机械旋挖成孔灌注桩施工工艺
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附件一 10 旋 挖 成 孔 灌 注 桩 附件一
10 一、 一般规定
1旋挖成孔施工具有低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快、自带动力、无泥浆循环等特点,适用于对噪音、振动、泥浆污染要求严的场地施工。 2适用地层:除基岩、漂石等地层外,一般地层均可用旋挖方法成孔。 3成孔直径一般为600~3000mm,一般最大孔深达76m。 4多用于大型建(构)筑物(如大型立交桥、工业与民用建筑)基础桩、抗浮桩及用于基坑支护的护坡桩等。
二、 材料要求 1预搅拌混凝土:坍落度一般要求为180~200mm,和易性及标号符合设计要求,常用标号为C20~C40。 2钢筋:品种和规格均符合设计要求,并有出厂合格证及复试合格报告。 3垫块:用1:3水泥砂浆埋22#火烧丝提前预制或用水泥砂浆做成轻式预制块或采用塑料卡。 4火烧丝:规格18~22#。 5盖板:盖孔使用。 6钻机耗材:液压油、齿轮油、润滑油、柴油、钢丝绳、斗齿、齿座、销垫等符合要求。 7 泥浆制备材料;膨润土、纯碱、外加剂等符合要求。
三、 主要机具 一般采用进口或国产旋挖钻机及与之相配套的各类钻头、泥浆泵、泥浆管、导管、电焊机、测绳等。 1 旋挖钻机:目前国内常用旋挖钻机主要有意大利R-208、R-312、R-412、R-516、R-618、R-622、R-725、R-825、R-930,德国BG-15、BG-18、BG-22、BG-25及日本的旋挖钻机。 表1 旋挖钻机主要技术性能参数表
钻机型号 R-412 R-516 R-622 BG-15 BG-18 最大钻孔直径(mm) 1500 2000/1500 2500 1800 1800
最大孔深(m) 55 41/61 77 52 64 附件一 10 最大扭矩(kNm) 122 165 201 172 205 主卷扬最在起拔力(kN) 150 170 200 160 233
副卷扬最大起拔力(kN) 65 75 140 80 80
发动机最大功率(kW) 169 224 300 148 148
整机重量(T) 48 60 70 52 70
2 钻杆:旋挖钻机常用钻杆有传动键伸缩式圆钻杆和伸缩式方钻杆。 传动键伸缩式圆钻杆双分为机锁式、摩阻式和多锁式。 3 旋挖钻斗:旋挖钻机常用钻斗有:底开式钻斗、半合式钻斗、销定式钻斗,其中底开式最为常见,分为普通单盖和捞砂双层底式。 4 斗齿:常用的有楔形及弯角齿套两种,切削角为35º~55º,小切削角适用于软土层钻进,弯角齿套切削角为60º~70º,适用于硬土层钻进。 5 导管:宜用厚壁丝扣连接的钢导管,规格有200、250、300、350等,且密封性良好。 6 测绳:要求标准点牢固,绳体伸缩性低。
四、 作业条件 (一) 熟悉工程图纸和工程地质资料,踏勘施工现场。检查设计图纸是否符合国家有关规范,图纸表示是否明确无误,掌握地表、地质、水文等勘察资料,场地要平整,且地耐力不少于100kPa,施工桩点5m以内应无空中障碍。 (二) 根据用量选择合适的管道供水,并选择合适的配电。 (三) 钻头、钻杆以及钢丝绳长度的选取,依据地层条件不同选择不同钻头与钻杆,一般机锁式钻杆适用坚硬地层,而摩阻式钻杆适于一般较软地层。钢丝绳长度选择可按如下公式确定:钢丝绳长度=孔深+机高+15~20m。 (四) 消耗材料的物资准备,包括:钻机配套的润滑油、液压油、柴油、钢丝绳、斗齿等各种零部件的购买或预订;工艺要求上需要准备的膨润土、纯碱及各种泥浆外加剂、护筒、电焊机、各种管线、电缆线等。 (五) 现场布置与设备调试:设计总平面图,并依据平面图进行布置,搭建临时设施,砌筑深层次池,泥浆池大小一般为钻孔体积的1.5~2倍,高约1.5m。对钻机和各种配套设施进行安装调试,确保其安全可靠性及完好性。 (六)清除障碍物:特别注意空中设施如高压输电线、电缆等。施工前要收集场地作业附件一 10 面地下的各种设施,包括电缆、管线、枯井、防空洞、地下管道、古墓、暗沟等,事先标识或拆除处理完毕。
