旋挖钻机施工工艺
2018-11-18 9:29:07 点击：
旋挖钻机是钻孔灌注桩施工中一种较先进的施工方法,该施工方法主要特点是施工效率高,适用于工期要求紧的工程项目。在滨德高速公路第十四合同段桩基施工中发挥了充分的作用,同时使现场技术人员掌握了新技术,加块了施工进度,确保了工程质量。
二、工程概况
滨德高速公路第十四合同段桥梁基础采用钻孔灌注桩,桩径分别为1.2m,1.5和1.8m桩长为40至70m不等,数量为589根。地层为第四系冲积物以亚砂土、亚粘土夹粉细砂为主,多层结构居多,上层为粘性土,厚度为10～20m和5～10m,一般地基承载力在90～200kpa。
三、设备特点
用于桩基施工的旋挖钻机是东明TRM220型和三一180型最大成孔深度70m(钻杆特殊定制),最大成孔直径1800m。适用于粘性土、粉质土、砂土等土层施工,该钻机通过钻斗的旋转、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、噪音小等特点。
四、工程施工
(一) 施工方案确定
根据该桥址处地质情况、施工工期要求紧、施工场地受到限制、环保等因素,易选用旋挖钻机成孔。
(二) 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。
(三)施工工艺
1. 机械就位、护筒埋设
桩基定位后,根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩,以四个控制桩为基准埋设钢护筒。为了保护孔口防止坍塌,形成孔内水头和定位导向,护筒的埋设是旋挖作业中的关键。护筒选用10mm厚钢板卷制而成,护筒内径为设计桩径+20cm,高度2.3m,上部开设1个溢浆孔,护筒埋设时,由人工、机械配合完成,首先用旋挖机挖斗挖一个与孔径相同、深度等同护筒埋入地下部分深度的基坑,然后利用钻机旋挖斗将其静力压入土中,其顶端应高出地面30cm,以防止杂物、泥水流入孔内并保持水平,埋设深度2m,护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。护筒埋设要保持垂直,倾斜率应小于1.5%。施工场地平整处理,保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实,避免在钻进过程中钻机产生沉陷。
旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置,并在操作室内有仪表准确显示电子读数,当钻头对准桩位中心十字线时,各项数据即可锁定,勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确,误差控制在2cm内。
2、泥浆
①泥浆护壁原理
帕斯卡定律指出封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化,将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁。水由于受到重力作用对容器底部有压力,因此水对容器底部存在压强。液体具有流动性,对容器壁有压力,因此液体对容器壁也存在压强。液体压强原理可表述为:液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增大,同种液体在同一深度各个方向的压强大小相等,不同的液体在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。
通过上述可以得出:
1、各个方向都有压强;2、同一深度处,压强一致;3、深度越大,压强越大;4同一深度,液体密度越大,压强越大。
二泥浆压强
通过帕斯卡定律可以看出
1随着桩深延长其压强增大;2而泥浆比重越大其压强越大;3压强同时作用在孔底和孔壁;4压强与桩径的大小无关。
图表 1为泥浆在桩内对孔底和孔壁的压强
桩位1和桩位2上部的粘土都在10米以上,由于水深每增加10米,压强就增加98千帕,同时经过实际验证,当钻进常规地质时孔深超过10米后,压强基本可以支撑孔壁,因此在桩位1和桩位2钻进时,只是针对细沙层稍微护壁防止泥浆渗漏,整体钻进对泥浆质量需求较低,反之在桩位4和桩位5施工时,由于地质的变化,导致桩内上部的粘土层较薄,因此在泥浆压强较低时地质变为沙层,因此需泥浆粘度护壁弥补压强不足,当钻进桩位4和桩位5时需调高泥浆粘度
②泥浆制备
