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旋挖钻机在全砂层施工中的应用
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旋挖钻机在全砂层施工中的应用


【摘 要】本文通过介绍旋挖钻机在鄂尔多斯母杜柴登选煤厂桩基工程中钻孔桩施工应用情况,阐明了旋挖钻在全砂层中的施工工艺、施工特点及常见问题的处理方法。

  【关键词】旋挖钻;旋挖钻机施工特点;旋挖钻机施工工艺;旋挖钻机技术措施 ,旋挖钻机租赁

  

  1 引言

  旋挖钻机的英文名称为Rotary DrillingRig,是近年来钻孔灌注桩施工中较先进的一种施工方法,其成桩原理是在钻杆的扭矩作用和加压系统的合力作用下使带有活门的桶式钻斗旋转进尺,在钻斗旋转过程中旋起的钻渣从钻斗下方的底口进入钻斗内,当钻斗内装满钻渣时,扭矩反力显著加大,并通过操作室内传感装置反映出来。随后在机组人员操作下,使钻杆反向旋转,由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土。如此循环反复,不断取土、卸土,直钻至设计深度。其高效、环保、效益高的特点,适用于工期紧、工程量大、地质条件较好的工程。本文通过旋挖钻机在鄂尔多斯母杜柴登选煤厂桩基工程中钻孔桩施工中的应用,介绍了在砂层施工工艺及常见问题处理。

  2 工程概况

  母杜柴登井田位于鄂尔多斯高原的东北部,乌审旗呼吉尔特矿区东南部,属于毛乌素砂漠。

  场地地层由新至老分别为第四系人工填土、全新统风积(Q4eol)砂及更新统湖积(Q3l)砂组成。本场地地基土主要为砂层,从上向下地层由松散逐渐过渡到密实。②层细砂在平面上普遍分布,厚度变化较大,位于地下水位以上,结构松散,承载力较低;③层含有机质粉砂在平面上分布普遍,厚度不大,属历史上地质环境变化后,地表植物被风积砂覆盖所形成,该层位于地下水位附近,稍密;④层细砂在平面上普遍分布,厚度较为稳定,多位于地下水位以下,中密―密实,承载力较高;⑤层细砂在平面上普遍分布,厚度较大,位于地下水位以下,密实,承载力高;⑥层细砂在平面上普遍分布,厚度较大,位于地下水位以下,密实,承载力可达240kPa。

  3 旋挖钻机施工技术措施

  3.1 旋挖钻机工艺流程

  钻孔灌注桩主要工序包括:测量放线、成孔、钢筋笼制作及运输安装、砼搅拌、砼灌注成桩、后压浆等,施工工艺流程详见图1所示。

  3.2旋挖钻机定位

  在桩位复核正确,护筒埋设符合要求的基础上,钻机才能就位。桩机定位要准确、水平、垂直、稳固,钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。

  图1 后压浆钻孔灌注桩施工工艺流程图

  3.3 泥浆制备

  在钻孔灌注桩的施工过程中,为了防止坍孔,稳定孔内水位及便于挟带钻碴,采用澎润土制备成泥浆进行护壁。泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力,以确保孔壁的稳定,所以泥浆的比重则起到保持这种压力差的关键作用。如果钻孔中的泥浆比重过小,泥浆护壁就容易失去了阻挡土体坍塌的作用;如果泥浆的比重过大,则容易使泥浆泵产生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难,使成桩质量难以得到保证。要充分发挥泥浆的作用,其指标的选取是非常重要的。这就要求在实际工程的施工中,根据工程的具体情况,合理地控制不同土层中泥浆的指标,本工程中的控制数据见表1所示。

  3.4 旋挖钻机钻进成孔

  成孔中,按试施工确定的参数进行施工,设专职记录员记录成孔过程的各种参数,如加钻杆、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。记录必须认真、及时、准确、清晰。

  必须按要求测试进、出口泥浆指标,发现超标及时调整。成孔达到设计深度时,监理工程师验收合格后,方可进行第一次清孔。

  3.5 一次清孔

  测试泥浆指标,发现超标及时调整。然后将钻头放入孔底扫孔,捞去沉渣,清孔必须彻底。清孔结束,自检合格后与监理工程师共同进行孔深测量,作为第二次清孔后测沉淤的依据。

  3.6 钢筋笼制作安装

  旋挖钻机的一个显著优点就是成孔快,且成孔后孔底沉渣很少。所以只要在钢筋笼制作、安装上采取合理措施,避免安装时钢筋笼刮伤孔壁,就可以大大地降低沉渣厚度,有效防止塌孔的发生。这就要求在钢筋笼制作方面要严格控制,重点是钢筋笼外径和直线度,主筋搭接、纵横筋交叉点的焊接质量必须符合设计要求。为此,要检查钢筋笼保护层垫块的设置。在这一工程中,垫块采用圆柱形砂浆垫块,沿钢筋笼每隔4m放置一组,每组设置4个,按90°均匀安放,既可避免笼体碰撞孔壁,又可保证混凝土保护层均匀及钢筋笼在桩体内的位置正确。

