大直径深孔采矿（共4篇）
大直径深孔采矿 篇1
地下采矿行业由于行业资深的特点, 不利于人工进行施工作业。因此在地下采矿中应以机械取代人力, 但目前由于一些技术问题, 还不能完全实现。大直径深孔爆破因其自身的特点被广泛应用, 也就成了顺水推舟的事情。
1 地下采矿大直径深孔爆破的现状
安全性较高、生产效率高、投资成本低、施工作业安全、人为劳动强度较低的大直径深孔爆破在地下采矿区被广泛应用, 而且符合我国对在地下采矿中推广先进技术的要求, 也比较符合我国地下采矿的现状, 更符合矿山业主的实际要求。因此, 有必要对现状进行简述和分析。
1.1 VRC爆破方式
VRC爆破法使用高威力乳化炸药, 在开掘的凿岩巷道内向下倒漏斗进行爆破的方法, 多用于矿柱回采爆破和切割槽爆破中。
1.1.1 效果好
矿石的破碎度均匀, 极少有大块碎石的存在。不仅保障了施工人员和设备的安全, 也减少了运输的难易程度。
1.1.2 破坏性小
由于采用球形炸药包, 因此使用的炸药量可以确定波及范围, 造成的冲击波对周围出矿工程现场、采场周围岩层等的破坏性小, 相应的每次爆破的矿石产出量也是较小的, 降低了生产效益。
1.1.3 爆破率高
也正因为采用球形炸药包, 当爆破工程量大的时候, 每次炸药的装填量也势必增加, 人为参与的过程也会增加, 提高了生产成本的同时, 也增加了安全隐患, 因此不适用于矿房回采时单独使用。
1.2 柱状炸药包全孔侧向爆破方式
采用柱状炸药包全孔一次性侧向爆破, 每次爆破的区域较大。因其特点很少单独使用。
1.2.1 成本低
因在爆破中采用了低威力的乳化炸药进行一次性全孔填充, 人为参与的过程较少, 只需在孔洞里填充炸药, 降低了爆破成本。
1.2.2 爆破率低
每个炮孔均采用柱状炸药进行爆破, 低威力的乳化炸药在使用时爆破效果差, 在降低了爆破的施工作业量和爆破频率的同时, 也降低了爆破的能量利用率, 因此极少使用。
1.2.3 破坏性较大
爆破规模大时, 无法对全孔填充炸药的炸药量进行很好的控制, 最大单响炸药量难以掌握, 爆破时对整个采场的稳定性都有一定的影响, 且对孔壁的破坏作用更甚。
1.3 球形炸药包联合分段侧向爆破方式
结合了VRC爆破法和柱状炸药包全孔侧向爆破法的一种方式。在同一次爆破中, 沿着采场整个高度的少量炮孔采用球形炸药包形成切割槽, 其余区域采用柱状炸药包进行爆破。因此它的特点既结合了VRC爆破法, 又结合了柱状炸药包全孔侧向爆破法。它的优点有:
(1) 提高爆破效率。爆破中绝大部分炸药采用的均是低威力的乳化炸药, 而且只有少部分炮孔添加球形炸药包, 降低施工强度, 因此降低了爆破的成本。
(2) 可以有效控制爆破规模, 减少因爆破产生的地震波、冲击波对采场周围岩层的破坏, 减少了堵孔和冲孔的现象。
综上所述, VRC爆破法生产成本较高、效率较低, 柱状炸药包全孔侧向爆破规模难以预测和控制, 而球形炸药包联合分段侧向爆破的成本较低、安全性高、兼有VRC爆破法和柱状炸药包全孔侧向爆破的优点, 同时又能很好地克服缺点。
3 地下采矿大直径深孔爆破中存在的问题
3.1 炮孔打偏及采场稳定性
在实际操作时, 或由于人为操作失误, 或因为地理情况比较复杂、炸药的质量问题, 都会造成炮孔的打偏的现象。而这种现象会严重影响采场的稳定性, 以及施工成本。采场的稳定性对施工安全是一项巨大的考验, 只有一个稳定的施工采场条件才能保障施工人员的生命安全。而爆破是影响采场稳定性的关键环节, 尤其是在岩层不稳定和中等稳定的矿山中。
