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Abstract: The rotary drilling technology is known as the "green construction technology", which is characterized by high efficiency, good quality of construction, less pollution of dust and mud. Compared with the traditional rotary drilling, the drilling efficiency, construction quality, environmental protection and construction safety of the drilling efficiency, environmental protection and construction safety are obviously disadvantage compared with the traditional drilling technology. Therefore, in recent years, the country has been vigorously promoting the use of a more advanced pile foundation construction technology, widely used in our country's highway, railway, bridge and large construction of the foundation pile construction. In this paper, an engineering example is analyzed and the technical and economic advantages of traditional drilling technology in equipment performance and hole forming process are analyzed.
關(guān)鍵詞:旋挖鉆孔灌注樁;成孔工藝;效果
Key words: rotary drilling cast-in-place pile;hole forming process;effect
中圖分類號:U443.15+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)08-0136-03
0 引言
由于傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)鉆成孔成孔速度慢,效率低,用水量大,泥漿排放量大,污染環(huán)境,擴(kuò)孔率較難控制等弊端在當(dāng)前工程樁基施工中逐漸被旋挖鉆孔灌注樁代替。旋挖鉆機(jī)是一種多功能灌注樁成孔機(jī)械,能夠自動調(diào)整桅桿垂直度和自動計量鉆孔深度。旋挖鉆孔施工是依靠鉆桿和鉆斗的旋轉(zhuǎn),通過鉆斗自重和液壓設(shè)備的輔助使土屑裝滿鉆斗并提升鉆斗出土。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、挖土、提升、卸土和泥漿置換護(hù)壁,反復(fù)循環(huán)而成孔。吊裝鋼筋籠、灌注混凝土、后壓漿等同其他水下鉆孔灌注樁工藝。其高效的特點(diǎn)可以解決一些工程工期短、場地狹窄、施工用電不足、可容納的施工設(shè)備數(shù)量有限的矛盾,大大減少了現(xiàn)場施工設(shè)備數(shù)量,降低了施工管理難度、提高了施工效率,而且工程質(zhì)量和工期更有保證。這套工法鉆孔自動化水平高,鉆孔質(zhì)量好,作業(yè)進(jìn)度快,能適應(yīng)各類地層的鉆孔作業(yè)要求,特別是對城市樁基的施工效果顯著。
1 旋挖樁機(jī)施工的優(yōu)點(diǎn)
1.1 鉆進(jìn)效率高
傳統(tǒng)鉆機(jī)根據(jù)不同的移動方式可分為平臺式、液壓步履式、滑撬式、牽引式等幾類,大多在外部設(shè)備的輔助下實現(xiàn)移動,工效非常低。與傳統(tǒng)鉆機(jī)相比,施挖鉆機(jī)從工效上就頗具優(yōu)勢。旋挖鉆機(jī)可裝配在自動行走的履帶式底盤上,通過履帶行走實現(xiàn)在樁位之間的快速移動,利用鉆機(jī)的動力下井口護(hù)筒,鉆進(jìn)時鉆桿可自動伸縮,無需重復(fù)拆裝。所以說,旋挖鉆機(jī)自動化作業(yè)水平高,而且不用其他機(jī)械輔助作業(yè),作業(yè)效率高。
1.2 鉆進(jìn)精度高
在液壓控制和電器系統(tǒng),采用的是“總功率變量+恒功變量+負(fù)荷傳感系統(tǒng)+電液伺服控制”,鉆機(jī)可根據(jù)地層軟硬程度自動調(diào)整扭矩和鉆速比例,以保持較高的鉆進(jìn)效率。鉆機(jī)底盤裝有自動整平裝置,可“微動”和伸縮。鉆孔深度和鉆塔垂直度由安裝在駕駛室中的桅桿垂直度儀進(jìn)行自動控制,以確保鉆機(jī)準(zhǔn)確就位并自動調(diào)整好垂直度。操作員可在鉆進(jìn)過程中隨時查看鉆機(jī)的作業(yè)情況,以確保成孔狀態(tài)達(dá)到施工要求。
1.3 場地適應(yīng)性好
首先,施工所需動力由本身所帶的柴油發(fā)動機(jī)提供,無須現(xiàn)場提供大容量的變配電設(shè)施,在小型發(fā)電機(jī)組的配合下就可施工。其次,對地層的適應(yīng)性較廣,既適用于粘性土,也適用于砂性土,還適用于強(qiáng)度不高的風(fēng)化巖。第三,從施工場地來講,不需要提供較大的工作面就可工作,這一特性非常適合城市狹窄場地施工。
2 旋挖鉆孔灌注樁在秦皇島站區(qū)改造工程中的應(yīng)用
2.1 工程概況
秦皇島站區(qū)改造1號樓工程,設(shè)計為鉆孔樁基礎(chǔ),樁數(shù)為225根,樁長12.55m,樁徑Φ600mm。混凝土強(qiáng)度為C35,單樁承載力設(shè)計值1200kN。鋼筋布置8Φ14,Φ6@100/200螺旋箍筋。
