旋挖鉆機(jī)施工工藝及控制

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　　一 前言

　　隨著高速公路的迅速發(fā)展，鉆孔灌注樁運(yùn)用在公路橋梁基礎(chǔ)工程中日益增加，在大中橋梁中的運(yùn)用顯得愈來(lái)愈重要，同時(shí)也促進(jìn)了橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)的快速發(fā)展。近幾年來(lái)，旋挖鉆機(jī)是鉆孔灌注樁施工中一種較先進(jìn)的施工方法，該施工方法主要特點(diǎn)是施工效率高，適用于工期要求緊的工程項(xiàng)目。在成章互通主線跨省道239橋樁基施工中發(fā)揮了充分的作用，同時(shí)使現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員掌握了新技術(shù)，加塊了施工進(jìn)度，確保了工程質(zhì)量。

　　二 工程概況

　　成章互通主線跨省道239橋位于常州市武進(jìn)區(qū)嘉澤鎮(zhèn)成章南，橋梁角度90°，橋梁全長(zhǎng)692.85m.基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑分別為1.4m、1.5m，樁長(zhǎng)45m、47m、50m、不等，數(shù)量為124根。地基巖土主要以可塑或硬塑狀中偏低壓縮性粘土、亞粘土、中間夾有中密－密實(shí)狀態(tài)的粉砂層及中密－密實(shí)狀態(tài)的亞砂土層為主。

　　三 設(shè)備特點(diǎn)

　　用于樁基施工的旋挖鉆機(jī)是東明TRM140型，其最大扭矩140KN.m，最大旋挖速度6-23rpm，發(fā)動(dòng)機(jī)功率192KW，最大樁徑1500mm.適用于粘性土、粉質(zhì)土、砂土等土層施工，該鉆機(jī)通過(guò)鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土，反復(fù)循環(huán)而成孔，并具有功率大、鉆孔速度快、移位方便、定位準(zhǔn)確、工作效率高、噪音小、環(huán)保的特點(diǎn)。

　　四 工程施工

　?。ㄒ唬?施工方案確定

　　根據(jù)該橋址處地質(zhì)情況、施工工期要求緊、施工場(chǎng)地受到限制、環(huán)保等因素，易選用旋挖鉆機(jī)成孔。

　?。ǘ?施工準(zhǔn)備

　　施工圖紙的會(huì)審，測(cè)量放樣，施工場(chǎng)地平整，機(jī)械設(shè)備、材料的進(jìn)場(chǎng)。組織施工人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行深入的調(diào)查和研究，收集與施工相關(guān)資料，采用合理的施工組織方法，使樁基施工保持連續(xù)、均衡、有節(jié)奏地進(jìn)行。

　　機(jī)械設(shè)備投入旋挖鉆機(jī)2臺(tái)（東明TRM140型），配備泥漿泵，16~25T汽車(chē)吊2臺(tái)等設(shè)備。

　?。ㄈ┦┕すに?/p>

　　1. 機(jī)械就位、護(hù)筒埋設(shè)

　　施工場(chǎng)地平整處理，保證旋挖鉆機(jī)底座場(chǎng)地應(yīng)平整、夯實(shí)，避免在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆機(jī)產(chǎn)生沉陷。

　　樁位確定后，利用十字線放出四個(gè)控制樁位，并以四個(gè)控制樁為基準(zhǔn)進(jìn)行埋設(shè)護(hù)筒。

　　護(hù)筒埋設(shè)：護(hù)筒由厚度4－6mm鋼板制成，護(hù)筒直徑比樁基孔徑大100－150mm，每節(jié)護(hù)筒長(zhǎng)度1.5-3.0m，護(hù)筒至少高出地面30cm.以防止雜物、泥水流入孔內(nèi)。

　　旋挖鉆機(jī)在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，應(yīng)由人工進(jìn)行輔助配合，護(hù)筒埋設(shè)利用旋挖機(jī)的鉆斗擠壓作用做相應(yīng)的調(diào)整。

　　2. 泥漿調(diào)制

　　因鉆機(jī)施工中泥漿可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、懸浮鉆渣等作用，為此泥漿是保證孔壁穩(wěn)定的重要因素。由于地基巖土中又夾有粉砂土層、亞砂層，地面水位較高的特點(diǎn)，調(diào)制出良好泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)尤為重要。

　　泥漿相對(duì)密度：1.02－1.10，粘度：18－22s，砂率≤4％，泥皮厚度：＜2mm，PH值：大于7.

　　施工過(guò)程中隨時(shí)檢測(cè)清孔后灌注砼時(shí)泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)，確保泥漿對(duì)孔壁的撐護(hù)作用，避免發(fā)生施工事故。

　　3. 鉆孔施工

　　旋挖鉆機(jī)采用筒式鉆斗。鉆機(jī)就位后，調(diào)整鉆桿垂直度，注入調(diào)制好的泥漿，然后進(jìn)行鉆孔。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后，旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，儀表自動(dòng)顯示筒滿(mǎn)時(shí)，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。鉆機(jī)施工過(guò)程中保證泥漿面始終不得低于護(hù)筒底部，保證孔壁穩(wěn)定性。通過(guò)鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護(hù)孔壁，反復(fù)循環(huán)直至成孔。如下圖所示。