3.2 设备短缺
由于我国地下采矿中大直径凿岩设备的短缺, 再加上地质比较复杂等问题, 造成了凿岩效率低下、钻孔精度不高, 极易造成炮孔间距过大或过小, 难以把握整个炮孔的施工质量, 从而影响爆破的预期效果。
3.3 破顶技术和回采边界不规范
破顶技术的使用时不能很好地依据地质数据对最大单响用药量和爆破规模进行测量, 易引起一次性爆破规模过大的现象。在地下大直径深孔采矿中, 回采边界的不规范, 造成相邻回采矿区之间的回采率增加。
3.4 缺乏有效监管手段
采矿业发展, 缺乏有效的监管手段, 一直严重影响着我国采矿业的安全、有序发展, 而随着采矿业向深部开采发展, 监管手段的匮乏将会严重制约着采矿业的正常运行。
4 地下采矿大直径深孔爆破的对策
针对地下采矿大直径深孔爆破中存在的孔洞垮塌严重, 相邻采场爆破时受到冲击波、地震波的影响较大等问题, 进行相关技术的改进, 现提出对策如下:
4.1 控制炮孔打偏概率
针对孔洞的施工、炮孔直径和钻孔精度、炸药质量等进行测量验收, 严格控制炮孔在实际操作时的打偏概率。有能力的要购买大直径凿岩设备, 这样不仅能够提高凿岩效率, 还能够提升凿岩精度, 最终达到控制整个炮孔质量的目的, 使爆破达到预期的效果。在炸药量相同的情况下, 大大提高了矿石的产出量, 提高了矿石的产量, 增加了爆破方量, 有效降低了投资者的开采成本, 提高了生产效益。
4.2 注重采场稳定性
加强对采场周围地质的测量、勘探, 针对不同的岩层确定不同的装药系数。在钻孔时控制钻孔的精度, 才能够使爆破效果达到预期。另在采场回采时对其进行稳定性监测, 监测是否具备回采条件, 以降低成本。
4.3 改进采场破顶技术
大直径深孔爆破工艺一般采用的都是威力较高的乳化炸药, 以增加炸药轰击所产生的击碎效果和延长气体的膨胀作用时间等效果, 而这样势必会增加采场破顶的概率。为避免破顶采场破顶一次爆破规模过大, 而造成的孔洞垮塌, 因此注意控制爆破规模和炸药量。将破顶区域进行区域划分, 各区内采用分段侧向爆破的方法。这样在不降低实际爆破效果的前提下, 也不影响对采场破顶的操作。
4.4 有效的监管手段
一个行业想要健康有序发展, 监管手段是必不可少的。因此要对地下采矿业建立有效的监管, 不仅要监管施工单位的资质、施工人员的安全意识、炸药等施工材料的质量, 还要对整个开采过程进行监管, 对每次大直径深孔爆破的过程进行监测, 及时查找出其中存在的问题, 以便于能够及早地解决。
5 结束语
目前, 在我国地下采矿大直径深孔爆破的研究尚处于起步阶段, 很多规章制度都不完善, 最常采用的就是球形炸药包联合分段侧向爆炸法, 其他更好地方法还有待于我们继续进行深入、细致的研究。这样才能够切实提高生产能力, 降低采矿成本, 确保矿山生产长期稳定、可持续的发展。
参考文献
[1]苑雪超, 等.高阶段大直径深孔采矿法的应用现状[J].云南冶金, 2010, 01.
[2]王群峰, 苏卫宏.冬瓜山铜矿二步骤采场回采方案的研究[J].价值工程, 2010, 02.
[3]黄宣东, 等.Excel#space2;#VBA在大直径深孔爆破设计的应用[J].爆破, 2012, 01.
[4]郑晓硕, 等.无底柱分段崩落法中深孔爆破参数试验[J].爆破, 2009, 01.
