公路施工：旋挖钻干钻成孔施工工法

旋挖钻干钻成孔施工工法旋挖钻干钻成孔施工工法 GGG（中企）C1-2017 中交第一公路工程局有限公司 中交第一公路工程局有限公司总承包经营分公司 刘强，何仁清，姚永庆，李兵元，唱立军 1.1.前言前言 1.1 工法形成原因及过程 随着全球经济的高速发展,基本建设范围的持续拓宽,以人为本和保护环境的理念 乃至相关法律法规实施的不断强化, 使桩基础特别是钻孔灌注桩基础几乎取代了其他基 础,得到了广泛的应用空间。旋挖钻机因其效率高、污染少、功能多的特点在国内外被 广泛推广应用。 乌鲁木齐东二环项目第二合同段，施工所在区域在大地构造上，其南部山区为北天 山褶皱带，中部平原为山前凹陷带，北部沙漠区为准噶尔地块，其间以深大断裂为界。 桩基工程所涉及到的地质从地表向下深入主要为杂填土层、强风化泥岩层、中风化泥岩 层、中风化砂岩层等，承载力最大达到 1000kpa。本地区地下水较匮乏，打井取水严格 限制，施工用水困难；桩基施工的传统工艺，需要泥浆辅助，需水量较大。乌鲁木齐地 区市政工程对环保的要求相对较高，桩基施工产生大量废渣，对环保、市容、文明施工 造成很大困扰，同时也加大了资金的投入。整体工期的紧缩使桩基工程的施工时间大大 缩短。另外，工程受当地征地拆迁影响，施工进度呈现前期慢后期抢的趋势，工期紧任 务重， 在此情况下最大限度的节省时间加快施工进度成为必然 ； 采用旋挖干钻成孔技术， 有效的解决了一系列问题。 经过对乌鲁木齐东二环项目桩基采用旋挖钻机干钻成孔施工 的总结，形成了“旋挖钻干钻成孔施工工法” ，该工法工艺技术先进，经济合理，安全 可靠，具有明显的社会、经济效益和推广应用价值。 1.2 工法概况 旋挖钻干钻成孔是通过旋挖钻进行直接旋挖成孔，不采取泥浆护壁形式，直接钻进 至设计桩底，通过卵石层时还要控制钻杆压力和钻进速度，减少扰动两侧孔壁，改进钻 头，防止引起塌孔，能够有效的解决桩基在卵石层，岩层，泥岩层等地质条件下塌孔问 题，施工方法安全高效。 第 1 页 共 13 页 1.3 关键技术的成熟性与可靠性 国内已经有大量关于旋挖钻干钻成孔的理论研究和实践，取得大量科研成果。本工 法在此基础上进行了创新和改进，研究过程中进行了大量的实践，取得了较好的经济、 社会、环保效益。通过控制钻杆压力和钻进速度，减少扰动两侧孔壁，改进钻头，能够 有效的解决桩基在卵石层，岩层，泥岩层等地质条件下塌孔问题，施工方法安全高效， 采用钻进前放样控制和成孔后复测，能够有效控制偏位问题，采用钢筋网吊装固定装置 技术， 能够有效确保钢筋吊装施工安全， 利用该施工技术能够有效的解决桩基在卵石层， 岩层，泥岩层等地质条件下塌孔问题，施工方法安全高效，机械化施工，效率高，能够 最大程度的节省施工周期，同时不需要泥浆护壁，可以有效的减少水资源使用，减少环 境污染，最大限度的保护生态环境。 1.4 鉴定结果 2017 年 7 月 14 日，中国公路建设行业协会在兰州主持召开了公路工程科技创新成 果奖的评审鉴定会，与会专家听取了课题组的汇报、审阅了相关资料，经询问和讨论， 形成鉴定意见如下 该课题研究成果总体达到国内先进水平，可以在类似工程中推广应用。 1.5 工法应用情况 中交一公局在乌鲁木齐东二环项目施工过程中，总结提出了旋挖钻干钻成孔施工 工法 ，该工法有效的解决了桩基穿越卵石层、泥层、岩层问题，节省了大量施工用水， 保护了生态环境，降低了成本，技术先进，经济和社会效益明显。 