旋挖钻施工工艺科技进步奖申报书.doc

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1、中国水利水电第四工程局科学技术进步奖申报书项目名称：旋挖钻机施工工艺可行性探讨申报单位：中国水利水电第四工程局路桥分局申报等级：企业级申报时间： 2011 年 11 月 30 日第 24 页一、项目基本情况项目编号： 成果分类项目名称旋挖钻机施工工艺可行性探讨主要完成人 主要完成单位 推荐单位 项目名称可否公布可以推荐等级主题词 旋挖钻 施工工艺 探讨学科专业分类名称代码所属国民经济行业任务来源 工程施工技术计划（基金）名称与编号项目起止时间起始 2011年11月1日完成 2011年11月30日 二、项目简介（项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况）旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中

2、成孔作业施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，旋挖钻机额定功率一般为125450kW，动力输出扭矩为120400kNm，最大成孔直径可达1.54m，最大成孔深度为6090m，可以满足各类大型基础施工要求。该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感，具有操作轻便、舒适等特点。该类钻机配合不同钻具，适用于干式（短螺旋）或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）成孔作业，还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现多种功能，主要用于

3、市政建设、公路桥梁、工业与民用建筑、地下连续墙、水利、防渗护坡等基础施工。国内专家认为：旋挖钻机在国内今后几年仍有很大市场。目前桩基施工通常使用冲击钻、回旋钻、螺旋钻与旋挖钻。施工现场大量实践表明，旋挖钻工作功效大、效率高、成孔快、无泥浆循环、自动化程度高，且在保工期、节约成本、满足环保要求等方面较其它钻机具有明显优势，因此对旋挖钻机施工工艺进行探讨将对桥梁桩基施工具有十分重要意义。（不超过800个汉字）三、项目详细内容1立项背景中国水利水电四局中标承建克塔高速一标段二工区位于新疆维吾尔自治区北部克拉玛依市与塔城地区，地处亚欧大陆中心。路基与桥梁全长约19km，其中桥桩基共268根灌注桩。底层

4、岩土主要以粉质黏土、角砾土、中风化岩与强风化岩为主。 其中部分可以采用人工挖孔桩，但是某些施工地段岩石太硬，处于达尔布特河边，在河面水位一下，人工挖孔危险系数大、成本高、工期长，一根人工挖孔桩成孔需要接近一个月时间，及原计划工期延长了不少，若是炸药不能接上，工期还可能会延长，人工挖孔危险系数大，孔下空气质量差，且可能有落石对工人造成伤害。为了解决灌注桩这些问题，消除安全隐患，缩短工期，使工程进度又好又快发展，所以公司决定采用采用旋挖钻施工。（不超过800个汉字）2详细科学技术内容1、旋挖钻适用范围与工作原理特点 适用范围：适用于粘性土、粉质土、砂土、岩石层等土层施工 工作原理：成孔原理是开始用

5、一圈都是牙轮牙轮钻，以及周围一圈都是切削齿轮筒钻，在伸缩钻杆旋转驱动下将土石层刨松切碎。再用一个有可闭合开启钻斗，底部及侧边镶焊齿轮截齿轮钻，将牙轮钻与筒钻切削挖掘下来土渣收进入钻斗内，钻头装满后提出孔外卸土，如此循环形成桩孔，并具有功率大、钻孔速度快、移位方便、定位准、工作效率高、噪音小、环保等特点。2、工程概况及地质情况中国水利水电四局中标承建克塔高速一标段二工区位于新疆维吾尔自治区北部克拉玛依市与塔城地区，地处亚欧大陆中心。路基与桥梁全长约19km，其中桥桩基共268根全为钻孔灌注桩，采用旋挖钻施工。底层岩土主要以粉质黏土、角砾土、中风化岩与强风化岩为主。3、施工工艺31 旋挖钻成孔概述

