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旋挖鉆機在巖質較硬的石灰巖地層鉆孔樁施工工法

旋挖鉆機在巖質較硬的石灰巖地層鉆孔樁施工工法

發布時間:2016-12-23 瀏覽次數:0 次

                                           

  旋挖鉆機是一種適合建筑基礎工程中成孔作業的施工機械,近年在中國的橋梁施工中,已經成為樁基施工的主力軍,旋挖鉆機配合不同鉆具,適應于干式(短螺旋)、濕式(回轉斗)及巖層(巖心鉆)的成孔作業,具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機動靈活,施工效率高及多功能等特點。旋挖鉆機的額定功率一般為125~450kW,動力輸出扭矩為120~400kN?m,最大成孔直徑可達1.5~4m,最大成孔深度為60~90m,可以滿足各類大型基礎施工的要求。  

 

                LD-530機鎖桿旋挖鉆機圖片


  在地質堅硬地區橋梁施工中,常用樁基施工方法為人工挖孔樁法和沖擊鉆法。人工挖孔法由于樁基施工周期較長,技術落后,而且由于需要進行爆破作業,危險隱患較大,逐漸被淘汰;采用沖擊鉆進行施工也存在一定問題,主要體現為在地質較硬的巖層沖擊鉆成孔速度極慢,甚至出現全天不進尺現象,如果地質溶巖較發育,經常出現卡鉆情況,一但出現卡鉆情況,一根鉆孔樁的施工經常需要1-3個月的時間,甚至更長。采用旋挖鉆機進行樁基施工,不僅施工速度大幅提高,施工成本大幅降低,在施工質量方面也體現出明顯的優越性,如哈大高鐵沈陽段,中鐵九局樁基施工95%以上的工程量是由旋挖鉆完成的,在因動遷原因嚴重制約開工時間的情況下,橋梁主體施工工期提前一年完成。  

 

             LD-190履帶式旋挖鉆機圖片

  旋挖鉆機與樁基工程及施工工藝結合的非常密切,由于旋挖鉆機的大量應用只是在近幾年,我國當前尚未有較完善的旋挖鉆機施工規范,尤其對地質堅硬的巖層鉆孔樁施工,沒有開展較系統的工法研究。  本文以由中鐵九局集團大連建設有限公司承建的大連市甘南路、棋南線BT工程子項目甘南路立交橋及延伸工程為依托,重點介紹旋挖鉆機在巖質較硬的中風化、微風化石灰巖(強度在30-50MPa之間)地層鉆孔樁施工工法,為同類地層的旋挖鉆機鉆孔樁施工提供參考。


工法特點                                          

1.成孔速度快旋挖鉆機巖石取芯鉆頭的鉆齒布置及鉆齒結構是結合巖石破碎理論進行設計而成的,可直接對巖層進行鉆進入巖,故成孔速度快,施工效率大為提高。


2.質量控制優勢突出旋挖鉆機一般配備2m左右的孔口護筒(如孔口回填土較厚可加長),而且鉆機本身可埋設護筒,這樣可盡量避免由孔口回填土對鉆孔樁的影響;旋挖鉆機采用較成熟的水下導管灌注混凝土的灌樁工藝,可避免孔口掉泥、灌注過程中產生的沉渣帶來的不利影響;旋挖鉆機是集現代先進的科學技術于一體的樁基施工機械,在成孔施工過程中,垂直度、孔底巖層檢驗、樁長控制等方面的精確度高,同時由于孔底沉渣少,易于清孔,故樁基施工質量得到了充分的保證。


3.適應地層能力強旋挖鉆機配備不同鉆頭,即可用于沙層、土層、卵礫石、巖層等不同地質,不受地域限制。


4.移動方便、機動性強旋挖鉆機底盤采用履帶式挖掘機底盤,可自行行走。此外,旋挖鉆機能獨立作業,機動性強,適應復雜地形,鉆機的安裝、拆卸無需輔助設施來完成,占用空間小,能靠墻操作。