2.2 地質(zhì)情況
本工程地基分層為:(一)雜填土(4.3-7.9m厚);(二)粗沙礫(0.6-4.3m)強(qiáng)風(fēng)化泥巖;(三)沙質(zhì)粘性土(1.9-2.1m);(四)混合花崗巖全風(fēng)化(0.9-1.4m);(五)混合花崗巖強(qiáng)風(fēng)化(10m);樁持力層為強(qiáng)風(fēng)化內(nèi)1.0m以上。(詳見《巖土工程勘察報告》。
2.3 工期及施工進(jìn)度計劃
每機(jī)每兩天完成3根,施工準(zhǔn)備十五天,共30天。
2.4 施工工藝
本工程樁基采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ),樁徑有?準(zhǔn)600mm,主要采用旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)/泥漿護(hù)壁成孔、導(dǎo)管法澆筑砼成樁工藝。
2.4.1 施工準(zhǔn)備
施工前應(yīng)作場地查勘工作,對防礙施工或?qū)Π踩僮饔杏绊懙脑O(shè)施,應(yīng)先作清除、移位或妥善處理后方能開工。
施工前應(yīng)做好場地平整工作,對不利于施工機(jī)械運(yùn)行的松軟場地,必須采取有效的措施進(jìn)行處理。場地要采取有效的排水措施。施工用的臨時設(shè)施準(zhǔn)備就緒,設(shè)置泥漿池和沉淀池。
測量放線,定出樁位基準(zhǔn)線、水準(zhǔn)基點(diǎn),并妥加保護(hù),施工前已復(fù)核樁位。
選擇和確定樁機(jī)的進(jìn)出路線和成孔順序,做好技術(shù)交底。
施工機(jī)械性能必須滿足成樁的設(shè)計要求。
2.4.2 操作工藝
①工藝流程:
其工藝流程如圖1所示。
②樁位放線:
場地平整后放線定樁位,定位后要在每個樁位中心點(diǎn)打入一根?準(zhǔn)16×500mm的鋼筋或竹簽做樁位標(biāo)記。樁位放線后會同有關(guān)人員對軸線和樁位進(jìn)行復(fù)核。軸線和樁位經(jīng)復(fù)核無誤后才可施工。
③設(shè)置泥漿池及泥漿制備:
根據(jù)平面布置挖設(shè)泥漿池,用鐵桿把泥漿池四周圍護(hù)好,做好安全防護(hù)。
泥漿有保護(hù)孔壁和排渣的作用,泥漿質(zhì)量應(yīng)以不塌孔并達(dá)到有效排渣為目的為原則。
在施工中應(yīng)做好泥漿的日常維護(hù)管理,經(jīng)常測定泥漿的比重、粘度、及含砂率。清孔后及灌注砼前泥漿的各項性能指標(biāo)要達(dá)到有關(guān)的設(shè)計、規(guī)范要求。達(dá)不到要求的泥漿作廢漿,用車?yán)龉さ亍?/p>
④成孔:
根據(jù)護(hù)筒的大小及現(xiàn)場地質(zhì)情況挖埋護(hù)筒,護(hù)筒應(yīng)高出地面≥30cm,護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑100mm,埋入土中深度在粘性土中不少于1m,在砂土中不少于1.5m,并應(yīng)保證孔內(nèi)漿面不低于護(hù)簡頂0.3m。
3 旋挖鉆孔灌注樁的經(jīng)濟(jì)性分析
經(jīng)技術(shù)人員對旋挖鉆成孔與傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)鉆成孔兩種成孔工藝在其純工作時間內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場觀測測定,進(jìn)行對比,得出表1所示結(jié)論。
4 旋挖鉆孔工藝的成本分析
跟蹤統(tǒng)計大量成孔過程,采用現(xiàn)場計時觀測與寫實記錄法,并考慮人工幅度差系數(shù)1.2和機(jī)械幅度差系數(shù)1.33(移位、就位、下護(hù)筒等輔助作業(yè)臺班),得出Φ1.2m內(nèi)、樁長30m內(nèi)、粘性土地層的旋挖鉆孔成孔工藝的成本情況如表2。
以上折合每立方米成孔單價為66.8元/立方米。經(jīng)市場調(diào)查,目前傳統(tǒng)鉆孔樁每立方米成孔單價市場價普遍在200元/立方米左右(含設(shè)備調(diào)遣、利潤、及灌注費(fèi)用)。因此采用本工程采用旋挖鉆孔灌注樁工藝為工程項目節(jié)省了約30多萬元的成本,取得非常好的經(jīng)濟(jì)效益。
5 結(jié)束語
總結(jié)以上分析,旋挖鉆孔灌注樁工藝在設(shè)備性能、場地和地質(zhì)適應(yīng)性、環(huán)境效益、工程進(jìn)度和施工成本上與傳統(tǒng)鉆孔樁工藝相比均有較多的優(yōu)勢,尤其對于我們商業(yè)綜合體項目,工程進(jìn)度取得的經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)巨大的,從整個項目綜合考慮,采用旋挖鉆機(jī)的經(jīng)濟(jì)價值顯然是顯而可見的。
參考文獻(xiàn):
[1]李林,閔峰.旋挖鉆機(jī)施工鉆孔灌注樁的工藝研究[J].中國工程科學(xué),2010(04).
【關(guān)鍵詞】旋挖樁,特點(diǎn),施工,應(yīng)用
【 abstract 】 this paper analyzes spin the characteristics of the construction of pile digging, researches spin dig pile construction process and construction technology, expounds the digging pile construction of spin the attention, this paper introduces the engineering application, will in the future the construction technology of application and development provide valuable experience.
