旋挖鉆機施工工藝流程

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旋挖鉆機是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機械．廣泛用于市政建設(shè)、公路橋梁、高層建筑等地基礎(chǔ)施工工程，配合不同鉆具，適應(yīng)于干式（短螺旋），或濕式（回轉(zhuǎn)斗）及巖層（巖心鉆）的成孔作業(yè)，旋挖鉆機具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機動靈活，施工效率高及多功能特點。旋挖鉆機適應(yīng)我國大部分地區(qū)的土壤地質(zhì)條件，使用范圍廣，基本可滿足橋梁建設(shè)，高層建筑地基礎(chǔ)等工程的使用．目前，旋挖鉆機已被廣泛推廣于各種鉆孔灌注樁工程。因此對旋挖鉆機的施工準(zhǔn)備與常用清水施工工藝進行技術(shù)上探討有著十分重要的意義。

        一、施工準(zhǔn)備
        1、資料準(zhǔn)備

        （1）開工前應(yīng)具備場地工程地質(zhì)資料和必要的水文地質(zhì)資料，樁基工程施工圖及圖紙會審紀(jì)要。

        （2）場地和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線（管道、電纜）、地下構(gòu)筑物、危險建筑、精密儀器車間等的調(diào)查資料。

        （3）主要施工機械及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料，所需材料的檢驗和配合比試驗，對所需的材料必需作材料的物理性能試驗，并委托有資歷的試驗室根據(jù)所用的原材料作好混凝土的配合比試驗。

        （4）具有有效的樁基工程的施工組織設(shè)計或施工方案，有關(guān)載荷、施工工藝的試驗參考資料。

        會審圖紙

        作好詳細(xì)的安全技術(shù)交底，施工前充分發(fā)揚民主，調(diào)動職工的積極性、創(chuàng)造性，使參與施工的全體職工參加對施工方案的討論，提高對安全生產(chǎn)質(zhì)量保證的重視，并對各部門進行考評。

        2、施工機械與設(shè)備

        用的測量儀器，如、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼卷尺、旋挖鉆孔機、電焊機等機械設(shè)備須有出廠合格證。施工所需要的設(shè)備建議參見表1：

        3、中小型機具的要求

        （1）攪拌機

        機體安裝堅實平穩(wěn)、搭有防雨操作棚；各類離合器、制動器、鋼絲繩、防護

        罩必須安全、可靠有效；操作手應(yīng)持證上崗；必須有良好的單獨接地。

        （2）手持電動工具

        必須單獨安裝漏電保護器；防護罩安全有效；外殼必須有接地或接零；橡皮線不準(zhǔn)破損。

        （3）電焊機

        有可靠的防雨措施；有良好的接地或接零保護；一、二次線接線處應(yīng)有齊全的防護罩；二次線應(yīng)使用線鼻子；配線不許亂搭、亂拉，焊把絕緣良好；焊工持證上崗。

        （4）氣瓶

        各類氣瓶有明顯的色標(biāo)和防震圈，不準(zhǔn)在露天曝曬；乙炔氣和氧氣瓶距離應(yīng)大于5m；乙炔氣瓶在使用時必須裝回火防止器；皮管應(yīng)用夾頭緊固；操作人員必須持證上崗。

        4、安裝鉆具

        鉆具具有一定的剛度，在鉆進中或其他操作時，不產(chǎn)生移動和搖晃，鉆具的安裝應(yīng)符合生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)。施工時可配用短螺旋鉆頭、回轉(zhuǎn)斗，巖心鉆頭，巖心回轉(zhuǎn)鉆頭等各種規(guī)格的鉆頭。施工時，根據(jù)不同的土壤、地質(zhì)條件按下列規(guī)定選擇不同的旋挖鉆孔機的鉆頭：短螺旋鉆具，適用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土，中等密實以上的砂土，風(fēng)化巖層。螺旋回轉(zhuǎn)頭，采用泥漿護壁，適用于地下水位以上的粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風(fēng)化巖層。巖心螺旋鉆頭，適用于碎石土、中等硬度的巖石及風(fēng)化巖層。巖心鉆頭，適用于風(fēng)化巖層及有裂紋的巖石。鉆頭規(guī)格由用戶據(jù)實際工程的情況選購選配。

