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淤泥层旋挖钻机施工技术
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淤泥层旋挖钻机施工技术


摘要旋挖钻机作为一种新型的桩基施工设备,具有成孔速度快,适用地层广等优点,工程采用两台SR-180型旋挖钻机进行桩基施工,大大提高成桩速度,缩短工期。

  关键词:旋挖钻;淤泥层;超长护筒;旋挖钻机施工,旋挖钻机租赁

  

  

  0引言

  旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。旋挖钻机采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测、调整、孔深数码显示等。旋挖钻机配合不同钻具,适用于干式(短螺旋)或湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业。旋挖钻机还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等,实现多功能特点,其施工效率高,是市政建设、铁路、公路桥梁、地下连续墙、水利、防渗护坡等理想的基础施工设备。旋挖钻机适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、沙土层以及短螺旋不能钻进的含有部分卵石、碎石的地层。采用岩心钻头,还可嵌入岩层。

  1工程概况

  杭州东站扩建车场规模由既有7台7线扩建为28台30线,站房建筑面积达到15.6万平方米,无站台柱雨棚面积7.4万平方米,并将陆续接入宁杭铁路客运专线、杭甬铁路客运专线、沪杭客运专线等,并与沪杭磁悬浮铁路衔接。未来杭州东站枢纽将成为“长三角”重要的现代化综合交通枢纽中心,浙江省以及杭州市规模最大的现代化综合交通枢纽中心,围绕着这个枢纽,未来杭州将形成以杭州火车东站为客运主站,城站火车站、杭州南站(萧山站)为辅助客运站的“一主两副”客运枢纽。

  动车走行线特大桥为全线重点控制工程之一。动车走行线特大桥中心里程ZDK001+358.748,孔跨布置为9-32m简支T梁+(40+2×64+40)+(1-32m+3-26m+4-32m)特设简支T梁+(1-32m+2-24m+2-32m+1-24m+1-32m)简支T梁+(60+100+60)m连续梁+(3-32m+1-26m+1-32m)特设简支T梁+(4×32m)道岔连续梁+(1-32m)特设简支T梁,桥长1501.485m。

  桥址范围内表层以下5-10m均为巨厚淤泥层。全桥各墩均采用群桩基础,直径分别为1.0m、1.25m、1.5m、2.0m的钻孔桩,分别为334根计14889.5m、142根计6732m、91根计4842m、24根计1464m,施工工期紧,任务重。如何加快钻孔桩施工进度,为后续工作留出时间是关键。根据工程实际,经过仔细研究和调查,果断决定不惜成本的采用两台三一重工SR-180型旋挖钻机进行桩基施工,以确保工期。现将旋挖钻机施工工序及工艺介绍如下:

  2成孔工艺

  采用旋挖钻机取土成孔,成桩工艺:定桩位→埋护筒→注泥浆→钻进取土→一次清孔→放钢筋笼→安装导管→二次清孔→砼灌注→拔出护筒。施工中最大的难题是在地面以下5~10m范围内分布着淤泥层,且地下水位高(仅在地面以下1m左右),在地下水的作用下极易造成孔口塌陷。经研究发现,除操作手在控制钻进尺度及回转斗提升速度等方面的影响外,最大的影响在于静态泥浆的配比、护筒的埋护不合理,易造成护壁泥皮过薄、钻具下方负压过高及孔口渗透,从而引起坍塌事故。

