旋挖鉆在鉆孔灌注樁中的應(yīng)用
2011-12-12 來(lái)源:作者:王洪宇 來(lái)源:中國(guó)鳴網(wǎng)
1、 引言

    大麗鐵路是國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃中滇藏鐵路的一段,是建設(shè)西南進(jìn)出境國(guó)際通道的重要一段。它的建設(shè)對(duì)于完善云南鐵路網(wǎng)和擴(kuò)大我國(guó)與東南亞、南亞國(guó)家的聯(lián)系具有重要意義。沿線設(shè)大理、上關(guān)、鶴慶、仁和、麗江等十三個(gè)車站,大麗全長(zhǎng)164公里,設(shè)計(jì)時(shí)速160km/h。

    DK正線紅山特大橋是大麗鐵路重點(diǎn)控制工程之一。此橋位于云南省大理市,施工里程為DK05+238.06至DK06+587.05,全長(zhǎng)1348.99。本橋?yàn)檎€單線橋與聯(lián)絡(luò)線單線橋合并為雙線橋,位于直線、緩和曲線及圓曲線上。本橋墩臺(tái)共計(jì)43個(gè)。全橋樁基334根,樁基礎(chǔ)為直徑1.5m的摩擦樁,樁長(zhǎng)最深為67米。

    2、旋挖鉆孔的工作原理及特點(diǎn)

    2.1旋挖鉆孔的工作原理

    旋挖鉆孔首先轉(zhuǎn)動(dòng)底門鑲嵌斗齒的鉆斗切削巖土,并將巖土裝入鉆斗內(nèi),然后由利用鉆機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)以及伸縮鉆桿提出卸土,如此循環(huán)往復(fù),不斷削土、取土、卸土,直至鉆至設(shè)計(jì)深度為止。對(duì)粘結(jié)性較好的巖土層,可采用干式鉆進(jìn)工藝,不需泥漿護(hù)壁。而對(duì)于松散易坍塌土層,或有地下水存在導(dǎo)致孔壁不穩(wěn)定時(shí),必須泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝。

    2.2旋挖鉆孔的特點(diǎn)

    ①成孔速度快、效率高,可有效保證施工進(jìn)度。施工時(shí)提鉆以及換鉆的時(shí)間短,平均鉆進(jìn)速度可達(dá)到5~8m/h。

    ②孔壁不產(chǎn)生泥皮。在成孔過(guò)程中孔壁受到鉆斗的刮擦,在鉆孔壁上形成明顯的螺旋線,這加大了樁基成型后的摩擦力。

    ③鉆機(jī)安裝拆卸簡(jiǎn)單。鉆機(jī)能自身行走,移位就位都較快,在施工場(chǎng)地能快捷到達(dá)指定地點(diǎn)。

    ④機(jī)械化程度高。鉆機(jī)設(shè)備性能較好,電腦能精確定位鉆孔坐標(biāo)及顯示鉆孔垂直度和鉆孔深度,成孔質(zhì)量高。

    ⑤對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)污染小。旋挖鉆既可干式鉆進(jìn)作業(yè),亦可在水中鉆孔,孔內(nèi)沉渣較少,施工現(xiàn)場(chǎng)整潔,噪聲低,并對(duì)施工環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)。

    3、旋挖鉆頭的類型及應(yīng)用

    3.1旋挖鉆頭的類型

    在灌注樁施工過(guò)程中,選用合適的鉆頭對(duì)減少鉆頭消耗、提高成孔速度和質(zhì)量、節(jié)約能源以及提高施工效率都起著至關(guān)重要的作用。旋挖鉆頭實(shí)際上是個(gè)盛土的筒式容器,只是在下側(cè)焊接切削土層的刀片。在施工中遇到硬巖基層以及卵礫石層等復(fù)雜地層時(shí),應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況選用合適的鉆頭。鉆頭的類型有很多,常用的鉆頭可分為兩大類:回轉(zhuǎn)鉆頭,包括單底土斗和雙底撈砂斗;嵌巖鉆頭,包括短螺旋鉆頭、嵌巖筒鉆和牙輪鉆頭。

