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1、旋挖钻机在市政工程中的应用研究 【摘要】本文结合南京市宁溧路快速化改造工程,对3种类型钻机进行钻孔工艺比选,在该工程中钻孔灌注桩采用旋挖钻施工。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 1工程概况 宁溧路快速化改造工程位于南京市主城东南部,起于双桥门立交南端,终于麦德龙路,改造里程约2.5公里。其中SG1标段主要包括新建主线双向四车道高架及地面双向六车道改造,新建两条单向三车道匝道、四条单向单车道匝道等。共有钻孔灌注桩总
2、计约335根,桩径1.2～1.5m,桩长20～39m。 该工程桩基处地质情况相对较复杂,岩土层为杂填土、素填土、粘土、粉质粘土、粉质粘土混卵砾石、强风化泥岩、泥质粉砂岩、中风化泥岩、泥质粉砂岩。工程场地位于突起带之间的基岩盆地中,沉积有厚层的泥质粉砂岩、泥岩和细砂岩,覆盖层厚度变化较大,且基岩岩面起伏变化也比较大。作为桩基持力层的中风化泥岩、泥质粉砂岩,属软岩-极软岩,遇水易软化。 2工程难点 本工程施工主要难点:①南京市区施工,交通压力大,施工区域极其狭小;②工期较紧,桩基数量较多;③地处闹市区和绿化带,环保要
3、求较高; 3钻机选型 针对施工现场的施工环境及上述施工难点,为满足工期及施工质量要求,主要对3种类型钻机钻孔工艺进行了研究比选[1-3],3种类型钻机钻孔工艺区别见,表1。 根据上述比较结果以及桩基施工的特点、工程地质条件和该工程对环境保护的要求,本工程选用BG200旋挖钻机,要求旋挖机同时配备筒钻头和螺旋钻头,在上层土层中使用筒钻头并控制钻进速度;在进入较硬的基岩或砾石层后,用筒钻头难以钻进后,可采用螺旋钻头与筒钻头交替使用的方法钻进。 4旋挖钻机施工工艺 4.1工作原理 旋挖钻成孔首先是通过钻机自有
4、的行走功能和桅杆变幅机构使钻具迅速达到桩位,利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的筒式钻头置放到孔位,钻机动力头装置为钻杆提供扭矩,加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆、钻头,钻头回旋破碎岩土,并直接将其装入钻头内,然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,这样循环往复,不断取土、卸土,直至钻到设计孔深。 4.2护筒埋设3 护筒埋设是旋挖作业中的关键。护筒采用12mm厚钢板卷制而成,护筒内径较桩径大20cm。在焊接接头处均加设15cm宽的钢带,护筒底加设50cm宽的钢带作为刃脚,以为加强钢护筒的整体刚
5、度。首先采用人工风镐破除既有道路沥青面层及路基层,然后利用旋挖钻机的桶型钻头进行开孔,开孔完毕后,利用钻杆桅杆上的副卷扬机起吊护筒,辅助人工推移,进行护筒埋设,护筒顶口高出地面约30cm。沿护桩拉十字线复核护筒中心,使护筒中心竖直线与桩中心线重合,并在护筒口用红油漆标识护桩方向线位置。经确认护筒平面位置的偏差不超过50mm,竖直线倾斜度不大于0.5%,则将其四周用粘土夯实。 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。造浆材料选择优质膨润土,不能使用孔内原土
6、造浆护壁,膨润土作为泥浆原料一般为用水量的8%,造浆前应根据泥浆性能指标的要求做泥浆配合比的试验,现场按照泥浆配合比用制浆机拌制泥浆并存入储浆池。特殊情况下,在使用黏土作为造浆材料时应符合下列要求:①自然风干后,用手不易掰开捏碎。②干土破碎时,断面有坚硬的尖锐棱角。③用刀切开时,切面光滑、颜色较深。④水浸湿后有粘滑感,加水合成泥膏后,容易搓成1mm的细长泥条,用手指揉捻,感觉砂砾不多,浸水后能大量膨胀。 4.4钻进出渣 旋挖钻机钻孔施工中,泥浆为单向供应,在孔口注浆即可,与常规钻机泥浆循环系统有较大的区别,部分泥浆随筒
7、钻出渣而排出,损耗较大,需要随时观察孔内泥浆标高,一般应高出护筒底口1m以上。由于旋挖钻机钻渣由筒钻直接取出孔口,需要装载机及运渣车辆配合,及时将钻渣转移至指定堆放场地。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。 4.5清孔 由于旋挖钻的施工特点,能够采用掏渣法进行清孔,对于后期二次清孔是有利的。到达设计孔深前,最后一次下钻时采用减压吊钻,并扫孔2～3圈,将孔底钻渣尽可能取出,并保证孔底大致平整。旋挖成孔后利用旋挖钻机掏渣钻斗进行掏渣,保证桩底沉淀层厚度符
8、合设计及验标要求(摩擦桩不大于20cm)。在水下砼浇筑前,应复查桩底沉渣厚度,不满足要求时进行二次清孔,二次清孔采用高压风或泥浆置换法,泥浆置换法为常规施工方法,而高压风或者高压泥浆喷射,即在混凝土灌注前,对孔底进行高压射风或射泥浆数分钟,使沉淀物漂浮满足沉渣厚度要求后,立即灌注水下混凝土。5旋挖钻在市
