旋挖钻干式成孔及灌注混凝土的施工工艺.pdf

西北水 电 2 0 1 3年 第 4期 5 9 文章编号 ： 1 0 0 6 -2 6 1 0 ( 2 0 1 3 J 0 4 0 0 5 9 0 3 旋挖钻干式成孔及灌注混凝土的施工工艺 张艳茹 ( 新疆水利水电勘测设计研 究院， 乌鲁木齐市8 3 0 0 0 0 ) 摘要： 神华准池铁路桥梁钻孔桩施工中， 采用了旋挖钻机干式成孔施工工艺、 作业参数、 并结合工程实践总结了工 艺特征。 关键词： 无地下水地层； 旋挖钻机 ； 干式成孔施工 中图分类号 ： T U 7 5 5 文献标识码 ： A Te c hn ol o g y f or Co ns t r uc t i on o f Dr y -t y pe Bo r e h o l e b y Ro t a r y Dr i l l a n d Bo r e h o l e Co n c r e t e Pl a c e me nt ZHANG Ya hr u ( X i n j i a n g Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r I n v e s t i g a t i o n D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ， U r u m q i 8 3 0 0 0 0 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： I n t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e bo r e h o l e p i l e s o f t h e Hua i c h i Ra i l wa y o f S h e n h ua Gr o u p，t he pi l e ho l e s are bo r e d by t h e r o t a r y d r i l l i n d r y c o n d i t i o n I n t h i s p a p e r ，t h e b o r e h o l e o p e r a t i o n p ara me t e r s a n d t h e t e c h n i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a r e s u mma riz e d b a s e d o n t h e e n g i n e e r i ng p r a c t i c e Ke y wo r d s ： s t r a t u m w i t h o u t g r o u n d w a t e r ；r o t a r y d r i l l ； d r y - t y p e b o r e h o l e c o n s t r u c t i o n 0 前言 神华准池铁路小庄大桥地处山顶湿 陷性黄土地 区， 地表为山丘旱地 ， 垂直节理发育 ， 地层百米 内无 地下水 。地质钻探揭露地层依次为砂质黄土 、 黏质 黄土 、 泥岩砂岩交错。所处地段黄土冲沟极其发育 ， 沟壑纵横 ， 多为 “ V” 形沟 ， 交通不便 ， 不通水 电。桥 墩桩基础全部为直径 1 0 m的摩擦桩 ， 全部采用旋 挖 钻机 施工 。 旋挖钻机根据不 同地质条件可采用干式成孔和 湿式成孔 。地勘显示 本工程地段土层黏结性好 ， 无 地下水分布 ， 因此选用干式成孔施工。 1 施 二 准备 1 1 钻机选型 小庄大桥钻孑 L 桩施工选用 S R一 2 8 0旋挖钻 机 ， 收稿 日期 ： 2 0 1 3 - o 6 o 8 作者简介 ： 张艳茹 ( 1 9 7 5 一) ， 女， 河南省确 山县人 ， 工程 师 ， 主要 从事水利水 电工程施工工作 钻头根据地层情况选 用 ， 中等密实 以上的沙土地层 选用回转钻头 ， 中等硬度 的岩石及风化层选用镶嵌 钻头。 1 2 桩 位 放样 根据设计所提供的控制点 ， 采用全站仪现场布 置控制 网并复核。依据桩基 中心轴线坐标值 ， 用坐 标法或极坐标法放样桩基中心线、 桩基 中心点等 ， 并 打人标桩 ， 在桩周 围安全地带设置十字形控制桩 ， 便 于校核 ， 桩上标明桩号。 