【 key words 】 spin digging pile, the characteristics, construction and application
中圖分類號:U443.15+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:
1.前言
旋挖鉆孔灌注樁是灌注樁的一種,是近年來才得到了較大應(yīng)用和推廣的一種樁型,它與其他灌注樁的不同主要為成孔方式不同。由于旋挖樁機(jī)成孔方式、施工速度、適用范圍和環(huán)保等方面均具有一定的優(yōu)勢,近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,青藏鐵路、奧運(yùn)場館、城市地鐵和城際高鐵、亞運(yùn)場館等大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)紛紛上馬,這些工程基礎(chǔ)施工具有質(zhì)量要求高、工期短、強(qiáng)化以人為本和環(huán)保等特點(diǎn)和理念,與旋挖樁的特點(diǎn)非常契合,因此旋挖樁得到了廣泛的應(yīng)用,國內(nèi)也掀起了“旋挖樁熱潮”。而在廣州地區(qū)應(yīng)用旋挖樁施工工藝較遲,近幾年才開始有大規(guī)模的應(yīng)用,但發(fā)展速度十分快。
2.旋挖樁工作原理及施工特點(diǎn)
旋挖樁成孔工作原理:首先是通過鉆機(jī)自有的行走功能和桅桿變幅機(jī)構(gòu)使鉆具迅速達(dá)到樁位,利用桅桿導(dǎo)向下放鉆桿將底部帶有活門的筒式鉆頭置放到孔位,鉆機(jī)動力頭裝置為鉆桿提供扭矩,加壓裝置通過加壓動力頭的方式將加壓力傳遞給鉆桿、鉆頭,鉆頭回旋破碎巖土,并直接將其裝入鉆頭內(nèi),然后再由鉆機(jī)提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土,這樣循環(huán)往復(fù),不斷取土、卸土,直至鉆到設(shè)計孔深。
旋挖樁施工具備以下幾個特點(diǎn)
1)施工速度快。由于旋挖鉆機(jī)施工靠底部螺旋鉆頭、筒式鉆頭、旋挖鉆斗回轉(zhuǎn)破碎巖土,并直接將其裝入鉆斗內(nèi)提升至地面,無需沖鉆孔灌注樁工藝中將巖土攪碎靠泥漿返出孔外,據(jù)有關(guān)資料顯示,旋挖樁平均速度可達(dá)0.5m/min,速度最快可達(dá)到1m/min。在適合的地層,旋挖樁施工效率可比沖鉆孔樁機(jī)提高5-6倍。
2)移機(jī)方便。旋挖鉆機(jī)靠履帶自行行走,只要場地承載力滿足期要求,無需其他機(jī)械配合。
3)對環(huán)境影響小,有利于環(huán)保。旋挖鉆機(jī)采用動力頭形式,其工作原理是用短螺旋鉆頭或旋挖斗,利用強(qiáng)大的扭矩直接將土或砂礫等鉆渣旋轉(zhuǎn)挖掘,然后快速提出孔外,在不需要泥漿支護(hù)的情況下就可以實現(xiàn)干法施工,即使在特殊地層需要泥漿護(hù)壁的情況下,泥漿也只起支護(hù)作用,鉆削中的泥漿含量相當(dāng)?shù)停@使污染源大大減少,改善了施工環(huán)境,成孔效率大大提高。
4)適應(yīng)性廣泛。旋挖鉆機(jī)可配備多種鉆頭,配以相應(yīng)的技術(shù)控制,可以適應(yīng)各種地層,在同一個樁的施工過程可以全部由旋挖鉆機(jī)完成,無需采用其他機(jī)械配合成孔。
5)施工精度高。旋挖鉆機(jī)配備機(jī)身電腦,可精確控制樁深度、垂直度、鉆壓等參數(shù)。
6)施工機(jī)械化程度高。相比較沖鉆孔等灌注樁,施工過程中無需人工進(jìn)行鉆桿的拆除和組裝,無需進(jìn)行泥漿清渣處理等,節(jié)約人力資源。
7)自有動力,無需電源。目前市場上使用的旋挖鉆機(jī)一般采用柴油作為動力能源,無需配備施工用電。這在工程基坑支護(hù)及工程樁施工階段,場地沒有施工用電的情況下,尤其適用。
8)單樁承載力較高。由于旋挖鉆機(jī)的特殊成孔工藝,其鉆頭的多次上下往復(fù),使孔壁粗糙、同鉆孔樁相比孔壁幾乎沒有泥漿的“涂抹”作用。同條件下,旋挖樁比鉆沖孔灌注樁的承載力顯著提高。
3.旋挖樁施工流程及施工工藝
旋挖樁施工工序流程圖見圖1:
3.1 護(hù)筒埋設(shè)
護(hù)筒一般采用8~10mm厚的鋼板制作,高度1.50m左右,護(hù)筒的內(nèi)徑較設(shè)計樁徑大300mm,分批埋設(shè)。旋挖鉆機(jī)移位機(jī)對位用擴(kuò)孔器擴(kuò)孔至適當(dāng)深度,然后將護(hù)筒垂直壓入孔內(nèi),護(hù)筒周邊用粘性土回填壓實,護(hù)筒中心與樁中心偏差不得大于50mm。
3.2 泥漿制備
對粘結(jié)性好的巖土層,可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝,無需泥漿護(hù)壁。而對于松散易坍塌地層或有地下水分布、孔壁不穩(wěn)定的土層,則須采用靜態(tài)泥漿鉆進(jìn)工藝,向孔內(nèi)注入護(hù)壁泥漿。在不同地基條件下采用的泥漿系統(tǒng)及黏度見表1:
表1不同地基條件的泥漿系統(tǒng)及泥漿黏度
地基條件 泥漿系統(tǒng) 對策 泥漿黏度(S)
爛泥地基 增大泥漿密度 高濃度膨脹土漿 100以上
黏土層粉土層 低濃度泥漿 膨潤濃度4%~6% 20~33
細(xì)砂-粗砂層 脫水量中等 7%~9% 32~38
砂礫層 濃度高CMC
降脫水量 8%~10% 50~80
3.4 鉆進(jìn)成孔
