旋挖工艺（共8篇）
旋挖工艺 篇1
1 适用范围
适用于各种土质层和砂类土、碎(卵)石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工。施工前应根据不同的地质采用不等的钻头。目前国内常用的德国产BG系列和意大利的R系列旋挖钻机。
2 施工工艺
钻孔桩施工工艺流程见图1。
3 施工要求
3.1 施工准备
钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求,须作准备工作如下:确定钻孔桩位:按照设计文件要求,用全站仪精确放出桩位。钻孔场地应平整,清除杂物,更换软土,夯填密实。钻孔场地在陡坡时,应挖成平坡。钻孔场地在浅水时,宜采用筑岛法。筑岛面积按设备大小等决定。
3.2 泥浆制备
在砂类土、碎(卵)石土或黏土夹层中钻孔,采用膨润土泥浆护壁。在黏性土中钻孔,当塑性指数大于15,可利用孔内原土造浆护壁。钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆,维持护筒内应有的水头,防止孔壁坍塌。
3.3 埋设护筒
护筒顶面高出施工水位或地下水位2m,内径比桩径大20cm,满足孔内泥浆面的高度要求,在旱地或筑岛时还高出施工地面0.2~0.3m。当表层土松软时,将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。岸滩上埋设护筒,在护筒四周回填黏土并分层夯实。
在水中平台上下沉护筒,由导向设备控制护筒位置。
护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm,倾斜度不得大于1%。
3.4 钻机就位及钻孔
3.4.1 钻机就位前,应对钻孔各项准备工作进行检查。安装后的底座和顶端应平稳,在钻进中不应产生位移或沉陷。3.4.2钻孔作业应分班连续进行,填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及注意事项。在地层变化处应捞取样渣保存。3.4.3因故停机时间较长时,应将套管口保险钩挂牢。
3.4.4 当钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查,确认满足设计要求后,立即填写终孔检查证。
3.5 清孔
当钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径和孔形等进行检查,经检符合要求后进行清孔。
清孔采用抽渣法,清孔后应符合相关设计要求。
清孔时注意事项:保持孔内水头高度,防止坍孔;检查孔口、孔中和孔底提取的泥浆比重的平均值,符合质量标准要求后,可停止清孔;灌注水下混凝土前,孔底沉淀厚度不大于设计规定值,并采取一切措施缩短清孔后至灌注水下混凝土的时间。不得用加深孔深来代替清孔。
3.6 钢筋笼骨架的制作安装
3.6.1 钢筋笼加工。
钢筋笼基本节长9~12m。小于16m的钢筋笼接长在地面上水平焊接,对于长度超过16m的钢筋笼现场接长,在钻孔上竖向焊接。钢筋笼加工采用长线法施工,在专用胎具上加工成型。钢筋在加工弯制前应调直,表面洁净无污染和锈蚀。钢筋接头应设置在承受应力较小处,并应按相关设计规定分散布置。3.6.2钢筋笼安装。钢筋笼运输时配备专用托架,自制炮车运至现场。下放时,检查钢筋笼的垂直度,确保上、下节钢筋笼对接时中心线保持一致。钢筋笼上下节焊接采用单面双帮条焊。为了保证骨架起吊时不变形,宜用两点吊。第一吊点设在骨架的下部,第二点设在骨架长度的中点到顶部三分点之间。按编号顺序依次吊装,接头焊接完成后,将接头范围内的箍筋缠绕并相互搭接后,稍提骨架,抽去临时支托,将骨架徐徐下放。依此循环下放至设计标高为止。钢筋笼安装到位,经检查无误后,及时将钢筋笼加长的四根主筋与钢护筒顶部焊接固定,防止砼灌注过程中钢筋笼上浮。
3.7 导管安装
灌注水下砼采用钢导管灌注。导管使用前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1.5倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力p的1.5倍,p=rchc-rw Hw
式中:p为导管可能受到的最大内压力(k Pa);rc为砼拌和物的重度(24k N/m3);hc为导管内砼柱最大高度(m),以导管全长或预计的最大高度计;rw为井孔内水或泥浆的重度(k N/m3);Hw为井孔内水或泥浆的深度(m)。
导管每节2~3m,配1~2节1~1.5m的短管,漏斗下采用若干节1m长导管。导管内壁光滑、圆顺,内径一致,接口严密,偏差不大于±2mm,按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm。
导管接头法兰盘加锥形活套,底节导管下端不得有法兰盘。底部距孔底有300~400mm的空间,以确保首盘砼浇注质量。
3.8 灌注水下混凝土
3.8.1 二次清孔。
浇筑水下砼前应检查沉渣厚度,沉渣厚度应满足设计要求,否则利用导管进行二次清孔。3.8.2首批封底砼。采用砍球法灌注水下混凝土,计算和控制首批封底砼数量,下落时有一定的冲击能量,把泥浆从导管中排出,确保导管下口埋入砼中不小于1m深。将桩底沉渣尽可能地冲开,减少工后沉降。首批灌注砼的数量公式:
h1=Hwrw/r C;导管底口与孔底的距离为30~40cm,H1表示砼桩底到导管底口的高度,H2表示首批灌注砼的最小深度(导管底口到砼面的高度)为1m,h1表示泥浆底部到砼面的高度,保证导管埋入砼中的深度不小于1m。首批砼灌入孔底后,立即探测孔内砼面高度,计算出导管在砼内的埋置深度,如符合要求,即可正常灌注。3.8.3水下砼浇灌。混凝土在搅拌站集中搅拌,采用输送车搅拌运输。水下砼坍落度控制在180mm~220mm。水下砼灌注开始后,过程连续无间断,单根桩砼灌注时间应控制在8h内。导管的埋置深度应控制在2~6m。灌注过程中经常量测孔内砼面的上升高度和孔内水位升降情况,并适时缓慢平稳提升、逐级快速拆卸导管。已拆下的管节要立即清洗干净,堆放整齐。循环使用导管4~8次后应重新进行水密性试验。为防钢筋骨架被砼顶托上升,可采取以下措施:a.尽量缩短砼总的灌注时间,防止顶层砼进入钢筋骨架时砼的流动性过小。b.减小导管埋置长度,从而增加砼对钢筋骨架的握裹力。为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上应加灌100cm以上。多余部分在承台施工前凿除,确保桩头无松散层。在灌注砼时,每根桩应根据规范要求至少留取三组试件。试件应采取标准养护,强度测试后应填试验报告表。3.8.4灌注砼测深方法。灌注水下砼时,应经常探测孔内砼面至孔口的深度,以控制导管埋深。测深采用重锤法(锥形),底面直径不小于10cm,重量不小于5kg。用测绳系锤吊入孔内,使之通过泥浆沉淀层而停留在砼表面(或表面下10~20厘米)根据测绳所示锤的沉入深度作为砼灌注深度。在测深桩,砼浇注接近桩顶面时,由于沉淀增加和泥浆变稠的原因,就容易发生误测。探测时必须要仔细,并以灌注砼的数量校对以防误测。3.8.5泥浆清理。钻孔桩施工中,为了保护环境,产生的废弃泥浆经泥浆池沉淀处理后,运到指定的弃土场堆放,并做妥善处理。