    3.2旋挖鉆頭的應(yīng)用

    施工時(shí)要求鉆頭具有一定的剛度,在鉆進(jìn)過(guò)程中,鉆頭不產(chǎn)生移動(dòng)或搖晃,其安裝應(yīng)符合生產(chǎn)廠家標(biāo)準(zhǔn)。在施工前,應(yīng)詳細(xì)勘察施工處的地質(zhì)情況,并根據(jù)具體巖層合理選用鉆頭。回轉(zhuǎn)鉆頭主要用于處于地下水位以上的粘性土、粉土、中等密實(shí)砂土、填土以及全風(fēng)化巖層;巖心回轉(zhuǎn)斗主要用于風(fēng)化巖層以及有裂紋的巖石;嵌巖螺旋鉆頭主要用于碎石土、中等硬度巖石及半風(fēng)化巖層。對(duì)于一般土層,可配用摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆頭;而對(duì)于堅(jiān)硬巖層,可選用巖心回轉(zhuǎn)斗、嵌巖鉆頭等。

    4、旋挖鉆在鉆孔灌注樁中的應(yīng)用

    4.1工藝流程

    灌注樁是一項(xiàng)施工工序多、質(zhì)量要求高、施工時(shí)間短、精度要求高、工作不間斷的地下隱蔽工程。要保證灌注樁的質(zhì)量,就必須在施工前根據(jù)相應(yīng)的地質(zhì)情況,合理安排施工流程,以便指揮現(xiàn)場(chǎng)施工。旋挖鉆在鉆灌注樁中的具體施工工藝流程如下圖所示:
                圖1旋挖鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工工藝流程圖

    4.2施工準(zhǔn)備

    在進(jìn)行施工前要合理布置施工現(xiàn)場(chǎng),清理影響施工的障礙物,地勢(shì)較低處用土回填,達(dá)到“三通一平”的要求。妥善保護(hù)好引入施工場(chǎng)地水平高程的控制點(diǎn),并在施工中應(yīng)經(jīng)常復(fù)測(cè),以確保其準(zhǔn)確性。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行排樁,并在圖紙上標(biāo)出圍護(hù)樁位置及編號(hào)。內(nèi)業(yè)復(fù)核無(wú)誤后,到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行放線定樁,并做好樁位的軸線標(biāo)記。

    接下來(lái)就是調(diào)配泥漿,在調(diào)配過(guò)程中應(yīng)對(duì)泥漿的相對(duì)密度、膠體率、粘度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)都符合要求后方可投入使用。在泥漿循環(huán)使用前,應(yīng)對(duì)其各項(xiàng)指標(biāo)再進(jìn)行檢測(cè),做到循環(huán)一次檢查一次,以保證泥漿的含砂率不宜超過(guò)0.4%。

    4.3成孔作業(yè)

    鉆孔前應(yīng)先根據(jù)設(shè)計(jì)要求測(cè)算出孔深,以便當(dāng)鉆機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)能采用測(cè)繩測(cè)量,確保鉆孔深度。在利用旋挖鉆鉆孔時(shí)應(yīng)先在護(hù)筒內(nèi)注入泥漿,并開(kāi)始緩慢鉆進(jìn),當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到護(hù)筒下2m后,方可按正常速度鉆進(jìn)。循環(huán)鉆機(jī)在施工時(shí)隨鉆進(jìn)深度不斷拆接鉆桿,在這過(guò)程中必須要隨時(shí)注意垂直控制儀表,以保證鉆桿垂直度。并要隨時(shí)監(jiān)測(cè)泥漿的各項(xiàng)指標(biāo),尤其是泥漿中含砂情況,保證泥漿沉淀后能回收循環(huán)再利用。并在鉆進(jìn)過(guò)程中記錄有關(guān)參數(shù)及地質(zhì)情況,以便核對(duì)地質(zhì)資料,為下個(gè)相鄰樁基的施工做好準(zhǔn)備工作。

    清孔是保證灌注樁質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),通過(guò)清孔能確保樁孔的質(zhì)量、孔底沉渣厚度、孔壁泥垢以及循環(huán)液中含渣量等符合樁孔要求。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后,應(yīng)將鉆斗留在設(shè)計(jì)深度處機(jī)械旋轉(zhuǎn)數(shù)圈,盡量將孔底沉渣裝入斗內(nèi)。起鉆后仍需對(duì)孔底沉渣進(jìn)行再次清理,一般利用沉渣處理鉆斗排出沉渣,若沉淀時(shí)間長(zhǎng),則采用水泵進(jìn)行濁水循環(huán)。