大直径深孔采矿 篇2
根据对国内急倾斜中厚至厚矿体矿山的统计, 主要的采矿方法包括有 (无) 底柱分段崩落法、分段矿房法、阶段矿房法、上向水平分层充填法等。不管哪种方法的采矿, 应根据矿山实际情况以及矿体厚度变化和围岩稳固性等采取合理的采矿方法, 以最安全高效的方法回收矿石, 降低贫化率, 保护环境。
1 开采方案概况
矿段矿床属急倾斜中厚至厚矿体, 矿房、矿柱按15m宽垂直矿体走向方向依次布置, 长为矿体厚度 (含夹层) , 阶段高度为70m。采用下行式开采方式, 实际采场回采高度为55m。上部阶段布置大孔凿岩硐室, 拉底水平布置堑沟受矿硐室, 堑沟受矿硐室可利用中深孔爆破形成。采用“隔三采一”的回采顺序, 减小附近区域矿块回采时相互干扰及保证回采安全。矿块回采结束采空区应及时充填, 其中矿房采空区用尾砂胶结充填, 矿柱采空区用废石或尾砂非胶结充填。
2 凿岩爆破
选用高风压潜孔凿岩台车凿岩, 从凿岩硐室向下凿大直径深孔至下部受矿硐室顶板。钻孔直径Φ165m, 孔深控制在45~55m, 平均凿岩效率约50m/台班。大孔凿岩必须控制孔位偏差和钻孔偏斜。钻孔偏斜率要求中间孔小于3%, 边孔小于1%。
具体的采场凿岩布孔参数应通过爆破漏斗小型工业试验来确定, 以获得最优的爆破效果。目前只能通过类比方法来确定大塘矿段矿块布孔参数:矿房采场中间炮孔布孔参数取3.0×3.0m, 边排孔孔网参数取2.2~2.5×2.0~2.2m (抵抗线×孔间距) , 实行光面控制爆破, 边孔至采场边界0.6~0.8m;矿柱采场中间孔采用3.0×3.0m的孔网参数, 边排孔采用2.7~3.0×2.5m的布孔参数, 采用松动爆破技术, 边排孔距充填体边界1.6m~1.8m。每排炮孔平行布置, 拉槽区还应再加密2~4个孔, 炮孔每米崩矿量约16~18t/m。
3 采场通风
采场通风主要借助矿山通风系统形成的主风流负压来完成。新鲜风流经下部中段上盘沿脉巷、联络道进入采场空区, 洗涮工作面形成污风后上升到上部凿岩硐室以及下盘回风巷, 然后由上部中段回风巷道排至下盘回风井。
4 出矿能力
电动出矿选择斗容为4m3 (出矿效率为430~480t/台班) 的电动铲运机, 从装矿进路中装矿经穿脉出矿巷道运至上盘溜矿井, 放至阶段运输水平后装入25t自卸卡车, 然后运至主溜井或地表原矿仓。采场爆破期间, 每次崩落的矿石运出约1/3, 使下次崩矿有足够爆破补偿空间, 其余矿石暂留在采场内。考虑到爆破和出矿作业可交叉进行, 不计充填时间的矿块生产能力可达615t/d, 计充填时间的矿块综合生产能力为412t/d, 取400t/d。
5 充填方法
矿段初步设计中推荐全尾砂胶结充填:骨料为全尾砂并辅助井下掘进和采切的废石, 胶结料为425#普通硅酸盐水泥。
根据设计数据, 灰砂比为1:10、料浆浓度为70%的尾砂充填体28d试块抗压强度经数学回归为0.75MPa, 可以满足矿房采场充填体稳定自立所需的最低强度0.65MPa, 因此矿房采空区考虑主要采用灰砂比为1:10、料浆浓度为70%的尾砂充填体充填。
6 结论
矿段矿体为一走向上比较长、赋存深度范围较大的急倾斜中厚至厚矿体, 矿岩稳固条件好, 适宜采用阶段空场嗣后充填采矿法进行回采。在综合考虑矿段矿岩地质条件、稳固情况、矿山地压、充填体强度和质量等多种因素基础上, 研究制定了垂直走向布置的大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿方法, 实践证明该采矿方法在本矿很实用。
参考文献
[1]邱建萍.国内采矿方法概述[J].矿业快报, 2008 (6) :10-12.