鉆機(jī)就位后,調(diào)整鉆桿垂直度,注入調(diào)制好的泥漿,然后進(jìn)行鉆孔。在鉆進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)因地基造成傾斜,應(yīng)及時進(jìn)行調(diào)整以保樁的垂直度偏差達(dá)到設(shè)計要求。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后,旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力,將土擠入鉆斗內(nèi),儀表自動顯示筒滿時,鉆斗底部關(guān)閉,提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。鉆機(jī)施工過程中保證泥漿面始終不得低于護(hù)筒底部,保證孔壁穩(wěn)定性。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護(hù)孔壁,反復(fù)循環(huán)直至成孔。成孔時,凈孔距小于3米的鉆孔應(yīng)隔孔施工,防止影響已經(jīng)完成的樁質(zhì)量。
旋挖鉆機(jī)鉆機(jī)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度,避免鉆進(jìn)尺度較大,造成埋鉆事故。若鉆機(jī)升降鉆斗時速度過快,鉆斗外壁和孔壁之間的泥漿沖刷孔壁,再加上鉆斗下部產(chǎn)生較大負(fù)壓作用,將會造成孔壁頸縮、坍塌現(xiàn)象。所以鉆斗提升時應(yīng)嚴(yán)格控制其速度,鉆斗升降速度保持在0.75-0.80m/s。當(dāng)鉆斗鉆入粉砂層或亞砂土層時,其升降速度應(yīng)更加緩慢。
3.5 清孔
采用正循孔清孔和泵吸反循環(huán)清孔。置放鋼筋籠后,以灌漿導(dǎo)管為循環(huán)管道進(jìn)行第二次清渣,可采用正循環(huán)方式清渣,遇清渣困難時則采用泵吸反循環(huán)方式清渣,直至泥漿指標(biāo)符合下述要求:密度為1.10~1.20,粘度為17~22s,含砂率小于6%,膠體化率大于95%;沉渣厚度小于50mm時才能開始灌注砼。
3.6 吊放鋼筋籠、澆筑水下混凝土
鋼筋籠須使用汽車吊吊放。旋挖樁水下混凝土澆筑與一般灌注樁水下混凝土澆筑工藝類同。
4.旋挖樁施工有關(guān)注意事項
【關(guān)鍵詞】旋挖鉆機(jī);黃土地區(qū);施工
0.前言
隨著高速公路的迅速發(fā)展,鉆孔灌注樁在公路橋梁基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用日益廣泛,在大中橋梁中的運(yùn)用顯得愈來愈重要,同時也促進(jìn)了橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)的快速發(fā)展。近年來,旋挖鉆機(jī)是鉆孔灌注樁施工中一種較先進(jìn)的施工方法,該施工方法主要特點(diǎn)是施工效率高、成孔速度快、場地適應(yīng)性強(qiáng)等,有利于加快施工進(jìn)度、提高工作效率。在平定高速公路PD9合同段的橋梁樁基礎(chǔ)施工中發(fā)揮了重要的作用,有效的緩解了工期壓力并滿足了設(shè)計和質(zhì)量要求。
1.工程概況
平定高速公路PD9合同段位于甘肅省靜寧縣三合鄉(xiāng)及界石鋪鎮(zhèn),路線總長16km,本合同段橋梁共有8座大橋,1座中橋。橋梁基礎(chǔ)全部為樁基礎(chǔ),共有鉆孔灌注樁272根,總工期30個月,地形條件復(fù)雜,所有橋梁地質(zhì)條件均為黃土,施工工期緊、任務(wù)重。故我項目部在施工過程中根據(jù)工期進(jìn)度要求和水文地質(zhì)資料情況,部分采用了旋挖鉆機(jī)成孔的方法,在計劃工期內(nèi)有效保證了所有樁基礎(chǔ)的順利完工。
2.旋挖鉆機(jī)設(shè)備特點(diǎn)
旋挖鉆機(jī)是一種多功能、高效率的灌注樁成孔設(shè)備,在各類工程施工中得到廣泛應(yīng)用。旋挖鉆機(jī)具有大扭矩、機(jī)動靈活、施工效率高(一般無水的黃土地層能有效的代替人工挖孔樁,成孔速度大概10m/h)、低噪音、低污染及維護(hù)方便等特點(diǎn),另外,相對于傳統(tǒng)的人工挖孔樁,旋挖鉆機(jī)更體現(xiàn)出了施工速度快和高安全性的特點(diǎn)。
我標(biāo)段用于樁基施工的旋挖鉆機(jī)是三一SYR220旋挖鉆機(jī),適用于黃土、粘性土、粉質(zhì)土、砂土等土層施工,并具有功率大、鉆孔速度快、機(jī)動靈活、定位準(zhǔn)確、工作效率高、噪音小、環(huán)保的特點(diǎn)。
3.樁基施工
3.1施工方案確定
根據(jù)各橋樁基礎(chǔ)的水文地質(zhì)情況,將適合旋挖鉆機(jī)工作的樁基礎(chǔ)(場地條件好、地層條件無淤泥、堅硬未風(fēng)化基巖等不利于旋挖鉆成孔的樁基)按行進(jìn)路線總體規(guī)劃。根據(jù)黃土地區(qū)土質(zhì)特性,我項目部對沖擊鉆孔、人工挖孔和旋挖鉆機(jī)成孔做出經(jīng)濟(jì)性對比,旋挖鉆機(jī)成孔相對其他兩種方案具有速度快、成本低、利于環(huán)保等有點(diǎn),故我項目部將設(shè)計資料中樁長范圍內(nèi)無地下水且全部為黃土條件的橋梁作為旋挖鉆機(jī)成孔方案。
3.2施工準(zhǔn)備