  3护筒埋设

  针对实际地层情况,专门定制了长8.0m,直径1.2m(钻孔桩直径1.0m),厚度10mm的钢护筒。护筒内径尺寸较大,能贮存足够的泥浆,在钻杆提出桩孔时,可确保护筒内的水压,维护孔壁泥皮的稳定。同时单边铡隙达到100mm,可有效避免回转斗升降过程碰撞、刮拉护筒,保护孔口的稳固。旋挖钻机具有快速回转自动定位功能,每个工作循环均能精确对孔定位,保证成孔质量。特制8米超长护筒,可以埋至淤泥层以下50cm,能有效防止孔口渗漏坍塌及周围环境振动、冲击对桩孔的影响。护筒埋设方法:①先埋设1.5m-2.0m长的1.5m直径护筒,保证1.5m直径护筒平面位置及垂直度等指标满足规范要求。②再先用直径1m钻斗钻至计划护筒埋设深度后,将浸泡过的红土填入孔内,用钻具挤压使红土挤入周边,再用直径1.2m钻斗扩孔至护筒埋设深度以上0.5m处,然后安装直径1.2m护筒到设定位置。③拔出直径1.5m护筒,四周用粘土夯填密实,确保护筒偏差小于5cm,并保证护筒埋设周正稳固。

  护筒离地应控制在150-300mm,除保护孔口防止坍塌外,还用以防止表面水或地面漏浆、杂物等滑落孔中。

  4泥浆配制与管理

  旋挖取土成孔中,静态泥浆作为成孔过程的稳定液,主要作用是护壁。可在孔壁形成一薄层泥皮,使水无法从内向外或从外向内渗透。针对本工程的地质情况,革新泥浆技术,重新调整泥浆配比,控制泥浆比重,提高泥粉质量,增加粘性及润滑感,适当添加处理剂,增强絮凝能力,确保护壁泥皮的厚度及强度。

  采用优质膨润土加氢氧化钠进行调制,根据实际情况适当添加CMC。泥浆配比为:每一百升水加入膨润土量8kg,氢氧化钠3-5kg,CMC 0.1-0.15kg。新制泥浆性能指标:比重1.1-1.2,粘度20-28s,含砂率小于4%。

  在钻机过程中,经常检测泥浆各项性能指标,孔内泥浆比重控制在1.15-1.35,粘度控制在17-26s。

  在成孔灌注过程中,设置沉渣池对泥浆进行回收,对下部含砂量过大(超过15%)、性能下降的泥浆进行废弃处理,对泥浆池沉渣要勤清除,保证泥浆池的容量。

  5旋挖钻机钻进成孔

  钻进过程,回转斗的底盘斗门必须保证处于关闭状态,以防止回转斗内砂土或粘土落入护壁泥浆中,破坏泥浆的配比;每个工作循环严格控制钻进尺度,避免埋钻事故;同时应适当控制回转斗的提升速度。施工实践表明,φ100cm的桩径,升降速度宜保持在0.75~0.85m/s,提升速度过快,泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过,冲刷孔壁,破坏泥皮,对孔壁的稳定不利,容易引起坍塌。

  钻孔必须采取隔桩跳打,已成桩的邻孔施工必须等待15小时,桩间土得到了稳定后方可就位钻进成孔。

  6泥浆净化处理

  成孔后进行一清,合格后吊放钢筋笼及导管,为缩短从成孔到灌注的时间,避免坍孔,钢筋笼采用整笼吊装入孔,预先将3~4节导管拼装后入孔安装,大大缩短了钢筋笼及导管的安装时间。

  由于桥址范围内均为淤泥层,成孔后泥浆含沙量大,清孔时间长。为缩短清孔时间,避免坍孔,我们使用了3PN泥浆净化器对泥浆进行净化处理,并及时补充新制泥浆,大大提高了清孔质量,缩短了清孔时间,保证了成桩质量。

  7旋挖钻机施工经验总结及推广

  旋挖钻机技术含量高,适用范围广,主要是根据施工实际地质水文情况,制定切实可行的施工方案及施工工艺。本工程根据本桥址淤泥层厚的实际情况,制定了深埋护筒、高速慢进、钢筋笼整笼入孔、导管预拼及使用泥浆净化器等措施,取得了良好的效果,加快了钻孔桩施工进度,钻孔桩质量也得到了很好的保证。为以后类似工程提供了宝贵的施工经验。


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