结束语
旋挖钻灌注桩在各种土质层和砂类土、碎(卵)石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工中,具有成桩快、效率高、操作简便等显著特点。
旋挖钻机电气系统的研究 篇2
关键词：旋挖钻机;电气控制系统;自动控制
引言
随着经济建设的持续深入、施工技术的高速进步、环保理念的不断加强以及基础建设工作的不断拓展，使得桩基础的应用范围非常广泛。钢筋混凝土灌注桩因施工噪音低、震动较小且适用于多种地基而在桩基础的应用中占有绝对大的比例。旋挖钻机的工作效率较高、功能较为多样、灵活度高且所产生的污染较低，因此在世界范围内的现场混凝土灌注桩作业中占有主导地位。为达到输出功率、扭矩、效率等各方面的施工需求，电气控制系统的合理、优化设计工作至关重要。机电液一体化作为旋挖钻机主导的发展方向，最终将实现全自动化作业。对旋挖钻机的电气控制系统进行合理、优化的设计能够提高其智能化水平，增强系统的自动控制性能及监测保护能力，达到采用计算机系统及电子控制元件来提升旋挖钻机作业效率的目的。
1.旋挖钻机电气系统控制原理
CAN总线在现场中的应用非常广泛，是标准化形式的串行总线系统，可靠性较高。基于CAN总线的旋挖钻机电气系统的核心部分为PLC（Programmable Logic Controller ），该控制系统所使用的直流电源为24V。系统能够实现多样化的控制功能，通过对发动机、液压泵、操作控制阀及人机交互界面的控制主要实现九个部分的自动控制功能：桅杆位置监测与控制、成孔深度测量、回转定位、主卷浮动控制、触地提示、履带伸缩控制、油散控制、发动机转速控制及极限载荷控制。此外，还可以实现多种安全保护功能及参数设定等功能。
电气系统的控制流程为：利用传感器进行信号采集以保障PLC可以随时采集对象信息。PLC将采集到的信号进行处理然后传送至显示模块用于信息的储存显示或实现内部的反馈控制;利用工况控制器采集由开关、手柄、按钮等操作部件发送的各种信号，经内部运算结构进行信号的运算及放大等数据处理过程，再激活相应的PLC驱动继电器、液压阀或传送工作参数至LCD显示模块进行显示;由发动机底盘部分的控制器采集ECM的油门旋钮、工作模式、接收点开火等重要状态数据以达到自动控制发动机的启停、转速以及与负载的功率匹配的目的;通过LCD显示模块能够设定作业参数，并利用CAN总线将信息传至核心控制器以实现通信。控制器将获取信号进行内部处理后可控制执行机构完成预定的动作。同时该模块可以显示设备作业时的油位、油压、成孔深度、旋转角度、桅杆倾角及各种重要工况参数，并具有故障报警功能和密码保护功能;远程通信模块可以把控制器的工作状态参数返回至中心控制平台，通过两者间信息的相互传递以达到对旋挖钻机的远程控制、锁机等目的;在整个控制作业中，所有模块间及串行总线系统传感器和相应的控制器间均要按照一定的通信协议实现数据及信息的传递。
2.旋挖钻机电气系统设计
2.1硬件设计
旋挖钻机电气系统采用总线进行数据信息的反馈，为典型的反馈式控制。控制系统的主要组成元件包括总线控制器、传感器、显示器、限位开关、电磁阀、开关电源、油门控制装置、远程通信装置及车载故障信息接口。其中传感器的主要作用是实现对作业压力、油液温度、桅杆倾角及液位等信号的实时采集，构成了系统的感知模块并将可靠信息传送至控制器;控制模块主要是对接收到的数据信息进行处理后发送控制命令至相应的执行机构以控制其实现相应的动作。PLC与传统的继电器比较，接线更为简单，而且PLC的主要功能是利用程序的执行来完成的。如需更改部分控制功能，仅需修改接线及相应的程序即可，大大减少了工作量;液晶显示模块主要是进行人机界面交互以对控制动作进行指示，不仅可以对控制参数及警报系统进行直观反映，还能更准确的实现电气控制。交互界面所用的输入方式为图形文本LCD，把显示器当作系统的输入点，显示的信息可以直观清楚的反映设备的运行状态以方便工作人员进行各种操作。开关电源可将波动电压整定为稳压状态，保证旋挖钻机的各个电气元件均能可靠运行;旋挖钻机远程通信装置仅需达到总线协议通信要求就能执行特定的遥控命令;远程监控系统则由嵌入式车载终端及软件平台组成，能够实现对旋挖钻机受力参数、工作参数及警报信息的数据采集及参数设定，达到远程控制的目的。
2.2软件设计
旋挖钻机电气控制系统的软件主要有PLC编程及液晶显示器的程序设计。前者采用专业化软件CoDeSys编制，后者用C++语言实现，然后利用一定的接口程序共享数据信息。软件设计要达到对执行装置动作的可靠控制，因此控制器需可靠高效的采集传感器所传递的数据信息并进行正确判断。系统故障信息的判断需要从机载自身、系统与总线自检的层面进行考虑。为提升系统的智能化水平，控制模块需具备及时报警、参数与控制命令的实时显示和校正功能。通信程序部分采用模块化结构，采用主控制程序调用的执行方式。主要有控制启动总线通信的总线启动模块、节点检验模块及数据收发模块等。只有在总线进行正常的数据通信之后，才开始监测各模块工作状态，如果检测到异常信号则启动警报系统。
3.结语
旋挖钻机电气系统的设计需根据具体的控制对象和相应要求进行，不过从整体的设计流程角度来说大致相同。在阐述其工作原理后，给出了系统的硬件组成及相应功能。在软件方面的设计可以有效的提升对设备进行电气控制的准确度。
参考文献：
[1]高晶，刘玉涛，吕伟祥.旋挖钻机回转自动定位控制系统[J]. 建筑机械化. 2009（07）.
[2]孙国庆.旋挖钻机关键部件的可靠性分析研究[D]. 天津大学 2012.