建设方技术部门认为该施工工艺具有操作方便，降低成本，保护环境，安全高效 等优点，适用于西北干旱地区尤其是新疆地区公路及市政工程水资源缺乏、生态环境脆 弱、环保要求高、穿越卵石层、泥层、岩层等地带的桩基施工，可为今后类似工程借鉴。 1.6 获奖情况 本工法已被评为中交一公局局级工法 ； 依托于本工法的“雪域雄鹰”QC 小组荣获新 疆维吾尔自治区优秀质量小组称号，同时其 QC 成果降低钻孔灌注桩混凝土充盈系数 在新疆维吾尔自治区第三十八次质量小组大会上被评为二等奖；本技术申报国家级实用 新型专利 1 项旋挖钻干钻成孔钢筋网吊装固定装置（201621451646.2） 。 2.2.工法特点工法特点 2.1 本工法与常规施工方法相比不仅解决了市政工程范围内缺水、环保要求高的条 件下桩基施工的难题，而且还具有以下特点。 第 2 页 共 13 页 2.1 成孔工艺不同 旋挖钻机用筒式钻头成孔， 利用钻杆和钻斗的旋转将斗齿切削下来的土直接装进筒 式容器内，然后由钻杆提出。通过钻斗的旋转、削土、提升和出土，多次反复成孔。 2.2 就位方式不同 旋挖钻机通常采用履带式行走体系，移动方便，就位仅需几分钟，钻机整体臵于履 带上进行钻孔作业。 2.3 施工需求能源不同 旋挖钻机由自带的柴油发动机输出动力来完成钻机的行走移动和钻进成孔工作。 2.4 钻进工效不同 旋挖钻机钻杆为液压伸缩式，与钻头相连，可快速下钻和提钻，使钻进速度快，效 益高。 2.5 自身稳定性的可调程度不同 旋挖钻机自身稳定性通过底盘伸缩式履带调整，机体垂直度，钻杆垂直度，成孔垂 直度通过电子监测元件控制，操作手可直接读取，操作起来简易方便。 3.3.适用范围适用范围 本工法适用于桥梁桩基为黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩地质层的施 工。 4.4.工艺原理工艺原理 旋挖钻干钻成孔是通过带有活门的桶式钻头回旋破碎岩土层，并直接将其装入钻头 内，然后再由伸缩式钻杆将钻头提出孔外进行卸土，这样上下循环，不断取土、卸土， 直至钻到设计孔底标高。 5.5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.5.1 1 施工工艺流程施工工艺流程 第 3 页 共 13 页 图图 5.1-15.1-1 施工工艺流程图施工工艺流程图 5.5.2 2 操作要点操作要点 5.2.5.2.1 1 施工准备施工准备 1 施工场地达到“三通一平” ，修筑进场道路，架设电力线路，修整旋挖钻钻机工作 平台。施工范围内的地上、地下障碍物、管线要清理或改移完毕。 2 测量放样，准确定出各桩桩位，并在桩的前后左右设置护桩，以供随时复核桩 的中心和标高。 平整场地 桩位放样 钻机就位开孔 埋设护筒制作护筒 旋挖钻进 清孔 清理钻渣 吊装钢筋笼 安装砼导管 二次清孔 钢筋笼制作和运输 灌注水下砼 拔出导管 拔出护筒 拌制和运输混凝土制备试件 第 4 页 共 13 页 图图 5.2.1-15.2.1-1 修筑进场道路修筑进场道路 图图 5.2.1-25.2.1-2 修整工作平台修整工作平台 图图 5.2.1-35.2.1-3 GPSGPS 测量放样测量放样 图图 5.2.1-45.2.1-4 桩位确定桩位确定 5.2.5.2.2 2 埋设护筒埋设护筒 护筒采用直径大于桩径 200mm， 长 3.0m 的钢制护筒， 埋设护筒时采用十字定位法埋 设，即在距桩中心 1.0--1.2m 处，呈垂直方向埋设四个控制桩，控制桩埋深不少于 0.5m。用回交的方法确定桩中心（并在护筒上标出护桩标记） ，埋设护筒顶口高出地面 20cm 左右，护筒周围用粘土捣实，确保护筒埋设牢固。