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淺析旋挖鉆機(jī)在市政工程中的應(yīng)用論文
【摘要】本文結(jié)合南京市寧溧路快速化改造工程，對(duì)3種類型鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔工藝比選，在該工程中鉆孔灌注樁采用旋挖鉆施工。介紹旋挖鉆機(jī)鉆孔的工作原理及施工工藝，闡述旋挖鉆在市政工程應(yīng)用，對(duì)以后同類工程具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】旋挖鉆機(jī) 施工工藝 鉆孔灌注樁
1 工程概況
寧溧路快速化改造工程位于南京市主城東南部，起于雙橋門立交南端，終于麥德龍路，改造里程約2.5公里。其中SG1標(biāo)段主要包括新建主線雙向四車道高架及地面雙向六車道改造，新建兩條單向三車道匝道、四條單向單車道匝道等。共有鉆孔灌注樁總計(jì)約335根，樁徑1.2～1.5m，樁長(zhǎng)20～39m。
該工程樁基處地質(zhì)情況相對(duì)較復(fù)雜，巖土層為雜填土、素填土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土混卵礫石、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖。工程場(chǎng)地位于突起帶之間的基巖盆地中，沉積有厚層的泥質(zhì)粉砂巖、泥巖和細(xì)砂巖，覆蓋層厚度變化較大，且基巖巖面起伏變化也比較大。作為樁基持力層的中風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，屬軟巖-極軟巖，遇水易軟化。
2 工程難點(diǎn)
本工程施工主要難點(diǎn)：
�、倌暇┦袇^(qū)施工，交通壓力大，施工區(qū)域極其狹��；
②工期較緊，樁基數(shù)量較多；
�、鄣靥庺[市區(qū)和綠化帶，環(huán)保要求較高；
3 鉆機(jī)選型
針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境及上述施工難點(diǎn)，為滿足工期及施工質(zhì)量要求，主要對(duì)3種類型鉆機(jī)鉆孔工藝進(jìn)行了研究比選[1-3]，3種類型鉆機(jī)鉆孔工藝區(qū)別見，表1。
根據(jù)上述比較結(jié)果以及樁基施工的特點(diǎn)、工程地質(zhì)條件和該工程對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，本工程選用BG200旋挖鉆機(jī)，要求旋挖機(jī)同時(shí)配備筒鉆頭和螺旋鉆頭，在上層土層中使用筒鉆頭并控制鉆進(jìn)速度；在進(jìn)入較硬的基巖或礫石層后，用筒鉆頭難以鉆進(jìn)后，可采用螺旋鉆頭與筒鉆頭交替使用的方法鉆進(jìn)。
4 旋挖鉆機(jī)施工工藝
4.1 工作原理
旋挖鉆成孔首先是通過鉆機(jī)自有的行走功能和桅桿變幅機(jī)構(gòu)使鉆具迅速達(dá)到樁位，利用桅桿導(dǎo)向下放鉆桿將底部帶有活門的筒式鉆頭置放到孔位，鉆機(jī)動(dòng)力頭裝置為鉆桿提供扭矩，加壓裝置通過加壓動(dòng)力頭的方式將加壓力傳遞給鉆桿、鉆頭，鉆頭回旋破碎巖土，并直接將其裝入鉆頭內(nèi)，然后再由鉆機(jī)提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土，這樣循環(huán)往復(fù)，不斷取土、卸土，直至鉆到設(shè)計(jì)孔深。
4.2 護(hù)筒埋設(shè)
