中交三航局江苏分公司青荣城际铁路
站前五标三工区旋挖钻机施工方案
一、工程概况 由于地质情况限制，采用的GPS-20回旋钻机施工进度达不到预计要求，为保证桩基施工的正常进度，引进旋挖钻机。
二、设备特点
山河智能多功能旋挖钻机是一种新型钻孔灌注桩施工设备，融合了现代液压桩工机械新技术和新工艺，可配多种钻具，适应粘土层、沙层、卵石层和中风化岩层等复杂地质条件下的施工。
用于桩基施工的旋挖钻机是山河SWDM-20型，其最大扭矩200KN·m，旋挖速度低速档7-14rpm，中速档14-26rpm，高速档14-26rpm（禁止使用），发动机功率246KW，最大桩径2000mm，钻进最大深度60m。
SWDM-20型钻机操作由全液压系统控制，能保证桩基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各项指标全部达到施工规范要求，施工时通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土，反复循环而成孔，并具有功率大、钻孔速度快、移位方便、定位准确、工作效率高、施工噪音低、不污染环境的特点。
三、施工准备
施工图纸的会审，测量放样，施工场地平整，机械设备、材料的进场。组织施工人员对施工现场进行深入的调查和研究，收集与施工
相关资料，采用合理的施工组织方法，使桩基施工保持连续、均衡、有节奏地进行。
桩位放样，按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样，进行钻孔的标高放样时，应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置，使其误差在规范要求内。
四、施工工艺
4.1工艺流程
施工平台填筑（筑岛）→测放桩位→钻机就位→埋设护筒→调试→钻进→成孔→下笼→下导管→浇筑混凝土
4.2钻机就位
钻机就位前，根据设计要求合理布置施工场地，先平整场地、换除软土、夯打密实，场地整平后平整度应在±3范围内，然后铺设钢板，以免钻机底盘直接置于填土上，产生不均匀沉陷。
钻机就位时，要事先检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。
钻机的安置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。
钻机就位后，通过水平显示仪进行钻机水平校正。然后要对桅杆进行调垂，调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在桅杆相对零位±5°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业；而桅杆超出相对零位±5°范围时，只能通过显示器上的点动按钮或左操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。在调垂过程中，操作人员可通过显示器的桅杆工作界面实时监测桅杆的位置状态，使桅杆最终达到作业成孔的设定位置。 。
4.3埋设护筒
护筒为钢护筒，直径1.7m，壁厚10mm，在淤泥层埋置深度为4.0，护筒埋设工作是旋挖钻机施工的开端，钢护筒平面位置与垂直度应准确，钢护筒周围和护筒底脚应紧密，不透水。
埋设方式：旋挖钻机钻头对准中心线，下部钻进，上部扩孔，扩孔至0.8m～1.0m时，把钢护筒吊放进孔内，找出钢护筒的圆心位置，用十字线在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合，同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒坚直，然后用钻杆和加压油缸同时加压，直至护筒顶距地面20～30cm。
4.4泥浆调制
泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。对于旋挖钻机成孔，泥浆的控制尤为重要。针对砂层厚的特点 ,应采用高级泥浆，高级泥浆得配置采用膨润土、火碱和纤维素，具体配比为：每立方米泥浆150～200kg膨润土，0.3～0.4kg火碱，0.5kg纤维素。其各项性能指标参考如下:
相对密度:1.10～1.15；
粘度：23 s～28 s；
静切力：2 Pa～5 Pa;
含砂率：4 %；
酸碱度：pH:8～10;
胶体率:大于98 %；
失水率：14 mL/30 min～20 mL/30 min；
稳定性：小于 0.03；
泥皮厚：小于 2 mm。
4.5钻进成孔