根據(jù)圖紙所提供的地質(zhì)資料,選擇樁長范圍內(nèi)無地下水位且無未風(fēng)化巖層的樁基進(jìn)行旋挖鉆機(jī)施工。根據(jù)樁位平面位置及高程進(jìn)行場地平整,并根據(jù)現(xiàn)場情況修建施工便道,以滿足砼罐車通行需要。樁位處地面高程盡量控制在高于樁頂高程2.0m左右,這樣可以避免樁頂預(yù)留鋼筋露出地面,為樁基砼灌注造成困難,不利于樁基砼灌注連續(xù)施工。
準(zhǔn)備好泥漿池及造漿材料,避免因?qū)嶋H與設(shè)計地質(zhì)條件不符,如地下水位過高引起的坍孔,可及時準(zhǔn)備泥漿護(hù)壁。旋挖鉆機(jī)施工時,如遇地下水,在黃土條件下,很容易引起坍孔造成樁基灌注中砼的超方。因此,應(yīng)儲備充足的砼原材料。
機(jī)械設(shè)備投入旋挖鉆機(jī)三一SYR220型1臺,配備泥漿泵,16T、25T汽車吊各1,3m3砼罐車4臺,750型強(qiáng)制式攪拌機(jī)2臺,裝載機(jī)1臺等設(shè)備。
3.3施工工藝及控制要點(diǎn)
3.3.1機(jī)械就位、護(hù)筒埋設(shè)
施工場地平整處理,保證旋挖鉆機(jī)底座場地應(yīng)平整、夯實,避免在鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)產(chǎn)生失穩(wěn)及沉陷。
樁位放樣后,利用十字線放出四個控制樁位,并以四個控制樁為基準(zhǔn)進(jìn)行埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒由厚度4-6mm鋼板制成,護(hù)筒直徑比樁基孔徑大200-300mm,每節(jié)護(hù)筒長度1.5-3.0m,護(hù)筒至少高出地面30cm。以防止雜物、泥水流入孔內(nèi)。
3.3.2泥漿調(diào)制
因鉆機(jī)施工中泥漿可以防止孔壁坍塌、抑制地下水等作用,因此,在出現(xiàn)地下水的情況下泥漿是保證孔壁穩(wěn)定的重要手段。在黃土地層中如遇地下水,黃土的濕陷性導(dǎo)致黃土孔壁更容易坍塌,因此,調(diào)制出良好泥漿的各項性能指標(biāo)尤為重要。由于旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)中首先視為干孔作業(yè),施工中如遇地下水,必須以最快速度注入泥漿進(jìn)行護(hù)壁處理,否則極易造成黃土孔壁的坍塌。在實際施工中,調(diào)制的泥漿相對密度為1.02-1.10,粘度:18-22s,砂率≤4%,泥皮厚度:
3.3.3鉆孔施工
旋挖鉆機(jī)采用筒式鉆斗。鉆機(jī)就位后,調(diào)整鉆桿垂直度,然后進(jìn)行鉆孔。當(dāng)鉆斗下降到預(yù)定深度后,旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力,將土擠入鉆斗內(nèi),儀表自動顯示筒滿時,鉆斗底部關(guān)閉,提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。鉆機(jī)施工過程中通過鉆斗的旋 轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護(hù)孔壁,反復(fù)循環(huán)直至成孔。
旋挖鉆機(jī)鉆機(jī)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度,避免鉆進(jìn)速度過大,造成埋鉆事故。若鉆機(jī)升降鉆斗時速度過快,鉆斗外壁和孔壁之間碰撞,再加上鉆斗下部產(chǎn)生較大負(fù)壓作用,造成孔壁頸縮、坍塌現(xiàn)象。所以鉆斗升降時應(yīng)嚴(yán)格控制其速度,經(jīng)現(xiàn)場實踐得知,鉆斗升降速度保持在0.75-0.80m/s。
在施工中應(yīng)隨時觀察鉆斗鉆出黃土的含水量,如發(fā)現(xiàn)含水量過大,應(yīng)馬上提出鉆斗,進(jìn)行泥漿護(hù)壁,泥漿注入孔內(nèi)后,再進(jìn)行鉆孔施工。鉆孔泥漿護(hù)壁再次鉆孔施工成孔應(yīng)以最快時間結(jié)束,否則在黃土混合泥漿后,時間過長則容易因坍孔造成廢孔。由于加入泥漿后的旋挖鉆機(jī)施工中無法進(jìn)行泥漿循環(huán),加入泥漿后的樁基成孔,應(yīng)根據(jù)實際情況進(jìn)行超挖,超挖深度根據(jù)現(xiàn)場實際情況確認(rèn)。
3.3.4成孔后的施工
成孔后的施工工藝不再贅述,應(yīng)為鋼筋籠安裝及樁基砼灌注。
成孔后,應(yīng)及時騰出場地,盡快使吊車就位,進(jìn)行鋼筋籠安裝。鋼筋籠安裝前后對孔深進(jìn)行觀測,如孔深無變化,說明孔壁穩(wěn)定,可以進(jìn)行砼灌注施工。如孔深前后變化過大,則會導(dǎo)致鋼筋籠無法放入,造成廢孔。
砼灌注施工必須做好充分的施工準(zhǔn)備工作,以確保在鋼筋籠安放到位后能夠及時進(jìn)行灌注,如不能及時灌注,時間越久,黃土孔壁越容易坍塌。灌注砼應(yīng)嚴(yán)格控制施工配合比,確保砼和易性和強(qiáng)度要求。配備足夠的運(yùn)輸車輛及備用車輛,以保證樁基砼灌注的連續(xù)性。
3.4施工注意事項
(1)由于鉆機(jī)設(shè)備較重,施工場地必須平整、寬敞,并有一定硬度,避免鉆機(jī)發(fā)生沉陷。
(2)泥漿初次注入時,垂直向樁孔中間進(jìn)行入漿,避免泥漿沿著護(hù)筒壁沖刷其底部,致使護(hù)筒底部土質(zhì)松散。
(3)鋼筋籠向孔內(nèi)放置時,應(yīng)由吊車吊起,將其垂直、穩(wěn)定放入孔內(nèi),避免碰壞孔壁,使孔壁坍塌,在砼澆筑時出現(xiàn)廢樁事故。