[2]魏鹏.我国磷矿分布特点及主要开采技术[J].武汉工程大学学报, 2011, 33 (2) :108-111.
浅析大直径深孔灌注桩施工技术 篇3
增江大桥位于增城市小楼镇境内，桥面宽33.00m，全长799m，主桥418m共5跨，中间最大跨径110m，桩基础采用直径2.0m, 50m深灌注桩。主桥位于在增江深水河道上，河道常水位7～8m，水中桩基位于承台底水位最深处10～11m，汛期洪水对桥址影响显著。
施工难度大，工期紧，技术复杂。为确保工程质量与进度，经过方案比选，可操作性研究进行方案优化，在保证投资成本的前提下，在桥2#过渡墩搭设转运施工平台，通过运输船将混凝土装入活底吊斗中运往施工现场，再通过水上50T浮吊转吊活底吊斗混凝土，装入施工平台储料斗中灌注桩基水下混凝土。
2 施工准备
2.1 机具设备
根据工程项目施工内容和环境而制定的施工方案要求，机具配置如表1。
2.2 钻孔灌注桩水下混凝土要求
水下混凝土质量要求是桩基灌注施工的关键，在灌注前混凝土必须具备如下3方面基本要求。
⑴具有良好的施工和易性。
水下混凝土是靠自身荷载或外界压力产生流动进行摊平和密实，若流动性稍差，就会在混凝土中形成蜂窝和孔洞，严重影响混凝土质量。此外，本工程水下混凝土施工中途通过船运的，如果流动性差及容易造成堵管断桩事故。
⑵具有良好的黏聚性和保水性。
水下混凝土灌注要求具有良好的流动性，且还必须具有较好的黏聚性和保水性，可有效避免混凝土在运输和灌注过程中产生离析和分层泌水现象。
⑶混凝土具有一定的湿堆积密度。
水下灌注混凝土，往往是靠混凝土自身荷载排开仓面的环境水或泥浆进行摊平和密实，根据理论值与实际经验，要求其湿堆积密度不小于2100kg/m3。
公计算式：Ph=2224+108LgD
式中：
Ph———混凝土拌和物湿堆积密度(kg/m3);
D———粗骨料最大粒径(mm)。
2.3 水下灌注桩混凝土设计
水下混凝土的技术参数必须满足强度、水灰比、坍落度、初凝时间等要求，混凝土配合比根据《公路桥涵施工技术规范》 (JTJ041-2000) 的有关规定进行设计, 并根据桩体大小、水中施工环境、施工组织等确定初凝时间，确保水下混凝土灌注过程首批混凝土始终处于初凝状态。
在业主方提供的水泥的前提下，采用优质的中砂、碎石料、粉煤灰、减水剂和饮用水进行科学的设计。根据配合比设计试配结果，并报经监理中心实验室平行试验验证，最终确定最优的混凝土配合比。具体参数见表2。
3 施工控制
3.1 导管配置
水下混凝土一般采用钢导管灌注，导管内径应该不小于300mm，导管使用前必须进行水密承压和接头抗拉试验。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力P的1.3倍，P可按式计算：
式中：
P———导管受到的最大内压力 (kPa) ;
γc———混凝土拌和物的重度 (取24kN/m3) ;
hc———导管内混凝土柱最大高度 (m) ，以导管全长或预计的最大高度计;
γw———井孔内水或泥浆的重度 (kN/m3) ;
Hw———井孔内泥浆的深度 (m) 。
导管是灌筑成败的关键因素，灌注前仔细检查导管吊绳是否牢固，连接是坚实可靠，导管在使用前和使用中一段时间后，要重新做承压和水密实验。导管底口可以在环外缘焊一根∮8～10mm圆钢予以加强加固，防止导管脱落，造成底口久翻。
3.2 首批混凝土量计算
首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度 (≥1.0m) 和填充导管底部的需要，见图1，所需混凝土数量可参考以下公式计算：