旋挖成孔是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，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，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，钻孔挖出的土方卸在钻机两侧，由挖机清理堆放、及时通过铲车运走，防止影响以后桩基的施工。
钻孔时先将钻斗着地，通过显示器上的清零按钮进行清零操作，记录钻机钻头的原始位置，此时，显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字，操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置，从而操作钻孔作业。开孔时，以钻斗自重并加压作为钻进动力，一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度，长条形柱动态显示钻头的运动位置，孔深的数字显示此孔的总深度。当钻斗被挤压充满钻渣后，将其提出地表，卸渣完毕后，通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置使机器手动回到钻孔作业位置。此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。开孔后，以钻头自重并加压作为钻进动力。
在钻进过程中，根据地质情况的变化，放慢、减缓钢丝绳速度，调整钻机的加压油缸压力。在淤泥层钻进时，钢丝绳不宜下放过快，适当的吊住钻头，防止钻头对孔壁造成破坏；在粘土层、砂层钻进时，采用钻具自动浮动工艺，通过钻具的自身重量下放；强风化、弱风化岩层采用加压钻进法，通过钻杆，把加压油缸的压力传送到钻头，从而加大钻头的摩阻力，提升钻机速度。在整个钻进过程中，钻头钻杆的提升和下降要慢上慢下，严禁出现因速度过快引起的过激振荡。
成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，不合格时采取措施处理。孔深直接采用测绳进行量测，孔径检测通过
探孔器（孔规）检测，垂直度由于在钻进过程中对钻杆得垂直度进行了严格得控制，所以在成孔后直接检验钻机的水平程度即可。
4.6清孔
旋挖钻机成孔后，自然沉淀20～40分钟，然后用捞砂斗进行清捞，清捞完成后下导管，当导管下完后，若发现沉淀层过厚，则采用二次清孔。清孔完毕后及时灌注混凝土。
4.7钢筋笼制作及安放
4.7.1 钢筋笼制作情况
（1）钢筋进场后，按规范进行原材抽样检测。
（2）根据设计施工图、施工工艺和规范要求，在钢筋加工场地加工钢筋笼。在钢筋笼制作过程中将根据来料长度分节，分节长度控制在9.0m ～12.0m范围内；钢筋加工场地及堆场均用素砼进行硬化处理。钢筋笼加工完成后待专职质量员、监理检验，检验合格后运送到桩基现场。运输过程中要轻起轻放，防止引起钢筋笼的变形。
（3）钢筋连接
主筋的连接采用钢筋双面搭接焊，焊接长度不小于5d（在安放钢筋笼时，两节之间的主筋连接采用单面搭接焊，焊接长度不小于10d），加强箍筋与主筋采用点焊，螺旋箍筋采用绑扎。
（4）保护层得设置
在钢筋笼制作现场预制混凝土块，混凝土预制块尺寸为直径17cm，在下钢筋笼时通过钢筋焊接在钢筋笼上，每2m一道，一道设置4个。
4.7.2 钢筋笼制作过程中的注意事项
（1）对从事钢筋焊接施工的班组和有关人员经常进行安全生产
教育，加强焊工的劳动保护意识，防止发生烧伤、触电、火灾、爆炸以及烧坏焊接设备等事故。
（2）钢筋焊接施工前，应清除钢筋焊接部位上的锈斑、油污、杂物等；钢筋端部当有弯折、扭曲时，应予以矫直或切除。
（3）施工时焊接地线与钢筋应接触紧密。焊接过程中应及时清渣，焊缝表面应光滑，焊缝余高应平缓过渡，弧坑应填满，焊接过程中控制焊接电流，防止烧伤主筋、咬筋过深。
（4）钢筋施工现场设置钢筋棚，钢筋放在棚内且架空，高出地面30cm，防止钢筋受淋、受潮。
（5）焊机应经常维护保养和定期检修，确保焊机的正常使用。
4.8声测管安放
声测管规格采用φ57钢管，套管采用φ61钢管。声测管接头及底部应密封好，顶部用木塞封闭，防止砂浆、杂物堵塞管道。在桩基的钢筋笼段，声测管由桩基钢筋绑扎固定，固定声测管的主筋随声测管伸至桩底。声测管采用正三角形布置。
4.9灌注混凝土
4.9.1 导管安放
安装导管前对导管进行水密实验，认真检查各接口橡胶垫圈，确保防水密封。导管的安放采用吊车进行，安装时要求垂直快速并同时保证接头要上紧。导管底标高要求控制在距桩底标高30—50cm处，且导管居中。
4.9.2 灌注混凝土