五、 施工工艺 (一)旋挖成桩灌注桩施工工艺流程图。如图13.5.1。 (二)钻机安装就位:要求地耐力不小于100kPa,履盘座落的位置应平整,坡度不大于3°,避免因场地不平整,产生功率损失及倾斜位移,重心高还易引发安全事故。 (三)拴桩:桩位置确定后,用两根互相垂直的直线相交于桩点,并定出十字控制点,做好标识并妥加保护。 (四)对准桩位:首先调整旋挖钻机的桅杆,使之处于铅垂状态,让钻斗或螺旋钻头对正桩位。 (五)埋设护筒:定出十字控制桩后,可采用钻机进行开孔钻进取土,钻至设计深度,进行护筒埋设,护筒宜采用10mm以上厚钢板制作,护筒直径应大于孔径200mm左右,护筒的长度应视地层情况合理选择。护筒顶部应高出地面200mm左右,周围用粘土填埋并夯实,护筒底应座落在稳定的土层上,中心偏差不得大于50mm。测量孔深的水准点,用水准仪将高程引至护筒顶部,并做好记录。 附件一
10 钻机安装就位 栓桩,对正孔位 钻斗或短螺旋钻提钻,埋设孔口护验护下入长
泥浆稳定液
孔内注入泥浆稳定下入钻斗、旋挖钻提钻、卸土、铲车运土 钻至设计标高,改用捞砂钻头斗
注入稳下入钻斗
验 下钢钢筋笼制测下边灌注边起拔套管 灌注混凝土
二次清
控制桩顶标高成桩检附件一 10 图13.5.1 (六) 泥浆制作:采用现场泥浆搅拌机制作,宜先加水并计算体积,在搅拌下加入规定的膨润土,纯碱以溶液的方式在搅拌下徐徐加入,搅拌时间一般不少于3min,必要时还可加入其他外加剂如增粘降失水剂、重晶石粉增大泥浆比重,锯末、棉子等防止漏浆。制备泥浆的性能指标如下表。 制备泥浆性能指标
项 目 性能指标 检验方法 比 重 1.04~1.18 泥浆比重计 粘 度 18~25s 500/700漏斗法 固相含量 6%~8% 胶 体 率 >95% 含 砂 率 <2% PH 值 7~9 PH试纸
(七) 旋挖钻进成孔。 1 钻头着地,旋转,钻进。以钻具钻头自重和加压油缸的压力作为钻进压力,每一回次的钻进量应以深度仪表为参考,以说明书钻速、钻压扭矩为指导,进尺量适当,不多钻,也不少钻。钻多,辅助时间加长,钻少,回次进尺小,效率降低。 2 当钻斗内装满土、砂后,将其提升上来,注意地下水位变化情况,并灌注泥浆。 3 旋转钻机,将钻斗内的上卸出,用铲车及时运走,运至不影响施工作业为止。 4 关闭钻斗活门,将钻机转回孔口,降落钻斗,继续钻进。 5 为保证孔壁稳定,应视表土松散层厚度,孔口下入长度适当的护筒,并保持泥浆液面高度,随泥浆损耗及孔深增加,应及时向孔内补充泥浆,以维持孔内压力平衡。 6 钻遇软层,特别是粘性土层,应选用较长斗齿及齿间距较大的钻斗以免糊钻,提钻后应经常检查底部切削齿,及时清理齿间粘泥,更换已磨钝的斗齿。 钻遇硬土层,如发现每回次钻进深度太小、钻斗内碎渣量太少,可换一个较小直径钻斗,先钻一小孔,然后再用直径适宜钻斗扩孔。 附件一 10 7 钻砂卵砾石层,为加固孔壁和便于取出砂卵砾石,可事先向孔内投入适量粘土球,采用双层底板捞砂钻斗,以防提钻过程中砂卵砾石从底部漏掉。 8 提升钻头过快,易产生负压,造成孔壁坍塌,一般钻斗提升速度可按下表推荐值使用。 钻斗升降速度推荐值
桩径 (mm) 装满渣土 钻斗提升 (m/s) 空钻斗 升降 (m/s) 桩径 (mm)
装满渣土 钻斗提升 (m/s) 空钻斗 升降 (m/s)
700 0.973 1.210 1300 0.628 0.830 1200 0.748 0.830 1500 0.575 0.830 9 在桩端持力层钻进时,可能会由于钻斗的提升引起持力层的松驰,因此在接近孔底标高时应注意减小钻斗的提升速度。 (八) 清孔:因旋挖钻用泥浆不循环,在保障泥浆稳定的情况下,清除孔底沉渣,一般用双层底捞砂钻斗,在不进尺的情况下,回转钻斗使沉渣尽可能地进入斗内,反转,封闭斗门,即可达到清孔的目的。 (九)钢筋笼制作,按设计图纸及规范要求制作。一般不超过29m长可在地表一次成型,超过29m,宜在孔口焊接。 (十)下钢筋笼:钢筋笼场内移运可用人工抬运或用平车加托架移运,不可使钢筋笼产生永久性变形;钢筋笼起吊要采用双点起吊,钢筋笼大时要用两个吊车同时多点起吊,对正孔位,徐徐下入,不准强行压入。 (十一)下导管:导管连接要密封、顺直,导管下口离孔底约3Ocm即可,导管平台应平整,夹板牢固可靠。 (十二)浇注混凝土: 1 钢筋笼、导管下放完毕,作隐蔽检查,必要时进行二次清孔,验收合格后,立即浇注混凝土。 2 使用预拌混凝土应具备设计的标号,良好的和易性,坍落度宜为180~220mm。 3 初灌量应保证导管下端埋入混凝土面下不少于0.8m。 4 隔水塞应具有良好的隔水性能,并能顺利排出。 5 导管埋深保证2~6m,随着混凝土面上升,随时提升导管。 6 混凝土灌至钢筋笼下端时,为防止钢筋笼上浮,应采取如下措施,在孔口固定钢筋笼上端;灌注时间尽量缩短,防止混凝土进入钢筋笼时流动性变差;当孔内混凝土面进入钢筋