式中：
V———灌注首批混凝土所需数量 (m3) ;
D———桩孔直径 (m) ;(含扩孔系数);
H1———桩孔底至导管底端间距，一般为0.25～0.4m;
H2———导管初次埋置深度 (m) ;
d———导管内径 (m) ;
γc———混凝土拌和物的重度 (取24kN/m3) ;
h1———导管内混凝土柱最大高度 (m) ，以导管全长或预计的最大高度计;
γw———井孔内水或泥浆的重度 (kN/m3) ;
Hγw———井孔内水或泥浆的深度 (m) 。
h1———桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外 (或泥浆) 压力所需的高度 (m) 。
3.3 混凝土运输方案
混凝土在拌合场利用运输车运至临时码头，经运输船转运施工平台运至灌注点，后由一艘水上浮吊吊起其中一个4m3方活底料斗，吊上施工现场储备料斗中，储备料斗搭设0.5m宽作业平台加围拦, 储备料斗上配置两名工人拉门卸料, 再通过人工控制下料入导管漏斗中，桩机主要在混凝土灌注过程中起提导管使用如(图2)所示。
3.4 混凝土灌注
导管、漏斗安装完毕，二次清孔达到要求后，应及时灌注水下混凝土。储料斗混凝土卸到漏斗，在混凝土达到6m3后，继续将混凝土从运输船吊料注满储料斗, 一边用钻机主吊拔起拔球法，灌注首批混凝土，一边继续卸放储料斗混凝土，使混凝土压出管内之水并将导管埋入混凝土的深度不小于1.0m。为便于施工，在第一次拆卸导管时，卸掉混凝土灌注架及漏斗，换上2m3的漏斗和支架，用钻机配合提升漏斗。
水下混凝土灌注开始后，应连续地进行，严禁中途停工，以免形成堵管和断桩。在混凝土灌注过程中，测量人员应随时测量护筒内混凝土顶面的标高，由专职技术人员作好混凝土灌注记录，如灌注时间、混凝土浇筑数量、混凝土面的高度、导管埋深、导管拆除数量等，计算要准确。
导管提升时，要保持位置居中。严格控制埋管深度，严禁导管提离砼面，埋管2～6m，以免造成堵管漏浆等灌注事故。根据导管埋置深度确定提升高度，拆除导管时动作要快，一般不宜超过15min。提升后导管埋深不得小于2米，同时提升导管时要缓慢，防止导管碰挂钢筋笼而造成其定位偏移。拆管时应认真谨慎操作防止掉管事故发生。
当灌注砼面接近钢筋笼下端约1m时，要放慢灌注速度，减少混凝土面上升的动能，当混凝土面高于骨架底部4m后，可逐渐恢复正常灌注速度，以防止钢筋笼上浮。
在灌注过程中，当导管内混凝土不满或含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，混凝土不可整个地遮盖漏斗扣和导管扣，以免导管内形成高压气囊，堵塞导管以致挤爆导管，造成断桩。
灌注的桩顶标高应比设计高出1.0～1.5m，以保证桩头混凝土强度，多余部分接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层。
3.5 导管插入混凝土内深度的控制
下导管时，其底口距孔底的距离控制在25～40cm，同时保证首批混凝土关注后能埋住导管至少1m，随后灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在2～6m。
当导管插入混凝土内的深度小于1m时，混凝土拌和物锥体会出现骤然下落，导管附近会出现局部隆起现象，表面曲线突然转折。说明混凝土拌和物不是在表面混凝土保护层流动，而是灌注压力顶穿了保护层，在已灌注的混凝土拌和物表面形成层流动，破坏了混凝土的整体性和均匀性，极易造成夹层及断桩。