        5、常用清水施工工藝

        鉆孔機的旋挖鉆進成孔工藝：旋挖成孔首先是通過底部帶有活門的桶式鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，并直接將其裝入鉆頭內(nèi)，然后再由鉆孔機提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土，這樣循環(huán)往復(fù)，不斷地取土卸土，直至鉆至設(shè)計深度。對粘結(jié)性好的巖土層，可采用干式或清水鉆進工藝，無需泥漿護壁。而對于松散易坍塌地層，或有地下水分布，孔壁不穩(wěn)定，必須采用靜態(tài)泥漿護壁鉆進工藝，向孔內(nèi)投入護壁泥漿或穩(wěn)定液進行護壁。以下僅對旋挖干取土成孔法施工工藝進行探討。
      （1）清水施工工藝的成孔工藝流程：

        在成孔過程中不需泥漿護壁，而是鉆頭在慢速旋挖過程中自造的泥漿對孔壁起到一定穩(wěn)定作用，在旋挖鉆進過程中，鉆頭往返于孔底與地表之間，所形成的孔壁比較粗糙。旋挖鉆孔灌注樁的樁土之間的咬合作用較強，能較好地反映出混凝土樁體與黃土及粉質(zhì)粘土之間的相互作用效應(yīng)。工藝流程見圖1。

        （2）場地布置原則

        根據(jù)設(shè)計要求合理布置施工場地，先平整場地、清除雜物、換除軟土、夯打密實。在進行場地整平后，組織有資格的測量放樣人員，將所有樁位放出，釘好十字保護樁，做好測量復(fù)核，并記錄放樣數(shù)據(jù)備案；規(guī)劃行車路線時，使便道與鉆孔位置保持一定的距離；以免影響孔壁穩(wěn)定；施工場地為旱地而且在施工期間地下水位在原地面以下時，將場地平整夯實，清除雜物；場地位于淺水時，采用筑島后在頂面安裝鉆孔機，筑島頂面高出施工水位1．0m左右；鉆孔機底盤不宜直接置于不堅實的填土上，以免產(chǎn)生不均勻沉陷；鉆孔機的安放位置應(yīng)考慮鉆孔施工中孔口出土清運的方便。

        （3）樁位放樣

        樁位放樣，按“從整體到局部的原則”進行樁基的位置放樣，進行鉆孔的標(biāo)高放樣時，應(yīng)及時對放樣的標(biāo)高進行復(fù)核。采用全站儀準(zhǔn)確放樣各樁點的位置，使其誤差在規(guī)范要求內(nèi)。

        （4）鉆孔機就位

        鉆孔機就位時，要事先檢查鉆孔機的性能狀態(tài)是否良好。保證鉆孔機工作正常。

        （5）埋設(shè)鋼護筒

        （6）在準(zhǔn)確放樣的前提下埋設(shè)護筒，埋設(shè)護筒的方法和要求，應(yīng)符合JTJ041－89（以下簡稱《規(guī)范》）的規(guī)定。如果鉆孔是在陸地上進行的，則一般采用挖坑法，比較簡單易行。

        （7）鋼護筒埋設(shè)工作是旋挖鉆孔機施工的開端，鋼護筒平面位置與垂直度應(yīng)準(zhǔn)確，鋼護筒周圍和護筒底腳應(yīng)緊密，不透水。

        （8）埋設(shè)鋼護筒時應(yīng)通過定位的控制樁放樣，把鉆孔機鉆孔的位置標(biāo)于坑底。再把鋼護筒吊放進坑內(nèi)，找出鋼護筒的圓心位置，用十字線在鋼護筒頂部或底部，然后移動鋼護筒，使鋼護筒中心與鉆孔機鉆孔中心位置重合。同時用水平尺或垂球檢查，使鋼護筒堅直。此后即在鋼護筒周圍對稱地、均勻地回填最佳含水量的粘土，要分層夯實，達到最佳密實度。以保證其垂直度及防止泥漿流失及位移、掉落，如果護筒底土層不是粘性土，應(yīng)挖深或換土，在坑底回填夯實300－500mm厚度的粘土后，再安放護筒，以免護筒底口處滲漏塌方，夯填時要防止鋼護筒偏斜。護筒上口應(yīng)綁扎木方對稱吊緊，防止下竄。

