旋挖桩技术及应用

目录摘要….........................................................................11.引言…........................................................................12.旋挖桩主要施工机具——旋挖桩机...........................................23.应用旋挖桩需注意问题.......................................................33.1场地要求较高............................................................43.2土层制约作用明显........................................................43.3机械维修耗费较大........................................................44.旋挖桩主要施工工艺...........................................................54.1施工准备.................................................................54.2桩基定位..................................................................54.3胡同埋设..................................................................54.4成孔作业.................................................................64.5钢筋笼及导管安装........................................................64.6灌注混凝土...............................................................64.7起拔护筒..................................................................74.8回填桩孔..................................................................75.施工中常见问题及相应对策...................................................76.旋挖桩与其他型桩相比的优势...............................................107.结语.........................................................................11参考文献........................................................................111旋挖桩技术及应用摘要：旋挖桩全称旋挖钻孔灌注桩，是用旋挖钻机成孔通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。旋挖桩以成孔速度快，安全风险小，地质适应性强而倍受各方欢迎。在中国是近几年才推广使用的，广泛应用于中国的公路、铁路、桥梁和大型建筑的基础桩施工。本文首先对旋挖桩的主要构成部分做简答单的介绍，然后对旋挖桩的施工工艺及做详细介绍。针对工程实际中可能出现的问题，提出通过多种方式与手段实施预防措施。关键词：旋挖桩、旋挖钻机、施工、技术问题、对策1.引言随着我国各地高速公路、铁路、机场、城市地铁和高层建筑建设需求的增多，人工成本又在不断地增长。在基础桩基建设中需要大量的灌注桩施工机械进行施工作业。灌注桩施工中的钻孔工艺成为制约工程施工进度的重要因素，我国灌注桩成孔工艺先后采用的有人工挖孔、冲击钻孔等。传统的钻孔方式不仅噪声大、效率低，而且污染严重。旋挖钻孔技术以高效、清洁和低噪音成为世界灌注桩钻孔领域的最先进技术。旋挖桩主要的机械设备为旋挖桩机。旋挖钻机在二战以前首先在美国卡尔维尔特公司问世，二战之后在欧洲得到发展，1948年意大利迈特公司首先开始研制，接着意大利、德国开始发展，到了70～80年代在日本得到快速发展，当时日本称之为回转斗成桩，也叫阿司特利工法，在德国、日本这类工法相当普遍。中国在80年代初从日本引进过工作装置，配装在履带起重机上。1984年，天津探矿机械厂引进美国RDI公司的旋挖钻机并进行消化吸收。1987年在北京展览馆首次展出了意大利土力公司（SOILMEC）产品，1988年北京城建机械厂根据土力公司的样机开发了1.5m直径的履带起重机附着式旋挖钻机。1994年郑州勘察机械厂引进英国BSP公司附着式旋挖钻孔机的生产技术，但都没有形成批量生产。1992年宝峨公司在中国北京设立了代表处，开始了对华业2务．并于1995年在天津成立了独资子公司宝峨天津机械工程有限公司，组装适合中国市场的宝峨BG20型旋挖钻机。旋挖钻机由于2003年青藏铁路工程以及北京奥运工程等的带动，市场认知度迅速提高，市场容量急剧扩大。市场需求的高涨吸引了国内大型工程机械企业的进入，三一、徐工、中联重科和山河智能等纷纷涉足，并迅速扩大了市场份额。2005年后，国内品牌旋挖钻机已基本替代了国外品牌。2006年以来，旋挖钻销量连年呈跨越式增长。特别是2009年，国内旋挖钻机制造企业多达30家，市场竞争空前激烈。