5.施工現場環保、干凈旋挖鉆機在巖石地層可以采用無泥漿條件下作業,不僅減少了水資源的浪費,還避免了泥漿都周邊環境的污染。因而,旋挖鉆機施工現場整潔,對環境造成的污染小。

適用范圍本工法主要適用于巖質較硬的中風化、弱風化巖石地層旋挖鉆機鉆孔樁施工。

工藝原理
1.設計原理根據旋挖鉆機成孔工作原理,結合巖石的力學特性及旋挖鉆機破碎巖石基礎理論,對巖質較硬的中風化石灰巖地層鉆孔樁進行試樁,統計旋挖鉆機采用不同成孔工藝的相關技術參數及經濟指標,通過系統的技術經濟比對、分析,最終確定旋挖鉆機在巖質較硬的中風化石灰巖鉆孔樁施工工法。

2.旋挖鉆機在巖層成孔工藝原理通過旋挖鉆機配備不同型號的鉆頭對巖質較硬的地層進行分級擴孔,為旋挖鉆機鉆頭構造孔底自由面,提高旋挖鉆機入巖能力,最終實現旋挖鉆機高效入巖,同時節約工程施工成本。

施工工藝流程及操作要點

 

 

 

一、工藝施工工流程

           管樁施工工藝詳見施工工藝流程圖


二.施工操作要點  

1.樁位控制  為確保樁位質量,采取精密測量方法,即用全站儀定位,護筒埋設完,再次進行復測,并采用焊制的坐標架校正護筒中心同樁位中心保持一致。  

2.樁斜控制  埋設護筒采用護筒內徑上下兩端十字交叉法定心,通過兩中心點,能確保護筒垂直。鉆進中及時測定孔斜,保證孔斜率小于1%。發現孔斜過大,立即采取糾斜措施。  

3.樁徑控制  根據地層情況合理選擇鉆頭直徑,對樁徑控制有重要作用,孔徑可比鉆頭直徑大10~500px。 

4.樁長控制  施工中對護筒口高程與各項設計高程要正確進行換算。機具長度丈量要準確,正確丈量鋼繩長度,并考慮負重后的伸長值,發現錯誤及時更正。 

5.樁頂控制  當混凝土灌注至最后一斗時,準確探明浮渣厚度,計算調整末斗混凝土容量。灌注完以后再復查樁頂高度,達到設計要求時將導管拆除,否則補料。 

6.樁身結構控制  制作鋼筋籠不能超過規范允許的誤差,包括主筋的搭接方式、長度。鋼筋籠的全部數據都按隱蔽工程進行驗收、記錄。確保導管密封良好,灌注時活動導管時提高不能過多,防止夾泥、斷樁等質量事故發生。  

7.原材料控制  對每批進場的鋼筋、水泥、外加劑等原材料,嚴格檢查標號、出廠日期和出廠實驗報告等材質證明文件并抽樣檢查,各項性能指標均符合設計要求才能使用,嚴禁使用不合格或過期硬化水泥。


三、主要施工過程 

 1.樁位測量放樣  采用全站儀來進行樁的中心位置放樣,放樣后四周設護樁并復測,誤差控制在5mm以內。根據設計所提供的控制點,采用全站儀現場布置控制網并復核。依據樁基中心軸線坐標值,用坐標法放樣樁基中心線、樁基中心點等,并打入標樁,中心線的放樣誤差控制在125px范圍內,并設置十字形控制樁,便于校核,樁上標明樁號。

  

2.場地平整  鉆機底盤不宜直接置于不堅實的填土上,以免產生不均勻沉陷,對于施工場地為旱地而且在施工期間地下水位在原地面以下時,將場地平整夯實,清除雜物;場地位于淺水時,采用筑島后在頂面安置鉆機,筑島頂面高出施工水位1.0m左右。  

 

3.鉆機就位  將鉆機行駛到施工樁位,鉆機就位時與平面最大傾角不超過4°,調整桅桿角度,操作卷揚機,將鉆頭中心與鉆孔中心對準,調整鉆機垂直度參數,使鉆桿垂直。  

 