浅谈旋挖钻孔灌注桩施工工艺 篇3
关键词：桩,基础,施工,安全
1. 工程概况
拟建兵器工业卫生研究所高层住宅楼位于西安市丈八东路12号, 兵器工业卫生研究所五二一医院内。为地上二十五层, 地下一层, 建筑平面呈矩形, 总建筑面积约22672m2。采用桩筏基础, 桩顶设计标高为-5.65m。桩径600mm, 桩长30m, 总桩数221根, 单桩竖向极限承载力为4800KN。场地地形平坦, 地貌单元属皂河Ⅰ级阶地。拟建场地内主要底层自上而下依次为全新世杂填土、第四纪全新世冲洪积黄土状土及砂类土、第四纪晚更新世及中更新世冲积粉质粘土及砂类土。场地地下水属潜水类型, 稳定水位埋深为19.56m-19.83m。建筑场地类别为Ⅲ类。
2. 施工准备:施工准备包括:选择钻机、钻具、场地布置等。
钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备, 可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。本工程采用KH125型旋挖钻机, 其优点在于:成孔效率高, 施工设备简单, 对孔径和成孔的垂直度控制性较好, 孔内所含沉渣量较少, 施工时噪音小、振动小、无地面隆起或侧移, 因此对环境和周边建筑物危害小等。
2.1 钻孔机的安装与定位
安装钻孔机的基础如果不稳定, 施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响, 因此要求安装地基稳固, 钻杆与地面垂直, 钻头中心点对准桩位点。对地层较软和有坡度的地基, 可用推土机推平, 在垫上钢板或枕木加固。
2.2 埋设护筒
由于本工程部分工程桩在桩顶以下2m范围内存在砂层, 为防止开孔时塌孔, 故需要埋设护筒。护筒有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等作用。
本工程钻孔桩使用的钢护筒采用3mm-5mm钢板制作。为保证其刚度, 防止变形, 在护筒上、下端和中部外侧各焊一道加劲肋。本工程的钻孔桩直径为600mm。根据钻孔桩直径, 我们所做的护筒直径为800mm, 长2.5m。埋设在地表以下2.5m范围内, 然后对其周围用土填实。
2.3 泥浆制备
钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。由于本工程场地地表以下多处夹有砂层, 且钻孔较深, 在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头, 增加孔内静水压力, 平衡砂土周围的压力, 就能防止塌孔。故本工程采用泥浆护壁的工艺防止塌孔。钻孔泥浆由水、粘土 (膨润土) 和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具, 增大静水压力, 并在孔壁形成泥皮, 隔断孔内外渗流, 防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆, 应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度, 泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握, 泥浆太稀, 排渣能力小、护壁效果差;泥浆太稠会削弱钻头冲击功能, 降低钻进速度。
在钻孔灌注桩的施工中, 无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥, 泥浆质量都是重要因素。泥浆质量差, 其后果有以下几点:形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差, 易于脱落, 导致孔壁稳定性差, 易产生塌孔或缩颈。
泥浆稠度大, 比重大, 含砂率高, 形成的泥皮质量差, 厚度大, 大大降低桩的侧摩阻力。稠浆在钢筋笼上沉积粘附, 导致钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大, 使得砼水下灌注阻力增大, 降低砼的流动半径, 使砼骨料大部分堆积在桩芯部位, 而钢筋笼外几乎无骨料, 不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。因此在施工中必须按规范要求严格控制泥浆的质量。
3 钻孔:
钻孔是一道关键工序, 在施工中必须严格按照操作要求进行, 才能保证成孔质量, 首先要注意开孔质量, 为此必须对好中线及垂直度, 并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆, 还要随时检查成孔是否有偏斜现象。钻孔的顺序应事先规划好, 既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔, 又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。当采用冲击式或冲抓式钻机施工时, 附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔, 下放钢筋笼和灌注水下混凝土。终孔后, 应将钻头提离孔底80~100mm空转, 在保证护壁的前提下达到初步稀析泥浆, 以防止塌孔和孔底沉渣过厚。
4 钢筋笼
制作钢筋笼时, 对钢筋的调直、除锈、截断、弯折与焊接均按设计图纸和技术规范要求进行。钢筋笼的主筋尽量为整根, 需要对接时, 宜采用搭接焊接头, 搭接的长度不小于5d, 末端不设弯钩。其直径、主筋间距、箍筋间距及加强箍筋间距施工误差均不大于20mm。钢筋笼宜分段制作, 连接时50%的钢筋接头应予错开焊接, 对钢筋笼立焊的质量要特别加强检查控制。钢筋笼入孔时, 应保持垂直状态, 对准孔位徐徐轻放, 严禁强制性下放钢筋笼, 造成钢筋笼变形, 孔壁塌孔。钢筋笼就位后, 还应将钢筋笼上端焊固在护筒上, 可减缓砼上升时的顶托力, 防止其上升。
5 灌注水下混凝土
清完孔之后, 就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内, 定位后要加以固定, 然后用导管灌注混凝土。
混凝土灌注是施工中最后一道也是最关键的一道工序。在施工中必须严格按设计强度配制混凝土, 确保砂石料及水泥的质量, 特别应注意水灰比, 砼的配合比应按水下砼配制 (本工程所采用的砼是由商混站提供的, 并经过检测单位检测合格) 。
由于在灌注砼时必须克服很大的灌入阻力以保证砼桩身的质量, 最好采用大体积砼冲击灌注法, 每一斗灌注都是将2至3方砼在大斗中积蓄够量, 出料口对准导管漏斗, 然后打开活门一次连续冲击下去, 其优点是:功能大, 冲击力强。在巨大的冲力作用下, 砼的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证, 桩的摩阻力和桩身砼密实性都得以保证;
首斗砼灌注冲击力大, 沉渣、沉淤被溅开, 桩端与持力层能较好地结合, 确保了端承力的发挥;灌注时间短, 桩身段骨料分布均匀, 桩身段强度得到保证。但用大体积砼冲击灌入需注意以下几个问题:必须注意排气技术, 防止形成气堵, 使砼料灌不下去。大斗出料口与导管采用插入式联接, 出料口外径比导管内径小2-3cm。砼和易性要好, 如果砼离杆, 容易在料斗下部和出料口处形成堆积, 导致出料困难, 同时也容易堵塞导管;当砼灌到桩顶部位时, 为了保持足够的冲力, 必须注意导管要留有一定的长度, 灌注时及时上拨, 保证高度产生冲力, 使桩头部分的砼质量不至降低。此外, 不可忽视大斗和导管的保养, 内壁光滑可大大减小摩阻力, 同时也减少堵管的发生率。另外, 在灌注混凝土时不要中断, 要上下重复不停的提降导管, 以便混凝土更好的充填到孔底, 否则易出现断桩现象。最后在灌注终孔时, 充满骨料的砼应高出地面50cm, 以便在施工结束将该部分挖去以保证桩顶部分有足够强度。
结语:本文从兵器工业卫生研究所职工住宅楼钻孔灌注桩工程实例出发, 总结了钻孔灌注桩的施工工艺和相关措施, 旨在为钻孔灌注桩的施工工艺提供经验。由于本人经验有限, 会在部分问题上考虑不足, 希望领导、专家指导批评。
参考文献
[1]《建筑地基基础设计规范》, (GB50007-2002) .
