公路施工：旋挖钻跟进式护筒+化学造浆剂成孔施工工法

旋挖钻跟进式护筒旋挖钻跟进式护筒 化学造浆剂成孔施工工法化学造浆剂成孔施工工法 中交一公局第三工程有限公司 中交一公局集团有限公司加西公路 3 标项目总承包部 1 1、前言、前言 旋挖钻桩机施工技术的应用越来越普及， 这是由于其相较于普通钻机而言在实际应用具 有明显的优势，但在砂卵石地质条件下，旋挖钻施工塌孔、缩孔现象严重，若有地下水，则 更加不易施工。 因此施工单位应重视对旋挖桩机施工技术的有效掌控， 在传统的旋挖钻机钻 孔的基础上深入研究砂卵石地层下， 旋挖钻机采用护筒驱动器、 自带跟进式护筒护壁旋挖钻 孔施工、使用桩博士高效聚合物泥浆，比重小、含砂率极低、粘度高、性能持久性强、清洁 环保从而高效的完成桩基的施工。 2 2 工法特点工法特点 2.1. 旋挖钻机动力头和自动跟进式护筒与护筒驱动器连接装置，由动力头连接轴、连 接体、销轴、挡销、开口销以及护筒驱动器组成，动力头旋转加压时通过连接体和护筒驱动 器对护筒实现直接驱动。使用该装置护筒最大埋深可达 12m,护筒拆除时只需将旋挖钻钻机 反转，便可轻松拆除护筒，省时省力。 2.2. 采用桩博士旋挖桩专用聚合物泥浆进行钻孔，防止塌孔严格控制方量与提高桩基 施工效率。 2.3. 采用旋挖钻进行桩基施工可减少对周围土层的扰动。 2.4. 机械化程度高，质量可控，安全性高。 3.3.适用范围适用范围 本工法适合于砂卵石地层等特殊地质条件下的桩基施工，旋挖钻成孔施工、安全性高， 可以有效避免桩基钻孔过程中出现的漏浆、塌孔、超方等事故，提高了桩基的成孔质量。 4.4.工艺原理工艺原理 我标段部分桩基所使用的是中联 ZR360 旋挖钻机，最大牵引力为 600kN，摩擦式钻杆最 大钻深为 98 米，机锁式钻杆最大钻深为 64m，一般正常情况下钻成一个 30 米的孔深仅需 3 个小时，所配备的自动跟进式护筒有 2 米到 4 米，动力钻头最大有 1-2.5 米，动力钻头链接 护筒时通过驱动套下埋护筒， 有效保证了旋挖桩钻高效率钻孔与灌桩， 同时搭配使用的化学 造浆剂具有比重小、含砂率极低、粘度高、性能持久性强、清洁环保、无漏浆和塌孔现象。 第 1 页 共 10 页 5.5.施工流程及操作要点施工流程及操作要点 5.1 旋挖桩施工步骤 图 1 工艺流程图 5.2 机械选择对比 旋挖钻机护筒驱动器和动力头与自动跟进式护筒装置埋设护筒与钻孔施工工艺 目前我标段桩基施工中采用的钻孔机械有旋挖钻和冲击钻两种。 第 2 页 共 10 页 表 2 工艺对比表 钻机种类 旋挖钻机 冲击钻机 适用地层 最大单轴抗压强度不宜大于 30MPa 最大单轴抗压强度可达 50MPa 以 上 成孔质量 孔径、竖直度均较好，孔壁摩擦 力大，易发生孔内坍塌 孔径、竖直度均较好，不易塌孔， 但孔壁泥皮厚 文明施工 噪音较小，文明施工好 泥浆量大、 噪音震动对环境影响大， 文明施工差 便捷性 可移动，设备性能好，电脑坐标 定位及显示钻孔垂直深度，钻臂 能自动拉升，成孔时间短等等 能适应各种不同地质情况， 较之其 它型式钻机适应性强 5.3 施工工艺 5.3.1 施工准备 由于旋挖钻机回转半径大，钻杆高，自重大，在作业时需要 11 米宽操作平台在钻机就 位前使用挖掘机将原地面的软弱土层清除，平整整个场地并夯实做为钻机的施工作业平台， 并保证场地有-定硬度以免钻机沉陷或倾斜。 若场地软土较厚， 硬度不够， 则在表面铺设 60cm 后的砖渣并平整碾压，保证钻机施工作业的安全性。 