1 3场地 平整 本段处于坡地 ， 高低不平。先沿设计铁路线路 使用装载机将其推平 ， 并碾压密实 ， 形成钻机平台。 1 4埋设 护筒 护筒用 8 m m的钢板制作 ， 其内径为 1 2 0 m， 高 度 2 0 m。为s D il 刚度防止变形 ， 在护筒上、 下端 口 和 中部外侧各焊 1 道加劲肋。 护筒安装时， 操作手利用扩孔器将桩孑 L 扩大 ， 之 后通过大扭矩钻头将钢护筒压入设计标高。护筒压 人后， 通过靠在护筒上的精确水平仪调整护筒的垂 6 0 张艳 茹 旋挖 钻干式成孔及 灌注混凝土的施工工艺 直位置 ， 调整垂直过程 中夯实护筒 内部及周边的土 层 护筒顶一般高于地面 3 0 C I T l ， 以便 钻头定位及 保护桩孔。 1 5 钻 机就位 钻机就位时要事先检查钻机的性能状态是否完 好 ， 保证钻机l_ r 作正常。通过测设 的桩位， 准确确定 钻机位置 ， 钻 中心与桩中心对正 ， 偏差 不大于 2 c m， 并保证钻机稳定 ， 通过手动粗 略调平 以保证钻 杆基本竖直后 ， 即可利用 自动控制系统调整钻杆保 持竖直状态。 2 钻 孔 2 1 钻 机的设 置 施钻时， 旋挖钻机 的显示器进人工作 画面。先 进行钻杆起立 及调垂 ， 手动调 垂使钻 杆相对 零位 5 。 范围内， 再通过显示器上 的 自动 凋垂按钮进行 自动 涮垂作业 操作人员通过显示器的钻杆工作界 面实时监测位 状态 ， 使钻杆最终达到作业成孔 的 没定位 置 2 2 钻 孔作 业 钻孔时先将钻头着地， 通过显示器上的清零按 钮进行清零操作， 记录钻头的原始位置。开孔时 ， 以 钻头 白重并加压作为钻进动力 ， 一次进尺短条形柱 显示当前钻头的钻孑 L 深度， 长条形柱动态显示钻头 的运动位置 ， 孔深 的数字显示此孑 L 的总深度。当钻 头被挤压充满钻渣后 ， 将其提出地表， 弃至旋挖钻机 后 ， 通过操作显示器上的 自动 回位对正按钮机器 自 动回到钻孑 L 作业位置， 或通过手动操作 回转操作手 柄使机器手动 l 到钻孔作业位置。施工过程中通过 钻机本身的 广 口 J 垂直控制系统反复检查成孔的垂直 度 ， 确保成孔质 。 根据钻进速度的变化和土层取样 ， 认真做好地 质情况 录， 绘制孔桩地质剖面图。每处孔桩必须 备有土层地质样品盒 ， 在盒内标 明各样 品在孔桩所 处的位置和取样 ,f lN。 2 3 清孔 钻孔至设 高程后进行孔底清理 。钻头到达预 定孑 L 深后 ， 必须在原深处进行空转清土， 然后停止转 动 ， 提起钻杆 ， 进行弃土作业。注意在空转清土时不 得加深钻进 ， 提钻时不得 回转钻杆_ 1 。 2 4终孑 L 检 查 钻孔达到设计深度后( 低 于设计高程 1 0 C IT I ， 以 防掉渣 ) ， 必须核实地质情况。通过钻渣 ， 与地质柱 状图对照， 以验证地质情况是否满足设 计要求 。如 与勘测设计资料不符 ， 及时通知监理工程师及现场 设计代表进行确认处理 。如与设计地勘相符 ， 立即 对孔深 、 孑 L 径 、 孔形进行检查。对于孑 L 径 、 孔壁、 垂直 度等检测项 目采用测孑 L 仪进行检测。 3 钢筋笼安装 钢筋笼采用 吊车安放 ， 起 吊钢筋 笼时 ， 缓慢 移 动， 将钢筋笼 吊到孔位上方， 对准孔位 、 扶稳 ， 缓慢下 放 ， 依靠钢筋笼 自重 ， 眼观使钢筋笼中心和钻孔的中 心一致 。以护筒顶面为基准面 ， 量测钢筋笼 ， 当钢筋 笼到达设计位置时 ， 焊吊筋 同定。当钢筋笼需接长 时， 先将第 1 节钢筋笼利用架立筋临时固定在护简 部位 ， 然后吊起第 2节 钢筋 笼 ， 对准位置用 焊接连 接。 钢筋笼固定 ， 可 以采用_在钢筋笼 主筋上焊定 2 根吊筋 ， 吊筋圈内穿穿杠 ， 将钢筋笼同定。钢筋笼安 放完成后 ， 在 钢筋笼对称钢筋上绑十字线 ， 连接护 桩 ， 拉十字线 ， 用 吊垂检查 2个 十字交又点是否重 合。不符合要求时， 应调整穿杠上的钢筋笼吊筋 ， 使 之重合。 4 安放导管 混凝 土采 用导管灌注 ， 导管 内径 为 2 0 03 0 0 m i l l ， 螺丝扣连接。首先检查导管外观， 导管 内壁应 圆滑、 顺直 、 光洁和无局部凹凸。局部沾有灰浆处应 清理干净 ， 有局部凸凹的导管不予使用。 导管试拼 、 编号 ， 根据护筒顶标高 、 孔底标高， 考 虑垫木高度， 计算导管所需长度对导管进行试拼， 符 合长度要求后 ， 对导管进行编号。