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旋挖钻机在南京市政工程中的应用

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文章附图

旋挖钻机在南京市政工程中的应用


【摘要】本文结合南京市宁溧路快速化改造工程,对3种类型钻机进行钻孔工艺比选,在该工程中钻孔灌注桩采用旋挖钻施工。介绍旋挖钻机钻孔的工作原理及施工工艺,阐述旋挖钻在市政工程应用,对以后同类工程具有一定的参考价值。

  【关键词】旋挖钻机 旋挖施工工艺 钻孔灌注桩 旋挖桩 旋挖机租赁

  

  1 工程概况

   宁溧路快速化改造工程位于南京市主城东南部,起于双桥门立交南端,终于麦德龙路,改造里程约2.5公里。其中SG1标段主要包括新建主线双向四车道高架及地面双向六车道改造,新建两条单向三车道匝道、四条单向单车道匝道等。共有钻孔灌注桩总计约335根,桩径1.2~1.5m,桩长20~39m。

   该工程桩基处地质情况相对较复杂,岩土层为杂填土、素填土、粘土、粉质粘土、粉质粘土混卵砾石、强风化泥岩、泥质粉砂岩、中风化泥岩、泥质粉砂岩。工程场地位于突起带之间的基岩盆地中,沉积有厚层的泥质粉砂岩、泥岩和细砂岩,覆盖层厚度变化较大,且基岩岩面起伏变化也比较大。作为桩基持力层的中风化泥岩、泥质粉砂岩,属软岩-极软岩,遇水易软化。

  2 工程难点

   本工程施工主要难点:①南京市区施工,交通压力大,施工区域极其狭小;②工期较紧,桩基数量较多;③地处闹市区和绿化带,环保要求较高;

  3 旋挖钻机选型

   针对施工现场的施工环境及上述施工难点,为满足工期及施工质量要求,主要对3种类型钻机钻孔工艺进行了研究比选[1-3],3种类型钻机钻孔工艺区别见,表1。

   根据上述比较结果以及桩基施工的特点、工程地质条件和该工程对环境保护的要求,本工程选用BG200旋挖钻机,要求旋挖机同时配备筒钻头和螺旋钻头,在上层土层中使用筒钻头并控制钻进速度;在进入较硬的基岩或砾石层后,用筒钻头难以钻进后,可采用螺旋钻头与筒钻头交替使用的方法钻进。

  4 旋挖钻机施工工艺

   4.1 旋挖钻机工作原理

   旋挖钻成孔首先是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使钻具迅速达到桩位,利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的筒式钻头置放到孔位,钻机动力头装置为钻杆提供扭矩,加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆、钻头,钻头回旋破碎岩土,并直接将其装入钻头内,然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,这样循环往复,不断取土、卸土,直至钻到设计孔深。

   4.2 护筒埋设

   护筒埋设是旋挖作业中的关键。护筒采用12mm厚钢板卷制而成,护筒内径较桩径大20cm。在焊接接头处均加设15cm宽的钢带,护筒底加设50cm宽的钢带作为刃脚,以为加强钢护筒的整体刚度。首先采用人工风镐破除既有道路沥青面层及路基层,然后利用旋挖钻机的桶型钻头进行开孔,开孔完毕后,利用钻杆桅杆上的副卷扬机起吊护筒,辅助人工推移,进行护筒埋设,护筒顶口高出地面约30cm。沿护桩拉十字线复核护筒中心,使护筒中心竖直线与桩中心线重合,并在护筒口用红油漆标识护桩方向线位置。经确认护筒平面位置的偏差不超过50mm,竖直线倾斜度不大于0.5%,则将其四周用粘土夯实。

   4.3 泥浆制备

   由于旋挖钻成孔极快,对于护壁要求就更为严格,在泥浆制备上一定要严格要求,否则极易造成塌孔。造浆材料选择优质膨润土,不能使用孔内原土造浆护壁,膨润土作为泥浆原料一般为用水量的8%,造浆前应根据泥浆性能指标的要求做泥浆配合比的试验,现场按照泥浆配合比用制浆机拌制泥浆并存入储浆池。特殊情况下,在使用黏土作为造浆材料时应符合下列要求:①自然风干后,用手不易掰开捏碎。②干土破碎时,断面有坚硬的尖锐棱角。③用刀切开时,切面光滑、颜色较深。④水浸湿后有粘滑感,加水合成泥膏后,容易搓成1mm的细长泥条,用手指揉捻,感觉砂砾不多,浸水后能大量膨胀。

   4.4 旋挖钻机钻进出渣

   旋挖钻机钻孔施工中,泥浆为单向供应,在孔口注浆即可,与常规钻机泥浆循环系统有较大的区别,部分泥浆随筒钻出渣而排出,损耗较大,需要随时观察孔内泥浆标高,一般应高出护筒底口1m以上。由于旋挖钻机钻渣由筒钻直接取出孔口,需要装载机及运渣车辆配合,及时将钻渣转移至指定堆放场地。钻进至钻机显示深度在设计深度以上1m左右时,采用经检定过的钢丝测绳进行精确测量,避免出现后期超钻深度过大。

   4.5 旋挖钻机清孔

   由于旋挖钻的施工特点,能够采用掏渣法进行清孔,对于后期二次清孔是有利的。到达设计孔深前,最后一次下钻时采用减压吊钻,并扫孔2~3圈,将孔底钻渣尽可能取出,并保证孔底大致平整。旋挖成孔后利用旋挖钻机掏渣钻斗进行掏渣,保证桩底沉淀层厚度符合设计及验标要求(摩擦桩不大于20cm)。在水下砼浇筑前,应复查桩底沉渣厚度,不满足要求时进行二次清孔,二次清孔采用高压风或泥浆置换法,泥浆置换法为常规施工方法,而高压风或者高压泥浆喷射,即在混凝土灌注前,对孔底进行高压射风或射泥浆数分钟,使沉淀物漂浮满足沉渣厚度要求后,立即灌注水下混凝土。

  5 旋挖钻在市政工程中的应用

   旋挖钻机具有成孔速度快、环境污染小、操作灵活方便、适用性强的优点,结合该市政工程中桩基施工特点,在施工中需特别注意以下几点:

   重视开挖探沟。市政工程的地下管线情况极其复杂,涉及到自来水、国防、电信、煤气、电力等诸多方面,尽管开钻前就取得了地下管线的布置图,但有些老管线在图上可能漏标,管线图的精度也不能满足实际施工需要。如果贸然钻进,有可能会造成严重损失,同时影响进度。所以在桩位放样完成后,就必须开挖探沟,深度根据实际需求宜为1~3m。同时在埋设护筒的钻进过程中,一定要缓速钻进,遇到异常情况立即停钻,提钻后查看情况。


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