市政桥梁桩基检测规范 旋挖钻机在市政桥梁桩基中的施工工艺及质量控制
时间：2019-01-02 03:20:55 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要: 旋挖钻机具有高效、优质、适用范围广、环保等优点,在市政桥梁钻孔灌注桩的施工中有广泛应用。本文简要介绍了旋挖钻机的工艺原理和施工工艺,以及在市政桥梁钻孔灌注桩基施工中采用旋挖钻机施工的质量控制措施及注意事项。
关键词: 旋挖钻机市政桥梁庄基工程施工实践
旋挖钻机进行钻孔灌注桩施工的工艺已在建筑工程、市政工程、交通工程中被广泛应用,它具有适用地层范围广、钻机移位便捷、成孔速度快、施工质量好、泥浆污染少、低噪音等优点,成为近年来发展最快的一种新型桩孔施工方法。市政桥梁施工有施工场地小,线路长,现场施工安全文明标准高,工期短等特点。在地层条件适合的情况下,钻孔灌注桩施工采用旋挖钻成孔能充分发挥旋挖钻机的优势。同时,只有根据设备情况、地层条件和孔内情况的变化正确合理地运用,才能保证旋挖钻孔灌注桩的顺利施工。笔者介绍了旋挖钻机的施工工艺原理,施工中的质量控制措施和注意事项。
1.工艺原理
旋挖钻机成孔施工法,又称钻斗施工法。成孔原理是在钻杆柱下端连接一个可闭合开启的钻斗,钻斗底部及侧边有带耙齿的切削刀具,借助钻具自重和钻机加压力,使钻具钻齿切入地层中,动力头带动钻杆旋转,在回转力矩作用下钻头同时回转,旋转切削挖掘土层,并将切削挖掘下来的土渣纳入钻斗内。待斗内装到相当数量后将其提出孔外,打开钻斗卸土。其后再将钻头降入孔内,如此循环钻孔,不断加深,最终形成桩孔。
主要优点:旋挖成孔施工速度快,适合的地层范围广,移位灵活,对孔位快,自动化程度高,成孔质量好;可采用干挖或回收泥浆,减少泥浆污染;能直接了解地层的变化情况;孔底沉渣清理得更为干净;采用柴油动力,减小施工用电的要求;噪声低,实现文明施工。
该机械适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层、卵石、碎石、强风化基岩等地层。
2.施工工艺
2.1施工流程
施工流程见图1。
2.2钻机选型
旋挖钻机的主要工作参数有以下几种:扭矩、发动机功率、钻孔直径、钻孔深度及钻机整机质量。根据这些参数旋挖钻机可分为三种机型,即小型机、中型机和大型机。
小型钻机扭矩为100KN・m,发动机功率170KW,钻孔直径0.5―lm,钻孔深度40m左右,钻机整机质量40t左右。小型机适用于护坡桩、结构桩与小于lm的桩。
中型钻机扭矩为180kN・m,发动机功率200kW,钻孔直径0.8―1.8m,钻孔深度可到60m左右,整机质量约65t。适用范围广,市场占有率高。
大型钻机扭矩为240KN・m,发动机功率300KW,钻孔直径1―2.5m,钻孔深度80m左右,钻机整机质量100t左右。适用于特大桩基工程。
施工人员应根据工程地质情况、设计图纸、现场情况、施工组织设计等合理地选取旋挖钻机机型,并配备可能用到的钻头型式,如短螺旋钻头、回旋钻头等。
2.3桩机就位
旋挖钻机就位前需平整场地,对软土进行填料压实,施工便道做好排水,防止桩机倾斜位移。测量放线确定桩位,用两根互相垂直的直线相交于桩点,定出十字控制点。调整旋挖钻机桅杆垂直,钻头中心对准桩位,对中完成后设置并锁定各项数据。
2.4护筒埋设
