三一旋挖钻机报价浅谈旋挖钻机在钻孔灌注桩施工中的应用

时间：2019-04-22 03:19:09　来源：雅意学习网本文已影响人

　　【摘要】本文结合杭州市德胜东路（沪杭高速-文汇路）改造提升工程，该工程中钻孔灌注桩采用旋挖钻机施工。本文主要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；施工工艺；钻孔灌注桩
　　【中图分类号】 TU753.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）03-012-02
　　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。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，旋挖钻机的额定功率一般为125～450kW，动力输出扭矩为120～400kN·m，最大成孔直径可达1.5～4m，最大成孔深度为60～90m，可以满足各类大型基础施工的要求。
　　1　工程概况
　　杭州市德胜东路（沪杭高速-文汇路）改造提升工程江干段03标，全长1.715km。采用“高架+地面”的形式，主线为全高架桥，双向六车道。共有钻孔灌注桩总计约517根，桩径1.0～1.5m，桩长65～66m，采用以中等风化钙质石英粉砂岩为桩端持力层。
　　2　地质条件
　　经详勘调查，该工程场地第四纪覆盖层厚度约为60米，上部为河口相地层，系钱塘江口近代冲海积沉积的粉砂性土地层，中部为陆海相软、硬土层交替沉积地层（以海相软层为主），下部为古钱塘江冲洪积沉积的砂砾石层，基岩为中生界白垩系地层（钙质石英粉砂岩）。各岩土层为杂填土、素填土、淤泥、砂质粉土、粉砂、粘质粉土夹淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土夹粉土、淤泥质粉质粘土夹粉土、淤泥质粘土、灰色粉质粘土、灰色含砂粉质粘土、砾砂、圆砾、粉质粘土、粉细砂、含砾中砂、全风化钙质石英粉砂岩、强风化钙质石英粉砂岩、中等风化钙质石英粉砂岩。
　　3　钻机选型
　　本工程钻孔深度均在69~73米之间，进入中风化钙质石英粉砂岩6米，设计桩径为Φ1000mm、Φ1200mm、Φ1500mm，依据工程勘察资料，结合设计要求及工程进度等因素，拟选用大型旋挖钻机进行钻孔桩的成孔施工。
　　旋挖钻机成孔优点
　　各种成孔机械都有各自不同的施工特点，受自身机械性能及施工条件的限制。把它们与旋挖钻机作施工工艺、适用地质及施工特点、施工局限性等方面的比较，可以发现旋挖钻机施工较传统方法有很多优点。
　　3.1　成孔速度快。由于旋挖钻机钻头直接从孔内提取岩土，故成孔速度快。由于孔底沉渣少，易于清孔，故质量得到了充分的保证。
　　3.2　施工现场环保、干净。旋挖钻机由钻头旋挖取土，钻杆将钻头提出孔内再卸土。旋挖钻机的泥浆仅仅用来护壁，而不用于排碴，旋挖钻机使用较少的泥浆，即可满足钻孔护壁的需要，因而，施工现场整洁，对环境造成的污染小，降低了施工成本。
　　3.3　行动方便。旋挖钻机具有履带，可以自行走，旋挖钻机钻进前对孔的定位非常准确、方便。
　　3.4　适应地层能力强。旋挖钻机配备不同钻头，即可用于对付沙层、土层、卵砾石、岩层等不同地质，不受地域限制。
　　3.5　机动性强。旋挖钻机能独立作业。钻机的安装、拆卸无需辅助设施来完成，且能适应复杂地形的工地。占用空间小。
　　4　旋挖钻机施工工艺
　　4.1　工作原理。旋挖钻机成孔工艺与其它桩机不同。旋挖钻机采用静态泥浆护壁钻斗取土的工艺，是一种无冲洗介质循环的钻进方法。
　　旋挖钻机具有行走和整体回转功能，旋挖钻机钻孔取土时，依靠钻杆和钻头自重切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成钻孔取土；遇硬土时，自重力不足以使斗齿切入土层，此时可通过加压油缸对钻杆加压，强行将斗齿切入土中，完成钻孔取土。钻斗内装满土后，由起重机提升钻杆及钻斗至地面，拉动钻斗上的开关即打开底门，钻斗内的土依靠自重作用自动排出。
　　旋挖钻机行走机动灵活，终孔后能快速的移位至下一桩位施工。
　　4.2　护筒埋设。护筒埋设是旋挖作业中的关键，具有导正钻具、控制桩位、隔离地面水渗漏、防止孔口坍塌、抬高孔内静压水头和固定钢筋笼等作用，应认真有效的埋设。