(4)其他施工工藝,應(yīng)嚴(yán)格按照橋涵施工技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。
3.5旋挖鉆機(jī)在黃土條件下成孔優(yōu)缺點(diǎn)
(1)因該鉆機(jī)操作由全液壓系統(tǒng)控制,能保證樁基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各項指標(biāo)全部達(dá)到施工規(guī)范要求。
(2)成孔效率高,40m樁徑1500mm的樁約5-6h左右即可成孔,1天成孔3-4個,是該橋回旋鉆機(jī)成孔的5-6倍。
3)在黃土土層有地下水的情況下,孔壁穩(wěn)定性差,對施工工序銜接速度要求高。
(4)在黃土地區(qū),遇飽和黃土做泥漿護(hù)壁時,需要及時灌注(灌注開盤時間必須在成孔時間后6小時內(nèi)),所以在成孔之前必須做好所有灌注準(zhǔn)備工作,配合緊密,并在成孔后加強(qiáng)孔底沉淀觀測(一般20分鐘一次),確保因放置時間過長造成孔底沉淀過多,造成廢樁。
4.結(jié)束語
通過在本標(biāo)段旋挖鉆機(jī)成孔的樁基施工中,對黃土地區(qū)旋挖鉆機(jī)施工控制進(jìn)行部分總結(jié),希望對類似工程地質(zhì)條件下旋挖鉆機(jī)樁基施工有部分借鑒作用。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
【關(guān)鍵詞】旋挖鉆機(jī) 鉆孔灌注樁施工 工藝 問題方案
一、旋挖鉆機(jī)施工工藝
1、鉆孔
旋挖鉆機(jī)就位埋設(shè)護(hù)筒鉆頭輕著地后旋轉(zhuǎn)開鉆當(dāng)鉆頭內(nèi)裝滿土砂料時提升出孔外旋挖鉆機(jī)旋回,倒出鉆頭內(nèi)的土砂料關(guān)上鉆頭活門, 旋挖鉆機(jī)旋回到原位, 鎖上鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)體放下鉆頭鉆孔完成
2、成樁
清孔并測定深度各指標(biāo)合格滿足設(shè)計要求放入鋼筋籠和導(dǎo)管進(jìn)行混凝土灌注拔出護(hù)筒并清理樁頭沉淤、回填成樁
二、旋挖鉆機(jī)、沖擊鉆、回旋鉆成孔優(yōu)缺點(diǎn)比較
經(jīng)過筆者長期的現(xiàn)場施工管理與組織,結(jié)合所在項目工程施工實際情況,就鉆孔樁施工做如下總結(jié):
結(jié)果表明,旋挖鉆機(jī)在橋梁工程施工中具有相當(dāng)大的優(yōu)勢,值得大面積推廣使用。
三、旋挖鉆機(jī)施工過程中的常見問題及處理方案
問題:塌孔
由于旋挖鉆機(jī)成孔速度快,一般設(shè)計樁長在50米左右的樁,3小時內(nèi)可成孔,正是由于成孔快,且成孔原理和沖擊鉆不同,沖擊鉆采用沖擊壓力,沖擊成孔,使孔壁向外擠壓,孔壁穩(wěn)定;旋挖鉆機(jī)成孔,采用鉆頭不斷向下抓取孔內(nèi)泥、砂成孔,孔壁不能很好固結(jié),所以極易坍塌,若泥漿護(hù)壁未做好,很容易發(fā)生塌孔。
處理:
1、鉆孔前,應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作,調(diào)制好泥漿是關(guān)鍵。結(jié)合大量工程施工實際情況總結(jié),泥漿調(diào)制可采用優(yōu)質(zhì)膨潤土造漿。為提高泥漿黏度和膠體率,可在泥漿中摻入NaOH、Na2CO3、纖維素等輔助材料,摻量應(yīng)經(jīng)試驗確定。為實現(xiàn)樁基施工又好又快進(jìn)行,根據(jù)樁基施工工程量大小,可在試驗室進(jìn)行泥漿配合比設(shè)計,根據(jù)設(shè)計及規(guī)范要求,泥漿性能指標(biāo)宜滿足:
1) 泥漿比重:入孔泥漿比重可為1.05―1.15,砂黏土不宜大于1.3,大漂石、卵石層不宜大于1.4,巖石不宜大于1.2。
2) 黏度:入孔泥漿黏度,一般地層為16―22s,松散易塌地層為19―28s。
3) 含砂率:新制泥漿≤4%。
4) 膠體率:≥95%。
5) PH值:應(yīng)大于6.5。
2、泥漿池設(shè)置不可忽視。由于各工地地質(zhì)情況不同,有的泥漿池,造漿之后,泥漿不易滲透流失;有的沙礫土質(zhì)地帶,造漿之后,泥漿很容易滲透流失,造成巨大浪費(fèi),同時影響環(huán)水保施工。所以根據(jù)實際情況,必須進(jìn)行泥漿池池底、池壁的防護(hù),確保泥漿不滲透,不流失,提高泥漿利用率。
問題:孔底沉渣太厚
處理:
1、掏渣法。鉆孔過程中,當(dāng)鉆進(jìn)至孔底約1米左右,停止鉆進(jìn),等待約20分鐘,第二次量測孔深,基本確定沉渣量大小;待孔內(nèi)沉渣回落后,再進(jìn)行二次鉆孔,鉆至設(shè)計孔深位置,等待約10分鐘,再次量測孔深,進(jìn)一步確定沉渣量大小,便于正確指導(dǎo)鋼筋籠和導(dǎo)管安裝。
2、成孔后,及時清孔,置換出孔內(nèi)沉渣,清孔合格指標(biāo)宜滿足:孔內(nèi)排出泥漿手摸無2―3mm顆粒,泥漿比重≤1.1,含砂率<2%。
3、清孔合格后抓緊安裝鋼筋籠和導(dǎo)管,及時澆筑水下混凝土。
問題:下完鋼筋籠及導(dǎo)管后,沉渣回落,清不上來
由于在安裝鋼筋籠及導(dǎo)管時,耗費(fèi)時間較長,該期間內(nèi),不能進(jìn)行清孔等作業(yè),導(dǎo)致孔底沉渣回落。
處理:
