旋钻挖桩原理.docx

1、旋钻挖桩原理第一节 旋挖钻孔灌注桩基础技术方案一 概述钻孔桩工程，现场地形、地质情况 本标段共有钻孔桩576根，桩径1.5m，桩长60m，每个墩身下设18根，左右幅各9根，属于群桩基础，上设大体积承台。桩基按“m”法进行计算和配筋，其入土深度，在设计中已考虑了恒载、活载、温度、支座位移、砂土液化、湿陷性黄土等因素的影响。0#台、1#墩、2#墩身桩基础分别地处黄土台塬上、中、下部，地质情况主要为黄土、粉质粘土、细纱；3#11#地质情况大体为细砂、中砂、粉土、卵石土、粉质粘土，其中粉质粘土和细砂主要集中在桩体下部。具体分布情况如下图示。12#32#地质情况大体为细砂、中砂、卵石土和粉质粘土，其中卵

2、石层相对厚点，在钻孔中发现两层胶结带，特别难钻，分别处于桩体中下部和桩底部位。具体分布情况如下图示意。 二、混凝土配合比的设计 桩体设计为25#混凝土，为确保其质量，特委托陕西省公路工程试验检测中心进行配合比的设计。具体情况如下：试件的制作和混凝土的强度检验结果 水泥 砂 碎石 水 技术参数 尧柏中砂 碎石饮用水 砂率(%)44配合比 11%水灰比 产地 蒲城 霸河 当地 180-220kg/m34108001017197密度(kg/m3)2428注: 1、设计强度为25mpa,配制强度为 2、抗压试件尺寸：151515cm 3、检验标准：jgj55-2000、jtj053-94 4、极限抗压

3、强度：7天为;28天为(修正系数取2、混凝土配合比的设计计算（1）、混凝土试配强度的计算fcu,0fcu,k + fcu,0混凝土的施工配制强度(mpa)fcu,k混凝土的设计强度等级(mpa)，取fcu,k25mpa强度标准差(mpa)取 fcu,025+（2）、水灰比的计算 w/cka*fce/(fcu,0+ka*kb*fce)ka,kb-回归系数,对于碎石，ka;kb.fce水泥28天抗压强度实测值(mpa)fcekc*fce,g kc水泥富裕系数,kcfce,g水泥强度等级值, fce,g则 fce w/c +（3）、坍落度、集料最大粒径、用水量的选取本大桥钻孔桩采用水下混凝土施工法，

4、考虑到桩径大、桩长深、混凝土方量大、浇注时间长，因此选取坍落度为180mm220mm。 钻孔桩主筋净间距15.3cm，43.82cm,因此最大碎石粒径选用31.5mm,最小粒径5mm,为连续级配。 根据混凝土坍落度查普通混凝土配合比设计规程（jgj552000 j642000）中表4.0.12，同时结合现场施工经验，取每方混凝土用水量为mwo240kg。 考虑到混凝土的灌注时间长，为充分保证施工过程顺利，因此添加适当的高效减水剂（dlh型），起缓凝和减水作用，减水率19%，掺量为水泥的1%，则实际拌和用水为： wmwo*（1-） 240（1-19%）195kg（4）、水泥用量（mco）的计算m

5、comwo（w/c）195/406kg（5）、粗细集料用量的计算（质量法）假定混凝土容重mcp2400kg/m3，根据经验选取砂率s44%。 mco+mgo+mso+mwomcp （mgo、mso分别为石子、砂子质量） smso/（mgo+mso）100% 经计算得：mso792kg；mgo1007kg（6）、每方混凝土材料用量计算水泥（c）：406 kg 水（w）：195 kg 高效减水剂：4.06 kg 砂（s）：792 kg 碎石（g）：1007 kg（7）、试拌和，检查混凝土的和易性 为准确反映实验结果，现用50l拌和机拌和，30l实验材料试拌。同时，为检查砂率是否合适，在用水量和水泥

6、用量不变的情况下，变更砂率2%，既砂率分别为42%、44%、46%，具体数量如下： 砂率 ： 42% 44% 46% 水泥： 水： 中砂： 碎石： 外加剂： 试拌结果发现,砂率为44%的混凝土和易性交好,坍落度为200mm时，经抹面试验,沙浆数量较为适宜，以此配合比为基准配比。（8）、强度试验 为检查水灰比是否合适，以基准配比为基础，在保持砂、石和用水量不变的情况下，变更水泥用量，得到三组混凝土，材料数量如下：水灰比 ： 水泥： 水： 中砂： 碎石： 外加剂： 根据混凝土28天抗压强度结果和灰水比关系对照得知，当水灰比为,砂率为44%，与试配强度最相吻合。则选用此组配合比。（9）、调整实测混凝