  钢筋笼的吊装应3点起吊,保持笼轴线重合。入孔时,始终需保持垂直状态,对准孔位徐徐轻放,保持稳定,避免碰撞孔壁,一旦遇阻立即查明原因,禁止晃动和强行冲击下放。

  3.7 下导管

  导管要定期进行水密性试验,下导管前要检查是否漏气、漏水和变形,是否安放了密封圈。导管要依次下放,全部下入孔内后,应放到孔底,以便核对导管长度及孔深,然后提起30~50cm,进行二次清孔。

  3.8 二次清孔

  测试进、出口泥浆指标,调整到施工组织设计确定的参数,用钢丝测绳测孔底沉渣,一般控制在≤10cm范围内发现超标及时调整。发现超标后将钻头放入孔底扫孔,捞去沉渣,清孔必须彻底。。

  3.9 水下混凝土浇筑

  水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序,施工质量将严重影响灌注桩的质量,所以在施工中必须注意以下几点:

  3.9.1 导管必须严密,长度适中,保证底端距孔底30~50cm;

  3.9.2 混凝土拌和必须均匀,坍落度控制在18~22cm,首批混凝土必须保证封底成功;

  3.9.3 混凝土浇筑必须连续作业,严禁中断浇筑;

  3.9.4 浇筑过程中应有专人记录,以防导管提升过猛或导管埋入过深,造成断桩;

  3.9.5 灌注桩的顶面标高应比设计值高80~100cm,以确保桩顶混凝土的质量。

  3.10 后压浆工艺

  本工程压浆使用BW-250型注浆泵,BW-250注浆泵的最大工作压力可达7.0MPa。后压浆应注意以下几点:

  3.10.1 桩灌注完成12小时后应及时“开环”,用高压清水将压浆管打开。“开环”完成后将注浆管口封闭,防止异物掉入管内。“开环”压力没有任何规定,只需将压浆管打开,一般情况下开环压力为1~2MPa。

  3.10.2 成桩48小时后应及时压浆。

  3.10.3 压浆时应严格控制注浆压力,注浆压力一般控制在2~5MPa之间。

  3.10.4 当满足下列条件时,可终止注浆:

  (1)注浆总量、注浆压力均达到设计要求;

  (2)注浆总量达到设计的75%以上,注浆压力超过设计压力;

  (3)若出现注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆、窜浆等情况应改为间歇不浆,间歇时间为30~60min。

  3.10.5 出浆孔在压浆管下设前一定要密封,下放钢筋笼时要注意由于孔壁摩擦或其它原因而造成密封破损,而导致出浆孔堵死。

  3.10.6 压浆时如果出现异常情况时,应采取相应措施加以解决:

  (1)发现桩孔壁周围出现冒浆,立即停止压浆。

  (2)在一根管压浆时,如果另一根管冒浆,应立即封闭冒浆管,直至压浆管的压浆量达到设计值后,关闭压浆管,依次进行另一根管的压浆。

  (3)如果压浆管的压力很小(或无压),而压浆量又异常大时,或者周围地层出现冒浆时,应停止压浆,用清水将压浆管的浆液清洗干净,暂停6~12小时,再进行压浆。再压浆的压浆量应不小于设计压浆量,此前所压入的浆液不计入压浆量内。

  4 旋挖钻机工程总结

  本工程灌注桩承载力及完整性经检测全部满足规范及设计要求。钻孔灌注桩的施工质量是一项复杂的系统工程,成桩的好坏直接关系到上层结构的安全和上层结构施工完成后建筑物的沉降。由于桩基础的施工属特殊工序,稍有疏忽极易造成质量事故,所以,旋挖钻机施工中应坚持预防为主的原则,加强施工中的成孔、钢筋笼制作安装、水下混凝土灌注等过程中的各环节的管理,按照设计与施工技术规范的要求,及时解决施工过程中出现的各种问题。


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