旋挖工艺 篇4
关键词：旋挖钻,灌注桩,工艺控制
随着钻孔灌注桩在公路桥梁基础工程、建筑工程基础中广泛应用, 质优、快速、环保、节能的钻孔施工技术得到不断发展。旋挖钻机施工工艺便是近几年在我国才热起来的一种较先进的桩基施工工艺, 该施工工艺主要特点是施工效率高, 环境污染小, 适用于工期要求紧的工程项目, 特别是市政工程、建筑工程。该工法在兰州大学第二医院医疗综合楼二期内科大楼基坑工程中取得了良好的经济效益和社会效益。目前国内普遍使用的旋挖钻机主要是以德国宝峨 (BAUER) BG系列旋挖钻机为代表的进口钻机和以三一SYR220型等为代表的国产旋挖钻机。该项目主要使用的是中联ZR220A、雷沃FR6300旋挖钻机, 通过对近200余根旋挖钻机钻孔灌注桩的施工总结, 形成了该施工工艺及其控制方法。
1 旋挖钻施工工艺特点
1) 环境污染小。旋挖钻机可以循环使用泥浆, 也可适用于干成孔作业。同时其噪音明显小于传统循环钻机;
2) 成孔速度快、钻孔直径范围广。旋挖钻机可成孔直径范围为0.6~3.2m;在一般性土层中完成一根长50m直径1.2m灌注桩只需4h, 是普通钻机4倍以上;
3) 行走移位方便快捷。旋挖钻机可通过履带机构迅速快捷地移动到所要到达的位置;
4) 桩孔对位准确。利用先进的电子设备就可以精确地实现对位, 使钻机达到最佳钻进状态, 同时可通过主机井架控制系统随时调整机架的垂直度, 保证钻孔质量。
2 旋挖钻施工适用范围
本工法适用于粘性土、粉质土、砂土等多种地质情况的钻孔灌注桩施工, 也可适用于深基坑支护桩作业。
3 旋挖钻施工原理
旋挖钻机通过自身行走装置移动到位后, 以自带动力提供钻孔所需钻压和扭矩, 结合使用不同类型钻头钻具切削不同地层, 利用可伸缩钻杆和钻头的特殊结构快速出渣, 实现较高速钻进。成孔后现场分节段制作钢筋笼及井口吊装焊接, 并控制好标高。成孔后进行一次清孔, 灌注前进行二次清孔除沉渣, 最终浇灌注水下混凝土成桩。
4 施工工艺
4.1 工艺流程
场地平整→测量定位→钻机就位→护筒安装→钻机钻孔→成孔→安装钢筋笼及导管→灌注水下混凝土→成桩。
4.2 施工准备
1) 对施工场地进行平整, 确保钻机在施工过程中不沉陷倾斜。同时保证运渣车辆有进出空间;
2) 测量定位。利用十字线放出四个控制桩位;
3) 机械引孔。引孔过程中要及时埋设钢护筒。护筒由厚度6~10mm钢板制成, 护筒及护壁直径比桩基孔径大10~15cm。护筒要比原地面高出30cm以上, 以保证灌注水下砼时泥浆顺利流出, 同时亦为防止杂物、泥水流入。护筒顶设水平参照高程, 并做好记录;
4) 旋挖钻机就位。将钻机驶入预定位置后将钻头中心与护筒中心点 (桩位点) 粗略对中后, 再通过机架水平垂直度仪表精确调整, 将钻头精确定位。旋挖机就位完毕, 报质量员及监理核准, 作为控制成孔进尺深度的原始依据。
4.3 钻孔施工
1) 钻机就位后, 注入调制好的泥浆, 然后进行钻孔。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并及时清运;
2) 主动钻杆入孔前, 应保证钻杆匀速慢速钻进, 直到主动钻杆全部入孔后, 方可逐渐加大钻速和钻压。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;当软地层变为硬地层时, 要减速慢进;对硬塑层采用快转速钻进, 以提高钻进效率;砂层侧采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度;
3) 钻进过程中, 回转斗的底盘斗门必须保证处于关闭状态, 以防止回转斗内砂土或粘土落入护壁泥浆中, 破坏泥浆的配比 (比重1.3) 。泥浆面要保持不得低于护筒顶40cm。在提钻时, 须及时向孔内补浆, 以保证泥浆高度;
4) 严格控制每次的钻进尺度, 避免埋钻事故;同时应控制回转斗的提升速度, 提升速度过快, 泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过, 冲刷孔壁泥皮, 破坏孔壁的稳定, 容易引起坍塌。同时, 提升钻斗过快时, 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。故在易缩径的地层中, 应适当增加扫孔次数并对孔壁进行有意挤压, 防止缩径;
5) 按以上反复循环直至到设计高程成孔。
4.4 清孔
桩孔终孔后, 将钻斗提高, 泵入性能指标符合要求的新泥浆, 并维持正循环30min以上, 直至流出孔口的泥浆基本无块渣, 泥浆比重为1.2左右, 同时孔底沉渣在+15cm以内, 方可停止第一次清孔。第一次清孔后要尽快完成钢筋笼吊放及节段的井口焊接工作。待安装完混凝土导管后进行第二次清孔, 二次清孔的终结条件为:沉渣厚度小于10cm, 泥浆比重小于1.15。
4.5 钢筋笼制作安装
由于旋挖钻机成孔快, 故应提前在桩位附近分节段加工好钢筋笼。为减少井口焊接的工程量, 根据现场起重能力, 节段的长度一般为16~25m。各节段的加工焊接必须满足规范要求, 并应经质检人员检查批准方能起吊。兰州大学第二医院医疗综合楼二期内科大楼基坑工程支护桩钢筋笼采用直螺纹连接, 钢筋笼14.8~25.2m, 采用一次成笼。钢筋笼的吊装宜4点起吊, 保持笼轴线重合 (如兰大二院基坑工程支护桩钢筋笼纵筋加密区朝基坑外侧) 。入孔时, 始终需保持垂直状态, 对准孔位徐徐轻放, 保持稳定, 避免碰撞孔壁, 一旦遇阻立即查明原因, 禁止晃动和强行冲击下放。吊放到入孔内的节段固定好后, 再起吊和焊接下一节段。
4.6 水下混凝土灌注
水下混凝土浇筑是同一般钻孔桩施工工艺, 但在施工中必须注意以下几点:
1) 导管必须严密, 长度适中, 保证底端距孔底30~50cm;
2) 混凝土拌和必须均匀, 坍落度控制在18~22cm, 首批混凝土必须保证导管漏斗封底且超过导管漏斗1m以上;
3) 混凝土浇筑必须连续作业, 严禁中断浇筑;导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2~4m, 不宜大于5m;
4) 浇筑过程中应有质检人员旁站指导, 以防导管提升过猛或导管埋入过深, 造成断桩;
5) 灌注桩的顶面标高应比设计值高0.5m, 以确保桩顶混凝土的质量。
5 结束语
通过多项工程的桩基施工对比表明, 旋挖钻机钻孔灌注桩具有桩侧摩阻力大、孔底沉渣少、环境污染小、质量可靠、成孔效率高的优点;同时由于旋挖钻机施工工艺新, 中标单价往往较高, 但实际成本低, 所以对施工单位而言, 采用旋挖钻进行灌注桩施工利润空间较大, 具有较高的使用价值。
参考文献
[1]郭玉文.旋挖钻机在北京城市铁路高架桥桩基施工中的应用[J].铁道建筑技术, 2001, 13 (12) :5-7.