6、旋挖钻成孔方法是护筒埋设后，灌入泥浆，采用静态泥浆护壁，钻机靠钻头旋转直接钻取、挖装原装土，并利用钻斗将土提升卸到地表，此时，钻机附近准备装载机与自卸车，及时将挖出土装车外运，故成孔速度快，同时由于孔内土不需泥浆浮渣，所以泥浆用量大大降低，减少了泥浆处理工作量，对环保工作也有重要意义。该方法成孔施工还具有低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快、无泥浆循环、桩底成渣少、孔壁泥皮厚、桩侧摩阻力发挥好等突出优点。该施工方法适用地质为填土、硬土、粉土、沙性土、沙卵砺石层、软中硬基岩等地层。全液压旋挖钻机整机自动化程度高，其水品、垂直度与钻孔中心由指示灯控制，操作室配置钻进深度指示仪。由于其工作效率高，施工

7、过程自始至终均应做好各方面协调配合，确保工艺流程连续均衡，并应根据旋挖钻成孔成孔原理及工艺要点，抓好关键工艺过程控制。其施工工艺流程为：定桩位钻机就位开孔埋设护筒灌注泥浆旋挖钻进第一次清孔下放钢筋笼插入砼导管第二次清孔灌注砼成桩拔出导管拔出护筒。3.3.1 整理平整桩基范围内场地钻孔前由测量队确定桩位点，放样后四周设护桩并进行复测，误差控制在5mm以内。施工场地必须清理平整，以便旋挖钻机挖出渣后装载机能及时清理。3.3.2 设置护筒 护筒为钢板制作，高度为0.5m-3.0m，根据现场土质情况选择，砂土层不得小于1.5m，岩石层可适当降低高度，作用为导正钻头、控制桩位、隔离地下水渗漏、防止孔口坍

8、塌以及固定钢筋笼作用。埋设护筒前要先放桩位点，过桩位点中心拉十字线在护筒外800mm-1000mm处设置桩位控制点，然后在桩位处用钻头挖出比护筒直径大100mm圆坑，注意护筒顶应高出地面20cm-30cm，护筒内径应大于钻头100mm-200mm。再用吊车（实际中可直接用旋挖钻机）吊起护筒将其放入圆坑中，校验护筒竖直后，并确定护筒中心及桩位中心位移不超过20mm，然后对护筒周围进行回填，分层夯实且要注意防止护筒倾斜。埋设护筒完成后在用四周护桩点引回，使桩位中心及护筒中心重合，并在护筒上标示护桩方向线位置。3.3.3 泥浆制作泥浆采用膨润土、火碱以及纤维素混合而制，在泥浆池中用搅浆机搅拌好。膨润

9、土颗粒小，吸附性强且只有很少沉渣，具有一定黏滞性、能变性与润滑性，是旋挖钻机施工最好材料。泥浆制备应注意两个方面，意思泥浆指标问题，其比重应该控制在1.05-1.2之间，黏度应控制在17s-20s，砂率控制在4%以内。二是补浆速度，泥浆一般是采用泵送方式，其速度以保证液面在护筒面上为准，否则有可能造成塌孔，影响成孔质量。由于不同土层适用不同性能指标泥浆，因此在钻孔施工中应根据出渣情况判断土层结构，并及时调整泥浆性能指标。在达尔布特特大桥13#-17#所有桩基中，14#以及15#表层以角砾土为主，下层为强风化凝灰岩、中风化凝灰岩以及夹杂不少火山角砾岩，土质结构比较松散，需要采用膨润土配合出泥浆保

10、护孔壁。但是13#、16#、17#直接从表面开始便是风化岩，开挖后岩壁稳定，可以采用清水施工，这样既环保又节约了成本，而且清水不必灌满孔内，只需要孔底几米就行，主要作用是软化岩石减小钻头磨损以及降低钻头温度。 旋挖钻机开钻钻机平台必须夯实压密且要平整，钻机就位后，使钻头中心及钻孔中心重合，调整钻杆垂直度，注入预先调制好泥浆，然后进行钻孔。先用筒钻或牙轮钻将孔下岩石破碎，再用截齿轮将孔底碎石泥渣捞出。钻机施工过程中保证泥浆面不得低于护筒底部，以此保证孔壁稳定性。通过旋挖钻机钻头旋转、削土、提升、卸土与泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。钻机施工过程中应严格控制钻进速度，避免进尺度较大造成钻头损坏、卡

