止钢筋笼在吊装时发生变形，使用吊车的大钩和小钩分别吊住钢筋笼两端各1/3～1/4位置的加强箍圈起吊，大钩在上小钩在下然后用吊车慢慢吊起，由下往上依次松开吊钩，使钢筋笼达到垂直后，缓缓下放入孔，慢慢放入孔中，不得左右旋转碰撞孔壁钢筋笼入孔时，下笼时如遇阻碍应停止笼体下放，查明原因，及时处理，严禁高起猛落，强行下放　　（3）钢筋笼孔口搭接时要上下找正，使上下两节骨架位于同一竖直线上进行焊接，焊接时在保证焊接质量的前提下应尽量加快焊接速度以缩短井口工作时限　　12、下导管　　（1）导管使用前必须进行水密承压、抗拉试验水密承压试验的水压力不低于孔内水深的1.3倍压力，将导管拼接好平放灌满水，由空气压缩机加压，检查导管是否漏水，不符合要求必须更换导管　　（2）对合格的导管进行编号、丈量，且在导管上标志清楚，下放导管时必须按编号依次下放　　（3）导管应置于钻孔中心下放，防止钩挂钢筋笼下放到孔底后导管底口距离孔底应有30～40cm距离。

　　13、清孔　　（1）导管下好，在灌注混凝土之前，利用导管进行清孔，用大泵量泥浆泵将较纯的泥浆从导管压入孔底，与泥浆池内的泥浆循环，防止钻渣再次沉淀，持续到混凝土灌注，保证泥浆指标及孔底沉淀层厚度符合设计及规范要求　　（2）旋挖钻成孔过程中产生的钻渣较少，因此孔底沉淀一般较少，清孔较为简单　　14、灌注水下混凝土　　（1）在灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底的沉淀厚度，符合要求后方可灌注水下混凝土；　　（2）混凝土拌和物运至灌注现场后，应对其和易性和坍落度进行检验，其坍落度为180～220mm，如不符合要求应进行二次拌和，仍不符合要求的不得使用　　（3）首批灌注混凝土的数量应满足导管首次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要　　（4）灌注中常测混凝土面深度，控制导管的埋置深度在2～6m，拆除导管应及时迅速当导管内混凝土不满时应徐徐灌注，严禁在导管内形成高压气囊　　（5）灌注水下混凝土过程中拆除的导管，要立即用清水冲洗，清除掉导管内壁的混凝土，防护混凝土凝固在导管内壁　　（6）混凝土应比设计桩顶标高超灌0.5～1.0m，以保证桩头混凝土质量　　（7）灌注必须连续进行，中间不得停滞时间过长防止断桩。

混凝土灌注完成后应及时拔出护筒，防止混凝。