        （9）鋼護筒的制作及埋設(shè)的原則

        長度4m以內(nèi)的鋼護筒，采用厚4—6mm的鋼板制作，長度大于4m的鋼護筒，采用厚6～8mm鋼板制作；鋼護筒埋置較深時，采用多節(jié)鋼護筒連接使用，連接形式采用焊接，焊接時保證接頭圓順，同時滿足剛度、強度及防漏的要求；鋼護筒的內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑，具體尺寸按設(shè)計要求選用；鋼護筒埋設(shè)深度應(yīng)滿足設(shè)計及有關(guān)規(guī)范要求。若樁孔在河流中，應(yīng)將鋼護筒埋置至較堅硬密實的土層中深0．5m以上；鋼護筒頂高出施工水位或地下水位1．5－2．0m，并高出施工地面0．3m；鋼護筒埋設(shè)前，先準(zhǔn)確測量放樣，保證鋼護筒頂面位置偏差不大于5cm，埋設(shè)中保證鋼護筒斜度不大于1％；埋設(shè)鋼護筒前，采用較大口徑的鉆頭先預(yù)鉆至護筒底的標(biāo)高位置后，提出鉆斗且用鉆斗將鋼護筒壓入到預(yù)定位置。用粗顆粒土回填護筒外側(cè)周圍，回填密實。

        （10）鉆孔施工

        鉆孔機成孔一般為清水施工工藝，無需泥漿護壁；若有地下水分布，且孔壁不穩(wěn)定，可向孔內(nèi)投入護壁泥漿或穩(wěn)定液進行護壁。以下是旋挖鉆機鉆孔施工的基本操作：

        清水施工時，將鑰匙開關(guān)打到電源檔，旋挖鉆機的顯示器顯示旋挖鉆機標(biāo)記畫面，按任意鍵進入工作畫面。先進行旋挖鉆機的鉆桅起立桅及調(diào)垂，即首先將旋挖鉆機移到鉆孔作業(yè)所在位置，旋挖鉆機的顯示器顯示桅桿工作畫面。

      從桅桿工作畫面中可實時觀察到桅桿的x軸、Y軸方向的偏移。操作旋挖鉆機的電氣手柄將桅桿從運輸狀態(tài)位置起升到工作狀態(tài)位置，在此過程中，旋挖鉆機的控制器通過采集電氣手柄及傾角傳感器信號，通過數(shù)學(xué)運算，輸出信號驅(qū)動液壓油缸的比例閥實現(xiàn)閉環(huán)起立桅控制。實現(xiàn)桅桿平穩(wěn)同步起立桅。同時采集限位開關(guān)信號，對起立桅過程中鉆桅左右傾斜角度進行保護。在鉆孔作業(yè)之前需要對桅桿進行定位設(shè)置，一般情況下，做直孔作業(yè)，所以需要對桅桿進行調(diào)垂。調(diào)垂可分為手動調(diào)垂、自動調(diào)垂兩種方式。在桅桿相對零位±5°范圍內(nèi)才可通過顯示器上的自動調(diào)垂按鈕進行自動調(diào)垂作業(yè)；而桅桿超出相對零位±5°范圍時，只能通過顯示器上的點動按鈕或左操作箱上的電氣手柄進行手動調(diào)垂工作。在調(diào)垂過程中，操作人員可通過顯示器的桅桿工作界面實時監(jiān)測桅桿的位置狀態(tài)，使桅桿最終達到作業(yè)成孔的設(shè)定位置。在施工過程中，有時也需要斜孔作業(yè)。操作人員需要通過顯示器上的自動定位按鈕進行自設(shè)定零位，然后再進行相同的調(diào)垂操作。

