旋挖钻机钻孔施工技术课件

旋挖钻机钻孔施工技术旋挖钻机钻孔施工技术旋挖钻机钻孔施工技术一、工程概况一、工程概况南京大胜关长江大桥工程是京沪高速铁路全线重点控制工程，也是沪汉蓉铁路在南京跨越长江的越江通道，同时搭载南京市双线地铁过江。由于施工工期紧迫，旋挖钻机具有成孔速度较快，钻孔中孔壁形成泥皮较薄，有利于提高成桩后受力性能的特点，因此北引桥N1、N2、N30、N31、N32、N33#墩采用NR2206DR型旋挖钻机施工桩基础。钻孔桩直径为2.0m，深度达75m以上，其中N2墩孔深度达86m，N2墩需另加钻杆才能钻至设计深度。引桥地质情况复杂，上部主要为砂层，砂层下为2030m厚的岩层。N1、N2#墩岩层主要为破碎安山岩、砂岩。N30N33#墩岩层为泥岩，且上部砂层中都夹有卵石。一、工程概况南京大胜关长江大桥工程是京沪高速铁路全线重点控制三、选题理由三、选题理由业业主主要要求求所所有有桩均为桩均为类桩。类桩。采采用用旋旋挖挖钻钻机机施施工工引引桥桥钻钻孔孔桩桩，桩桩径径为为2.0m,最最大大钻钻孔孔深深度度为为86m。下下部部岩岩层层较较复复杂杂，主主要要有有泥泥岩岩，砂砂岩岩，安安山山岩岩，厚厚度度约约为为2030m，饱饱和和抗抗压压强强度度达达14.1MPa。此类施工国内无成功经验。此类施工国内无成功经验。确保钻孔桩按时完成，保证成孔质量。确保钻孔桩按时完成，保证成孔质量。业业主主要要求求钻钻孔孔桩桩按按计计划划完完成成，施施工工时间较短。时间较短。难度系数大难度系数大质量要求严质量要求严工期时间紧工期时间紧三、选题理由业主要求所有桩均为类桩。采用旋挖钻机施工引桥钻四、现状调查四、现状调查 因采用旋挖钻机施工如此大直径和深度的钻孔桩，无类似经验可寻，前期施工中施工方法及控制指标同以往直径为1.01.5m,深度为50m左右的钻孔桩施工。根据对N32#墩已完成6根桩和N1、N2钻进的施工跟踪调查，根据成孔质量检测报告等有关资料总结出：四、现状调查 因采用旋挖钻机施工如此大直径和深度的钻孔桩，无注：其中N32-11和N32-6成孔倾斜度初次检测不合格（检测时按1%控制），经下钻扫孔后满足要求；沉渣厚度为负时记为0。通过统计、分析钻进中实际情况，旋挖钻机施工中主要问题有：1、成孔后的倾斜度虽能满足规范要求，但不能达到内控指标。2、沉渣控制虽满足要求，但出现了负沉渣情况，终孔测量时误差较大。3、N1、N2钻进中出现钻进困难，成孔速度慢，钻头磨损严重。质量缺陷调查表质量缺陷调查表注：其中N32-11和N32-6成孔倾斜度初次检测不合格（检五、设定目标五、设定目标 1、钻进中要保证成孔质量，成孔倾斜度控制在0.8%以下。2、解决在复杂地层中钻进困难、进尺缓慢的问题。3、实现终孔标高的准确测量，防止出现以超钻孔深代替沉渣的情况。目标可行性论证：目标可行性论证：管管 理理技技 术术技术力量强，编制了完善的施工工艺。有专业技术人员现场控制，确保钻孔桩顺利施工。项目部建立了完善的质量保证体系和质量责任体系，责任落实到个人。经经 验验现场工人和技术员有着丰富的钻孔经验。通过QC活动可以实现目标五、设定目标 1、钻进中要保证成孔质量，成孔倾斜度控制在0.