旋挖工艺 篇5
1.1 工程实施背景
C1合同段境内K129+740—K129+841路基为不等高且平行路段, 路面施工已至下面层, 路基填方大约5~11m的人工填碎石土, 地基是原本的煤矿开采区域, 并且基岩以上大概1m位置, 地质大部分为强风化长石砂岩, 岩芯多呈碎块状。2012年7月4日—7月20日, 由于该地段经常发生强降雨, 因此路基发生了严重的变形, 导致铺筑路面的拉裂。据现场调查以及钻探资料情况显示, 最终核实为本段路基为斜坡蠕滑破坏。经过四方会议审定:为了保障路基填筑体的后期营运安全以及稳定性, 必须适当采取加固措施。
1.2 工程概况简述及施工方案的确定
结合实际情况来建设。经过仔细的分析和比较, 一般认为, 人工挖孔的效率缓慢, 安全隐患较多, 滑坡仍存在滑动迹象。在雨季, 地下水丰富, 人工挖孔操作困难, 结合旋挖钻机的施工, 为了保证工期和工程质量, 首先要优先使用旋转钻机成孔铸造桩。按照成自泸高速公路业主工期的要求, 原本定于2012年8月10日正式通车, 但是由于此段路基出现了严重的问题, 于是就把通车时间推迟到2012年9月10日。依照业主现场作指示:要求我C1分部务必在一个月后完成抗滑桩的施工, 这就使得后期的施工工序拥有了足够充足的时间, 从而可以确保通车目标顺利完成。作为C1分部的项目经理杨相森立即安排项目管理人员就这个项目召开了紧急会议, 对此次的任务进行落实与安排, 规定在7月23日正式开始施工。
2 旋挖钻施工工艺
2.1 旋挖钻施工工艺原理
螺旋钻成孔过程和其它机械桩孔形成过程不同, 孔隙形成原则是在一个封闭的钻杆的底部和侧面, 无意中, 焊接切割在伸缩杆旋转驱动旋转切削开挖土层, 并使土壤切割熔渣到钻杆向下挖, 提出钻孔后完全放电, 形成桩孔。由此可见, 旋转钻钻压和扭矩必须符合建设的要求, 而利用率的压力过程中, 传输和转矩基本依靠钻杆, 同时钻杆的核心参数也是斗齿切削刃的摆放角度, 采用不相同的斗齿刃摆放倾角也会导致钻探效果发生不一样。相同的, 因为大型旋转钻的存在, 也可以通过钻杆和钻钻切割土壤压力或重力时, 斜斗齿切泥块是在钻杆旋的转桶内通过推动来完成钻井;当遇到坚硬的土壤, 由于重力是不足以让铲斗齿完成切割土壤, 可以继续通过对钻杆施加压气缸, 进行压力增压, 压动铲斗齿完成切割土壤, 让钻井能够完全的删除, 能够压缩的原因通过动力头扭矩的同时, 钻杆间的相互摩擦和滚筒轴壁矩形所产生的正压, 达到实现钻杆增压的目的, 这是压缩的关键。钻斗装满渣土后, 施工人员需要用起重机将钻斗及钻杆拉出孔外, 打开钻斗下的底门, 将钻斗内的渣土倒出。如果钻斗内的渣土无法清除干净, 施工人员可以反复旋转钻斗, 钻斗在旋转的过程中会产生惯性作用, 将残留的渣土清除干净。当渣土倒干净后, 需要将钻杆放回, 关好钻斗下的底门, 之后便可开始第二次钻进。
2.2 旋挖钻施工工艺流程
首先得做好施工前的准备, 接着进行测量放样, 之后着手制备所需泥浆 (如果地质条件允许时, 就可不用泥浆) , 然后进行埋设孔口, 之后安排钻机就位, 进行钻进成孔, 遇到不良地质时迅速埋设钢护筒, 接着就是准备第二次的钻进成孔, 孔洞完成后必须对钻孔进行清洗, 一切都完成之后就可以进行下一道工序。
3 旋挖钻施工特点
旋挖钻施工的特点主要有施工成本低, 施工效率高, 非常适用于那些工期要求十分吃紧的工程项目。用于K129+740—K129+841段路基来整治抗滑桩施工的旋挖钻机SANYSR220C型, 是北京三一重机有限公司所生产的, 其发动机功率250KW, 最大旋转速度7-28rpm, 最大输出扭矩可达到230KN.m, 最大起拔力200KN, 最大钻孔深度68m, 最大钻孔直径2300mm。
旋挖钻施工特点如下:
(1) 旋挖钻施工采用平行四边形的变幅机构, 作业效率高, 施工机动灵活。所配套的短捞砂钻头、螺旋钻斗、普通钻斗等钻具, 可钻进分化中泥岩、卵石层、砂砾层和粘土层等。
(2) 旋挖钻具有成孔速度快、功率大的特点。在K129+740—K129+841段的路基抗滑桩政治施工中, 一般都是二十四小时不停工作业, 一般地质好的部位每天大概能完成2-3根, 不过在14#桩———31#桩处的滑坡中间段这一路段中, 在地表6—7m以下出现了一些跨孔, 基岩及其之上的土层出现滑动, 大大的增加了施工的难度, 经过工作人员的分析, 在孔桩大约3—10米深度的位置进行埋设钢护筒作护壁的补救措施, 钢护筒是由约1cm厚的钢板卷制而成的, 这样既保证了施工的质量又保证了施工的进度, 一举两得。
(3) 旋挖钻定位准确、移位方便。旋挖钻运用了液压伸缩履带底盘的设计, 可以自行折叠起落式的桅杆, 能够自动监测控制回转定位、主机功率和回转复位以及安全保护, 移位快速方便;桩基定位和成孔深度、垂直度均通过电脑系统自动调整控制, 操作上采用负荷传感、液压系统、先导控制, 充分体现了电、液、机、人一体化的个性化设计。
(4) 旋挖钻成孔质量高。旋挖钻施工解决了当机械成孔时, 孔底会出现沉淤土过多的情况;也同时解决了由于桩侧摩阻力较低, 导致泥浆很难管理的缺点, 从根本上保证了成孔的质量。
(5) 旋挖钻机基础施工更加高效大直径桩基成孔设备。现在, 可达120m最大旋挖钻机钻孔深度 (一般集中40米内) , 最大钻孔直径一般为3米, 钻井620千牛米的最大扭矩。旋挖机时, 钻头也有电梯必须保持旋转钻后, 要特别注意, 这样才能确保安全。
(6) 旋挖钻机应用工具, 环保, 噪音低的特点;而对于施工现场的一些相对较好的地质条件下, 通常直接排入水或干法成孔, 无泥浆护壁, 从而克服了回旋钻泥浆墙功能, 必须钻和冲击钻时, 大大减少了污染, 由于建设和使用环境。
4 旋挖钻施工适用范围
旋挖钻机施工有一定的要求对于施工对象, 一般适用于粘土, 淤泥, 沙子, 淤土, 人工回填包含一些卵石, 砾石地层, 地层。施工时应根据不同的地质条件或不同的刀片, 钻头或合理安排边缘被选中, 并注意转矩控制。
4.1 钻进粘土
粘土层一般都是吸附力强, 不易脱落, 钻头钻进阻力较大, 所以在施工时动力头的转矩尽量使用小的, 必须控制好液态压力手柄进入的压力, 最好维持在23MP左右, 钻进时要注意保持连续加压, 每一次进入的尺量都是由钻头直径和高度决定的。
4.2 钻进砂层
砂层的胶结性较差, 因此在钻进时阻力较大且砂流失率较高。因此在钻进砂层过程中, 需要使用双层底门的捞砂钻斗, 以此来提高钻进效率;当动力头钻进时, 需要将动力头扭矩设置为最大、持续加大压力, 当扭矩达到最大值时, 可以将动力头拔出, 以此来降低压力, 这样循环进行, 直至钻斗内渣土量适量时, 再起钻倒渣, 之后再开始第二次钻进。
4.3 钻进卵石层
卵石层一般属于岩石地层。在钻进该层时需要持续保持加压状态, 保证为其提供最大扭矩, 等到加压钻钻到不能再进去为止, 翻钻, 倒掉渣, 接着开始第二次的钻进。卵石地层一般比较复杂, 在此层位内施工经常会发生一些预料之外的情况, 施工时要特别小心。
5 结束语
改革开放以来, 随着科学技术的不断进步和经济建设的不断快速发展, 我国基础建设得到了空前的发展, 随着越来越多的高速公路不断竣工, 间接促使桥梁施工技术也逐步日趋完善, 尤其是桩基出施工, 过时的施工技术及机械早已不能满足人们的需要, 因此, 近些年出现的旋挖钻施工, 相对于循环钻、冲击钻等具有很大的优越性。
参考文献
[1]漆景星.公路桥梁钻孔桩施工技术要点分析[J].江西建材, 2014 (18) .