当导管插入混凝土中深大于1.0m时，混凝土表面坡度均一，所灌注的混凝土拌和物在已灌注体内流动，混凝土内部质量均匀。由此可见，导管插入深度对混凝土灌注质量影响较大。
但如果埋入超过6m，混凝土在导管内流动容易受阻，就造成堵管事故。
混凝土灌注拔管提升及抖插过程实际上也是混凝土振捣过程，在此过程中也必须注意振捣的频率和高度，导管抖插一般为2～5min，防止混凝土离析，使混凝土振捣达到最佳状态。
3.6 事故预防措施
关键设备 (拌合机、发电机、运输车、运输船) 要有备用，材料准备充足，保证混凝土灌注连续。
二次清孔的泥浆性能指标、含砂率、孔底沉淀厚度等指数必须满足设计及规范的要求;钢筋笼主筋要焊平，避免卡住导管法兰，同时将钢筋笼固定于护筒，可有效防止钢筋笼上浮。
灌筑前应认真测量孔深和导管长度，准确计算料斗、导管容量及首批混凝土量，并严格控制导管悬空。首批混凝土的计算方法应经技术负责人复核, 计算时应该注意导管存料、孔深、孔径、扩孔系数、导管粗细、料斗大小、沉淀多少等，一般孔径越大，孔深越深，导管越粗。
首批混凝土灌注后应立即测量导管内外混凝土深, 根据导管深度计算导管埋深。导管没有埋好或已进水, 应立即提出导管，将散落孔底的混凝土与泥水混合物用空气吸泥机或抓斗机清出，否则迅速提出钢筋笼，重新清孔。
提拔导管时，要通过测量混凝土灌注深度及已拆除导管长度，认真计算提拔导管的长度，计算时应根据地质资料考虑必要的充盈量及扩孔、缩径等因素。严禁不经测量和计算盲目提拔导管。
当混凝土堵塞导管时，可通过拔插抖动导管、插型钢疏通、在导管固定附着式振动器进行振动等方法来进行导管混凝土疏通。
在施工中要预防汛期和台风对施工的影响，采取一些有效措施，根据实际情况，采取相应的措施，确保施工的安全。对于缩孔、严重塌孔、堵管等意外事项，应立即启动专项应急进行处理。
4 结束语
主桥桩基混凝土灌注经过充分的考虑和反复试验，采用船运混凝土方案，通过施工过程混凝土坍落度、初凝时间必须严格控制，采用运输船一次性灌注混凝土3.8m3，取代了以往采用混凝土搅拌船大型水上作业工艺。也降低了工程成本的投入。混凝土检查试件合格100%，采用无损伤检测钻孔桩混凝土质量检测Ⅰ类桩115根，Ⅱ类桩15根，合格率100%。按期完成钻孔桩施工计划，为后续工程施工奠定了基础。●
参考文献
大直径深孔采矿 篇4
关键词：旋挖钻机,深孔钻孔桩,施工技术
1 工程概况
南京大胜关长江大桥北引桥位于南京大胜关桥址,下游1.5 km为南京长江三桥,距南京长江大桥约20 km,全长5 599.237 m。其下部采用钻孔桩基础,桩基类型分别为ϕ1.2 m,ϕ1.5 m,计1 140根,桩长40 m～82 m不等,桩基为复合类型桩基。
根据设计提供的地质资料显示该段地质情况主要有以下划分:主要由流塑状淤泥质粉质黏土、软塑状粉质黏土组成,局部夹松散～中密状粉细砂及圆砾土透镜体。
下伏基岩为白垩系成岩程度极差的疏松砂岩(⑤3)、含砾砂岩(⑤4),成岩程度差的泥岩(⑤1,⑤1-1)、泥质粉砂岩(⑤2)、砂岩(⑤5-1)及成岩程度好的砂岩(⑤5-2)、砾岩(⑤6)、安山岩(⑤7)、闪长玢岩(⑤8),岩质软硬不均。基岩岩面由北向南渐高,岩面高程-42.35 m～-58.99 m,岩层倾向北西～北西西,倾角50°～85°,由北向南渐陡。基岩中发育有数条由于构造运动挤压而形成的构造破碎带,带内岩体为构造角砾夹泥或破碎岩。构造破碎带内岩体岩质软弱,力学性质较原岩明显降低。强、弱风化层厚1.95 m～23.76 m,在构造破碎带处明显加深。
