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  • 旋挖鉆機培訓 — 就業

    施工方案

    2019-10-08 -
    國內旋挖鉆機的現狀與施工要點

    國內旋挖鉆機的現狀與施工要點

    概述

    旋挖鉆機是一種適合建筑基礎工程中成孔作業的施工機械。旋挖鉆機采用液壓履帶式伸縮底盤、自行起落可折疊鉆桅、伸縮式鉆桿、帶有垂直度自動檢測、調整、孔深數碼顯示等。旋挖鉆機配合不同鉆具,適用于干式(短螺旋)或濕式(回轉斗)及巖層(巖心鉆)的成孔作業。旋挖鉆機還可配掛長螺旋鉆、地下連續墻抓斗、振動樁錘等,實現多功能特點,其施工效率高,是市政建設、鐵路、公路橋梁、地下連續墻、水利、防滲護坡等理想的基礎施工設備。旋挖鉆機適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、沙土層以及短螺旋不能鉆進的含有部分卵石、碎石的地層。采用巖心鉆頭,還可嵌入巖層。

    一、旋挖鉆機國內的現狀

    目前國內已開發旋挖鉆機的主要企業見表1:

    二、施工技術點

    1、旋挖鉆機施工工藝步驟:第一步:旋挖鉆機的就位

    第二步:鉆頭輕輕著地,旋轉,開鉆。最好以鉆頭自重作為鉆進壓力,以更好的保證樁基精度

    第三步:當鉆頭里裝滿土砂料,提升出孔外。注意孔內地下水位情況,及時補充水,以防坍塌。

    第四步:旋挖鉆機旋回,將鉆頭內的土砂料傾倒在土方車或地上

    第五步:關上鉆頭活門,旋挖鉆機旋回到原位,鎖上鉆機旋轉體

    第六步:放下鉆頭

    第七步:埋設護筒,放入泥漿。按照工地現場土質情況,放下一定長度的護筒。護簡直徑一般應比樁徑大100mm,以便鉆頭在孔內自由升降。按現場土質情況,調配泥漿。如果現場土質都是比較好的粘性土,可以考慮不注入泥漿或清水,直接鉆進。

    第八步:鉆孔完成,進行第一次清孔,并測定深度

    第九步:放入鋼筋籠

    第十步:放入導管

    第十一步:進行第二次清孔

    第十二步:進行水下混凝土灌注

    第十三步:拔出護筒,清理樁頭沉淤回填,成樁

    2、施工注意點

    (1)護筒施工

    護筒的埋設的意義:護筒埋設工作是旋挖鉆孔機施工的開端,護筒平面位置與豎直度準確與否,護筒周圍和護筒底腳是否緊密,不透水,對旋挖鉆孔機成孔、成樁的質量都有重大的影響。埋設護筒時應通過定位的控制樁放樣,把旋挖鉆孔機鉆孔的位置標于坑底。再把護筒吊放進坑內,找出護筒的圓心位置,用十字線在護筒頂部或底部,然后移動護筒,使護筒中心與旋挖鉆孔機鉆孔中心位置重合。同時用水平尺或垂球檢查,使護簡堅直。此后即在護筒周圍對稱地、均勻地回填最佳含水量的粘土,要分層夯實,達到最佳密實度。夯填時要防止護筒偏斜。

    護筒的制作及埋設的原則:

    ①護簡采用鋼護筒,長度4m以內采用厚4~6mm的鋼板制作,長度大于4m的采用厚6~8mm鋼板制作。護筒埋置較深時,采用多節護筒連接使用,連接形式采用焊接,焊接時保證接頭圓順同時滿足剛度、強度及防漏的要求。

    ②護筒內徑大于鉆頭直徑,具體護簡直徑按設計要求選用。

    ③護筒埋設深度滿足設計及有關規范要求,河流中將護筒埋置在較堅硬密實的土層中0.5m以上。

    ④護筒頂高出施工水位或地下水位1.5-2.0m,并高出施工地面0.3m。

    ⑤護筒埋設前,先準確測量放樣,保證護筒頂面位置偏差不大于5cm,埋設中保證護筒斜度不大于1%

    (2)、泥漿

    ①泥漿的意義

    制備泥漿是旋挖鉆機能否成孔的關鍵,也是影響鉆孔進度和樁基混凝土質量的關鍵。泥漿過稀時不能浮碴影響鉆進,過稠時泥漿附在孔壁和鋼筋上,影響樁基混凝土的質量。成孔采用制備漉漿作為孔樁護壁,泥漿材料選用膨潤土或粘土、聚丙烯酰胺以及燒堿,制備泥漿在泥漿池內進行,每立方米泥漿需膨潤土450—500kg,加入適量燒堿可提高泥漿的粘度,實驗證明:這樣的泥漿粘土顆粒懸浮均勻,沉淀少,性能穩定,滿足了鉆孔需要。 <BR>②泥漿性能指標