护筒埋设由人工与旋挖机配合完成。一般采用1.5―2m长的钢护筒,人工清除道路表面沥青与结构层后,利用旋挖钻机进行开孔,人工配合埋设护筒。对于深厚杂填土的土层采用壁厚为10mm的长钢护筒穿越,由旋挖钻机将钢护筒压入土层中,护筒底埋置于稳定土层中至少0.5m。护筒顶面高出地面20cm,内径大于钻头直径100mm,上部开设2个溢浆孔。护筒埋设位置应准确,利用十字线定出的四个控制点进行定位,护筒中心与桩位中心应一致,偏差不得大于5cm,倾斜度偏差不大于1%。护筒外侧的空隙填压紧密,并测量筒顶水平面标高。
2.5旋挖成孔
旋挖钻机成孔利用钻头回转切削土层,将切削下的碎土装进钻斗内,钻机将钻斗提出孔外卸土,如此循环往复,是一个短回次、多回次的过程,直至钻至设计深度。旋挖钻机挖出的碎土等需装载机及运渣车辆配合,及时将钻渣转移至指定堆放场地。
在旋挖钻机成孔过程中,采用静态泥浆护壁钻进工艺,泥浆的配制根据土层情况与其他泥浆护壁钻孔灌注桩相同。随旋挖钻进孔深增加及泥浆损失,及时向孔内注入泥浆,泥浆一般应高出护筒底口1m以上。
在旋挖钻机钻进过程中应注意土层变化,土层发生变化时应取样与地质资料进行核对,并做好钻进记录。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。
2.6清孔
旋挖至设计标高后,用筒式钻头在原处继续旋转数圈进行掏渣清孔,清孔速度不宜过快,并保持孔内泥浆的水头高度。下入钢筋笼后,再测孔底沉渣厚度是否超标,如超标则用吊机吊起钢筋笼,旋挖钻机进行二次清孔。
2.7钢筋笼安装
钢筋笼采用分节下放、孔口焊接的方式安装。钢筋笼的吊装采用三点起吊,入孔时避免碰撞孔壁,垂直下放。先将下节笼挂在孔口,随即吊起第二节进行焊接,逐节焊接下放,各节笼焊前须对上下节主筋位置进行校正,使上下节保持垂直。节段较多时,可在现场先水平焊接两节,一起起吊,减少成孔后在孔口钢筋笼的焊接时间。
2.8浇筑水下混凝土
钢筋笼安装完毕后,尽快下放导管浇灌混凝土。水下浇灌混凝土按规范要求施工,与其他钻孔灌注桩浇灌混凝土工艺相同。只是浇筑过程中要做好泥浆的回收,泥浆可循环利用,做到减少损失,保护环境。
3.不同地层的施工技术
3.1深厚松散杂填土层
松散杂填土,多为人工填积土,含碎石、建筑垃圾、生活垃圾等。该土层压缩性高,强度低,渗透性较高,开挖容易坍塌。旋挖钻机试钻过程中塌孔严重,通过采用泥浆护壁的方法无法保持孔壁的稳定性。通过采用长护筒(长度8―10m,壁厚10mm),穿过这一松散层,硬土层使用泥浆护壁的方式钻进。
3.2粉质粘土层
粉质粘土层,对于该土层,旋挖钻机钻进速度快,对泥浆要求小,甚至可以采用螺旋钻干成孔的方式,最后采用筒钻扫孔,成孔质量好。旋挖钻机在粉质粘土层施工,能充分发挥其优势,孔底成渣少,孔壁粗糙,台班效率高,从下钢筋笼到下导管浇筑混凝土不超过40分钟,桩身质量能得到保证。
3.3软岩
桩基设计的持力层为软岩时,该类岩层饱和单轴抗压强度标准值变化较大,施工中遇到岩石较硬难以钻进或打滑现象时,采用螺旋钻头和回转钻头配合使用。先用短螺旋钻头破碎岩石,再换回转钻头钻进,如此反复直至终孔。对岩层太硬,采用此法仍不能钻进,在钻齿磨损极大的情况下,应及时停钻,以防止伤害旋挖钻机,而采用冲击钻机施工。
4.质量控制
4.1施工准备
4.1.1施工前,旋挖钻机操作人员应进行技术培训。
4.1.2研究岩土工程勘察资料,选择正确的施工方法。
4.1.3正确选用适当机型,尽可能发挥机械的最大效能。
4.1.4市政工程施工过程中,要密切关注地下管线,钻进前一定要挖探槽,确认无地下管线后方可进行施工。
4.1.5平整场地,软弱地基要压实,并做好场地排水。
4.1.6桩位测量要准确。
4.2过程控制
