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  • 旋挖鉆機培訓 — 就業

    施工方案

    2020-03-22 -
    旋挖鉆機施工總結

    旋挖鉆機施工總結

                                十五冶二公司    熊勇 孫中然

     

    中國十五冶溧陽項目部承建的江蘇省溧陽宏峰3*5000t/d水泥生產線,基礎的孔樁施工數量較多,業主要求設計院采用人工挖孔樁,樁長在26.0m~33.0m之間,由于地質條件復雜,土質差,在人工挖孔樁施工過程中出現了流砂現象。項目部出于對質量及安全因素的考慮,領導經多次與業主溝通,引進了國內先進的旋挖鉆機,旋挖鉆機的最大成孔深度為63.0M,最大鉆孔直徑為2.0M。它施工速度快,節省人力資源,安全環保,環境適應性強,是國內同等設備效率較高,同條件下優先使用的設備。

    [關鍵詞]:  水泥廠    流砂現象  旋挖鉆機  63.0M  安全環保  優先使用

     

    1、 工程概況

    1.  1工程簡介

    本工程為江蘇省溧陽市宏峰水泥有限公司新建3×5000 t/d 水泥生產項目,位于江蘇省溧陽市周城鎮,距104國道約6km,239省道約2km,廠區與蕪太運河連接。我公司承建從生產配料到水泥外運的主要土建工程建設。

    建設單位:江蘇金峰水泥集團有限公司

    勘察單位:江蘇南京地質工程勘察院

    設計單位:江蘇南京凱盛水泥工程有限公司

    監理單位:江蘇省工程成套設備監理有限公司

     

    1.  2地質概況

         本工程場地座落在魚塘中,地形較為平坦,局部略起伏,高程基本為吳凇工程4m左右。擬建項目基本位于小崗地及崗間坳溝地貌單元, 區域比較廣,基本地質情況如下表:

    地層編號

    層底高程

    (m)

    層底深度(m)

    分層厚度(m)

    柱狀圖

    1:300

    巖土名稱及其特征

    3.04

    0.60

    0.60

     

    素填土:灰黃、灰色,結構松散,主要由粉質粘土組成,頂部多夾植物根徑。

    0.36

    4.00

    3.40

    粉質粘土:灰黃色,飽和,軟塑,中壓縮性.搖振反映緩慢,切面稍有光澤,干強度,韌性中等。

    2

    10.16

    13.80

    9.80

    粉質粘土:灰黃色,飽和,軟塑,中壓縮性.無搖振反映,切面稍有光澤,干強度中等,韌性中等。

    4

    18.66

    22.30

    8.50

    粉質粘土:