旋挖工艺 篇6
根据申嘉湖高速公路(嘉兴段)J6合同段现场施工经验,特做总结分析如下。
1 工程概况
申嘉湖高速公路(嘉兴段)J6合同段,距嘉兴市15 km。起点位于嘉兴市秀州区王江泾镇范滩村西、和尚荡东侧K33+100,线路总体走向由东北向西南,在虹阳村东南穿过和尚荡,向前设浙江省第二大交通枢纽——观音桥枢纽互通与乍嘉苏高速公路相接,之后路线继续往西南方向前行,进入新塍镇,经小金港村至南阳村西与J7合同段相接K38+000,本合同段全长4.9 km。主要工程数量桥梁全长6 918.511 m,共需浇筑混凝土23万m3,制作钢筋2.7万余t,钻孔桩1 029根。
2 施工工艺
2.1 旋挖成孔(泥浆护壁)灌注施工工艺流程(见图1)
2.2 钻头升降速度
旋挖成孔与循环钻孔的成孔原理明显不同:循环钻孔的成孔是依靠泥浆循环护壁,依靠泥浆携带渣土沉淀于地表而实现;而旋挖成孔则靠泥浆钻斗挖装岩土直接提升卸到地表,护壁采用稳定液(泥浆)或套筒(主要是采用干挖工艺)。稳定液(泥浆)护壁情况下,问题的主要在于钻斗的升降运动会带动浆水运动,从而冲刷与粘附作用于孔壁。从水动力学的角度而论,边壁(水力学意义的,而非指孔壁)急剧变形发生边界层分离,引起能量损失,且边壁变形程度不可改变的情况下,即钻斗大小、形状无法改变,则控制钻斗升降速度,是很自然的选择。钻斗钻进截面积A与钻斗外侧切削刀具回转的截面积a之比(A/a),随桩径增大而增大,提升钻斗时,泥浆在钻斗与孔壁之间的流动速度加快,并产生压力激动,易造成孔壁坍塌。因此需要根据不同桩径控制钻斗升降速度(参考值见表1),且桩径愈大愈应加强控制。
2.3 稳定液(泥浆)
旋挖成孔采用稳定液(泥浆)护壁工艺时,为保证孔壁稳定和孔底沉渣符合设计要求,需采用优质化学泥浆护壁。旋挖作业时,保持泥浆液面高度,以形成一定的泥浆柱压力,并随时向孔内补充泥浆;而灌注混凝土时,宜适时做好泥浆回收,以再利用并防止造成环境污染。
泥浆采用重量配合比为:膨润土∶火碱∶水=6～8∶0.5～0.7∶100,钻进过程中泥浆的比重控制在1.10～1.20,粘度控制在18 s～24 s,含砂率小于4%,钻进时定时(约30 min一次)测试泥浆三项指标,根据实际情况调浆,确保孔壁的稳定同时兼顾成本控制,所以在试桩时采用了多种配比进行观察,表2是在试桩时的记录,仅供参考。
成孔后泥浆指标:24 h后泥浆比重为1.06～1.07,粘度为9。终孔8 h泥浆面下降20 cm～25 cm;终孔16 h泥浆面下降30 cm～35 cm。采用18 m长螺纹钢放入成孔泥浆中,24 h后取出未发现有粘着泥浆。
2.4 旋挖作业其他要点
旋挖钻机就位对中调平后,往护筒内注入泥浆,搅拌均匀后再进行钻孔。开钻时先慢速,待导向部位或钻头全部进入地层后再逐渐加速。钻机采用旋挖斗钻头,将地层中泥渣载入钻斗中挖出,自动显示筒满后,提升至地面,将土卸于旁边,用车拉走,继续开挖,边挖边补充泥浆,保证在提钻后液面始终高于护筒底面。在钻进过程中要做好钻进记录,并详细对照施工地质剖面图,注意地层变化,在地层变化处均应捞取渣样,判明后记入记录表中,当发现与图纸地质不符时要及时报告监理工程师,以便采取有效措施。
2.5 清孔
旋挖钻进至设计终孔高程后,将钻头留在原处继续旋转数圈,将孔底虚土尽量装入斗内,起钻后仍需对孔底虚土进行清理。下入钢筋笼后,再测孔底沉渣是否超标,如超标则进行二次清孔。从工程实际看,一般成孔24 h后,沉渣厚度为25 cm左右。
3 质量控制
1)加强原材料试验工作,严格执行各种材料的检验制度,不合格材料严禁进场和使用,水泥、钢材均应有出场合格证和试验资料,混凝土要做配合比试验,严禁套用配合比。
2)钢筋笼成型绑扎点焊引弧不得在主筋上进行。
3)护筒的埋设、泥浆的制备、钻孔的清孔要有专人负责,严禁缩颈、夹层、歪斜等质量通病。
4)为防止快速地上下移动钻斗,水流以较快的速度在钻斗外侧和孔壁之间的空隙中流动导致冲刷孔壁,和上下提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍塌,应按孔径的大小及土质的情况来调整钻斗的升降速度。
5)钻机因故停止钻孔时,应设专人值班补浆,防止塌孔事故。
6)钻孔成孔后要及时灌注,不得过夜,以免造成缩颈和塌孔。
7)测绳要定期用钢尺校验,当更换测绳、搭接测绳或其他不明情况发生时,要随时用钢尺检验。
8)混凝土灌注时,要防止钢筋笼上浮,同时在混凝土灌注到钢筋笼位置时,要勤拔导管,使导管埋深保持在1.5 m。减少因混凝土上升时的摩擦力。
9)混凝土灌注完毕,开始初凝,即割断钢筋笼挂环,使钢筋骨架不影响混凝土的收缩及钢筋与混凝土的粘结力。
10)导管使用后要及时用水清洗,管壁、法兰盘要经常检查,随时清除砂眼、接口变形等隐患,破损的胶垫和连接螺栓要及时更换。
11)离析和停滞时间较长的混凝土应进行二次搅拌。
12)每个台班做两次坍落度试验,并检测砂石含水量、调整水灰比和坍落度。
13)每浇筑50 m3混凝土必须有一组试件,小于50 m3的桩,每根桩必须有一组试件。
14)做好测量控制,保护好测量控制点,经常进行复测。
15)认真做好施工记录和各项原始记录管理,做到完工资料齐全,及时整理归档,成孔记录和灌注记录应做到一桩一表。
4 结语
1)由于采取了非水介质取土,只需要少量泥浆护壁和清孔,大大减少了泥浆的需求和排放,减少了环境污染,降低了施工成本。2)成孔速度快,质量高。3)长大钻杆的使用,避免了钻杆的频繁装配,减轻了劳动强度,加快了施工进度。4)钻孔出土随出随运,给场地运输带来很大方便,可节省运输费50%,同时节省了工程用水和用电。5)由于钻头的拆卸方便,可以根据土层的变化和钻进的需要随时更换钻头,加快了钻进速度,扩大了工艺的适用范围。6)环保特点突出,噪音低、振动小,施工现场干净。7)旋挖钻机作为现时性能突出的新设备,在使用时应做好相配套的现场管理,方可使其性能得到充分发挥。
参考文献
旋挖工艺 篇7
1 工程概况