1、強(qiáng)化施工組織,盡量縮短成孔到灌樁間隔時間。鉆孔施工前,及時備好鋼筋籠,及時與拌和站預(yù)約混凝土,同時加強(qiáng)工人業(yè)務(wù)水平培訓(xùn),以確保成孔驗孔合格,立即下籠,立即安裝導(dǎo)管,立即灌樁,以縮短成孔到灌樁間隔時間,減少沉渣。
2、若回落沉渣較厚,嚴(yán)重影響設(shè)計孔深及樁長,宜將鋼筋籠和導(dǎo)管拔起,用旋挖鉆機(jī)重新掏渣成孔。檢查合格后,進(jìn)行下道工序施工。
3、若回落沉渣較厚,且無法拔起鋼筋籠,可采用空壓機(jī)向孔內(nèi)送風(fēng)的方法進(jìn)行灌筑施工。將PVC管深入孔底,插入沉渣中,然后用空壓機(jī)向孔內(nèi)送風(fēng),使孔底沉渣不斷翻滾,多點(diǎn)測孔深,滿足設(shè)計要求后,立刻進(jìn)行灌樁,此時繼續(xù)送風(fēng),確保封底成功。
問題:靠近河床,淺地表處遇流沙
處理:
1、結(jié)合地質(zhì)資料及施工現(xiàn)場,掌握該地段地質(zhì)實際情況,查看該墩臺各樁基上部是否均存在流沙,若均有流沙,可采用筑島圍堰法施工,在該墩臺位基礎(chǔ)上,挖至流沙面,重新填筑黏土料并壓實,筑島面積按鉆孔方法、設(shè)備面積等決定。
2、若局部樁基出現(xiàn)該情況,宜采用加深護(hù)筒的方法,將護(hù)筒埋置到河床下,較堅硬密實的土層中,以封住頂部流沙,可用錘擊、加壓、振動等方法下沉護(hù)筒。護(hù)筒埋置深度以在鉆孔過程中,不再出現(xiàn)流沙現(xiàn)象影響成孔而確定。
關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁 鉆孔 工藝 問題 措施
中圖分類號:K826.16文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
一、鉆孔灌注樁基工藝的程序
1、標(biāo)高測引與樁位測放
首先,由當(dāng)?shù)氐臏y繪單位提供基準(zhǔn)點(diǎn),接著技術(shù)人員結(jié)合施工的具體情況,從便于施工的角度出發(fā)從中向施工場區(qū)引測新的基準(zhǔn)點(diǎn),大量工程實踐表明,通常情況下場區(qū)內(nèi)至少應(yīng)該引測3個基準(zhǔn)點(diǎn),并進(jìn)行保護(hù)同時經(jīng)常性對它們實施相對檢測。
關(guān)于樁位必須由專門的測量人員實施測放,在現(xiàn)場,由技術(shù)人員通過計算,得到各個樁位之間應(yīng)該設(shè)置的相對距離,接著借助測量工具實施復(fù)測,同時對樁位給予保護(hù)。復(fù)測樁位,如果誤差小于5mm,可以實施護(hù)筒的埋設(shè)。
2、鉆機(jī)就位
這道工序包含了鉆具選擇和就位兩個過程,鉆孔灌注樁施工必須根據(jù)具體的施工要求選用合適的鉆具,如此一來,有利于減少鉆具本身的消耗、提高成孔的速度和質(zhì)量,合適的鉆具在提高施工效率的同時也節(jié)約了能源。
旋挖鉆進(jìn)施工鉆孔灌注樁選用合適的鉆具對減少鉆具本身的消耗、節(jié)約能源、提高成孔的速度和質(zhì)量以及整個施工效率的提高起著至關(guān)重要的作用。鉆具選用不合適會導(dǎo)致鉆具本身消耗增加,浪費(fèi)設(shè)備動力能源,還可能會因成孔度慢而導(dǎo)致孔內(nèi)事故。
旋挖鉆具主要有三大類:a. 旋挖鉆斗;b.短螺旋鉆頭:c.巖石筒鉆。根據(jù)工程的地質(zhì)情況,此次選用旋挖鉆斗。旋挖鉆斗主要用來鉆進(jìn)較軟的第四紀(jì)地層,還用于鉆孔清渣。針對地層情況制定不同的斗齒焊接角度。鉆斗的筒體及底板均采用強(qiáng)度高、耐磨性能好的合金Mn 板制作。根據(jù)鉆進(jìn)不同地層, 切削具可設(shè)計為耐磨合金鋼鏟式直斗齒和旋轉(zhuǎn)斗齒、子彈頭截齒以及斗齒與截齒混裝3 種形式。
此外,鉆機(jī)就位很重要,如果安裝鉆機(jī)的基礎(chǔ)缺乏穩(wěn)定性,其結(jié)果容易出現(xiàn)鉆孔傾斜、樁傾斜和樁偏心等不良現(xiàn)象。
3、護(hù)筒埋設(shè)
由于工程土層屬于典型的軟土層, 樁較大且深,場地的地下水主要為潛水,主要含水層為③層粉土、④層粉砂和⑤x 細(xì)砂,其滲透性良好,地下水位深1m 左右,地下水位的變化受長江水位的變化較明顯,具有微承壓性。根據(jù)試成孔的實際情況, 為滿足工程實際需要護(hù)筒選擇了特制的12 米的超長護(hù)筒, 內(nèi)徑900mm, 壁厚10mm。開挖土坑前,護(hù)筒工應(yīng)先用線繩過樁位中心點(diǎn), 作十字交叉外引點(diǎn)復(fù)位測量標(biāo)志設(shè)定,然后再撒灰定圓挖坑。所挖上坑半徑應(yīng)在護(hù)筒筒徑基礎(chǔ)上放大150mm, 以保證護(hù)筒掩土固正需要。土坑開挖時,應(yīng)盡量保持坑壁順直和無過大凹凸。遇廢棄管線通道用粘性土進(jìn)行封堵處理,以防日后成孔時漏漿跑漿。護(hù)筒底口埋入原土不宜小于500mm,護(hù)筒埋設(shè)前,用十字鋼筋環(huán)架扣在筒頂, 通過原復(fù)位測量標(biāo)志設(shè)定的外引點(diǎn),拉十字交叉點(diǎn),對環(huán)心進(jìn)行樁位偏差調(diào)整,平面偏差在20mm以內(nèi)。護(hù)筒定位完畢,周邊用粘性土回填和分層夯實, 測量筒頂水平面標(biāo)高,做好相關(guān)記錄。
4、沖擊成孔
在鉆孔灌注樁基施工過程中,沖擊成孔是一道最為關(guān)鍵的工序,包含了以下4 個步驟:
