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旋挖鉆機(jī)在市政工程中的應(yīng)用研究論文
【摘要】本文結(jié)合南京市寧溧路快速化改造工程,對(duì)3種類型鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔工藝比選,在該工程中鉆孔灌注樁采用旋挖鉆施工。介紹旋挖鉆機(jī)鉆孔的工作原理及施工工藝,闡述旋挖鉆在市政工程應(yīng)用,對(duì)以后同類工程具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】旋挖鉆機(jī) 施工工藝 鉆孔灌注樁
1 工程概況
寧溧路快速化改造工程位于南京市主城東南部,起于雙橋門立交南端,終于麥德龍路,改造里程約2.5公里。其中SG1標(biāo)段主要包括新建主線雙向四車道高架及地面雙向六車道改造,新建兩條單向三車道匝道、四條單向單車道匝道等。共有鉆孔灌注樁總計(jì)約335根,樁徑1.2～1.5m,樁長(zhǎng)20～39m。
該工程樁基處地質(zhì)情況相對(duì)較復(fù)雜,巖土層為雜填土、素填土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土混卵礫石、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖。工程場(chǎng)地位于突起帶之間的基巖盆地中,沉積有厚層的泥質(zhì)粉砂巖、泥巖和細(xì)砂巖,覆蓋層厚度變化較大,且基巖巖面起伏變化也比較大。作為樁基持力層的中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,屬軟巖-極軟巖,遇水易軟化。
2 工程難點(diǎn)
本工程施工主要難點(diǎn):①南京市區(qū)施工,交通壓力大,施工區(qū)域極其狹小;②工期較緊,樁基數(shù)量較多;③地處鬧市區(qū)和綠化帶,環(huán)保要求較高;
3 鉆機(jī)選型
針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境及上述施工難點(diǎn),為滿足工期及施工質(zhì)量要求,主要對(duì)3種類型鉆機(jī)鉆孔工藝進(jìn)行了研究比選[1-3],3種類型鉆機(jī)鉆孔工藝區(qū)別見(jiàn),表1。
根據(jù)上述比較結(jié)果以及樁基施工的特點(diǎn)、工程地質(zhì)條件和該工程對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求,本工程選用BG200旋挖鉆機(jī),要求旋挖機(jī)同時(shí)配備筒鉆頭和螺旋鉆頭,在上層土層中使用筒鉆頭并控制鉆進(jìn)速度;在進(jìn)入較硬的基巖或礫石層后,用筒鉆頭難以鉆進(jìn)后,可采用螺旋鉆頭與筒鉆頭交替使用的方法鉆進(jìn)。
4 旋挖鉆機(jī)施工工藝
4.1 工作原理
旋挖鉆成孔首先是通過(guò)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(dòng)力頭裝置為鉆桿提供扭矩,加壓裝置通過(guò)加壓動(dòng)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(jì)孔深。
4.2 護(hù)筒埋設(shè)
護(hù)筒埋設(shè)是旋挖作業(yè)中的關(guān)鍵。護(hù)筒采用12mm厚鋼板卷制而成,護(hù)筒內(nèi)徑較樁徑大20cm。在焊接接頭處均加設(shè)15cm寬的鋼帶,護(hù)筒底加設(shè)50cm寬的鋼帶作為刃腳,以為加強(qiáng)鋼護(hù)筒的整體剛度。首先采用人工風(fēng)鎬破除既有道路瀝青面層及路基層,然后利用旋挖鉆機(jī)的桶型鉆頭進(jìn)行開(kāi)孔,開(kāi)孔完畢后,利用鉆桿桅桿上的副卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊護(hù)筒,輔助人工推移,進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè),護(hù)筒頂口高出地面約30cm。沿護(hù)樁拉十字線復(fù)核護(hù)筒中心,使護(hù)筒中心豎直線與樁中心線重合,并在護(hù)筒口用紅油漆標(biāo)識(shí)護(hù)樁方向線位置。經(jīng)確認(rèn)護(hù)筒平面位置的偏差不超過(guò)50mm,豎直線傾斜度不大于0.5%,則將其四周用粘土夯實(shí)。