11、钻或埋钻事故。钻进时每次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要慢，提斗要稳，特别是孔口5m-8m左右要随时测量垂直度，有偏差及时调整，而且必须及时网孔内注浆，保证孔壁质量。3.3.5 成孔检测钻孔完成后，必须检测孔深度、直径与倾斜度，其中孔径与孔深必须达到设计要求，倾斜度要求不大于1%，孔径需要使用探孔器测试，探孔器直径小于孔径3cm-5cm，以探孔器能只有下落到孔底为标准。在吊放钢筋笼之前，对孔内石渣、泥浆进行必要清理，是孔内含泥量与孔底沉渣符合设计要求。如果是干桩则必须将孔下渣滓清理干净，孔下水位也要全部抽调，然后按照干桩施工工艺进行灌注，假如不能及时灌注，则要把孔口盖

12、严，防止孔周围石渣掉入孔内。4、成果与结论通过达尔布特特大桥钻孔桩实践表明，采用旋挖钻机施工桥梁钻孔灌注桩基础具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强、环保、质量易于控制等优点，在各种土层都能起到相当好作用，这次钻孔也为以后工作积累下了经验。3发现、发明及创新点：在桩基开挖中，旋挖钻成孔这种比较先进成孔方式作为新技术脱颖而出，相对于人工挖孔桩，旋挖钻机具有施工速度快、操作灵活方便、环境污染小、安全性能高、适用性强、成孔速度快，尤其是在风化岩地区，人工挖孔困难地方，已成为钻孔灌注桩施工主要设备。我们特大桥将其作为钻孔桩成孔主要设备，得到了项目部一致认可。但是由于是我们项目部是第一次使用

13、旋挖钻机，许多地方经验不足，造成了许多不必要麻烦，经过这次桩基开钻，为我们以后相似施工积累下了丰富经验。（不超过400个汉字）4保密要点：无（不超过100个汉字）5及当前国内外同类研究、同类技术综合比较 目前主要挖桩设备有旋挖钻机、回旋钻机、正反循环钻机以及冲击钻等，相对于回旋钻机钻机，旋挖钻机克服了回旋钻机成孔桩侧摩阻力低、孔底沉渣多等缺点，而且旋挖钻机成孔效率很高，几乎可达回旋钻机5-6倍速度。虽然投资比回旋钻机较高，但是最终经济效益还是远大于回旋钻机。综合来说，旋挖钻机克服了其他钻机污染环境、成孔速度慢、适应能力差、自动化程度低等缺点，已经逐渐成为现在主流挖桩设备。（不超过800个汉字）

14、6应用情况我们项目部现在承建克塔高速一标段二工区-达尔布特特大桥就采用了旋挖钻机成孔，得到了项目部一致认可，通过特大桥成孔经验，在后续小桥钻孔中，将会取得更好效果。成果转化、推广或产业化方面还需帮助解决问题无7经济、社会效益单位：万元人民币项目总投资额回收期 经济效益额计算依据：社会效益：四、本项目曾获科技奖励情况获奖时间奖 励 名 称奖励等级授奖部门本表所填科技奖励是指曾获得以下单位科技进步奖： 1.经国家科技管理部门认定有关单位； 2.业主、建设单位等单位。五、申请、获得专利情况表国 别申 请 号专 利 号项 目 名 称六、主要研究人员名单序号姓名性别技术职称文化程度工 作 单 位对成果创

15、造性贡献123456789101112131415（人数限制：一等奖不超过15人，二等奖不超过10人，三等奖不超过7人）七、主要完成单位及协作单位情况表单 位 名 称第 完成单位 主要贡献单 位 盖 章 年 月 日协作完成单位主要贡献单 位 盖 章 年 月 日 （完成单位应对项目主要贡献、完成人员排名等进行核准）八推荐、评审意见申报意见申报单位、项目、部门意见及申报等级： 公 章 年 月 日推荐意见二级单位推荐意见、推荐等级： 公 章 年 月 日公司科技评审委员会意见 公 章 年 月 日异议处理情况 公 章 年 月 日十、附件目录1.技术评价证明（技术检测、成果鉴定、业主或监理技术评价等）2.应用证明（业主或应用单位证明）3.查新检索报告书4.技术资料、技术报告、照片及影像资料等5.其他证明 应 用 证 明项 目 名 称应 用 单 位通讯地址及联系 应用成果起止时间经济效益 （万元）及计算依据： 应用情况及社会效益： 应用单位：（公章） 年 月 日（纸面不敷，可另增页）