4.護筒埋設  護筒埋設采用挖埋法,即用專用鉆斗挖除所要埋護筒的土層后,將護筒放入其中。埋設準確、水平、垂直、穩固,護筒的四周回填粘土并夯實。鉆機導桿中心線、回旋盤中心線、護筒中心線保持在同一直線。護筒中心與設計樁位中心的偏差不得大于20mm,鋼護筒垂直度偏差不允許大于0.5%,保證鉆機沿著樁位垂直方向順利工作。  

 

5.旋挖鉆機成孔  旋挖鉆機成孔過程中,操作人員隨時觀察鉆桿是否垂直,并通過深度計數器控制鉆孔深度。鉆孔樁成孔采用分級擴孔的施工方法:首先選用小鉆徑筒式取芯鉆頭配合撈砂斗鉆至設計孔深,然后使用較大鉆徑鉆頭并配合撈砂鉆頭進行下一級擴孔作業,直至鉆孔樁的孔徑、孔深滿足設計要求,最終實現旋挖鉆機成孔。  

 

6.成孔檢查  成孔達到設計標高后,對孔深、孔徑、孔壁、垂直度等進行檢查,不合格時采取措施處理。成孔檢查方法根據孔徑的情況來定,當鉆孔為干孔時,可用重錘將孔內的虛土夯實,采用直接用測繩及測孔器測,若孔內存在地下水,可采用泵吸反循環抽漿的方法清孔,則采用水下灌注混凝土施工的方法進行鉆孔的測孔工作。  

 

7.清孔  將沉淀物清出孔位。澆筑水下混凝土前孔底沉渣厚度,柱樁不大于125px,摩擦樁不大于500px。  

 

8.鋼筋骨架的運輸與現場吊裝  鋼筋骨架在轉運至樁位的過程中必須保證骨架不變形。采用汽車運輸時要保證在每個加勁筋處設支承點,各支承點高度相等。  鋼筋籠入孔時,由吊車吊裝。在安裝鋼筋籠時,采用兩點起吊。第一吊點設在骨架的下部,第二吊點設在骨架長度的中點到上三分之一點之間。應采取措施對起吊點予以加強,以保證鋼筋籠在起吊時不致變形。吊放鋼筋籠入孔時應對準孔徑,保持垂直,輕放、慢放入孔,入孔后應徐徐下放,不宜左右旋轉,嚴禁擺動碰撞孔壁。若遇阻礙應停止下放,查明原因進行處理。嚴禁高提猛落和強制下放。  骨架最上端的定位,必須由測定的孔口標高來計算定位筋的長度,為防止鋼筋籠掉籠或在灌注過程中浮籠,鋼筋籠的定位采用螺紋鋼筋懸掛在鋼護筒上。鋼筋籠中心與設計樁中心位置對正,反復核對無誤后再焊接定位于鋼護筒上,完成鋼筋籠的安裝。鋼筋籠定位后,在6h內澆注混凝土,防止塌孔。  

 

9.二次清孔  鋼筋籠下放到位固定后,立即安放導管,用吊車逐段吊裝接長、下放,導管下端距孔底的距離為500mm。混凝土導管安放完后,若孔底沉碴厚度不滿足設計要求,利用導管進行二次清孔,經監理工程師現場檢驗合格后,立即拆除吸泥彎頭,方可開始澆筑水下混凝土。  

 

10.鉆孔樁混凝土灌注  灌注混凝土一旦開澆后,連續進行,不得中斷。  每隔30min測量一次樁孔內混凝土面深度(澆筑后期和淺孔縮短間隔時間至5~15min),并及時填繪混凝土澆筑指示圖及混凝土澆筑量隨深度的理論曲線和實際變化曲線,指導導管的拆卸工作。當澆筑方量與混凝土頂面位置不相符時,應及時分析原因,找出問題所在,及時處理。

 


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