4.3 泥漿制備
由于旋挖鉆成孔極快,對(duì)于護(hù)壁要求就更為嚴(yán)格,在泥漿制備上一定要嚴(yán)格要求,否則極易造成塌孔。造漿材料選擇優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土,不能使用孔內(nèi)原土造漿護(hù)壁,膨潤(rùn)土作為泥漿原料一般為用水量的8%,造漿前應(yīng)根據(jù)泥漿性能指標(biāo)的要求做泥漿配合比的試驗(yàn),現(xiàn)場(chǎng)按照泥漿配合比用制漿機(jī)拌制泥漿并存入儲(chǔ)漿池。特殊情況下,在使用黏土作為造漿材料時(shí)應(yīng)符合下列要求:
①自然風(fēng)干后,用手不易掰開(kāi)捏碎。
②干土破碎時(shí),斷面有堅(jiān)硬的尖銳棱角。
③用刀切開(kāi)時(shí),切面光滑、顏色較深。
④水浸濕后有粘滑感,加水合成泥膏后,容易搓成1mm的細(xì)長(zhǎng)泥條,用手指揉捻,感覺(jué)砂礫不多,浸水后能大量膨脹。
4.4 鉆進(jìn)出渣
旋挖鉆機(jī)鉆孔施工中,泥漿為單向供應(yīng),在孔口注漿即可,與常規(guī)鉆機(jī)泥漿循環(huán)系統(tǒng)有較大的區(qū)別,部分泥漿隨筒鉆出渣而排出,損耗較大,需要隨時(shí)觀察孔內(nèi)泥漿標(biāo)高,一般應(yīng)高出護(hù)筒底口1m以上。由于旋挖鉆機(jī)鉆渣由筒鉆直接取出孔口,需要裝載機(jī)及運(yùn)渣車輛配合,及時(shí)將鉆渣轉(zhuǎn)移至指定堆放場(chǎng)地。鉆進(jìn)至鉆機(jī)顯示深度在設(shè)計(jì)深度以上1m左右時(shí),采用經(jīng)檢定過(guò)的鋼絲測(cè)繩進(jìn)行精確測(cè)量,避免出現(xiàn)后期超鉆深度過(guò)大。
4.5 清孔
由于旋挖鉆的施工特點(diǎn),能夠采用掏渣法進(jìn)行清孔,對(duì)于后期二次清孔是有利的。到達(dá)設(shè)計(jì)孔深前,最后一次下鉆時(shí)采用減壓吊鉆,并掃孔2～3圈,將孔底鉆渣盡可能取出,并保證孔底大致平整。旋挖成孔后利用旋挖鉆機(jī)掏渣鉆斗進(jìn)行掏渣,保證樁底沉淀層厚度符合設(shè)計(jì)及驗(yàn)標(biāo)要求(摩擦樁不大于20cm)。在水下砼澆筑前,應(yīng)復(fù)查樁底沉渣厚度,不滿足要求時(shí)進(jìn)行二次清孔,二次清孔采用高壓風(fēng)或泥漿置換法,泥漿置換法為常規(guī)施工方法,而高壓風(fēng)或者高壓泥漿噴射,即在混凝土灌注前,對(duì)孔底進(jìn)行高壓射風(fēng)或射泥漿數(shù)分鐘,使沉淀物漂浮滿足沉渣厚度要求后,立即灌注水下混凝土。 5 旋挖鉆在市政工程中的應(yīng)用
旋挖鉆機(jī)具有成孔速度快、環(huán)境污染小、操作靈活方便、適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),結(jié)合該市政工程中樁基施工特點(diǎn),在施工中需特別注意以下幾點(diǎn):
重視開(kāi)挖探溝。市政工程的地下管線情況極其復(fù)雜,涉及到自來(lái)水、國(guó)防、電信、煤氣、電力等諸多方面,盡管開(kāi)鉆前就取得了地下管線的布置圖,但有些老管線在圖上可能漏標(biāo),管線圖的精度也不能滿足實(shí)際施工需要。如果貿(mào)然鉆進(jìn),有可能會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失,同時(shí)影響進(jìn)度。所以在樁位放樣完成后,就必須開(kāi)挖探溝,深度根據(jù)實(shí)際需求宜為1～3m。同時(shí)在埋設(shè)護(hù)筒的鉆進(jìn)過(guò)程中,一定要緩速鉆進(jìn),遇到異常情況立即停鉆,提鉆后查看情況。