    4.4吊裝鋼筋籠

    旋挖鉆孔灌注樁的顯著特點(diǎn)就是成孔快,且成孔后孔底沉渣少。因此在鋼筋籠制作和安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)采取合理措施,避免安裝鋼筋籠時(shí)刮傷孔壁,這樣可以大大降低沉渣厚度,并有效防止塌孔的發(fā)生。這就要求嚴(yán)格控制鋼筋籠的制作質(zhì)量,重點(diǎn)是控制鋼筋籠外徑和直線度,且主筋搭接以及縱橫筋交叉點(diǎn)的焊接質(zhì)量必須滿足要求,要做到同一根主筋不得有兩處駁接接頭,同區(qū)段內(nèi)接頭數(shù)不超過(guò)鋼筋總數(shù)的50%。在制作鋼筋籠過(guò)程中,要有足夠的混凝土墊塊保護(hù)層厚度,這樣既可避免鋼筋籠在安裝時(shí)碰撞孔壁,又可保證混凝土保護(hù)層厚度均勻以及鋼筋籠在灌注樁體內(nèi)的位置正確。鋼筋籠的吊裝應(yīng)采用3點(diǎn)起吊,并保持籠軸線重合,鋼筋籠要緩慢落入樁孔就位。

    4.5灌注混凝土

    在混凝土澆筑前,應(yīng)按照具體情況擬定澆筑計(jì)劃,并根據(jù)導(dǎo)管布置以及混凝土澆灌量,確定導(dǎo)管與混凝土高度上升量的關(guān)系,預(yù)先擬定好泵送混凝土量以及拔出導(dǎo)管的時(shí)間,保證鋼筋籠在灌注過(guò)程中不出現(xiàn)上浮和下沉的現(xiàn)象?;炷灵_(kāi)始澆筑后,應(yīng)保證混凝土連續(xù)灌注,隨著樁中混凝土不斷上升,做好灌注記錄,并緩慢將導(dǎo)管向上提升。在澆筑過(guò)程中禁止將導(dǎo)管拔出混凝土面,并保持導(dǎo)管做幅度為30cm的上下運(yùn)動(dòng),且不宜過(guò)劇。澆筑過(guò)程中要根據(jù)規(guī)范要求,對(duì)混凝土抽樣檢查,以保證灌注樁的抗壓強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。

    5、本工程采取的方案

    本工程橋梁樁基地質(zhì)情況復(fù)雜,經(jīng)過(guò)勘察得知該處土層依次為淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、中細(xì)砂、礫巖。該處地質(zhì)條件差,在基坑開(kāi)挖時(shí),粉細(xì)砂層容易形成管涌,造成安全事故。根據(jù)本工程具體情況,在進(jìn)行樁基施工時(shí)采用旋挖鉆機(jī)開(kāi)挖灌注樁孔。在地表以下20m內(nèi)為淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土,此時(shí)采用摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆頭。在20m以下土質(zhì)較硬,此時(shí)采用巖心回轉(zhuǎn)斗、嵌巖鉆頭,并針對(duì)其具體的地層情況制定不同的斗齒焊接角度。在本次施工中,由于樁基較深,下層巖石堅(jiān)硬,因此,鉆斗的筒體和底板采用強(qiáng)度高、耐磨好的合金Mn板制作。本工程在施工過(guò)程中,出現(xiàn)鉆孔樁清孔時(shí)沉渣厚度超過(guò)規(guī)范的現(xiàn)象,針對(duì)這個(gè)狀況,在灌注混凝土前,采用高壓水槍對(duì)孔底進(jìn)行高壓射水,在保證孔底沉渣達(dá)到規(guī)范要求后,立即灌注混凝土。通過(guò)這個(gè)方法很好的解決了這一現(xiàn)象,使得施工能夠正常進(jìn)行。

    6、結(jié)論

    近年來(lái),灌注樁在我國(guó)鐵路橋梁樁基中的應(yīng)用越來(lái)越普遍,其整個(gè)施工過(guò)程都是隱蔽的,每道施工工序都必須從嚴(yán)要求,其中任何一道工序出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果。旋挖鉆孔克服了機(jī)械成孔時(shí)孔底沉渣較多,樁側(cè)摩阻力小,泥漿管理差的缺點(diǎn),以其成孔速度快、效率高、適應(yīng)強(qiáng)、污染小的優(yōu)點(diǎn)成為了灌注樁成孔設(shè)備中的佼佼者,越來(lái)越受到同行的認(rèn)可,是一種理想的施工工藝。
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