護(hù)筒埋設(shè)是旋挖作業(yè)中的關(guān)鍵。護(hù)筒采用12mm厚鋼板卷制而成，護(hù)筒內(nèi)徑較樁徑大20cm。在焊接接頭處均加設(shè)15cm寬的鋼帶，護(hù)筒底加設(shè)50cm寬的鋼帶作為刃腳，以為加強(qiáng)鋼護(hù)筒的整體剛度。首先采用人工風(fēng)鎬破除既有道路瀝青面層及路基層，然后利用旋挖鉆機(jī)的桶型鉆頭進(jìn)行開孔，開孔完畢后，利用鉆桿桅桿上的副卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊護(hù)筒，輔助人工推移，進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)，護(hù)筒頂口高出地面約30cm。沿護(hù)樁拉十字線復(fù)核護(hù)筒中心，使護(hù)筒中心豎直線與樁中心線重合，并在護(hù)筒口用紅油漆標(biāo)識(shí)護(hù)樁方向線位置。經(jīng)確認(rèn)護(hù)筒平面位置的偏差不超過50mm，豎直線傾斜度不大于0.5%，則將其四周用粘土夯實(shí)。
4.3 泥漿制備
由于旋挖鉆成孔極快，對(duì)于護(hù)壁要求就更為嚴(yán)格，在泥漿制備上一定要嚴(yán)格要求，否則極易造成塌孔。造漿材料選擇優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土，不能使用孔內(nèi)原土造漿護(hù)壁，膨潤(rùn)土作為泥漿原料一般為用水量的8%，造漿前應(yīng)根據(jù)泥漿性能指標(biāo)的要求做泥漿配合比的試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)按照泥漿配合比用制漿機(jī)拌制泥漿并存入儲(chǔ)漿池。特殊情況下，在使用黏土作為造漿材料時(shí)應(yīng)符合下列要求：
�、僮匀伙L(fēng)干后，用手不易掰開捏碎。
�、诟赏疗扑闀r(shí)，斷面有堅(jiān)硬的尖銳棱角。
�、塾玫肚虚_時(shí)，切面光滑、顏色較深。
�、芩䴘窈笥姓郴校铀铣赡喔嗪�，容易搓成1mm的細(xì)長(zhǎng)泥條，用手指揉捻，感覺砂礫不多，浸水后能大量膨脹。
4.4 鉆進(jìn)出渣
旋挖鉆機(jī)鉆孔施工中，泥漿為單向供應(yīng)，在孔口注漿即可，與常規(guī)鉆機(jī)泥漿循環(huán)系統(tǒng)有較大的區(qū)別，部分泥漿隨筒鉆出渣而排出，損耗較大，需要隨時(shí)觀察孔內(nèi)泥漿標(biāo)高，一般應(yīng)高出護(hù)筒底口1m以上。由于旋挖鉆機(jī)鉆渣由筒鉆直接取出孔口，需要裝載機(jī)及運(yùn)渣車輛配合，及時(shí)將鉆渣轉(zhuǎn)移至指定堆放場(chǎng)地。鉆進(jìn)至鉆機(jī)顯示深度在設(shè)計(jì)深度以上1m左右時(shí)，采用經(jīng)檢定過的鋼絲測(cè)繩進(jìn)行精確測(cè)量，避免出現(xiàn)后期超鉆深度過大。
4.5 清孔
由于旋挖鉆的施工特點(diǎn)，能夠采用掏渣法進(jìn)行清孔，對(duì)于后期二次清孔是有利的。到達(dá)設(shè)計(jì)孔深前，最后一次下鉆時(shí)采用減壓吊鉆，并掃孔2～3圈，將孔底鉆渣盡可能取出，并保證孔底大致平整。旋挖成孔后利用旋挖鉆機(jī)掏渣鉆斗進(jìn)行掏渣，保證樁底沉淀層厚度符合設(shè)計(jì)及驗(yàn)標(biāo)要求(摩擦樁不大于20cm)。在水下砼澆筑前，應(yīng)復(fù)查樁底沉渣厚度，不滿足要求時(shí)進(jìn)行二次清孔，二次清孔采用高壓風(fēng)或泥漿置換法，泥漿置換法為常規(guī)施工方法，而高壓風(fēng)或者高壓泥漿噴射，即在混凝土灌注前，對(duì)孔底進(jìn)行高壓射風(fēng)或射泥漿數(shù)分鐘，使沉淀物漂浮滿足沉渣厚度要求后，立即灌注水下混凝土。
5 旋挖鉆在市政工程中的應(yīng)用
旋挖鉆機(jī)具有成孔速度快、環(huán)境污染小、操作靈活方便、適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合該市政工程中樁基施工特點(diǎn)，在施工中需特別注意以下幾點(diǎn)：
