浅谈全回转钻机桩基施工

'浅谈全回转钻机桩基施工中铁九局五公司张正伟摘要：昆明枢纽铁路工程黑龙潭桥区处于黑龙潭饮用水源保护区。黑龙潭桥区地表上覆第四系坡残积或人工填筑土，在水源地保护区地表为软土、孤石或池塘、淤泥质土。下伏基岩为泥岩夹页岩及砂岩、灰岩。不良地质为岩溶，特大桥勘探结果显示桥区岩溶中等～强烈发育。特殊岩土为软土和岩溶。桩基成孔困难，桩基质量难以保证。为保证桩基顺利成孔，确保桩基质量、节约成本实现工期目标。本桥区桩基施工采用了全回转钻机下钢护筒配合旋挖钻机进行桩基施工。关键词：全回转钻机、钢护筒、旋挖钻、桩基施工桥梁工程中桥梁桩基极为关键，桥梁桩基由于深埋在地表下,而且多数施工区域地下水较高,因此桩基的质量一直都较难控制,况且桩基质量直接影响桥梁的整体质量。这就要求设计、施工人员对勘察报告进行仔细分析，选择一个最优化的桩基施工方案。 新建铁路长沙至昆明客运专线玉屏至昆明段,长昆客专云桂客车环线引入昆明枢纽工程黑龙潭特大桥桥群位于昆明市呈贡区大新册村黑龙潭水源地保护区，水源点下游水渠与线路斜交。桥群由长昆动左线黑龙潭特大桥(铁路中心里程为HZD1K1+977.5)、长昆动右云桂动左线黑龙潭特大桥（铁路中心里程HYD1K2+162.5）、云桂动右线黑龙潭特大桥（铁路中心里程NYD1K2+833.5）三座特大桥组成，三座特大桥错孔布置。 黑龙潭特大桥地表上覆第四系坡残积或人工填筑土，在水源地保护区地表为软土、孤石或池塘、淤泥质土。下伏基岩为泥岩夹页岩及砂岩、灰岩。不良地质为岩溶，特大桥勘探结果显示桥区岩溶中等～强烈发育。特殊岩土为软土和岩溶。钻孔桩的桩身穿过16m-28m厚的<12-1>软土层，易塌孔，成孔困难，桩基质量不易保证。为保证桩基施工顺利进行，采用全回转钻机下钢护筒配合旋挖钻机钻桩施工。全回转钻机下钢护筒配合旋挖钻机进行桩基施工的具体施工艺如下：一、全回转钻机特点全回转钻机具有以下特点：1、低噪音，无振动；2、对周围土体扰动最小；3、有将强大马力传递给套管而设置的性能良好的楔型夹紧装置；4、设备具有能有效利用强大马力而设计的钻头负荷自动控制装置；5、为保证桩基垂直精度而设计的自动水平调整机构6、为去除孤石、钢筋混凝土基础、钢管等地下障碍物而设计的套管内部挖掘装置、多头钻机等，适用任何地层。 7、具有较大的扭矩。二、全回转钻机下钢护筒配合旋挖钻机施工桩基的工艺1、施工准备组织、安排施工人员，物资、材料、机具准备，施工现场布置，机械设备拼装，安全、技术交底等施工前的所有准备工作。2、全回转钻机下16m-28m穿过<12-1>软土层的钢护筒。2-1、测量放样平整场地施工测量人员按设计对桩位初步放样，然后对场地进行平整压实。再进行桩位具体放样。2-2、全回转钻机就位具体桩位放样后，进行全回转钻机反力平台及反力支架就位。确保反力平台位置准确，全回转钻机对位安装在反力平台上。全回转钻机采用液压装置调平后，施工测量人员复核桩位。准备下钢护筒。2-3、全回转钻机钻进钢护筒80T履带吊吊起底节护筒（长度4m，直径大于设计桩径20cm）安装在全回转钻机夹紧及回转装置中。全回转钻机通过液压夹紧装置和液压下压装置将钢护筒夹紧旋转下压钢护筒入土钻进。采用履带吊提吊抓斗方式，对护筒内软土进行抓出。螺栓连接安装钢护筒、全回转钢护筒钻进与抓斗出土交替进行。见流程图4 测量放样桩位流程图4:桩位处场地平整反力平台及全回转钻机就位测量复核桩位安装连接钢护筒全回转钻进下钢护筒 履带吊抓斗抓土全回转钻机移位旋挖钻机钻桩成孔下钢筋笼全回转钻机回位桩基混凝土水下浇筑，过程中全回转拔护筒混凝土浇筑完成后，最终拔、拆护筒 3、旋挖钻机钻桩全回转钻机将钢护筒钻进穿过软土层进入岩层后，移开全回转钻机。