5.3.2 测量控制 开孔前，桩位应定位准确，在桩位外设置定位龙门桩。孔桩定位方法是采用图纸上桩 位平面图标注出的桩中心坐标， 用全站仪采取已知后视点的方法设站后视之后放出桩中心点， 确保放线的速度及桩位准确性。 5.3.3 钻机就位 通过自身履带爬行至钻桩位， 由机械自身电脑控制进行钻机桅杆与机身水平和垂直调整， 确保垂直度偏差不大于 1。 5.3.4 自动跟进式护筒埋设 旋挖钻机动力头和自动跟进式护筒与护筒驱动器连接装置，由动力头连接轴、连接体、 销轴、挡销、开口销以及护筒驱动器组成，动力头旋转加压时通过连接体和护筒驱动器对护 筒实现直接驱动。将第一节护筒顶部固定在驱动器的外套筒体内，再根据桩身长度，将第一 节护筒尾部连接上第二节、第三节至第 N 节护筒，进行埋设护筒作业，最后将驱动器提起， 逐步带动护筒起竖至桩孔顶部，一般护筒埋深 3-12m，根据现场情况选择合适的护筒深度， 至此完成护筒埋设作业。 第 3 页 共 10 页 图 2 护筒驱动器自动跟进式护筒进行埋设护筒 表 3 自动跟进式护筒与常规护筒对比 护筒驱动器埋设护筒 钢护筒 护筒种类 自动跟进式护筒 常规钢护筒 埋设时间 1.5-2h 1h 准确率 ＜1 ＜1.5 护筒长度 一般 2-16m 乃至全护筒 2-3m 工作原理 动力头旋转加压时通过连接体 和护筒驱动器对护筒实现直接 驱动，完成护筒埋设。 按要求钻至要求深度，下埋钢护筒 优点 定位精确，垂直度易掌控、可实 现（全） 长护筒施工、节省下护 筒时间、可拔出更长的护筒、能 稳定孔壁、 隔离地表水导向钻头、 保护操作原地面、 更能有效防止 塌孔、从而控制砼方量，高质量 完成桩基施工。 能稳定孔壁、防止塌孔、隔离地表 水导向钻头、保护操作原地面。 5.3.5 化学泥浆剂配制 首先采用干孔施工，塌孔现象严重、沉渣厚度一直增加、灌注混凝土时超方严重，后经 项目决定， 采用桩博士旋挖桩专用聚合物泥浆进行钻孔， 防止塌孔严格控制方量与提高桩基 施工效率。以下表 1 和表 2 是采用专用聚合物泥浆前后在 K145530 塔洼大桥施工的对比 表 4 化学泥浆作用表 使用聚合物泥浆前 使用聚合物泥浆后 地质概括 主要为洪积粉土、含碎石粉土、碎石、含 砾粉土、含碎石粉质粘土及角砾等 成孔时间 4-5 h 不等 2-3 h 沉渣厚度 0.6m 0.05m 超方量 23.8 0.3 效果 含砂率高、无粘度、有比重小、含砂率极低、 第 4 页 共 10 页 漏浆和塌孔现象 粘度高、 性能持久性强、 清洁环保、 无漏浆和塌 孔现象 表 5 化学泥浆参量表 聚合物泥浆用量对比 地质概括 主要为洪积粉土、含碎石粉土、碎石、含砾 粉土、含碎石粉质粘土及角砾等 检测方法 泥 浆 用 量 袋/2.5kg 3 m/袋 6 m/袋 8 m/袋 粘度 37-44 28-32 14-20 马氏漏斗 PH 9-12 8-10 5-7 PH 试纸 沉渣厚度 0.05 0.05 0.1 测绳 聚合作用 优 优 差 含砂率 ≤0.4 ≤0.5 ≤0.8 含砂率测试仪 成本 高 中 低 经过表 1 和表 2 的对比，在为了有效控制沉渣厚度、增强桩基承载力、降低灌注难度及 施工成本、减少工人劳动强度、极大提高了工人劳动效率，我项目采用每 6 米一袋的旋挖桩 专用聚合物泥浆进行水下桩基配比。 图 4 化学造浆剂 桩博士旋挖桩专用聚合物泥浆作用 ①.冲洗底孔桩博士高效聚合物泥浆可在钻头水眼处形成高速的液流，喷向井底。这 高速喷出的高效聚合物泥浆可将由泥浆压力与地层压力差而被压持在井