　　4.2.1　根据现场水文地质条件、为确保孔壁安全及本着控制成本有利施工的原则，护筒的长度确定在3~4.5m，护筒用10mm钢板卷制而成，直径120cm、140cm、170cm，顶部焊接两个吊环，供提拔护筒时使用。护筒焊缝采用双面焊，严格按照规范执行，竖焊之间对接应相互错开不得小于1m。
　　4.2.2　护筒埋设前先根据桩位引出四角控制桩，以控制护筒埋设位置。控制桩用φ14钢筋制作，打入老土中至少30cm。桩基钻进至5～8m，下设钢护筒，护筒埋设采用旋挖钻机，护筒周围要填土、捣实，避免漏浆，护筒中心与桩位中心偏差不大于50mm，并保证护筒垂直、水平及稳定。
　　灌注桩成孔施工允许偏差
　　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。①根据本工程地层特点，选用优质膨润土+纯碱+离子纤维素三种混合泥浆护壁。造浆前对材料按配合比进行试配，选定最优配合比；②泥浆拌制选用高效、低噪音的高速回转搅拌机，制浆能力250m3/d；③储浆池内泥浆应经常搅动，保持指标均一，避免沉淀或离析；④护筒内的泥浆面保持在护筒下30~50cm，并高出地下水位1.0m以上；⑤废弃的浆、渣应进行处理，防止污染环境。
　　本工程泥浆配合比
　　泥浆应符合下列要求
　　4.4　钻孔定位。钻机就位时，必须保持平整、稳固，不发生倾斜。就位后，利用自动控制系统调整其垂直度，钻机安放定位时，要机座平整，机塔垂直，钻头中心与护筒十字线中心对正，注入稳定液后，进行钻孔。
　　4.5　钻进成孔。成孔前必须检查钻头保径装置，钻头直径、钻头磨损情况，施工过程对钻头磨损超标的及时更换；根据土层情况正确选择钻斗底部切削齿的形状、规格和角度。　　钻孔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，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。
　　钻进过程中经常检查钻杆垂度，确保孔壁垂直。控制钻头在孔内的升降速度，防止因浆液对孔壁的冲刷及负压而导致孔壁塌方。钻进施工时，利用正铲及时将钻渣清运，保证场地干净整洁。钻进达到要求孔深停钻后，注意保持孔内泥浆的浆面高程，确保孔壁的稳定。
　　成孔深度达到设计要求后，应尽快进行钻机移位、终孔验收工作；从清孔停止至混凝土开始浇灌，应控制在1.5-3h，一般不得超过4h，否则应重新清孔。
　　4.6　施工注意事项。①钻机施工中检查钻斗，发现侧齿磨坏、钻斗封闭不严时必须及时整修。②泥浆初次注入时，垂直向桩孔中间进行入浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。③因砂层中钻进速度过快易造成塌孔现象，在钻机施工时应严格控制钻进速度，做好护壁工作。④钻进时要注意检查钢丝绳、钻头连接情况，发现问题及时处理。同时检查钻机整体状况，并定期进行保养。
　　旋挖钻机施工工艺流程图
　　
　　
　　5　结束语
　　旋挖钻机用于钻孔桩施工优势明显，适用性强；自动化程度高，劳动强度低；钻进效率高；成桩质量好；环境污染小。能显著地提高工程施工效率和工程质量。
　　在本工程旋挖钻机施工过程中发现，提升筒式钻斗时，其下部产生较大负压力作用，产生“吸钻”现象，容易造成孔壁颈缩。因此，本工程旋挖钻机的筒式钻斗进行了改进，在筒壁上加设4块双曲面护壁钢板，两两对称布置，为防止升降时碰坏孔壁，钻斗旋转时双曲面护壁钢板直径小于孔径2cm。由施工现场实践得知，改善后的钻斗在提升过程中液压系统压力显著减小，对钻孔颈缩现象能够起到较好的改善。
　　参考文献
　　1　中交第一公路工程局有限公司．公路桥涵施工技术规范（JTG/T
　　F50-2011）．人民交通出版社．2011
　　2　住房和城乡建设部．城市桥梁工程施工与质量验收规范（CJJ 2-
　　2008）．中国建筑工业出版社．2009
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　　4　郭玉文．旋挖钻机在北京城市铁路高架桥桩基施工中的应用[J]．铁
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　　5　周红军．我国旋挖钻进技术及设备的应用与发展[J]．探矿工程．2003

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