研究旋挖鉆機在市政工程中的應用

　　摘要：本文結合南京市寧溧路快速化改造工程,對3種類(lèi)型鉆機進(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。介紹旋挖鉆機鉆孔的工作原理及施工工藝,闡述旋挖鉆在市政工程應用,對以后同類(lèi)工程具有一定的參考價(jià)值。

　　關(guān)鍵詞：旋挖鉆機 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(mén)立交南端,終于麥德龍路,改造里程約2.5公里。其中SG1標段主要包括新建主線(xiàn)雙向四車(chē)道高架及地面雙向六車(chē)道改造,新建兩條單向三車(chē)道匝道、四條單向單車(chē)道匝道等。共有鉆孔灌注樁總計約335根,樁徑1.2～1.5m,樁長(cháng)20～39m。

　　該工程樁基處地質(zhì)情況相對較復雜,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南京市區施工,交通壓力大,施工區域極其狹小;②工期較緊,樁基數量較多;③地處鬧市區和綠化帶,環(huán)保要求較高;

　　3、鉆機選型

　　針對施工現場(chǎng)的施工環(huán)境及上述施工難點(diǎn),為滿(mǎn)足工期及施工質(zhì)量要求,主要對3種類(lèi)型鉆機鉆孔工藝進(jìn)行了研究比選[1-3],3種類(lèi)型鉆機鉆孔工藝區別見(jiàn),表1。

　　根據上述比較結果以及樁基施工的特點(diǎn)、工程地質(zhì)條件和該工程對環(huán)境保護的要求,本工程選用BG200旋挖鉆機,要求旋挖機同時(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、旋挖鉆機施工工藝

　　4.1 工作原理

　　旋挖鉆成孔首先是通過(guò)鉆機自有的行走功能和桅桿變幅機構使鉆具迅速達到樁位,利用桅桿導向下放鉆桿將底部帶有活門(mén)的筒式鉆頭置放到孔位,鉆機動(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,然后再由鉆機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,不斷取土、卸土,直至鉆到設計孔深。

　　4.2 護筒埋設

　　護筒埋設是旋挖作業(yè)中的關(guān)鍵。護筒采用12mm厚鋼板卷制而成,護筒內徑較樁徑大20cm。在焊接接頭處均加設15cm寬的鋼帶,護筒底加設50cm寬的鋼帶作為刃腳,以為加強鋼護筒的整體剛度。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機起吊護筒,輔助人工推移,進(jìn)行護筒埋設,護筒頂口高出地面約30cm。沿護樁拉十字線(xiàn)復核護筒中心,使護筒中心豎直線(xiàn)與樁中心線(xiàn)重合,并在護筒口用紅油漆標識護樁方向線(xiàn)位置。經(jīng)確認護筒平面位置的偏差不超過(guò)50mm,豎直線(xiàn)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,對于護壁要求就更為嚴格,在泥漿制備上一定要嚴格要求,否則極易造成塌孔。造漿材料選擇優(yōu)質(zhì)膨潤土,不能使用孔內原土造漿護壁,膨潤土作為泥漿原料一般為用水量的8%,造漿前應根據泥漿性能指標的要求做泥漿配合比的試驗,現場(chǎng)按照泥漿配合比用制漿機拌制泥漿并存入儲漿池。特殊情況下,在使用黏土作為造漿材料時(shí)應符合下列要求: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的細長(cháng)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

　　旋挖鉆機鉆孔施工中,泥漿為單向供應,在孔口注漿即可,與常規鉆機泥漿循環(huán)系統有較大的區別,部分泥漿隨筒鉆出渣而排出,損耗較大,需要隨時(shí)觀(guān)察孔內泥漿標高, 一般應高出護筒底口1m以上。由于旋挖鉆機鉆渣由筒鉆直接取出孔口,需要裝載機及運渣車(chē)輛配合,及時(shí)將鉆渣轉移至指定堆放場(chǎng)地。鉆進(jìn)至鉆機顯示深度在設計深度以上1m左右時(shí),采用經(jīng)檢定過(guò)的鋼絲測繩進(jìn)行精確測量,避免出現后期超鉆深度過(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,對于后期二次清孔是有利的。到達設計孔深前,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掏渣鉆斗進(jìn)行掏渣,保證樁底沉淀層厚度符合設計及驗標要求(摩擦樁不大于20cm)。在水下砼澆筑前,應復查樁底沉渣厚度,不滿(mǎn)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,對孔底進(jìn)行高壓射風(fēng)或射泥漿數分鐘,使沉淀物漂浮滿(mǎn)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用

　　旋挖鉆機具有成孔速度快、環(huán)境污染小、操作靈活方便、適用性強的優(yōu)點(diǎn),結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(xiàn)情況極其復雜,涉及到自來(lái)水、國防、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(xiàn)的布置圖,但有些老管線(xiàn)在圖上可能漏標,管線(xiàn)圖的精度也不能滿(mǎn)足實(shí)際施工需要。如果貿然鉆進(jìn),有可能會(huì )造成嚴重損失,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,深度根據實(shí)際需求宜為1～3m。同時(shí)在埋設護筒的鉆進(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,由于施工區的狹小,施工線(xiàn)較長(cháng),對環(huán)境保護要求較高,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。

　　根據不同的地質(zhì)條件,選擇不同的成孔方式。針對本工程中地質(zhì)較差的世紀廣場(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,采用傳統的方法不能滿(mǎn)足其穩定性,避免塌孔事件發(fā)生,從而選擇使用長(cháng)度8～10m,壁厚1cm左右長(cháng)護筒鉆進(jìn)成孔,再使用泥漿護壁,取得了比較好的效果。對于地質(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,提前運至現場(chǎng),提前在現場(chǎng)焊接),爭取鋼筋籠一次性吊裝完成,做好澆筑混凝土的前期準備工作。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。對于較復雜的覆蓋層情況時(shí),此時(shí)操作人員需根據出渣土質(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。對于實(shí)際地質(zhì)情況與地堪報告相差較大時(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),應及時(shí)停鉆,防止傷害旋挖鉆機,此時(shí)可選擇其他方式成孔,從而避免推遲工期,減小經(jīng)濟損失。

　　BG200旋挖機具有回位定位功能,每次提鉆拋土后就不需要進(jìn)行對中,從而提高鉆進(jìn)效率,也保證樁位的準確。但由于市政工程的高強度要求,應當避免在鉆進(jìn)過(guò)程中為節約樁位復測時(shí)間,沒(méi)有鉆到設計標高就移動(dòng)鉆機埋設護筒,一旦發(fā)生,必須重新利用護樁對中,在鉆進(jìn)的過(guò)程中必須保護護樁,不得一開(kāi)鉆就破壞護樁。

　　6、結束語(yǔ)

　　在施工高峰期間共安排5臺旋挖機,日均成樁4根,最高日成樁8根。相比普通回旋鉆機,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)運出樁基渣土,降低了對周邊環(huán)境的影響,有效地保護周?chē)�環(huán)境,實(shí)現清潔、文明施工。同時(shí)結合市政工程的特點(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, 各項檢測指標均滿(mǎn)足規范和設計的要求,并取得了較好的鉆孔經(jīng)驗,對以后同類(lèi)型的旋挖鉆施工具有一定的參考價(jià)值。

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