　　4. 改善鉆斗護(hù)壁能力

　　旋挖鉆機(jī)施工初期，提升料筒時(shí)，發(fā)現(xiàn)提升力顯著增大，有孔壁頸縮現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析，由于筒式鉆斗完全無(wú)護(hù)壁作用，在提升鉆斗時(shí)，其下部產(chǎn)生較大負(fù)壓力作用，致使產(chǎn)生“吸鉆”現(xiàn)象，從而造成孔壁頸縮現(xiàn)象。因此，必須對(duì)筒式鉆斗進(jìn)行改進(jìn)。在筒壁上加焊4塊雙曲面護(hù)壁鋼板（或增設(shè)導(dǎo)流槽），兩兩對(duì)稱(chēng)布置，為防止升降時(shí)碰懷孔壁，鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)雙曲面護(hù)壁鋼板直徑小于孔徑2cm.由施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐得知，改善后的鉆斗在提升過(guò)程中液壓系統(tǒng)壓力顯著減小，鉆孔頸縮現(xiàn)象得到改善。

　　5. 控制鉆斗鉆進(jìn)、提升速度

　　（1） 旋挖鉆機(jī)鉆機(jī)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，避免鉆進(jìn)尺度較大，造成埋鉆事故。

　?。?） 若鉆機(jī)升降鉆斗時(shí)速度過(guò)快，鉆斗外壁和孔壁之間的泥漿沖刷孔壁，再加上鉆斗下部產(chǎn)生較大負(fù)壓作用，造成孔壁頸縮、坍塌現(xiàn)象。所以鉆斗提升時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其速度，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐得知，鉆斗升降速度保持在0.75－0.80m/s.當(dāng)鉆斗粉砂層或亞砂土層時(shí)，其升降速度應(yīng)更加緩慢。

　　五 鉆進(jìn)施工時(shí)出現(xiàn)卡埋鉆的控制措施

　　卡埋鉆是旋挖鉆機(jī)最易發(fā)生的施工事故，因此，施工過(guò)程中應(yīng)采取積極主動(dòng)的措施加以預(yù)防。當(dāng)鉆機(jī)施工時(shí)出現(xiàn)卡埋鉆現(xiàn)象時(shí)，采取切實(shí)可行的措施及時(shí)進(jìn)行處理施工事故。

　　處理卡埋鉆的方法如下：

　?。?） 直接起吊法：采用吊車(chē)直接向上起吊即可。

　?。?） 鉆斗周?chē)柰ǚǎ杭从盟虑懈罨蚍囱h(huán)等方法，清理鉆筒周?chē)猎?，然后起吊即可?/p>

　　六 施工注意事項(xiàng)

　?。?） 由于鉆機(jī)設(shè)備較重，施工場(chǎng)地必須平整、寬敞，并有一定硬度，避免鉆機(jī)發(fā)生沉陷。

　?。?） 鉆機(jī)施工中檢查鉆斗，發(fā)現(xiàn)側(cè)齒磨懷，鉆斗封閉不嚴(yán)時(shí)必須及時(shí)整修。

　　（3） 泥漿初次注入時(shí)，垂直向樁孔中間進(jìn)行入漿，避免泥漿沿著護(hù)筒壁沖刷其底部，致使護(hù)筒底部土質(zhì)松散。

　?。?） 因粘土層中鉆進(jìn)過(guò)深易造成頸縮現(xiàn)象，在鉆機(jī)施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格一次鉆進(jìn)深度。

　?。?） 鋼筋籠或探孔器向孔內(nèi)放置時(shí)，應(yīng)由吊車(chē)吊起，將其垂直、穩(wěn)定放入孔內(nèi)，避免碰壞孔壁，使孔壁坍塌，在砼澆筑時(shí)出現(xiàn)廢樁事故。

　?。?） 根據(jù)不同地質(zhì)情況，必須檢測(cè)清孔后灌注砼時(shí)泥漿性能指標(biāo)，確保泥漿對(duì)孔壁的撐護(hù)作用。

　?。?） 其他施工工藝事項(xiàng)，應(yīng)嚴(yán)格按照橋涵施工技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

　　七 旋挖鉆機(jī)TRM140型成孔優(yōu)點(diǎn)

　?。?） 因該鉆機(jī)操作由全液壓系統(tǒng)控制，能保證樁基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各項(xiàng)指標(biāo)全部達(dá)到施工規(guī)范要求。

　?。?） 該鉆機(jī)適用不同地質(zhì)情況，成孔效率高，約6h左右即可成孔，1天成孔3-4個(gè)，是該橋回旋鉆機(jī)成孔的5-6倍，因此使用于工期要求緊的工程項(xiàng)目。

　?。?） 孔壁穩(wěn)定性好，成孔后清孔徹底，施工進(jìn)度快。

　　（4） 施工噪音低，不污染環(huán)境，使用于環(huán)境保護(hù)要求高的施工地區(qū)。

　　八 結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)本次施工，旋挖鉆機(jī)施工方法具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。由于旋挖鉆機(jī)所形成的孔壁較粗糙，增加了樁側(cè)摩阻力，克服了回旋鉆機(jī)樁側(cè)摩阻力低，以及孔底沉渣多，泥漿管理差的缺點(diǎn)。盡管旋挖鉆機(jī)投資較高，但適應(yīng)性強(qiáng)，最終的經(jīng)濟(jì)效益綜合指標(biāo)還是遠(yuǎn)大于回旋鉆機(jī)，可見(jiàn)旋挖鉆機(jī)是一種理想的施工工藝。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 郭玉文旋挖鉆機(jī)在北京城市鐵路高架橋樁基施工中的應(yīng)用 [J].鐵道建筑技術(shù)，2001，（12）： 5-7.

　　[2] 周紅軍我國(guó)旋挖鉆進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用與發(fā)展[J].探礦工程，2003，（2）：18-21.