六、原因分析及要因确认六、原因分析及要因确认 为更好发现问题产生原因，QC小组对旋挖机成孔的特殊之处进行分析：1、旋挖钻机自动化程度很高，虽然可以自动调节钻杆倾斜度和反映钻孔深度，但精度不能满足施工要求。2、旋挖机钻进中泥浆不循环，只需钻进中补充泥浆保持水压。钻进中形成的泥皮比普通旋转钻机的要薄。3、旋挖钻机由钻斗底部斗齿将土体切碎，并压入钻斗内，然后由钻杆提出，如此循环作业比旋转钻由泥浆循环出渣的工作效率高。但是孔内部分钻渣不能带出孔外，造成孔底有较多沉渣。4、旋挖钻机成孔后经检孔合格下放钢筋笼，然后下导管清孔，缺少下放钢筋笼前的一次清孔。六、原因分析及要因确认 为更好发现问题产生入岩时钻压大、转速快，造成斜孔。旋挖钻机取土方式造成钻斗与孔之间存在间隙。终孔测量时，孔静置时间较长，沉淀较多。钻孔人员专业知识缺乏，质量意识不强，责任落实不到位，造成斜孔。钻孔平台土质较差，易沉陷，造成斜孔。旋挖钻机履带底盘下地面不平，造成斜孔。测绳在使用中发生收缩变形造成测量不准。钻头磨损严重造成斜孔。泥浆质量不达标，泥砂沉淀快。旋挖机钻杆垂直度控制器误差大，需重新标定。确定末端因数：设 备材 料环 境方 法人 员成孔质量不合格入岩时钻压大、转人员方法环境材料钻钻 进进 困困 难难钻进中钻压不够实际地质情况和钻孔地质图有差异，造成钻进参数不符合，钻斗选取不合适。设备钻进方法采取不合适钻进中入岩后仍采用大钻头钻孔，阻力太大。对机械性能不熟悉钻孔人员专业知识缺乏。钻头质量不满足要求。泥岩、卵石层、安山岩强度高。人员方法环境材料钻 进 困 难钻进中钻压不够实际地质情 对末端因素进行分析，确定要因：对末端因素进行分析，确定要因：对末端因素进行分析，确定要因：七、制定对策七、制定对策针对各项问题的主要因素，我们QC小组制订了相应对策。成孔倾斜度较大原因及解决办法成孔倾斜度较大原因及解决办法 七、制定对策针对各项问题的主要因素，我们QC小组制订了相应对负沉渣出现原因及解决方法负沉渣出现原因及解决方法负沉渣出现原因及解决方法钻进困难问题及解决方法钻进困难问题及解决方法钻进困难问题及解决方法八、组织实施（八、组织实施（D）加强对作业人员的技术培训和责任意识教育：1、组织钻孔施工人员学习旋挖钻机钻孔工艺和相应规范，提高钻孔人员专业知识和技能。2、对钻孔施工人员职责进行详细分工，责任落实到个人。实施一实施一效效果果1：提提高高了了钻钻孔孔施施工工人人员员钻钻孔孔知知识识水水平平和和责责任任意识。意识。八、组织实施（D）加强对作业人员的技术培训和责任意识教育：实施二实施二1、旋挖机履带下铺设跑板，保证了旋挖机在钻进中加压开钻和提升钻斗瞬间履带前支点有较结实的支撑点，不会沉陷。效效果果2：解解决决了了旋旋挖挖机机履履带带下下土土体体沉沉陷陷引引起起的的钻钻杆倾斜。杆倾斜。实施二1、旋挖机履带下铺设跑板，保证了旋挖机在钻进中加压开1、定期用经纬仪检查旋挖机桅杆垂直度，对钻机垂直检测系统进行标定。2、保证成孔质量，降低成孔的倾斜度。钻进中要求钻机操作手，在软硬地层变化处和岩层倾斜时要减压减速。遇到岩层较硬和钻进困难时要减压，减小钻杆摇晃，提高成孔质量。实施三实施三效果效果3：1、减小了钻机垂直检测系统的误差。、减小了钻机垂直检测系统的误差。2、降降低低了了钻钻进进中中钻钻进进方方式式不不正正确确造造成成的的成成 孔倾斜。孔倾斜。