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工程中成孔作業(yè)的施工機械．廣泛用于市政建設、公路橋梁、高層建筑等地基礎施工工程，配合不同鉆具，適應于干式（短螺旋），或濕式（回轉斗）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。旋挖鉆機適應我國大部分地區(qū)的土壤地質條件，使用范圍廣，基本可滿足橋梁建設，高層建筑地基礎等工程的使用．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備與常用清水施工工藝進行技術上探討有著十分重要的意義。

        一、施工準備
        1、資料準備

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

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

        （3）主要施工機械及其配套設備的技術性能資料，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計或施工方案，有關載荷、施工工藝的試驗參考資料。

        會審圖紙

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

        2、施工機械與設備

        用的測量儀器，如、經緯儀、水準儀、鋼卷尺、旋挖鉆孔機、電焊機等機械設備須有出廠合格證。施工所需要的設備建議參見表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、二次線接線處應有齊全的防護罩；二次線應使用線鼻子；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和防震圈，不準在露天曝曬；乙炔氣和氧氣瓶距離應大于5m；乙炔氣瓶在使用時必須裝回火防止器；皮管應用夾頭緊固；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，不產生移動和搖晃，鉆具的安裝應符合生產廠家的標準。施工時可配用短螺旋鉆頭、回轉斗，巖心鉆頭，巖心回轉鉆頭等各種規(guī)格的鉆頭。施工時，根據不同的土壤、地質條件按下列規(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，風化巖層。螺旋回轉頭，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、碎石土及風化巖層。巖心螺旋鉆頭，適用于碎石土、中等硬度的巖石及風化巖層。巖心鉆頭，適用于風化巖層及有裂紋的巖石。鉆頭規(guī)格由用戶據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破碎巖土，并直接將其裝入鉆頭內，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，不斷地取土卸土，直至鉆至設計深度。對粘結性好的巖土層，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粘土之間的相互作用效應。工藝流程見圖1。

        （2）場地布置原則

        根據設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，做好測量復核，并記錄放樣數據備案；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，以免產生不均勻沉陷；鉆孔機的安放位置應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，進行鉆孔的標高放樣時，應及時對放樣的標高進行復核。采用全站儀準確放樣各樁點的位置，使其誤差在規(guī)范要求內。

        （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）埋設鋼護筒

        （6）在準確放樣的前提下埋設護筒，埋設護筒的方法和要求，應符合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準確，鋼護筒周圍和護筒底腳應緊密，不透水。

        （8）埋設鋼護筒時應通過定位的控制樁放樣，把鉆孔機鉆孔的位置標于坑底。再把鋼護筒吊放進坑內，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。護筒上口應綁扎木方對稱吊緊，防止下竄。

        （9）鋼護筒的制作及埋設的原則

        長度4m以內的鋼護筒，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；鋼護筒的內徑應大于鉆頭直徑，具體尺寸按設計要求選用；鋼護筒埋設深度應滿足設計及有關規(guī)范要求。若樁孔在河流中，應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；鋼護筒埋設前，先準確測量放樣，保證鋼護筒頂面位置偏差不大于5cm，埋設中保證鋼護筒斜度不大于1％；埋設鋼護筒前，采用較大口徑的鉆頭先預鉆至護筒底的標高位置后，提出鉆斗且用鉆斗將鋼護筒壓入到預定位置。用粗顆粒土回填護筒外側周圍，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，將鑰匙開關打到電源檔，旋挖鉆機的顯示器顯示旋挖鉆機標記畫面，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，通過數學運算，輸出信號驅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置，一般情況下，做直孔作業(yè)，所以需要對桅桿進行調垂。調垂可分為手動調垂、自動調垂兩種方式。在桅桿相對零位±5°范圍內才可通過顯示器上的自動調垂按鈕進行自動調垂作業(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垂工作。在調垂過程中，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定零位，然后再進行相同的調垂操作。

        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前位置的條形柱和數字，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，孔深的數字顯示此孔的總深度。當鉆斗被旋轉擠壓充滿鉆渣后，將其提出地表，操作回轉操作手柄使機器轉到棄渣車的位置，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識進行監(jiān)視。旋轉開孔后，以鉆頭自重并加壓作為鉆進動力。當鉆斗被旋轉擠壓充滿鉆渣后，將其提出地表，裝入棄渣車，同時觀察監(jiān)視并記錄鉆孔地質狀況。

        （11）地質情況記錄

        地質情況記錄按相應的地質的相關的表記錄；旋挖鉆孔機鉆進施工時及時填寫《鉆孔記錄表》，主要填寫內容為：工作項目，鉆進深度，鉆進速度，及孔底標高；《鉆孔記錄表》由專人負責填寫，交接班時應有交接記錄；根據旋挖鉆孔機鉆孔鉆進速度的變化和土層取樣認真做好地質情況記錄，繪制孔樁地質剖面圖，每處孔樁必須備有土層地質樣品盒，在盒內標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剖面圖與設計不符時及時報請監(jiān)理現(xiàn)場確認，由設計單位確定是否進行變更設計；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

        成孔達到設計標高后，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。成孔檢查方法根據孔徑的情況來定，當鉆孔為干孔時，可用重錘將孔內的虛土夯實，采用直接用測繩及測孔器測，若孔內存在地下水，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；經質量檢查合格的樁孔，及時灌注混凝土。

        （13）清孔

        清孔是孔樁施工，保證成樁質量的重要一環(huán)，通過清孔確保樁孔的質量指標、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量要求，采用正循環(huán)回轉鉆進技術的清孔方法為：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、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，而在孔內下入鋼筋籠，安裝好灌漿導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，保證砼成柱質量。