钻孔应经成孔质量检验合格后，方可开始混凝土的灌注工作。混凝土的灌注采用吊车施工。将首批混凝土灌入孔底后，立即探测孔内
混凝土面的高度，计算出导管埋置深度，符合要求后正常灌注。灌注开始时，应紧凑、连续的进行，严禁中途停工，在灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指导导管的提升和拆除。导管提升时要保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗灌入导管，防止在导管内形成高压气囊，挤出导管之间的橡皮圈，造成导管的漏水。
为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上要加灌一定的高度，以便在灌注结束后将此段混凝土清除。在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆稠度增加，相对密度增大，这种情况可在孔内加水稀释泥浆，并掏除部分沉淀土，使灌注工作能顺利的进行。
五、施工注意事项
（1）由于钻机设备较重，施工场地必须平整、宽敞，并有一定硬度，避免钻机发生沉陷。
（2） 钻机施工中检查钻斗，发现侧齿磨怀，钻斗封闭不严时必须及时整修。
（3） 泥浆初次注入时，垂直向桩孔中间进行入浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。
（4） 因粘土层中钻进过深易造成颈缩现象，在钻机施工时应严格控制一次钻进深度。
（5）在淤泥层和砂土层进行钻进时，通过对泥浆浓度加大的方法控制钻孔质量和安全。
（6）控制钻头提升速度，尤其在砂层中钻进时 ,更应注意由于钻斗的“吸钻”会使得孔壁松弛 ,为此提升钻斗时更应缓慢。总之 ,
千万不能图快 ,导致冲刷或刮擦损伤孔壁。
（7）施工中对孔的倾斜度的保证措施：①压实、平整施工场地。②安装钻机时应严格检查钻进的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整。③定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换。
（8） 钢筋笼制作要确保质量 ,运输时要采取措施 ,防止变形 ,接长焊接时要保证垂直。下放探孔器和钢筋笼时 ,要对中竖直 ,避免晃动 ,缓慢下放、提升 ,防止破坏孔壁。
（9） 根据不同地质情况，必须检测清孔后灌注砼时泥浆性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用。
（10）加强过程观测 ,正确应对处理。在钻孔、清孔、下钢筋笼、灌注混凝土时 ,要随时观测出渣情况、泥浆性能、水位变化、泥浆含砂率变化、钻进速度、清孔情况 ,及时、真实和全面地做好施工原始纪录。发现异常情况及时采取正确的应对措施。
（11）钻机施工人员和技术管理人员 ,要对旋挖钻机性能有充分的了解 ,正确掌握各种不同地质条件下的应对施工方法 ,加强施工工艺和工序管理 ,认真总结施工经验 ,以确保桩基质量、提高施工进度。
（12） 其他施工工艺事项，应严格按照桥涵施工技术规范和标准进行施工。
六、钻孔施工过程中可能发生的事故及处理措施
1、塌孔：在旋挖钻机施工施工中，塌孔是最容易出现的事故，
在施工中出现塌孔的主要原因有：钻头钻杆提升速度过快，导致在钻头下端造成真空状态，从而使孔内压力骤然减小，引起塌孔；泥浆性能达不要求，导致泥浆护壁能力差引起塌孔；钻头钻杆在提升和下降过程中产生晃动，刮破了泥浆护壁；下完钢筋笼后由于意外情况导致混凝土灌注时间推迟。所以在施工中必须采取以下措施防止塌孔：严格控制钻头钻杆的提升速度，慢上慢下；对泥浆进行严格控制，随时检验泥浆的性能，确保泥浆的质量和护壁能力，及时的加注泥浆，使泥浆的表面始终保持在距护筒顶80cm～100cm之间；另外，尽可能减小下钢筋笼和混凝土灌注之间的时间，一旦发生塌孔，要及时回填，以免波及到附近其它孔位。
2、钻孔过程中随时检查钻机水平度，若发现因钻机振动引起的钻机下沉，应及时调整桅杆和角度，控制变幅角度，以免产生歪孔、斜孔。
3、在钻孔过程中随时检查钻机是否存在漏油现象，钢丝绳、钻杆、钻头是否有损伤，严禁钻机带病作业。
七、旋挖钻机使用过程中安全方面的措施
首先要对钻机施工平台进行整平，保证平台平整坚实，防止钻机在施工过程中出现倾斜、倒塌现象，同时避免钻机自重和钻机工作时产生的振动引起钻机下沉。
施工过程中要随时注意检查发动机、液压马达及油管是否漏油，钻杆、钻头、钢丝绳是否有裂纹断丝，同时随时观察检测泥浆是否达
标，泥浆面不能低于护筒顶0.8m～1.0m。
八、旋挖钻机施工工艺图