试拼时最上端导 管用单节长度较短的导管 ( 0 5 m) ， 最底节导管采 用单节长度较长的导管( 4 0 m) 。 导管采用 吊车配合人 安装 ， 导管安放时 ， 眼 观 ， 人工配合扶稳使位置居钢筋笼 中心，然后稳步 沉放 、 防止卡挂钢筋骨架和碰撞孑 L 壁 。安装时H 吊 车先将导管放至孑 L 底 ， 然后再将导管提起 5 0 C II ， 使 导管底距孔底 5 0 c m。导管高度确定后 ， 用枕木 整导管卡盘高度， 用卡盘将导管卡住 。 5 灌注混凝土 混凝土拌和坍落度控制在 l 8 0 2 2 0 mm。混凝 西北水 电 2 0 1 3年 第 4期 6 1 土 由搅拌罐车运至现场后 ， 采用 吊车吊漏斗进行卸 料灌注。为确保灌注的顺利进行 ， 混凝土灌注前要 首先准确计算 出首批混凝土方量 ， 埋置深度 ( 1 0 3 0 IT I ) 和填充导管底部的需要。 灌注混凝 土由泵车直接对料斗放料进行灌注。 灌注中， 预计拔导管前量N? L 内混凝土面位置 ， 以便 及时调整导管埋深 。导管 埋深一般 控制在 2 0 6 0 m之 间 。 在灌注将 近结束时 ， 测量桩顶高程是否到达计 算高程( 高出设计高程 1 0 c m) 。灌注完成后对桩顶 4 0 m范围内混凝土用振捣器进行振捣 ， 拔 出护筒。 桩顶混凝土需要进行养护 。 各项混凝土施工参数和指标按照水下混凝土灌 注施做 ， 全部满足设计和规范要求 。灌 注完成后经 检测全部合格 ， 为一类桩。 缺点是旋挖钻孔时遇到不均匀地层容易产生轴 线偏移 ， 需要操作手H ,1 N观察显示器 ， 发生后可以反 复 回填石渣 ， 重新钻孔 ， 直至钻头平稳无轴线偏移。 7 结语 随着 中国西部大开发 的脚步逐步推进， 基础设 施在西北部贫困偏远地 区的建设广泛开展 ， 针对这 一 地区缺水少电， 生态系统脆弱的特点， 旋挖钻机干 式成孔 的施工工艺必将得到充分发挥和广泛应用。 6 工艺特征及质量检测 参考文献： 旋挖钻机干式成孔施工不用水和电， 适合北方 偏远山区。无需泥浆护壁 ， 不必设泥浆池 ， 临时用地 少 ， 保护环境 ， 节约土地 。旋挖钻机机动灵活性强 ， 它一般为履带式 的， 整体移动方便。 灌注桩顶无浮渣和泥浆 ， 灌注高程直接按 照设 计高程高出 1 0 e m保护桩头控制 ， 可以大量节约混 凝土 ， 也不需要大量人工机械进行破桩头作业。 屯G岂G 乜G乜G 8G邑G 乜G乜G屯G 也G岂G 邑雷邑G乜 1 陆青 涛 旋 挖钻 孔灌 注桩 施 工技 术 J 技术 与 市场 ， 2 0 1 2 ， ( 1 ) ： 2 4 2 5 2 T Z 2 0 3 - 2 0 0 8 ， 客货 共线 铁路桥 涵工 程施 工 技术 指南 S 北 京 ： 中国铁道 出版社 ， 2 0 0 8 3 高玉 龙 干式 施 挖 钻孑 L 灌 注 质量 控制 对 策 J 路 基 工 程， 2 0 1 1 ， ( 6) ： 1 4 4 1 4 6 ( 上接第 1 9页) 整个衬砌结构较好地承担 了岩石开挖所产生的应力 场 ， 成功地消除了顶拱 、 左右两侧壁及底板的拉应力 作用 ， 可有效避免了岩爆等灾害的发生， 对围岩的稳 定性及整个洞室 的安全都有较大的积极作用 。 3 结语 本文从岩石地应力的基本理论出发 ， 利用有 限 元法建立研究区域地应力场计算模型 ， 相应地得 出 该地区的地应力场分布情况。其计算结果可以为工 程设计及施工组织提供一定参考依据 ， 以利于合理 选择洞室开挖施工工艺及支护方式 ， 有效减少开挖 过程中地质灾害的发生。 参考文献 ： 1 蔡美峰 岩石力学与工程 M 北京 ： 科学出版社 ， 2 0 0 2 2 张振营 岩土力学 M 北京 ： 中国水利水电出版社 ， 2 0 0 0 3 范宏刚 地应力及其对 工程 的意义 J 路基工 程， 2 0 0 4 ， ( 3) ： l 9 21 4 许忠准 岩石层应力场 一 讲座 J 地震地 磁观测与研究 ， 1 9 9 7， (1 )： 1 8 3 7 5 景锋 地应力测量方法研究综述 J 华北水利水 电学 院学报 ， 2 0 0 8， ( 2)： 71 7 5 6 袁风波 岩体地应力 场的一 种非线性反演新 方法研究 D 中 国科学院研究生 院( 武汉岩土力学研究所 ) ， 2 0 0 7