合肥市金寨路高架桥为城市快速路,基础采用桩基承台,桩基为钻孔灌注桩,分5种桩径,分别为:1 200 mm,1 300 mm,1 600 mm,1 800 mm,2 000 mm,桩长30 m～40 m不等,分4个标段,共计灌注桩1 650根,工期约为60 d,采用泥浆护壁旋挖成孔灌注桩工艺。
1.1 工程地质条件
拟建场地土层自上而下为:(1)杂填土,层厚1.2 m～2.0 m;(2)粉质黏土,可塑,层厚约3.8 m～6.0 m;(3)粉质黏土,硬塑,层厚约4.5 m～12.0 m;(4)黏土,硬塑～坚塑,层厚约3.2 m～8.0 m;(5)强风化砂质泥岩,红褐色,层厚约2.4 m～6.0 m;(6)中风化砂质泥岩,红褐色,坚硬。
1.2 设计要求
1)桩基采用旋挖钻进成孔灌注桩,桩身混凝土强度等级为C30,采用42.5级以上普通硅酸盐水泥,桩长根据设计图纸和现场施工确定,需穿过强风化砂质泥岩,进入中风化砂质泥岩2.0 m。
2)灌注混凝土前,孔底沉渣厚度应不大于10 cm。
2 施工质量控制
2.1 工艺流程
本工程桩基全部采用泥浆护壁旋挖成孔灌注浆工艺,其工艺流程见图1。
2.2 钻机就位
在桩位复核准确,护筒埋设符合要求,护筒口、地面标高已测定的基础上,钻机才能就位。钻机定位要准确、水平、垂直、稳固,钻机钻杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线上。
2.3 泥浆制备
旋挖取土成孔中,泥浆作为成孔过程中的稳定液,主要作用:1)护壁,主要通过提高泥浆的比重来平衡桩孔内土层的侧压力,达到稳定孔壁的目的;2)排渣,通过一定粘度、比重的泥浆将钻下的渣土携带排出孔口。针对工程的地质情况,将好的黄土或膨润土、火碱以及专用纤维素按照一定比例进行调配,加强泥浆性能,调整泥浆配比,控制泥浆比重,增加粘性和润滑感,提高泥浆絮凝能力。
2.4 钻进成孔
1)钻头的选择。地下水位以上的黏性土、粉土、填土,中等密实以上的砂土、风化岩层应配置短螺旋钻具;地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层应采用泥浆护壁,配螺旋回转斗;碎石土、中等硬度的岩石及风化岩层应配岩心螺旋钻头;风化岩层及有裂纹的岩石应配岩心回转斗。
2)在钻孔之前检查钻头保径装置、钻头直径及钻头磨损情况,施工过程中钻头磨损超标时应及时更换。
3)钻机就位后,初次向护筒内注入泥浆时,尽量竖直向下冲击在桩孔中间,避免泥浆沿护筒侧壁下流冲塌护筒根部,造成护筒根部基土的松软。正式钻进过程中,始终使孔内泥浆面高出地下水位2 m以上,泥浆的注入与钻进要交替进行。
4)钻进过程中,按试桩确定的参数进行施工,设专职记录员记录成孔过程的各种参数,如钻进时间、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。记录必须认真、及时、准确、清晰。
5)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;当软地层变为硬地层时,要减速慢进;在易缩径的地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩径;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。
6)必须按要求测试进、出口泥浆指标,发现超标及时调整。
7)钻进达到设计标高时,等泥浆充分沉淀后,小心地把沉渣清理钻斗落到孔底,并使其慢慢空转,以清除沉渣,按此进行2次～3次。待监理工程师验收合格后,方可进行下一道工序。
2.5 钢筋笼制作与安装
在制作钢筋笼时,重点控制钢筋笼外径和直线度,主筋搭接、纵横筋交叉点的焊接质量必须符合设计要求,还有就是要检查钢筋笼定位筋的设置是否符合设计要求。
钢筋笼的安装应采取3点起吊,保证笼轴线重合。入孔时,始终需要保持垂直状态,对准孔位徐徐轻放,保持稳定,避免碰撞孔壁。一旦遇阻立即查明原因,禁止晃动和强行冲击下放。
2.6 下导管
本工程使用的导管直径为300 mm,下放数量视桩孔深度而定。导管要定期进行水密性试验,检查是否漏气、漏水和变形。两节导管之间应安放“O”形密封圈,导管依次下放,全部下入孔内后,应放到孔底,以便核对导管长度和孔深,然后提起30 cm～50 cm,进行二次清孔。
2.7 二次清孔
测试进、出口泥浆指标,调整到施工组织设计确定的参数,用无收缩水文测绳测沉淤值,一般控制在不大于10 cm范围内。
2.8 水下混凝土浇筑
水下混凝土浇筑是最后一道关键性工序,应注意以下几点:
1)灌注前导管必须严密,长度适中,保证底端距孔底30 cm～50 cm。2)商品混凝土工程车到达现场,灌注前必须进行坍落度试验,坍落度控制在18 cm～20 cm。每根桩制作一组试块。3)水下混凝土浇筑,首批混凝土必须保证封底成功,灌注过程应做到连续、快速。4)灌注过程中应有专人记录,以防导管提升过猛或导管埋入过深,造成断桩。5)灌注桩的顶面标高应比设计标高值高50 cm～100 cm,以保证桩顶混凝土质量。
3 结语
工程结束,经验收,桩径、桩位偏差符合要求。桩身混凝土强度经统计评定,符合设计要求。桩身经检测单位检测,承载力及桩身质量全部满足设计要求,全部为A类桩。
通过本次工程施工实践,本人认为旋挖成孔施工工艺是大型大孔径桩基工程选择的发展趋势,它具有高效率、低噪声、无污染、适应地层较广泛等这些其他钻机无可比拟的优点。工程技术人员应结合工程的实际情况选取合理的施工参数进行施工,采取一整套系统的管理体制进行控制,确保灌注桩的质量。
参考文献
[1]杨明友.青藏铁路高原冻土无循环旋挖钻进施工工具的设计和改进[J].探矿工程,2002(4):43-44.
[2]于好善.青藏铁路基础桩孔施工用旋挖钻具的研究[J].探矿工程,2003(4):95-96.
[3]刘瑞臣.旋挖钻进工艺在青藏铁路施工中应用[J].探矿工程,2003(5):101-102.
[4]周红军.我国旋挖钻进技术及设备的应用与发展[J].探矿工程,2003(2):37-38.
[5]乌效鸣.钻井液与岩土工程浆液[M].武汉:中国地质大学出版社,2002.
