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2020-05-11 08:44:38 | 分类:默认分类 | 标签:

 简介:旋挖钻机施工工艺及控制 

关键字:

旋挖钻机,施工工艺,质量控制,安全

       一 前言

  随着高速公路的迅速发展,钻孔灌注桩运用在公路桥梁基础工程中日益增加,在大中桥梁中的运用显得愈来愈重要,同时也促进了桥梁钻孔灌注桩施工技术的快速发展。近几年来,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。在成章互通主线跨省道239桥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

  XX主线跨省道XX桥位于XX,桥梁角度90°,桥梁全长692.85m。基础采用钻孔灌注桩,桩径分别为1.4m、1.5m,桩长45m、47m、50m、不等,数量为124根。地基岩土主要以可塑或硬塑状中偏低压缩性粘土、亚粘土、中间夹有中密-密实状态的粉砂层及中密-密实状态的亚砂土层为主。

  三 设备特点

  用于桩基施工的旋挖钻机是东明TRM140型,其最大扭矩140KN.m,最大旋挖速度6-23rpm,发动机功率192KW,最大桩径1500mm。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、环保的特点。

  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。

  机械设备投入旋挖钻机2台(东明TRM140型),配备泥浆泵,16~25T汽车吊2台等设备。

  (三)施工工艺

  1. 机械就位、护筒埋设

  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。

  桩位确定后,利用十字线放出四个控制桩位,并以四个控制桩为基准进行埋设护筒。

  护筒埋设:护筒由厚度4-6mm钢板制成,护筒直径比桩基孔径大100-150mm,每节护筒长度1.5-3.0m,护筒至少高出地面30cm。以防止杂物、泥水流入孔内。

  旋挖钻机在埋设护筒时,应由人工进行辅助配合,护筒埋设利用旋挖机的钻斗挤压作用做相应的调整。

  2. 泥浆调制

  因钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用,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,调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要。

  泥浆相对密度:1.02-1.10,粘度:18-22s,砂率≤4%,泥皮厚度:<2mm,PH值:大于7。

  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

  旋挖钻机采用筒式钻斗。钻机就位后,调整钻杆垂直度,注入调制好的泥浆,然后进行钻孔。当钻头下降到预定深度后,旋转钻斗并施加压力,将土挤入钻斗内,仪表自动显示筒满时,钻斗底部关闭,提升钻斗将土卸于堆放地点。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部,保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁,反复循环直至成孔。如下图所示。

  4. 改善钻斗护壁能力

  旋挖钻机施工初期,提升料筒时,发现提升力显著增大,有孔壁颈缩现象。经过详细分析,由于筒式钻斗完全无护壁作用,在提升钻斗时,其下部产生较大负压力作用,致使产生“吸钻”现象,从而造成孔壁颈缩现象。因此,必须对筒式钻斗进行改进。在筒壁上加焊4块双曲面护壁钢板(或增设导流槽),两两对称布置,为防止升降时碰怀孔壁,钻头旋转时双曲面护壁钢板直径小于孔径2cm。由施工现场实践得知,改善后的钻斗在提升过程中液压系统压力显著减小,钻孔颈缩现象得到改善。

  5. 控制钻斗钻进、提升速度

  (1) 旋挖钻机钻机过程中应严格控制钻进速度,避免钻进尺度较大,造成埋钻事故。

(2) 若钻机升降钻斗时速度过快,钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁,再加上钻斗下部产生较大负压作用,造成孔壁颈缩、坍塌现象。所以钻斗提升时应严格控制其速度,经现场实践得知,钻斗升降速度保持在0.75-0.80m/s。当钻斗粉砂层或亚砂土层时,其升降速度应更加缓慢。

  五 钻进施工时出现卡埋钻的控制措施

  卡埋钻是旋挖钻机最易发生的施工事故,因此,施工过程中应采取积极主动的措施加以预防。当钻机施工时出现卡埋钻现象时,采取切实可行的措施及时进行处理施工事故。

  处理卡埋钻的方法如下:

  (1) 直接起吊法:采用吊车直接向上起吊即可。

  (2) 钻斗周围疏通法:即用水下切割或反循环等方法,清理钻筒周围沉渣,然后起吊即可。

  六 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一次钻进深度。

  (5) 钢筋笼或探孔器向孔内放置时,应由吊车吊起,将其垂直、稳定放入孔内,避免碰坏孔壁,使孔壁坍塌,在砼浇筑时出现废桩事故。

  (6) 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。

  (7) 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。

  七 旋挖钻机TRM140型成孔优点

  (1) 因该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。

  (2) 该钻机适用不同地质情况,成孔效率高,约6h左右即可成孔,1天成孔3-4个,是该桥回旋钻机成孔的5-6倍,因此使用于工期要求紧的工程项目。

  (3) 孔壁稳定性好,成孔后清孔彻底,施工进度快。

  (4) 施工噪音低,不污染环境,使用于环境保护要求高的施工地区。

  八 结束语

  通过本次施工,旋挖钻机施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强、环保的优点。由于旋挖钻机所形成的孔壁较粗糙,增加了桩侧摩阻力,克服了回旋钻机桩侧摩阻力低,以及孔底沉渣多,泥浆管理差的缺点。尽管旋挖钻机投资较高,但适应性强,最终的经济效益综合指标还是远大于回旋钻机,可见旋挖钻机是一种理想的施工工艺。


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