        清水施工鉆孔時通過顯示器按鈕直接進入主工作界面，然后進行鉆孔作業(yè)。鉆孔時先將鉆斗著地，通過顯示器上的清零按鈕進行清零操作，記錄鉆機鉆頭的原始位置，此時，顯示器顯示鉆孔的當(dāng)前位置的條形柱和數(shù)字，操作人員可通過顯示器監(jiān)測鉆孔的實際工作位置、每次進尺位置及孔深位置，從而操作鉆孔作業(yè)。在作業(yè)過程中，操作人員可通過主界面的三個虛擬儀表的顯示一一動力頭壓力，加壓壓力、主卷壓力，實時監(jiān)測液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)開孔，以鉆頭自重并加壓作為鉆進動力，一次進尺短條形柱顯示當(dāng)前鉆頭的鉆孔深度，長條形柱動態(tài)顯示鉆頭的運動位置，孔深的數(shù)字顯示此孔的總深度。當(dāng)鉆斗被旋轉(zhuǎn)擠壓充滿鉆渣后，將其提出地表，操作回轉(zhuǎn)操作手柄使機器轉(zhuǎn)到棄渣車的位置，將鉆渣裝入棄渣車，完畢后，通過操作顯示器上的自動回位對正按鈕機器自動回到鉆孔作業(yè)位置，或通過手動操作回轉(zhuǎn)操作手柄使機器手動回到鉆孔作業(yè)位置。此工作狀態(tài)可通過顯示器的主界面中的回位標(biāo)識進行監(jiān)視。旋轉(zhuǎn)開孔后，以鉆頭自重并加壓作為鉆進動力。當(dāng)鉆斗被旋轉(zhuǎn)擠壓充滿鉆渣后，將其提出地表，裝入棄渣車，同時觀察監(jiān)視并記錄鉆孔地質(zhì)狀況。

        （11）地質(zhì)情況記錄

        地質(zhì)情況記錄按相應(yīng)的地質(zhì)的相關(guān)的表記錄；旋挖鉆孔機鉆進施工時及時填寫《鉆孔記錄表》，主要填寫內(nèi)容為：工作項目，鉆進深度，鉆進速度，及孔底標(biāo)高；《鉆孔記錄表》由專人負(fù)責(zé)填寫，交接班時應(yīng)有交接記錄；根據(jù)旋挖鉆孔機鉆孔鉆進速度的變化和土層取樣認(rèn)真做好地質(zhì)情況記錄，繪制孔樁地質(zhì)剖面圖，每處孔樁必須備有土層地質(zhì)樣品盒，在盒內(nèi)標(biāo)明各樣品在孔樁所處的位置和取樣時間；旋挖鉆孔機孔樁地質(zhì)剖面圖與設(shè)計不符時及時報請監(jiān)理現(xiàn)場確認(rèn)，由設(shè)計單位確定是否進行變更設(shè)計；鉆孔時要及時清運孔口出渣，避免妨礙鉆孔施工、污染環(huán)境；鉆孔達到預(yù)定鉆孔深度后，提起鉆桿，用測量孔深及虛土厚度（虛土厚度等于鉆深與孔深的差值）。

        （12）成孔檢查

        成孔達到設(shè)計標(biāo)高后，對孔深、孔徑、孔壁、垂直度等進行檢查，不合格時采取措施處理。成孔檢查方法根據(jù)孔徑的情況來定，當(dāng)鉆孔為干孔時，可用重錘將孔內(nèi)的虛土夯實，采用直接用測繩及測孔器測，若孔內(nèi)存在地下水，可采用泵吸反循環(huán)抽漿的方法清孔，則采用水下灌注混凝土施工的方法進行鉆孔的測孔工作，清孔時合理控制泥漿的粘度與含砂率；經(jīng)質(zhì)量檢查合格的樁孔，及時灌注混凝土。

        （13）清孔

        清孔是孔樁施工，保證成樁質(zhì)量的重要一環(huán)，通過清孔確保樁孔的質(zhì)量指標(biāo)、孔底沉渣厚度、循環(huán)液中含鉆渣量和孔壁泥垢等符合樁孔質(zhì)量要求，采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進技術(shù)的清孔方法為：樁孔終孔后，將鉆具提高20～50cm，采用大泵量泵入性能指標(biāo)符合要求的新泥漿，并維持正循環(huán)30min以上，直到清除孔底沉渣且使孔壁泥質(zhì)、泥漿含砂量小于4％為止。工程樁孔因有較厚的松散易坍土層，清孔后不能立即終孔，而在孔內(nèi)下入鋼筋籠，安裝好灌漿導(dǎo)管后施行二次清孔作業(yè)，以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求，保證砼成柱質(zhì)量。