制作可移動(dòng)式鋼板泥漿池。在市政工程中,由于施工區(qū)的狹小,施工線較長(zhǎng),對(duì)環(huán)境保護(hù)要求較高,制作可移動(dòng)式鋼板泥漿池,提高泥漿循環(huán)利用率,降低污染,加快施工進(jìn)度。
根據(jù)不同的地質(zhì)條件,選擇不同的成孔方式。針對(duì)本工程中地質(zhì)較差的世紀(jì)廣場(chǎng)旁樁基,從泥面至泥面下10m左右均為松散的建筑垃圾回填,采用傳統(tǒng)的方法不能滿足其穩(wěn)定性,避免塌孔事件發(fā)生,從而選擇使用長(zhǎng)度8～10m,壁厚1cm左右長(zhǎng)護(hù)筒鉆進(jìn)成孔,再使用泥漿護(hù)壁,取得了比較好的效果。對(duì)于地質(zhì)條件比較好的,采用螺旋鉆+干成孔的方式,最后采用筒鉆掃孔,同時(shí)必須遵循“3個(gè)提前”(即提前制作鋼筋籠,提前運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng),提前在現(xiàn)場(chǎng)焊接),爭(zhēng)取鋼筋籠一次性吊裝完成,做好澆筑混凝土的前期準(zhǔn)備工作。按放鋼筋籠到澆筑完混凝土整過(guò)過(guò)程不超過(guò)40分鐘,這樣,避免塌孔,再次清理孔底的工作,加快了施工進(jìn)度,同時(shí)也保證了樁身的質(zhì)量。對(duì)于較復(fù)雜的覆蓋層情況時(shí),此時(shí)操作人員需根據(jù)出渣土質(zhì)以及進(jìn)尺情況,合理控制鉆進(jìn)速度和提鉆速度,避免對(duì)孔壁造成較大的擾動(dòng),防止在鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生坍孔事故。對(duì)于實(shí)際地質(zhì)情況與地堪報(bào)告相差較大時(shí),采用不同旋挖鉆進(jìn)都無(wú)法鉆進(jìn),鉆齒磨損極大時(shí),應(yīng)及時(shí)停鉆,防止傷害旋挖鉆機(jī),此時(shí)可選擇其他方式成孔,從而避免推遲工期,減小經(jīng)濟(jì)損失。
BG200旋挖機(jī)具有回位定位功能,每次提鉆拋土后就不需要進(jìn)行對(duì)中,從而提高鉆進(jìn)效率,也保證樁位的準(zhǔn)確。但由于市政工程的高強(qiáng)度要求,應(yīng)當(dāng)避免在鉆進(jìn)過(guò)程中為節(jié)約樁位復(fù)測(cè)時(shí)間,沒(méi)有鉆到設(shè)計(jì)標(biāo)高就移動(dòng)鉆機(jī)埋設(shè)護(hù)筒,一旦發(fā)生,必須重新利用護(hù)樁對(duì)中,在鉆進(jìn)的過(guò)程中必須保護(hù)護(hù)樁,不得一開(kāi)鉆就破壞護(hù)樁。
6 結(jié)語(yǔ)
在施工高峰期間共安排5臺(tái)旋挖機(jī),日均成樁4根,最高日成樁8根。相比普通回旋鉆機(jī),工效提高了將近1倍。由于采用可移動(dòng)式鋼板泥漿池等方法,并及時(shí)運(yùn)出樁基渣土,降低了對(duì)周邊環(huán)境的影響,有效地保護(hù)周圍環(huán)境,實(shí)現(xiàn)清潔、文明施工。同時(shí)結(jié)合市政工程的特點(diǎn),因地制宜的采取各種施工措施,其鉆孔過(guò)程順利,成孔質(zhì)量良好,經(jīng)過(guò)第三方檢測(cè),各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求,并取得了較好的鉆孔經(jīng)驗(yàn),對(duì)以后同類型的旋挖鉆施工具有一定的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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