从上面的分析可以得出:在钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水等作用,又因泥浆是粘稠液体,可以悬浮钻渣,为此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。由于地基岩土中又夹有粉砂土层、亚砂层,地面水位较高的特点,因此在旋挖施工中调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要。
泥浆采用优质膨润土、纯碱(Na2CO3)纤维素(cmc)制成。
施工过程中随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标,确保泥浆对孔壁的撑护作用,避免发生施工事故。
3.钻孔施工
当钻机就位准确,泥浆制备合格后即开始钻进,钻进时每回次进尺控制在60cm左右,刚开始要放慢旋挖速度,并注意放斗要稳,提斗要慢,特别是在孔口5～8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度,如有偏差及时进行纠正,而且必须保证每挖一斗的同时及时向孔内注浆,使孔内水头保持一定高度(一般控制在水位低于地面以下20cm左右为宜)以增加压力,保证护壁的质量。同时,做好整个过程中的钻进记录,随时根据不同地质情况调整泥浆指标和旋挖速度。在钻孔过程中,根据本标段的地质情况,施工中主要采用挖土钻头和挖砂钻头。
弃渣外运与钻进同步进行,从孔内提出钻渣,直接用自卸车及时外运至弃渣场,以减少现场施工干扰,减少弃渣对桩孔的压力。
4、清孔
根据钻孔桩桩底的设计标高和护筒顶标高,计算出钻孔深度,用测绳检测孔深,到位后进行清孔。清孔采用挖斗反复捞取沉渣,直到其厚度符合规范和设计要求,然后注入纯度较高的化学泥浆,置换出孔内的钻孔泥浆,保证清孔后的各项指标符合规范要求,方可施工。
5、钢筋笼的加工、存放、运输与现场吊装
钢筋笼在钢筋加工厂加工,并临时存放在钢筋加工厂,炮车运输。
为保证钢筋笼吊装安装时不变形,钢筋骨架在加工时设置强劲的内撑架,防止钢筋骨架在运输和就位时变形。钢筋笼吊装时采用三点起吊,先把钢筋笼吊竖直后,再检查是否有弯曲变形并加以纠正。
6、二次清孔
由于安放钢筋笼及导管时(下转73页)
二、工程概况
滨德高速公路第十四合同段桥梁基础采用钻孔灌注桩,桩径分别为1.2m,1.5和1.8m桩长为40至70m不等,数量为589根。地层为第四系冲积物以亚砂土、亚粘土夹粉细砂为主,多层结构居多,上层为粘性土,厚度为10～20m和5～10m,一般地基承载力在90～200kpa。
三、设备特点
用于桩基施工的旋挖钻机是东明TRM220型和三一180型最大成孔深度70m(钻杆特殊定制),最大成孔直径1800m。适用于粘性土、粉质土、砂土等土层施工,该钻机通过钻斗的旋转、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、噪音小等特点。
四、工程施工
(一) 施工方案确定
根据该桥址处地质情况、施工工期要求紧、施工场地受到限制、环保等因素,易选用旋挖钻机成孔。
(二) 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。
(三)施工工艺
1. 机械就位、护筒埋设
桩基定位后,根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩,以四个控制桩为基准埋设钢护筒。为了保护孔口防止坍塌,形成孔内水头和定位导向,护筒的埋设是旋挖作业中的关键。护筒选用10mm厚钢板卷制而成,护筒内径为设计桩径+20cm,高度2.3m,上部开设1个溢浆孔,护筒埋设时,由人工、机械配合完成,首先用旋挖机挖斗挖一个与孔径相同、深度等同护筒埋入地下部分深度的基坑,然后利用钻机旋挖斗将其静力压入土中,其顶端应高出地面30cm,以防止杂物、泥水流入孔内并保持水平,埋设深度2m,护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。护筒埋设要保持垂直,倾斜率应小于1.5%。施工场地平整处理,保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实,避免在钻进过程中钻机产生沉陷。
旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置,并在操作室内有仪表准确显示电子读数,当钻头对准桩位中心十字线时,各项数据即可锁定,勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确,误差控制在2cm内。
2、泥浆
①泥浆护壁原理
帕斯卡定律指出封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化,将毫无损失地传递至流体的各个部分和容器壁。水由于受到重力作用对容器底部有压力,因此水对容器底部存在压强。液体具有流动性,对容器壁有压力,因此液体对容器壁也存在压强。液体压强原理可表述为:液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增大,同种液体在同一深度各个方向的压强大小相等,不同的液体在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。
通过上述可以得出:
1、各个方向都有压强;2、同一深度处,压强一致;3、深度越大,压强越大;4同一深度,液体密度越大,压强越大。
二泥浆压强
通过帕斯卡定律可以看出
1随着桩深延长其压强增大;2而泥浆比重越大其压强越大;3压强同时作用在孔底和孔壁;4压强与桩径的大小无关。
图表 1为泥浆在桩内对孔底和孔壁的压强
桩位1和桩位2上部的粘土都在10米以上,由于水深每增加10米,压强就增加98千帕,同时经过实际验证,当钻进常规地质时孔深超过10米后,压强基本可以支撑孔壁,因此在桩位1和桩位2钻进时,只是针对细沙层稍微护壁防止泥浆渗漏,整体钻进对泥浆质量需求较低,反之在桩位4和桩位5施工时,由于地质的变化,导致桩内上部的粘土层较薄,因此在泥浆压强较低时地质变为沙层,因此需泥浆粘度护壁弥补压强不足,当钻进桩位4和桩位5时需调高泥浆粘度
②泥浆制备
从上面的分析可以得出:在钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水等作用,又因泥浆是粘稠液体,可以悬浮钻渣,为此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。由于地基岩土中又夹有粉砂土层、亚砂层,地面水位较高的特点,因此在旋挖施工中调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要。
泥浆采用优质膨润土、纯碱(Na2CO3)纤维素(cmc)制成。
施工过程中随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标,确保泥浆对孔壁的撑护作用,避免发生施工事故。
3.钻孔施工
当钻机就位准确,泥浆制备合格后即开始钻进,钻进时每回次进尺控制在60cm左右,刚开始要放慢旋挖速度,并注意放斗要稳,提斗要慢,特别是在孔口5～8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度,如有偏差及时进行纠正,而且必须保证每挖一斗的同时及时向孔内注浆,使孔内水头保持一定高度(一般控制在水位低于地面以下20cm左右为宜)以增加压力,保证护壁的质量。同时,做好整个过程中的钻进记录,随时根据不同地质情况调整泥浆指标和旋挖速度。在钻孔过程中,根据本标段的地质情况,施工中主要采用挖土钻头和挖砂钻头。
弃渣外运与钻进同步进行,从孔内提出钻渣,直接用自卸车及时外运至弃渣场,以减少现场施工干扰,减少弃渣对桩孔的压力。
4、清孔
根据钻孔桩桩底的设计标高和护筒顶标高,计算出钻孔深度,用测绳检测孔深,到位后进行清孔。清孔采用挖斗反复捞取沉渣,直到其厚度符合规范和设计要求,然后注入纯度较高的化学泥浆,置换出孔内的钻孔泥浆,保证清孔后的各项指标符合规范要求,方可施工。
5、钢筋笼的加工、存放、运输与现场吊装
钢筋笼在钢筋加工厂加工,并临时存放在钢筋加工厂,炮车运输。
为保证钢筋笼吊装安装时不变形,钢筋骨架在加工时设置强劲的内撑架,防止钢筋骨架在运输和就位时变形。钢筋笼吊装时采用三点起吊,先把钢筋笼吊竖直后,再检查是否有弯曲变形并加以纠正。
6、二次清孔
由于安放钢筋笼及导管时(下转73页)
(上接72页)间较长,孔底产生新的沉渣,待安放钢筋笼及导管就序后,进行二次清孔,待孔内泥浆技术指标均达到下列要求:泥浆含砂率
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