重視開挖探溝。市政工程的地下管線情況極其復(fù)雜，涉及到自來水、國(guó)防、電信、煤氣、電力等諸多方面，盡管開鉆前就取得了地下管線的布置圖，但有些老管線在圖上可能漏標(biāo)，管線圖的精度也不能滿足實(shí)際施工需要。如果貿(mào)然鉆進(jìn)，有可能會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失，同時(shí)影響進(jìn)度。所以在樁位放樣完成后，就必須開挖探溝，深度根據(jù)實(shí)際需求宜為1～3m。同時(shí)在埋設(shè)護(hù)筒的鉆進(jìn)過程中，一定要緩速鉆進(jìn)，遇到異常情況立即停鉆，提鉆后查看情況。 制作可移動(dòng)式鋼板泥漿池。在市政工程中，由于施工區(qū)的狹小，施工線較長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境保護(hù)要求較高，制作可移動(dòng)式鋼板泥漿池，提高泥漿循環(huán)利用率，降低污染，加快施工進(jìn)度。
根據(jù)不同的地質(zhì)條件，選擇不同的成孔方式。針對(duì)本工程中地質(zhì)較差的世紀(jì)廣場(chǎng)旁樁基，從泥面至泥面下10m左右均為松散的建筑垃圾回填，采用傳統(tǒng)的方法不能滿足其穩(wěn)定性，避免塌孔事件發(fā)生，從而選擇使用長(zhǎng)度8～10m，壁厚1cm左右長(zhǎng)護(hù)筒鉆進(jìn)成孔，再使用泥漿護(hù)壁，取得了比較好的效果。對(duì)于地質(zhì)條件比較好的，采用螺旋鉆+干成孔的方式，最后采用筒鉆掃孔，同時(shí)必須遵循“3個(gè)提前”(即提前制作鋼筋籠，提前運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，提前在現(xiàn)場(chǎng)焊接)，爭(zhēng)取鋼筋籠一次性吊裝完成，做好澆筑混凝土的前期準(zhǔn)備工作。按放鋼筋籠到澆筑完混凝土整過過程不超過40分鐘，這樣，避免塌孔，再次清理孔底的工作，加快了施工進(jìn)度，同時(shí)也保證了樁身的質(zhì)量。對(duì)于較復(fù)雜的覆蓋層情況時(shí)，此時(shí)操作人員需根據(jù)出渣土質(zhì)以及進(jìn)尺情況，合理控制鉆進(jìn)速度和提鉆速度，避免對(duì)孔壁造成較大的擾動(dòng)，防止在鉆進(jìn)過程中發(fā)生坍孔事故。對(duì)于實(shí)際地質(zhì)情況與地堪報(bào)告相差較大時(shí)，采用不同旋挖鉆進(jìn)都無法鉆進(jìn)，鉆齒磨損極大時(shí)，應(yīng)及時(shí)停鉆，防止傷害旋挖鉆機(jī)，此時(shí)可選擇其他方式成孔，從而避免推遲工期，減小經(jīng)濟(jì)損失。
BG200旋挖機(jī)具有回位定位功能，每次提鉆拋土后就不需要進(jìn)行對(duì)中，從而提高鉆進(jìn)效率，也保證樁位的準(zhǔn)確。但由于市政工程的高強(qiáng)度要求，應(yīng)當(dāng)避免在鉆進(jìn)過程中為節(jié)約樁位復(fù)測(cè)時(shí)間，沒有鉆到設(shè)計(jì)標(biāo)高就移動(dòng)鉆機(jī)埋設(shè)護(hù)筒，一旦發(fā)生，必須重新利用護(hù)樁對(duì)中，在鉆進(jìn)的過程中必須保護(hù)護(hù)樁，不得一開鉆就破壞護(hù)樁。
6 結(jié)語(yǔ)
在施工高峰期間共安排5臺(tái)旋挖機(jī)，日均成樁4根，最高日成樁8根。相比普通回旋鉆機(jī)，工效提高了將近1倍。由于采用可移動(dòng)式鋼板泥漿池等方法，并及時(shí)運(yùn)出樁基渣土，降低了對(duì)周邊環(huán)境的影響，有效地保護(hù)周圍環(huán)境，實(shí)現(xiàn)清潔、文明施工。同時(shí)結(jié)合市政工程的特點(diǎn)，因地制宜的采取各種施工措施，其鉆孔過程順利，成孔質(zhì)量良好，經(jīng)過第三方檢測(cè)，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求，并取得了較好的鉆孔經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以后同類型的旋挖鉆施工具有一定的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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