    制漿前,應先把粘土塊盡量打碎,在井孔外以泥漿攪拌機制成泥漿后使用。為了回收泥漿原料和減少環境污染,均應設置泥漿循環凈化系統。在鉆進過程中,根據地層不同情況,保持一定的靜水水頭壓力,按平衡鉆進原理指導泥漿管理工作,盡量利用地層粘土,自然造漿,泥漿稠度不能滿足要求時,應選擇造漿能力強、粘度大的粘性土進行造漿,以提高泥漿稠度,確保鉆進過程不塌孔,不縮孔。

    工程泥漿性能指標參考值見表3

    樁孔施工采用一次性全面不間斷作業,施工中根據出渣情況判斷土層結構及時合理地調整泥漿性能指標,遇松散地層時,適當增大泥漿相對密度和粘度,保持孔內水頭高度,盡量減輕沖液對孔壁的影響,同時降低轉速和鉆壓以滿足施工質量控制要求。

    ③泥漿性能參數 <BR>泥漿池可根據現場實際條件砌筑,此外自備兩臺用鋼板焊制的泥漿池,泥漿性能參數參考值如下見表3

    (3)、合理控制鉆斗的升降速度 <BR>在開始鉆進或穿過軟硬層交界處時,為保持鉆桿豎直,宜緩慢進尺。在鉆進過程中如發現鉆桿搖晃或難鉆進時,可能是遇到硬石、石塊或硬物等,這時應立即提鉆檢查,等查明原因并妥善處理后再鉆,以免導致樁孔嚴重傾斜、偏移,甚至使鉆桿、鉆具扭斷或損壞。鉆進過程中應隨時清除孔口積土和地面散落土。遇到孔內滲水、塌孔、縮頸等異常情況時,應將鉆具從孔內提出,研究妥善處理。在有漿鉆孔時要合理控制鉆斗的升降速度。主要指標參考值見表5,鉆斗控制轉速參考值見表6。

    (4)、鋼筋籠

    ①鋼筋籠制作 <BR>鋼筋籠制作及吊放、根據設計,計算箍筋用料長度、主筋分布段長度,將所需鋼筋調直后用切割機成批切好備用。由于切斷待焊的主筋、箍筋、繞筋的規格尺寸不盡相同,注意分別擺放,防止錯用。在鋼筋圈制作臺上制作箍筋并按要求焊接。將支撐架按2~3m的間距擺放在同一水平面上對準中心線,然后將配好定長的主筋平直擺放在焊接支撐架上。將箍筋按設計要求套入主筋(也可將主筋套入箍筋內)并保持與主筋垂直,進行點焊或綁扎。箍筋與主筋焊好或綁扎后,將繞筋按規定間距繞于其上,用綁扎絲綁扎并間隔點焊固定。

    ②鋼筋籠加工的技術標準 <BR>鋼筋籠加工的基本要求,主筋保護層厚度70ram;主筋除銹、調直,加強環筋要求正園(長徑—短徑差不大于10mm),主筋搭接接頭錯開不少于900mm(≥35D),同一截面接頭數目不多于主筋根數的50%;主筋對接采用對焊或電弧搭接焊,采用電弧搭接焊時搭接長度單面焊不小于10d,雙面焊不小于5d;鋼筋應有出廠合格證和復試報告。鋼筋籠加工時尺寸偏差應符合鋼筋籠制作允許偏差表規定。檢驗數量、每根樁均應檢查。幾何尺寸符合下列要求參考值見表7:(3)、合理控制鉆斗的升降速度 <BR>在開始鉆進或穿過軟硬層交界處時,為保持鉆桿豎直,宜緩慢進尺。在鉆進過程中如發現鉆桿搖晃或難鉆進時,可能是遇到硬石、石塊或硬物等,這時應立即提鉆檢查,等查明原因并妥善處理后再鉆,以免導致樁孔嚴重傾斜、偏移,甚至使鉆桿、鉆具扭斷或損壞。鉆進過程中應隨時清除孔口積土和地面散落土。遇到孔內滲水、塌孔、縮頸等異常情況時,應將鉆具從孔內提出,研究妥善處理。在有漿鉆孔時要合理控制鉆斗的升降速度主要指標參考值見表5,鉆斗控制轉速參考值見表6。