4.2.1护筒埋设位置、倾斜度误差在规范要求内。钻机就位时钻头对准桩位中心,钻杆垂直,钻机钻进中途移位后要重新对中就位。施工过程中经常检查钻机钻杆的垂直度,尤其是进入硬土层加层钻进时,以防止斜孔。
4.2.2钻进过程中,根据地质情况控制进尺速度。由硬地层钻到软地层时,可适当加速;当软地层变为硬地层时,应减速慢进;对硬塑层采用快转速钻进;砂层则采用慢转慢速钻进。控制钻斗的升降速度在0.75―0.85m/s,钻斗升降速度过快,容易塌孔。
4.2.3根据地质情况制备泥浆。旋挖钻成孔快,对于护壁要求高,钻进过程中要及时补充泥浆,保持对孔壁的静液压力。根据土层调整泥浆的性能指标,遇易塌孔的土层应增大泥浆比重和粘度。
4.2.4钢筋笼骨架外侧设置控制混凝土保护层厚度的垫块,竖向间距为2m,径向圆周不少于4处。钢筋笼吊放入孔应对中、慢放,防止碰撞孔壁。钢筋笼入孔,应牢固定位。
4.2.5桩基成孔后认真清理孔底沉渣,严格控制沉渣厚度符合设计要求。
4.2.6灌注水下混凝土。灌注前导管做好水密承压和接头抗拉试验。混凝土应具有良好的和易性,其坍落度控制在180―220mm。首批灌注水下混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度和填充导管底部的需要;混凝土应连续灌注,中途停顿时间不大于30min;导管埋置深度控制在2―6m;灌注的桩顶标高比设计高出0.8―1.0m。
4.2.7钻孔、安装钢筋笼、下导管浇灌水下混凝土各工序间要紧密配合,尽量缩短成孔至浇筑混凝土之间各工序的时间,防止软岩层长时间浸水软化,降低桩的侧阻力和端阻力。
4.2.8钻孔过程中,应及时分析挖出的泥渣,与地质资料进行比对,做好记录。如发现钻进地层与地质资料有较大出入,应及时汇报。
5.注意事项
5.1.1旋挖钻成孔工艺不适宜施工硬度较大的岩层,主要原因是钻进效率低、钻齿磨损大,钻杆易扭曲变形,机械故障率高。不要让钻机在极限状态下工作,以免增加机械故障率。
5.1.2施工过程中,注意对机械的保养,机械发生故障后,更换配件修复时间较大,影响工程进度。
5.1.3旋挖钻机质量大,加之使用大型起重机械辅肋作业,会对地基产生较大的附加应力。因此,对在软土地层上施工,护筒的壁厚、埋深要适当加大,防止产生缩径、塌孔。
6.工程实例
南京某高架桥全线采用双向六车道高架形式,桥梁最大跨径60m,宽25.5m,全线长约2.8km。桥梁上部结构采用预应力钢筋混凝土连续箱梁结构,基础采用钻孔嵌岩灌注桩,共有670多根,桩径分别为Φ1.2m和Φ1.5m,桩长20―40m,桩端持力层为中风化泥岩、泥质粉砂岩。工地两侧是商家和居民区,环保要求高。
该工程钻孔灌注桩基础采用旋挖钻机施工,共投入8台SD200/220型旋挖钻机,桩基施工在两个月内基本完成。
施工过程中,由旋挖钻挖出的泥渣由装载机及运渣车及时清运或打堆进行覆盖,泥浆采用可移动式钢板泥浆池供给和回收,做到了环保、节能,施工现场达到了无泥浆、无扬尘的文明工地要求。
旋挖钻机施工时,采用上述施工技术措施和质量控制方案进行管理,桩基质量得到有效控制。经检测,钻孔灌注桩全部为Ⅰ类桩,桩基承载力满足设计要求,取得了令人满意的效果。
7.结语
旋挖钻机在市政桥梁桩基工程中的施工实践表明,采用旋挖钻机进行钻孔灌注桩的施工能充分满足市政桥梁工程的施工场地小、路线长,安全文明施工标准高、工期紧的要求。
参考文献:
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