旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用

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1、旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用第37卷第29期2011年10月山西建筑SHANXIARCHITECTUREVo1.37No.29Oct.2011?155?文章编号:1009—6825(2011)29—0155—02旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用叶以挺蒋红星潘江波摘要:结合之江大桥水中钻孔灌注桩施工实例,介绍了钢护筒埋设,泥浆配制等

2、施工技术,指出旋挖钻机在不同地层中的钻进工艺及控制要点,特另1对旋挖钻机深埋硬质岩层钻进工艺进行了研究,为旋挖钻机在硬质岩层钻进提供了一种新的施工方案,对同类工程施工具有指导意义.关键词:旋挖钻机,钻孔灌注桩,钻斗,泥浆比重中图分类号:U445.31文献标识码:A1工程概况之江大桥(又名钱江七桥)处于钱塘江河口段上游,位于闻家堰急弯和珊瑚沙与钱塘江大桥弯道之间,该河段在洪水和潮汐的交替作用下,河床宽浅,潮强流急,河床冲淤变化剧烈,是典型的游荡河道.东侧非通航孔桥共有水中桩基152根直径1.8m和2.0m钻孔灌注桩,桩长63111-一74in不等.2施工准备1)研究分析工

3、程地质.施工前对工程地质,水文情况进行研究,认真分析设计提供的地质勘察报告,对工程地质进行全面分析.对于地质硬度小于5MPa以下的工程地质,分析时应了解水文地质结构参数等土性指标;对于岩性地质,需了解岩石的成因和种类,岩石颗粒的大小和形状,岩石构造及裂隙发育情况,胶结的性质及胶结形式等.2)施工机械与设备配置.针对工程不同地质情况,对旋挖钻机的钻杆,钻具,斗齿,护筒,泥浆,清孔工具等施工机械与设备进行选择和优化.对于硬岩基层深埋下的嵌岩桩基施工,一台旋挖钻机至少要配置若干数量的不同规格和类型的钻具,斗齿,以适应软土和硬岩基层的钻进.3)技术参数设计.针对不同地质情况,优

4、化钻进参数,质量控制措施等.如土壤切削,岩石钻削时加压方式,钻进扭矩,钻斗速度,进尺速度等控制指标.4)钢护筒埋设.钢护筒采用12mm厚钢板卷制而成,护筒内径比桩径大2Ocm,护筒顶要高出钱塘江20年一遇水位1m,护筒底应进入淤泥质粘土层,以免在粉土层引起护筒底塌孔,故本工程钢护筒长度采用25nl,用DZ60振动锤进行埋设,埋设过程中进行跟踪测量,以确保钢护筒的垂直度及平面偏位.3旋挖钻机施工3.1钻斗类型和选用施工中根据不同地质情况,选用合适的钻斗和施工工艺.在淤泥层,泥土,砂层,卵(漂)石层,风化岩层等较软地层钻进时,可采用回转钻斗,回转钻斗一般分单底钻斗,双底捞砂

5、斗.入硬岩基层时,需采用短螺旋钻斗,牙轮钻斗和嵌岩筒钻等钻斗.旋挖钻机螺旋钻斗和双底捞砂钻斗见图1和图2.3.2泥浆制备根据旋挖成孔工艺,旋挖钻进时不易形成泥皮,护壁性相对较差,易缩径和塌孔.因此,在施工时,为防止坍孔,稳定孔内水位及便于挟带钻渣,通常采用膨润土,CNC羧甲基(纤维素钠盐)和纯碱(N%CO)制备泥浆.膨润土为泥浆的主要材料;CNC为泥浆增加粘性,具有使地基土表面形成薄膜而使之强化和降低失水率的作用,掺入量为膨润土的0.05%一0.1%;纯碱的作用可使pH值增大,使粘土颗粒进行分散,粘粒表面负电荷增加,为粘土吸收外界的正离子提供了条件,可增加水化膜厚度,提

6、高泥浆的胶体率和稳定性,降低失水率,掺入量为孔中泥浆的0.1%～0.4%.泥浆指标应根据工程地质具体情况进行合理配制,且泥浆应在高速搅浆筒中高速搅拌15min,然后放入泥浆池中24h后才使用,新制备的泥浆由于未充分膨胀,护壁效果将大大降低.护筒内泥浆水头应比外侧河床高1.5in～2.0In,过高易引起护筒内反串,过低在涨潮时未能及时补充泥浆则引起正串.图l旋挖钻机螺旋钻斗图2旋挖钻机双底捞砂钻斗3.3不同地层施工1)粉土层.根据钱塘江钻孔灌注桩的施工经验,钢护筒需穿过粉土层进入淤泥质粘土层,钻孔平台距离桩顶10.5m,且钢护筒顶需高于20年一遇最高水位,故钢护筒为25m

7、长.由于粉土层均在钢护筒内,故可以采用双底捞砂钻斗快速钻进,在钻进过程中只需及时补充泥浆,保证泥浆液面高于护筒外河床1.5in左右,因此钻进15m深的粉土层只需lh可完成.2)淤泥质粉质粘土层.淤泥质粘土层强度小,胶结性差,钻进容易,但由于护筒底进入该土层约2nl,如快速钻进则会引起护筒底渗漏及塌孔,因此在进入淤泥质粘土层时需减速慢进,控制钻斗提升速度,泥浆比重及水头.注意钻斗提升速度:因为旋挖钻机的自身造浆能力较差,泥浆质量较普通钻机要差得多.且满斗土粒的快速提升会形成活塞作用,出现孔内负压和较高的泥浆流速,容易产生塌孔.所以一般提升速