     

    旋挖鉆機施工工藝及控制

       前言
      隨著高速公路的迅速發展,鉆孔灌注樁運用在公路橋梁基礎工程中日益增加,在大中橋梁中的運用顯得愈來愈重要,同時也促進了橋梁鉆孔灌注樁施工技術的快速發展。近幾年來,旋挖鉆機是鉆孔灌注樁施工中一種較先進的施工方法,該施工方法主要特點是施工效率高,適用于工期要求緊的工程項目。在成章互通主線跨省道239橋樁基施工中發揮了充分的作用,同時使現場技術人員掌握了新技術,加塊了施工進度,確保了工程質量。
      二   工程概況
      成章互通主線跨省道239橋位于常州市武進區嘉澤鎮成章南,橋梁角度90°,橋梁全長692.85m?;A采用鉆孔灌注樁,樁徑分別為1.4m、1.5m,樁長45m、47m、50m、不等,數量為124根。地基巖土主要以可塑或硬塑狀中偏低壓縮性粘土、亞粘土、中間夾有中密-密實狀態的粉砂層及中密-密實狀態的亞砂土層為主。
      三   設備特點
      用于樁基施工的旋挖鉆機是東明TRM140型,其最大扭矩140KN.m,最大旋挖速度6-23rpm,發動機功率192KW,最大樁徑1500mm。適用于粘性土、粉質土、砂土等土層施工,該鉆機通過鉆斗的旋轉、削土、提升、卸土,反復循環而成孔,并具有功率大、鉆孔速度快、移位方便、定位準確、工作效率高、噪音小、環保的特點。
      四   工程施工