2 总体施工方案
2.1 钻机选型
根据以上地质情况以及施工工期要求,在进行钻孔桩施工时采用的钻机必须具有快速成孔的能力,以保证在满足工期要求的情况下优质高效的完成钻孔桩施工。经过对地质条件的研究及慎重考虑我们采用了旋挖钻机作为该部位钻孔桩施工的主要设备,旋挖钻机为自走履带式钻机。旋挖钻机施工是利用钻杆和钻斗的旋转,以钻斗自重并加液压作为钻进压力,使钻渣装满钻斗后提升钻斗出土。通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁,反复循环而成孔。本工程主要采用旋挖钻机施工,主要钻机型号有:BG25C,BG25D,BG40,YTR260,ZR250A。
2.2 钻孔施工
由于旋挖钻机自重较大,因此钻孔平台采用碎石土填筑,考虑孔壁的稳定性,钢护筒采用12 mm厚钢板制成,长度按照4.5 m考虑,对于特别地段采用加长7.5 m护筒。钻孔作业中所需泥浆采用复合型膨润土造浆,为孔外造浆。
2.3 钢筋笼加工、安放
钢筋笼的制作:钢筋在钢筋车间下料、成型,在专用的钢筋绑扎胎模上分节绑扎成型,使用汽车经施工便道运至墩位处,利用汽车吊下放钢筋笼,钢筋笼采用直螺纹套筒连接,接头按50%进行错开。在连接钢筋笼时进行声测管的连接。
2.4 混凝土灌注
混凝土灌注采用导管法,通过拔球灌注。
3 施工方法及技术措施
3.1 工艺流程
场地平整→测量放线→埋设护筒→钻机定位安装→钻进→成孔检查→安装钢筋笼→安装导管、清孔→灌注混凝土→桩质量检查验收。
3.2 施工准备
在钻孔桩施工前必须对场地进行加固处理,同时根据钻机的性能按照4个～6个墩位布设泥浆池。
3.3 钻孔施工
1)钢护筒埋设完毕后,即可进行钻机的对位工作,利用旋挖钻机微机控制设备旋转钻头进行对位。2)旋挖成孔首先是动力头转动底门镶嵌斗齿的桶式钻斗切削岩土,并将原状岩土装入钻斗内,然后再由钻机卷扬机和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土,这样循环往复,不断地取土卸土,直至钻至设计深度。3)在钻进过程中,随时掌握地层对旋挖钻机的影响情况,严格按照该地层条件下的钻进参数指导施工。在钻进过程中不能进尺太快,以保证有充足的护壁时间。在钻进过程中,护筒内泥浆面应高出地下水位2 m以上。在提钻时,须及时向孔内补浆,以保证孔壁的稳定性。在钻进过程中要经常检查钻斗尺寸,以防过大磨损减小孔径。4)根据施工场地的地层情况和投入施工的旋挖钻机性能等因素综合确定施工钻头的类型,以保证施工效率和成孔质量。几种钻头混合使用,能够减少机械设备的消耗,降低生产成本,提高成孔效率;由于进入岩面施工孔壁规整,与钻头之间的间隙小,为减少钻斗提升时的抽吸作用,选配的钻头均带有通气孔,双头双螺锥螺岩石钻头直径比桩径小,以防止埋钻、卡钻事故。5)合理控制钻斗的转速和升降速度,有利于成孔质量。在开始钻进或穿过软、硬层交界处时,为保持钻杆竖直,宜缓慢进尺;在钻进过程中发现钻杆摇晃或难钻时,有可能是遇到硬石块或发生其他情况等,这时应立即提钻检查,等查明原因并妥善处理后再行钻进,以免导致桩孔严重倾斜、偏移,甚至使钻杆、钻具扭断或损坏;遇到孔内渗水、塌孔、缩颈等异常情况时,应将钻具从孔内提出,研究妥善处理;在有泥浆的钻孔中要合理控制钻斗的转速和提升速度。6)地质复杂、深孔、大直径钻孔方法。a.地质复杂条件下的钻孔。