旋挖钻机继续进行桩基钻进直至钻进到设计标高处。4、桩基钢筋笼安装旋挖钻钻进成孔后，进行桩基成孔检验及钢筋笼验收，合格后采用25T汽车吊安装桩基钢筋笼。5、桩基水下混凝土灌注5-1、全回转钻机回位桩基钢筋笼安装验收合格后，桩位平整全回转桩基回位，为桩基水下混凝土浇筑工程中拆卸钢护筒做准备。 5-2、接水下混凝土灌注导管及水下混凝土浇筑全回转钻机回位后，继续用25T汽车吊安装水下混凝土灌注用的导管。导管安装完成后，桩基沉渣验收，合格后采用混凝土汽车泵进行混凝土灌注。在水下混凝土面超过护筒底8m-16m（至少超过1个节段的钢护筒接头）时，采用全回转反转的方式拔出一节段的钢护筒拆除。拆除时采用80T履带吊与25T汽车吊配合固定住钢护筒和水下灌注混凝土的导管，通过倒换钢丝绳的方式固定住水下混凝土导管，拆除钢护筒节段。5-3、最终拆除钢护筒及全回转钻机移位拆完灌注中节段的钢护筒后继续浇筑水下混凝土，在浇注混凝土时全回转钻机的楔块夹紧剩余部分节段的钢护筒，避免钢护筒下沉，造成不必要的损失。在桩基混凝土灌注完成后（一般为设计桩顶标高高3m，避免拆护筒时混凝土面下沉造成桩基长度不足的质量问题）拆除混凝土灌注导管后，再全部拔出及拆卸剩余的全部钢护筒。并将其移到下一桩位施工。三、全回转钻机施工工效根据以往施工经验，全回转每10米转进时间如下：整平就位跟进10m移位钻进10m下笼10m复位浇筑10m拔护筒 40min1h6h30min6h40min3h20min2h四、施工机械及材料序号设备名称型号及规格单位数量功率1全回转套钻机HCR240PT-2000E套1适用于1.5米桩径2履带吊三一80T台23汽车吊25T台14钢套管1800mmm665钛合金钻头1800/1500mm只256旋挖钻机南车TR400D台17挖掘机CAT320C台18高强度卸扣35T只69高压清洗机台1 10电焊机BX-1台111电缆线5×35m2m10012发电机200KW台113动力电箱BD60A只14配电箱BD200A只五、全回转钻机下钢护筒配合旋挖钻施工桩基的注意事项。1、全回转钻机，由于需要设备较多，发生费用较多。一般用在软土层或流沙层较厚，易塌孔不易成孔需采用钢护筒作为护壁的特殊地质条件下。2、混凝土灌注是要严格控制混凝土塌落度与初凝时间，混凝土初凝时间要大于6h以上。同时要控制其水下混凝土灌注时间，一般不要超过3h。这是由于全回转钻机在拔出拆卸钢护筒时地层与护筒内会出现空隙，这部分空隙需要通过混凝土的回落填充，如混凝土塌落度太小、流动性差或灌注时间太长，会导致混凝土的密实性较差，尤其钢筋笼周围的混凝土。造成桩基检测时桩基质量不太好。3、注意混凝土桩基超管高度即灌注混凝土面超出设计桩顶标高的高度。一般不小于3m，这是由于钢护筒拔出拆卸时混凝土会回落，如超灌过小会出现接桩的问题。 全回转钻机下钢护筒配合旋挖钻施工桩基在昆明铁路枢纽黑龙潭桥区软土层特殊地质条件桩基施工中取得了较好的成果，对于桩基质量、成本控制的综合绩效、工期的实现起到了关键的作用。其中采用全回转钻机施工的桩基第三方超声波检测都为：Ⅰ类桩。这说明在某些特殊地质条件如桩身穿过软土层较厚（桩身穿过软土层10m以上）或桩身穿过流沙层需要下钢护筒的等特殊环境下采用全回转钻机下钢护筒配合旋挖钻机施工具备噪声低、成桩质量高、综合成本低、进度相对快的优点。参考文献：1、《基础工程施工手册》第三章第三节水下混凝土的浇筑2、《铁路桥涵工程施工质量验收标准》第六章桩基础3、《基础工程（高等教育出版社）》4、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）5、《桩基工程手册（桩和桩基础手册）》'