7、土体积密度为2428kg/m3，计算混凝土体积密度为2404.06kg/m3，对计算混凝土量进行调整，调整系数2428，则最终混凝土配合比材料用量为:水泥： 410kg水： 195197 kg中砂： 792800 kg碎石： 10071017 kg外加剂： 4.10 kgc：w：s：g：dlh410：197：800：1017：1:三、旋挖钻机与常规钻机比较的特点及适用范围。 1、旋挖钻机不同与常规钻机的特点 区别 旋挖钻机 回旋钻机 1成孔工艺不同 用筒式钻头成孔，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。 用梳齿钻头、滚刀钻头等将土切削，通过循环泥浆带出孔口。 2就位方式不同 履

8、带式行走体系移动方便，就位仅需几分钟，钻机整体置于履带上进行钻孔作业。 通过吊车或人工简易方法就位，对原地面要求高，辅助工作时间长 3施工需求能源不同 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工作 依靠现场提供大功率电源来完成钻孔工作， 4钻进工效不同 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。 钻杆间通过栓接或销接，每钻进到一定深度，就必须人工加一节钻杆，速度慢、效益低。 5自身稳定性的可调程度不同 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 。自身稳定性和垂直度依靠垫在

9、钻机下面的方木和楔块通过人工来调整，成孔垂直度只有在成孔后可测设。 6使用的泥浆不同 由澎润土、烧碱、纤维素根据不同地质按一定比例组成化学泥浆，泥皮薄，护壁作用好，并可重复利用，环境污染小。 造浆材料一般为桩体自身土质，遇到砂性土加些粘土或澎润土即可。 六、 施工工艺 1、工艺原理 旋挖钻机将整体自重置于可自动行走的履带式底盘上，以自带柴油发动机输出动力来提供施工现场所需要的大功率电源，利用筒式钻斗底部的斗齿，在液压油缸的加压下钻进，切削土体，并压入容器内，然后由钻杆提出筒式钻头，至孔口后快速回转倒土。护壁泥浆采用优质膨润土、烧碱、纤维素等根据地质情况按一定比例配置而成，并随着旋挖钻进用泥浆泵

10、持续注入孔内，起到静压护壁作用，以保证水头压力，如此反复循环完成成孔作业。成孔达到设计深度和质量要求后，安装钢筋笼和导管，灌注水下混凝土。工艺框图如图所示： 由流程图可知，旋挖钻孔灌注桩的特别之处在于制备泥浆和补充泥浆，在钻孔过程中，要制备符合性能指标的泥浆，同时要 及时补充泥浆，以确保孔内水头压力，防止塌孔。 3、施工操作要点（1）桩位的测量放样采用全站仪坐标法来进行桩的中心位置放样，放样后四周设护桩并复测，误差控制在5mm以内。桩位用10mm、长度35-40cm钢筋打入地面30cm（四周填以水泥砂浆或混凝土来保护）作为桩的中心点，然后在桩位周围做上标记，既便于寻找又可防止机械移位时破坏桩点

11、。（2）埋设护筒护筒的作用为固定桩位，引导钻头方向，隔离地面水流入孔内，保证孔内水位高出地下水位或施工水位，增加水头高度，保护孔壁不坍塌，确保成孔质量。 a、护筒的要求护筒选用整体式钢制护筒，壁厚58mm，高度3m，内径180cm。为了增加护筒的刚度，防止周转使用中的变形，在护筒的上口和中部的外侧各焊一道加劲肋。由于整个钻孔桩处于黄河高漫滩区，地下水位较高，故在施工前先用水平仪测出原地面标高、地下水位的高度，在埋设护筒时，护筒的顶端均高出地下水位2.0m以上，以增加孔内水头压力。b、护筒的埋设在埋设护筒前，首先对场地进行平整，垫高、清除杂物。施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。首先正确

12、就位钻机，使其机体垂直度、钻杆垂直度和桩位钢筋条三线合一，然后在钻杆顶部带好筒式钻头，在钻头的端部临时连接一扩孔器，使成孔直径可达 165cm，深度略小于护筒的埋深，然后用吊车吊起护筒并正确就位，用旋挖钻杆将其垂直压入土体中，从钻头连接扩孔杆至钻进挖深到安放好护筒仅需15分钟。护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护桩引回，使护筒中心与桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。经确认护筒平面位置的偏差不大于50mm，倾斜度的偏差不大于1%，则将其四周用粘土填实，准备下一道工序的施工。（3）钻孔a、钻机就位旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在2cm内。 b、调制化学泥浆:化学泥浆调制的好坏是钻孔桩施工是否顺利的一个关键性指标，经过反复实验，本大桥用泥浆采用优质膨润土、烧碱、纤维素制成，其各组成成分性能和用量如下： 膨润土：主要成分为蒙脱石，分钙土和钠土，使用时加入纯碱改造成钠土用于配浆。他具有相对密度低、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、造浆能力大等优点。 烧碱（na2co3）：调整泥浆的