旋挖工艺 篇8
关键词：旋挖工艺,嵌岩,钻孔灌注桩
随着建筑等级的提高和建设规模的扩大,嵌岩钻孔灌注桩在工程中的应用越来越多,且嵌岩深度及基岩等级也不断提高。由于岩性差异大,嵌岩钻孔灌注桩施工中有效入岩深度的控制一直是钻孔灌注桩施工的难题。旋挖钻孔工艺是目前钻孔灌注桩施工中的一项先进技术,被誉为“绿色施工工艺”,具有工作效率高、施工质量好、适应城市环保等特点。具有大扭矩动力头和嵌岩钻杆的旋挖钻机,可以适应卵石层、微风化岩层等坚硬地层的施工。本文结合具体工程实践,介绍旋挖钻孔工艺在嵌岩钻孔灌注桩施工中的主要施土工艺及技术措施。
1 工程概况
1.1 工程设计概况
江苏省国家税务局数据处理中心工程建筑面积16 417 m2,三层地下室,主体为16层框架结构。桩基础采用Φ1 000钻孔灌注桩,钻孔深度33.0 m,抗压桩以第5-3层中等风化凝灰质安山岩作为桩端持力层,桩端进入持力层≥3.0 m,按嵌岩深度和有效桩长双控,单桩竖向抗压承载力特征值为5 700 kN;抗拔桩以第5-3层中等风化凝灰质安山岩作为桩端持力层,桩端进入持力层≥2 m,单桩竖向抗拔承载力特征值为1 800 kN。
1.2 工程地质情况
工程地质情况描述见表1。
2 施工工艺方案的确定
本工程现场场地十分狭小,如采用回旋钻机施工,需投入8台套钻机,无法同时展开施工作业。同时该工程抗压钻孔灌注桩桩端需进入中等风化凝灰质安山岩3.0 m以上,采用回旋法施工不仅钻孔工效低,且有效入岩深度也难以保证。确定采用,宝峨BG25C旋挖钻机进行成孔施工,仅需配置1台套即能满足施工工期要求。同时配50 t履带吊进行钢筋笼、导管安装,混凝土输送泵进行水下混凝土灌注。BG25C旋挖钻机最大钻孔直径Φ2 000 mm,钻孔深度50 mm(使用4节嵌岩钻杆),动力头扭矩245 kN·m,4层嵌岩钻杆可以传递动力头全扭矩,能在70 MPa以上的基岩中成孔。
3 施工工艺流程
旋挖钻孔灌注桩施工工艺流程见图1。
4 钻具选择
旋挖钻机的主要功能是在岩土层中旋挖形成桩孔,工作对象是岩土,岩土的特性复杂多变,钻具应根据不同的地质条件及施工要求进行选择。在粘性土层采用单层底的旋挖钻斗;砂性土、胶结较差粒径较小的卵石层,配用双层底的旋挖钻斗;中风化岩层配备截齿筒式钻头或双层底的旋挖钻斗。采用套管钻进时,钻头与套管的间隙小,为了防止钻头挂碰套管和减少抽吸作用,选配钻头时应带有通气孔,钻头上配带导向装置。
5 主要施工技术
5.1 钻机就位
1)钻机就位前,应事先检查钻机的性能状态是否良好,保证钻机工作正常。
2)钻机停位回转中心距孔位在3.0～4.5 m之间。在条件允许的情况下,变幅油缸尽可能将桅杆缩回,以减小钻机自重和提升下降脉动压力对桩孔的影响。检查在回转半径内是否有障碍物影响回转。
5.2 套管护筒设置
5.2.1 套管护筒选择
本工程成孔过程中采用钢套管护壁,钢套管直径略大于桩孔直径。采用钢套管护壁不仅可避免孔壁坍塌,且成孔垂直度能由旋挖钻机垂直度控制系统自动调整和保证。
5.2.2 套管护筒埋设
1)套管埋设前,先准确测量放样,保证套管护筒位置准确。旋挖钻机就位以后,先预钻深3 m左右的导孔,导孔的直径应能顺利放入套管护筒。
2)为保证进入桩位导孔内护筒的垂直度要求,先用旋挖钻机的护筒驱动器驱动第一节套管,压入1.5～2.5 m,然后用钻斗从套管内取土,一边卸土一边继续下压护筒。第一节套管按要求压入土中后,地面以上应留1.2～2.0 m,以便于接管。在采用长套管护筒护壁时,除用护筒驱动器压入外,也可考虑用振动锤下沉护筒来提高作业效率。
3)视桩位的地质情况来决定需要接入钢护筒的节数或长短以及压入钢护筒的方法。对于地质条件优越的桩孔可考虑不再接入护筒即用直接取土法施工。
4)套管护筒埋设平面偏差控制在20 mm以内,垂直度偏差不大于0.5%。
5.3 泥浆制备
5.3.1 泥浆指标
为防止坍孔,稳定孔内水位及便于挟带钻碴,采用澎润土制备成泥浆进行护壁。旋挖钻成孔法泥浆必须具有必要粘度,其参考值见表2。
5.3.2 泥浆管理
因旋挖钻孔不进行正反循环,泥浆反复使用,一旦泥浆中含有沉渣,沉渣将随着泥浆留在孔底,同时灌注水下混凝土时将排出泥浆,因此应设置泥浆沉淀池,适时将泥浆中的沉渣进行沉淀,同时根据需要及时添加新鲜泥浆。
5.4 钻孔
5.4.1 钻进工艺
钻机就位后,调整钻杆垂直度,注入调制好的泥浆。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。钻机施工过程中保持泥浆面始终不低于护筒底端,保证孔壁稳定。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆护壁,反复循环直至成孔。根据不同的地层情况选用相应的钻进工艺,本工程钻岩工作量较大,选用机锁钻杆和钻土筒钻、钻岩筒钻、钻岩回旋钻组合钻进成孔。
1)地表土、淤泥、粘土、淤泥质亚粘土、砂土、砂层等较软的第四纪地层,选用机锁钻杆和双底板捞砂回转钻斗钻进。
2)砂卵石、卵砾石层等地层硬度大,钻进难度较大,本工程无大直径的孤石、漂石,采用机锁钻杆和双底板捞砂钻斗钻进。
3)基岩地层硬度较大,采用钻岩筒钻配合短螺旋钻头和双底板捞砂钻斗钻进,能有效地预防斜孔及提高工作效率。
5.4.2 主要施工技术措施
1)由于旋挖钻机自重较大,施工前必须对场地进行平整、压实,达到一定强度,并根据需要配一定数量的100 mm厚路基箱,避免钻机发生沉陷、倾倒事故。
2)钻进过程中,回转斗的底盘斗门必须保证处于关闭状态,以防止回转斗内砂土或粘土落入护壁泥浆中,破坏泥浆配比。钻机施工中应经常检查钻斗,发现侧齿磨坏、钻斗封闭不严时必须及时整修。
3)泥浆初次注入时,垂直向桩孔中间注入,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)钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度,钻进中由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度;当软地层变为硬地层及易缩径的地层时,应减速慢进;对硬塑层可采用快转速钻进,以提高钻进效率;对粉砂土层则采用慢速钻进,并适当增加泥浆密度和粘度,同时应适当控制回转斗的提升速度。对于直径Φ1 000 mm的桩,升降速度宜保持在0.75～0.85 m/s,提升速度过快,泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过,冲刷孔壁,破坏泥皮,对孔壁的稳定不利,容易导致孔壁坍塌。
5)粘土层中一次钻进过深易出现颈缩现象,在钻进施工时应严格控制一次钻进深度。
6)钻进岩层时应及时更换钻岩钻头,钻进时通过钻杆对钻头施加轴线压力,低速缓慢钻挖,避免出现浮机现象。
7)入岩时捞取样品,经工勘人员确认后作为控制岩面,继续钻进至设计要求的入岩深度,确保入岩质量。
5.5 清孔
在钻进到设计深度后应立即清孔,清孔是保证钻孔灌注桩成桩质量的重要环节之一,通过清孔确保桩孔的泥浆密度、含砂量、孔底沉渣厚度等指标符合成孔质量要求。
先采用旋挖钻斗磨盘式双底板捞砂钻斗进行捞渣法清孔,可一次或多次进行捞渣,清孔后孔底沉渣不得大于50 mm。在孔内安装好钢筋笼、灌注导管后,采用大泵量泥浆泵泵入性能指标符合要求的新泥浆,进行正循环法二次清孔,并维持循环30 min以上,确保孔底沉渣厚度符合要求。
清孔结束,将孔口处杂物清理干净,桩孔验收后立即进行水下混凝土灌注。
6 应用效果
1)本工程嵌岩钻孔灌注桩采用BG25C旋挖钻机施工,单桩成孔时间4～5 h;试桩采用GPS—20型回旋钻机进行对比施工,同等条件下其单桩成孔时间需4～5 d。
2)施工中,经逐根分段提取岩层样品进行比对检测,所有嵌岩钻孔灌注桩有效入岩深度均达到设计要求;施工后,经超声波及动力法无破损检测,所有桩基桩身混凝土完整性良好,未出现断桩、缩颈及鼓肚等质量问题。
7 结语