最近几年，旋挖桩施工工艺在国内的相关建筑、道桥等项目建设中得到了较为广泛的应用，受到了多方面的认可和好评。旋挖桩的工艺对于一些地质条件复杂的情况，比如卵砾石、流沙、流泥、软土等地质条件是非常实用的，而且其影响因素较少，钻孔质量也较高，具有很强的技术优势。正因为此，我们有必要对旋挖桩施工过程中常见的技术问题进行分析和讨论，以更好促进该施工工艺的发展。随着城市建设的不断发展，市区内的各类高耸建筑物和重要建筑物日益增多，深基坑开挖也越来越多。深基坑工程是一个复杂的动态系统，在施工过程中应加强监测，可以使施工工艺及时调整、优化，最终确保基坑和周边环境的安全。2.旋挖桩主要施工机具——旋挖桩机如图1所示，旋挖钻机主要结构由钻具、动力头、钻桅总成、变幅机构、卷成总成、上车回转总成和行走总成组成。钻具由旋挖钻斗和钻杆组成。旋挖钻机成孔通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。底部分为单层底板（旋挖斗），适用于粘性强的地层；双层底板（捞砂斗），适合其它地层。底板进土口分为单开口和双开口两种，单开口钻头适合钻进较大粒径的各种岩石，双开口适合钻进粒径较小的砂层、岩层。钻杆的作用主要是推进钻孔的深度。动力头是旋挖钻机的关键部件，其性能好坏将直接影响钻机的整机性能的发3图1旋挖钻机的主要组成部分挥。动力头的主要作用是驱动钻杆带动钻头回转，并提供钻孔所需的压力、辅助提升力。动力头可以根据不同的土层硬度，自动调整转速和扭矩，以满足不同工况高效率钻孔。变幅机构是旋挖机中重要的支撑机构。承受钻桅、钻杆、钻具等的重量。钻孔时，还受来自动力头的扭矩作用。卷扬机构的主要作用是钻孔作业时提拉钻具，控制钻具的下降速度与提拉速度。钻孔效率的高低、钻孔事故发生的几率、钢丝绳寿命的长短都与卷扬机构有密切的联系。卷扬机构主要由支撑架和动力驱动装置构成。支撑构件是指在钻孔机中起到支撑和连接作用的构件。主要的支撑件包括钻桅机构、回转平台。上下车之间通过回转平台中的回转支撑与底盘相连，上车驾驶室、液压系统、配重等都安在回转平台上。钻桅的主要作用是支撑动力头和钻杆，为动力头提供导向作用。3.应用旋挖桩需注意的问题由于自然的或者人为的等多方面的因素，往往会导致在进行旋挖桩的具体施4工过程中出现技术方面的问题。为了对旋挖桩施工中产生的技术问题进行解决，更好保障旋挖桩施工的安全开展，确保施工质量和进度不受影响，我们必须对旋挖桩施工过程中比较常见问题进行分析。3.1场地要求较高旋挖桩钻机对于场地的要求很高，这是存在于旋挖桩施工中的一个常见技术问题。通常用于旋挖桩施工的钻机采用的大都是履带式的运动装置，这种履带运动装置对于场地的要求是非常高的。在施工作业准备过程中，如发现施工场地的平整度和强度无法满足施工要求，就必须对场地进行整理，从而满足旋挖桩钻机对于场地的要求，以免影响了施工质量和施工效率。3.2土层制约作用明显施工过程中受到土层的制约作用十分明显，这是旋挖桩施工非常突出的技术问题之一。虽然旋挖桩的适应能力是非常强的，适用于一些较为复杂的地质情况，不过当土层结构为粘性土壤的时候，进行旋挖桩的施工作业就不能产生很好的效果。同时在进行实际的旋挖桩施工的时候，如果遇到卵砾石、岩质较硬的岩层、孤石层或者是粘性土层时，旋挖桩施工要结合施工地的具体情况，采取行之有效的解决措施，克服旋挖桩施工受到土层制约较大的问题，这样才有助于在工程施工中取得较好的施工质量和经济效益。3.3机械维修耗费较大旋挖桩机械进行维修的时候耗费用大、时间长，这是影响旋挖桩技术进一步发展的主要问题。一般情况下，处于全速运转工作状态的旋挖钻机具有六百个小时左右的使用寿命，当钻机的实际使用年限超出限定期限的时候，就必须维修或者更换钻机的相关部件，避免钻机在后续的使用过程中产生各种问题，防止给旋挖桩施工的开展带来影响。旋挖桩机械设备的维修关系到钻孔的质量和施工的效率，然而，用于维修或者更换的钻机部件大都是非常昂贵的，比如动力头、钻杆、钻具、主泵等，购买这些部件会带来施工费用的大幅增加，而且设备的维修和部件更换工作所需的时间也是非常长的，一般都需要一天以上的维修时间。旋挖桩施工过程中耗时、耗资巨大的机械维修问题对旋挖桩的使用效果起到了很大的影响，也带来了施工成本的增加和施工效率的降低，必须对此技术问题加强重视。54.旋挖桩主要施工工艺图2旋挖桩的主要施工流程4.1施工准备首先对施工场地的地质情况进行深入了解，特别是新近回填土场地，必须确切掌握场地的强度是否满足钻机施工要求，防止土层由于旋挖桩机械的自身重量而出现倾斜、陷落。如发现施工场地的平整度和强度无法满足施工要求，就必须对场地进行整理，从而满足旋挖桩钻机对于场地的要求，以免影响了施工质量和施工效率。4.2桩基定位在施工正式开始以前，技术人员要对桩基位置进行准确的定位，在进行施工作业过程中要注意对控制点以及桩位的保护措施，以免受到机械和人为破坏，致使桩位出现重大偏差而出现桩孔无法满足设计要求的事情发生。4.3护筒的埋设在护筒的埋设过程中，一定要进行严格的测量和复核，使得护筒中心和桩位中心误差满足测量规范要求，同时严格掌控垂直度。在确定护筒位置的工作完成6后就可以进行固定操作，4.4成孔作业（1)钢护筒埋设完毕后,经复核无误后,钻机就位,进行钻进。钻进时用钻头对准十字丝交点。（2)钻进速度:由于旋挖钻机的钻杆为油拉与挖斗相连,在油缸的加压下钻进,提升后快速回转倒土,极大地提高了钻进效率。（3)泥浆控制:由于旋挖钻采用的是化学泥浆,护壁钻进时每回进尺控制在50cm,并且及时向孔内补充泥浆,保持孔内浆面高于护筒底部。但化学泥浆造价高,应尽量重复使用。（4)钻深测量:钻进过程中应经常用仪器测量孔深,并对照地质图随时调整钻进技术参数,达到设计孔深后及时清孔、提钻。（5)钻孔倾斜度:旋挖钻配备专用仪表,能有效地保证钻孔的垂直度,提高钻孔质量。（6)成孔质量检查:成