(1)開孔。在開孔前要進(jìn)行詳細(xì)的復(fù)查,確保一切就緒后方可開孔;
(2)成孔。成孔作業(yè)是連續(xù)施工的過程,成孔施工的過程中,一定要重點(diǎn)注意泥漿的比重、高度,還有黏稠在發(fā)生著這樣的變化,切實避免塌孔和埋鉆等不良現(xiàn)象的出現(xiàn);對于選用沖擊式鉆機(jī)的成孔施工,為反之附近的土層因受到震動的影響,在實施鉆進(jìn)的過程中要結(jié)合實際的需要對孔內(nèi)殘渣進(jìn)行及時的清理,施工中隨時關(guān)注鉆機(jī)和錘頭,避免發(fā)生斜孔和樁位偏移等問題。
(3)終孔。對孔口標(biāo)高實施測量,并計算出設(shè)計深度。借助測量工具實施復(fù)測,待復(fù)測準(zhǔn)確沒有問題后測量孔深。保證樁長、孔的中心位置、孔徑、孔斜度均能夠滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。
(4)清孔。大多數(shù)的施工,都是采用正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)、反循環(huán)旋轉(zhuǎn)機(jī)真空吸泥機(jī)和抽渣筒等清孔的。清孔質(zhì)量的高低是成樁質(zhì)量的重要保證,借助清孔這一環(huán)節(jié),能夠促進(jìn)樁孔的質(zhì)量指標(biāo)、循環(huán)液中含鉆渣量、孔底沉渣厚度和孔壁泥垢等等均能符合相關(guān)的質(zhì)量要求。
5、制作和安放鋼筋籠
(1)制作。依照設(shè)計的要求,以圖紙為基礎(chǔ)實施制作,對于比較長的鋼筋籠通常采用分段制作的方式,同時要注意鋼筋籠制作的時效性,一次性不要制作過多,防止長時間不用而生銹。
(2)安裝。在鋼筋籠的安放上一定要確保焊接的質(zhì)量和速度,具體的在實施鋼筋籠的安裝時,標(biāo)高應(yīng)綜合考慮測量標(biāo)高和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗來給予確定。
6、澆注混凝土成樁
(1)灌注混凝土前要對孔徑進(jìn)行細(xì)致的測量,以確保能夠準(zhǔn)確地計算出全孔及首次混凝土的灌注量。
(2)澆注過程要求快速且連續(xù),同時必須隨時主動地控制混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋深,在每次提升導(dǎo)管之前要對混凝土面的高度實施測量,通常情況下,導(dǎo)管的埋入最好控制在在2m 到3m 的范圍之內(nèi),澆灌的樁頂標(biāo)高要比設(shè)計標(biāo)高高,至少要高出0.5m。
二、常見問題成因與措施探討
1、在鉆孔的過程中常見問題
(1)由于土質(zhì)松散,如果沒有很好實施泥漿護(hù)壁,容易造成鉆孔壁坍塌。對于該問題的處理,通常情況下是用優(yōu)質(zhì)的泥漿,在終孔后實施泥漿補(bǔ)給,確保水頭高度符合要求。
(2)如果泥漿性能比較差,失水率超出標(biāo)準(zhǔn)范圍,容易造成樁孔局部縮徑。對于該問題的處理,通常情況下是用優(yōu)質(zhì)的泥漿,在施工中嚴(yán)格把握好泥漿比重和黏稠度,有效地降低失水率。
(3)如果鉆機(jī)安放不到位或不平整,鉆桿彎曲超出了標(biāo)準(zhǔn)和限制要求,加上場區(qū)的土層軟硬程度又不均勻,樁孔偏移傾斜。對于該問題的處理,我們要重視鉆機(jī)的選取并嚴(yán)格安裝并穩(wěn)固好,使用鉆鋌加壓,對于軟硬互層的土質(zhì)應(yīng)該采用輕壓慢轉(zhuǎn)技術(shù)工藝。
(4)如果在實際的施工中泥漿過稀,清孔未凈,泥漿比重過小,清孔后等待灌注混泥土?xí)r間過長,這些都容易造成孔底沉渣過多。對于該問題的處理,在終孔環(huán)節(jié)結(jié)束后,保持低轉(zhuǎn)速,選用優(yōu)質(zhì)泥漿繼續(xù)實施循環(huán)清孔步驟,等清孔這一步驟結(jié)束后立刻采用導(dǎo)管灌注混凝土。
2、成樁過程常見問題及處理措施
(1)如果我們在施工中選取的原料粒徑比較大,或是混凝土攪拌不是很均勻,或是導(dǎo)管連接部位沒有很好的密封性能而形成高壓氣阻,這些原因都容易造成導(dǎo)管的堵塞。該問題的處理是,嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量,在混凝土配合比上把好關(guān),在攪拌混凝土?xí)r要確保均勻,導(dǎo)管連接部位要保證密封嚴(yán)實。
(2)如果鋼筋籠的制作質(zhì)量存在問題或是鋼筋籠放置存在著較大的誤差,容易導(dǎo)致鋼筋籠的上浮。這個問題的處理也是有針對性地兩個方面,加強(qiáng)鋼筋龍的制作工藝,安放鋼筋籠時應(yīng)確保位置應(yīng)準(zhǔn)確。
(3)孔距過小,土層松軟,在混凝土沖擊力的作用下,通過側(cè)向擠壓作用而使混凝土進(jìn)入到相鄰樁孔中,孔斜過大或塌孔嚴(yán)重未及時處理,而使樁位相連,這屬于串樁問題。在處理上通常是隔孔鉆探,在土層松軟部位應(yīng)使用保護(hù)圈護(hù)筒,填充混凝土,使用優(yōu)質(zhì)泥漿重新鉆探。
三、結(jié)束語
為了減少施工實踐中遇到不必要的麻煩,確保施工有序的開展和工程的安全性,要很好提高施工的質(zhì)量就必須關(guān)注施工的工序,總結(jié)和分析在施工過程中可能出現(xiàn)的問題,探討解決問題的措施,唯有如此才能有效地避免工程質(zhì)量事故的發(fā)生。
參考文獻(xiàn):