1、定期用经纬仪检查旋挖机桅杆垂直度，对钻机垂直检测系统进行 实施四实施四1、钻孔结束后尽块进行终孔测量，若停钻时间较长后应在终孔前用钻斗将底部沉渣取出。终孔测量时要细致，发现沉渣较厚需重新下钻斗清孔。2、钻机钻至设计标高时，加大用钻斗清孔次数，尽量控制留在底部的钻渣最少。防止出现用孔深代替沉渣。效效果果4：减减小小了了终终孔孔测测量量时时孔孔底底沉沉渣渣厚厚度，使孔深测量更准确。度，使孔深测量更准确。实施四1、钻孔结束后尽块进行终孔测量，若停钻时间较长后应在 实施五实施五1、经常校核测绳，新测绳最初要做到隔两天校核一次。使用过的测绳做到5天校核一次。测绳误差过大时应更换新测绳。效效果果4：减减小小了了终终孔孔测测量量时时孔孔底底沉沉渣渣厚厚度度，使孔深测量更准确。使孔深测量更准确。实施六实施六1、钻孔人员每隔4小时检测泥浆指标，发现泥浆不合格时及时调浆。2、项目部随时抽查，若泥浆出现连续三次不合格时，项目部对作业队进行罚款处理。效效果果6：确确保保了了泥泥浆浆质质量量合合格格，终终孔孔时时孔孔底底泥砂沉淀较少。泥砂沉淀较少。实施五1、经常校核测绳，新测绳最初要做到隔两天校核一次。使 实施七实施七1、对钻斗提出的钻渣进行取样，与地质资料对比，以便及时调整钻进参数。效效果果7：避避免免了了盲盲目目钻钻进进造造成成的的钻钻进进参参数数选取不正确，从而造成的钻进困难。选取不正确，从而造成的钻进困难。实施八实施八1、N1、N2施工进入安山岩岩层后先采用直径为1.0或1.5m的小钻头掏孔，待钻至设计标高后再用直径为2.0m的钻头成孔。效果效果8：采用小钻头后钻进较快。：采用小钻头后钻进较快。实施七1、对钻斗提出的钻渣进行取样，与地质资料对比，以便及 实施九实施九1、根据钻渣分析若遇到较大直径的卵石时用带有截齿钻头的底板更换下适宜在砂层和粘土中钻进的斗齿底板。2、遇到较厚胶结层时建议换用短螺旋钻头更换斗齿钻斗，当钻穿这一较硬地层后再用钻斗掏渣。效效果果9：解解决决了了卵卵石石和和胶胶结结层层中中钻钻进难的问题。进难的问题。实施九1、根据钻渣分析若遇到较大直径的卵石时用带有截齿钻头九、检查效果九、检查效果 制定相关措施并落实后，经过PDCA循环后,QC小组结合南京南大检测评估有限公司出具的超声波检测报告和施工日志，列出了效果对照表：1、实施PDCA循环后成孔倾斜度和沉渣厚度情况对比：QC实施前钻孔施工情况实施前钻孔施工情况QC实施后钻孔施工情况实施后钻孔施工情况注：灌注混凝土前泥浆指标按比重1.061.10，粘度17-22s，含砂率1%控制,沉渣为负时记为0。成孔的倾斜度得到有效控制，沉渣测量更加准确，避免了负沉渣的出现。九、检查效果 制定相关措施并落实后，经过PDC（1）、对于夹有较大卵石层的粗砂和砾砂层，换用截齿钻头后可以有效的将卵石压碎，钻进速度明显加快，钻头磨损也减少，节约了时间和成本。在N1-1中遇到较厚砾砂胶结层在斗齿很难钻进情况下，换用短螺旋钻头最终将这一较硬地层钻穿。（2）、N1墩进入安山岩岩层后换用小直径钻头后钻杆所受阻力较小，钻孔速度明显加快。采用小钻头和没有采用两种情况下钻孔时间比较如下表：2、实施PDCA循环后在岩层中钻进情况：注：1、以上时间统计根据N1墩孔深为68至78m时相邻两桩采用不同直径的钻 斗得到的平均值。