    (一)   施工方案確定
      根據該橋址處地質情況、施工工期要求緊、施工場地受到限制、環保等因素,易選用旋挖鉆機成孔。
     ?。ǘ?/span>   施工準備
      施工圖紙的會審,測量放樣,施工場地平整,機械設備、材料的進場。組織施工人員對施工現場進行深入的調查和研究,收集與施工相關資料,采用合理的施工組織方法,使樁基施工保持連續、均衡、有節奏地進行。
      機械設備投入旋挖鉆機2臺(東明TRM140型),配備泥漿泵,16~25T汽車吊2臺等設備。
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    1.   機械就位、護筒埋設
      施工場地平整處理,保證旋挖鉆機底座場地應平整、夯實,避免在鉆進過程中鉆機產生沉陷。
      樁位確定后,利用十字線放出四個控制樁位,并以四個控制樁為基準進行埋設護筒。
      護筒埋設:護筒由厚度4-6mm鋼板制成,護筒直徑比樁基孔徑大100-150mm,每節護筒長度1.5-3.0m,護筒至少高出地面750px。以防止雜物、泥水流入孔內。
      旋挖鉆機在埋設護筒時,應由人工進行輔助配合,護筒埋設利用旋挖機的鉆斗擠壓作用做相應的調整。
    2.   泥漿調制
      因鉆機施工中泥漿可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、懸浮鉆渣等作用,為此泥漿是保證孔壁穩定的重要因素。由于地基巖土中又夾有粉砂土層、亞砂層,地面水位較高的特點,調制出良好泥漿的各項性能指標尤為重要。
      泥漿相對密度:1.02-1.10,粘度:18-22s,砂率≤4%,泥皮厚度:<2mm,PH值:大于7。
      施工過程中隨時檢測清孔后灌注砼時泥漿的各項性能指標,確保泥漿對孔壁的撐護作用,避免發生施工事故。
    3.   鉆孔施工
      旋挖鉆機采用筒式鉆斗。鉆機就位后,調整鉆桿垂直度,注入調制好的泥漿,然后進行鉆孔。當鉆頭下降到預定深度后,旋轉鉆斗并施加壓力,將土擠入鉆斗內,儀表自動顯示筒滿時,鉆斗底部關閉,提升鉆斗將土卸于堆放地點。鉆機施工過程中保證泥漿面始終不得低于護筒底部,保證孔壁穩定性。通過鉆斗的旋轉、削土、提升、卸土和泥漿撐護孔壁,反復循環直至成孔。如下圖所示。
    4.   改善鉆斗護壁能力
      旋挖鉆機施工初期,提升料筒時,發現提升力顯著增大,有孔壁頸縮現象。經過詳細分析,由于筒式鉆斗完全無護壁作用,在提升鉆斗時,其下部產生較大負壓力作用,致使產生吸鉆”現象,從而造成孔壁頸縮現象。因此,必須對筒式鉆斗進行改進。在筒壁上加焊4塊雙曲面護壁鋼板(或增設導流槽),兩兩對稱布置,為防止升降時碰懷孔壁,鉆頭旋轉時雙曲面護壁鋼板直徑小于孔徑50px。由施工現場實踐得知,改善后的鉆斗在提升過程中液壓系統壓力顯著減小,鉆孔頸縮現象得到改善。
    5.   控制鉆斗鉆進、提升速度
    (1)   旋挖鉆機鉆機過程中應嚴格控制鉆進速度,避免鉆進尺度較大,造成埋鉆事故。
    (2)   若鉆機升降鉆斗時速度過快,鉆斗外壁和孔壁之間的泥漿沖刷孔壁,再加上鉆斗下部產生較大負壓作用,造成孔壁頸縮、坍塌現象。所以鉆斗提升時應嚴格控制其速度,經現場實踐得知,鉆斗升降速度保持在0.75-0.80m/s。當鉆斗粉砂層或亞砂土層時,其升降速度應更加緩慢。
      五   鉆進施工時出現卡埋鉆的控制措施
      卡埋鉆是旋挖鉆機最易發生的施工事故,因此,施工過程中應采取積極主動的措施加以預防。當鉆機施工時出現卡埋鉆現象時,采取切實可行的措施及時進行處理施工事故。
      處理卡埋鉆的方法如下:
    (1)   直接起吊法:采用吊車直接向上起吊即可。
    (2)   鉆斗周圍疏通法:即用水下切割或反循環等方法,清理鉆筒周圍沉渣,然后起吊即可。
      六   施工注意事項
    (1)   由于鉆機設備較重,施工場地必須平整、寬敞,并有一定硬度,避免鉆機發生沉陷。
    (2)   鉆機施工中檢查鉆斗,發現側齒磨懷,鉆斗封閉不嚴時必須及時整修。
    (3)   泥漿初次注入時,垂直向樁孔中間進行入漿,避免泥漿沿著護筒壁沖刷其底部,致使護筒底部土質松散。
    (4)   因粘土層中鉆進過深易造成頸縮現象,在鉆機施工時應嚴格一次鉆進深度。
    (5)   鋼筋籠或探孔器向孔內放置時,應由吊車吊起,將其垂直、穩定放入孔內,避免碰壞孔壁,使孔壁坍塌,在砼澆筑時出現廢樁事故。
    (6)   根據不同地質情況,必須檢測清孔后灌注砼時泥漿性能指標,確保泥漿對孔壁的撐護作用。
    (7)   其他施工工藝事項,應嚴格按照橋涵施工技術規范和標準進行施工。
      七   旋挖鉆機TRM140型成孔優點
    (1)   因該鉆機操作由全液壓系統控制,能保證樁基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各項指標全部達到施工規范要求。
    (2)   該鉆機適用不同地質情況,成孔效率高,約6h左右即可成孔,1天成孔3-4個,是該橋回旋鉆機成孔的5-6倍,因此使用于工期要求緊的工程項目。
    (3)   孔壁穩定性好,成孔后清孔徹底,施工進度快。
    (4)   施工噪音低,不污染環境,使用于環境保護要求高的施工地區。
      八   結束語
      通過本次施工,旋挖鉆機施工方法具有施工質量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應性強、環保的優點。由于旋挖鉆機所形成的孔壁較粗糙,增加了樁側摩阻力,克服了回旋鉆機樁側摩阻力低,以及孔底沉渣多,泥漿管理差的缺點。盡管旋挖鉆機投資較高,但適應性強,最終的經濟效益綜合指標還是遠大于回旋鉆機,可見旋挖鉆機是一種理想的施工工藝。


    本文由旋挖鉆機培訓整理提供。

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