岩层倾斜地质复杂条件下施工时对于钻进速度及钻进方式有别于其他地质情况下的施工,主要有岩层倾斜角度较大及夹层等情况,在该地段施工的过程中由于岩层层面最大的倾斜角度达到85°,在施工的过程中容易出现斜孔,为解决这个问题,经过多岩层地质情况的研究,在进行钻机对位时依据钻头的旋转方向进行定位,使钻头的旋转方向与岩层的倾斜方向存在一定的夹角,反方向进行钻进,很好的解决了斜孔的问题。b.深孔钻孔桩的钻进。由于旋挖钻机自带钻杆长度基本都在70 m以内,有些甚至只有60 m,在我们施工的地段钻孔桩的长度大多都在70 m～82 m之间,钻孔深度多数都在75 m以上,按照现有钻杆根本满足不了钻孔需要,在施工的过程中采用接入加长杆的方式进行钻进,加长杆为10 m一根进行接长,为保证接长杆的稳定性和刚度,采用原厂配件,同时采用双销定位,并在加长杆上设置导向装置,很好的解决了深孔钻进的问题。c.较硬岩层中的钻进。由于钻孔地质有部分为岩层,强度较大,采用常规的钻进方式钻进速度较慢,而且对钻机的损耗较大,效率较低,在施工的过程中根据地质条件选用不同的钻头进行施工,一般情况下选用截齿钻头或螺旋钻头进行施工。在有些情况下采用该种方式钻进时,由于压力较大,扭矩较大,且效率较低,经过讨论后采用套钻的方式进行该部位钻孔桩的施工。
3.4钻孔过程中有关注意事项
1)成孔前必须检查钻头保径装置,钻头直径、钻头磨损情况,施工过程中对钻头磨损超标的应及时更换。2)钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度:由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度;当由软地层变为硬地层时,要减速慢进;在易缩颈地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩颈;对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率;砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。3)旋挖钻进时,根据地层选用钻斗的同时,还要注意在钻进时对进尺的控制。在使用旋挖斗时依据斗的容量,一般在斗体的3/2为合适。进尺深度根据桩直径而定,也要根据地层的密度控制进尺深度。进尺过多,导致卸土困难,还会导致埋钻卡钻的事故发生。进尺过少会延误施工进度与造成设备、能源的消耗。
4结语
通过以上钻孔桩的成功实施,证明我们所采用的旋挖钻机钻孔的施工方案、方法是成熟的、可行的。在进行大直径、深孔钻孔桩以及在以淤泥质黏土、较厚覆盖层、岩层地质为主的地层中施工时,只要采用的方法得当,利用旋挖钻机的施工可以有效地缩短从钻孔至灌注之间的时间,只要在施工过程中控制好泥浆的各项指标以及在各种地质条件下的钻速、钻压等,可以有效的防止出现塌孔、埋钻、缩颈等现象。同时利用旋挖钻机施工可以保证其孔型、孔径、垂直度符合相关验收标准要求,并可以有效的控制混凝土灌注时的充盈系数,提高经济效益。由于旋挖钻机泥皮较薄,孔壁为螺旋线型,可以有效地提高钻孔桩的质量。由于旋挖钻机钻渣为固体钻渣,对环境污染小,有利于满足环保要求,同时旋挖钻机成孔效率高、成孔质量好,在施工的过程中有利于工期的控制,对于经济效益和社会效益均有较大的积极作用。旋挖钻机在南京大胜关长江大桥北引桥钻孔桩施工过程中的成功运用,有效地解决了施工工期紧的问题,它的成功运用获得了铁道部及京沪公司有关领导的高度赞扬,根据南京大胜关的成功经验,目前旋挖钻机的使用已在京沪高速铁路上推广使用。
参考文献