2、直径为1.5m的钻头，高1.5m,按每斗装渣高度为1.2m计算可得，每一次取渣量为2.1m3，直径为2.0m的钻头，高1.0m,按每斗装渣高度为0.7m计算可得，每一次取渣量为2.2m3。可见采用小直径钻头不但没有减少取土量，而且一个循环的钻进时间比使用大直径的要少，加快了钻进速度。（1）、对于夹有较大卵石层的粗砂和砾砂层，换用截齿钻头后可以 经过该阶段PDCA循环，旋挖钻机钻孔桩质量得到保证，成孔倾斜度明显降低；终孔时孔底标高测量更加准确；解决了旋挖机在较大直径的卵石层和胶结层及安山岩中遇到的钻进速度慢和钻头磨损厉害的问题。QC小组在PDCA循环前的预定目标得以实现，并取得了良好效果，并在各方面取得了较大收益：1、经济效益 实践证明采用旋挖钻机后单桩成孔时间是普通旋转钻机的1/41/3，节约了钻孔桩施工时间，带来了良好经济效益。经PDCA循环后一根桩可节约3个小时钻进时间，带来直接的经济效益：节约能源消耗：1503+373=561元 减少钻头消耗：403=120元 减少人工：61003/8=225元 单桩总计节约资金=561+120+225=906元 经过该阶段PDCA循环，旋挖钻机钻孔桩2、技术效益 通过PDCA循环，我们实现了旋挖钻机在直径为2.0m，最大钻进深度达86m的长大钻孔桩施工；达到了对旋挖钻机成孔质量的有效控制；解决了旋挖钻机在卵石层、泥岩、砂岩、安山岩中的钻进难题；填补了国内旋挖钻机在此类地质条件下的施工空白，为今后同类施工提供了经验。为旋挖钻机在高速铁路建设中推广使用起到了重要作用。3、社会效益 采用旋挖钻机施工，不仅缩短了钻孔桩施工时间，而且成孔质量得到保证，获得了上级部门的一致好评。在铁道部信誉评估、局指、业主、监理单位等多次检查中，各级领导都给予了很高的评价。2、技术效益十、巩固措施和标准化十、巩固措施和标准化 通过此次的QC活动，我们对旋挖钻机的施工技术有了更好的发展。根据此次活动，我们对旋挖钻机的施工技术进行总结：钻进前钻进中成孔后确保旋挖机有稳定钻孔平台，旋挖机下铺设跑板。终孔要及时，测量要细致，确保终孔标高准确。钻进中时刻注意钻压钻速，防止斜孔和钻孔事故。对不同地层更换相应钻头，提高钻进速度。对钻渣采样分析，以便确定旋挖机钻进参数。检查旋挖机设备，确保钻机性能。控制泥浆指标，确保泥浆质量。钻进中往孔中注入泥浆，保持孔内压力。十、巩固措施和标准化 通过此次的QC活动十一、遗留问题及今后打算十一、遗留问题及今后打算1、打破了旋挖钻机施工的局限性。通过这次展开的QC活动，我们有效的解决了用旋挖钻机在卵石层、泥岩、砂岩、安山岩中施工长大钻孔桩的技术难题。在保证成孔质量的前提下，缩短了钻孔桩施工时间，为大桥下部结构施工的按时完成打下了坚实基础。2、提高了小组成员分析、解决问题的能力。在对旋挖钻机钻孔质量控制中，小组成员针对出现问题从人员、设备、施工方法、机械性能等方面，结合对现场的跟踪情况，集思广益、去伪存真，找到解决方法，并提高了成员的综合能力。3、旋挖钻机施工质量控制的圆满完成，坚定了我们开展QC活动信心和决心。小组成员决定在以后施工中继续将QC活动与科学创新思想密切结合，不断提高施工技术水平，增强企业竞争力。十一、遗留问题及今后打算1、打破了旋挖钻机施工的局限性。通过 谢谢大家！谢谢大家！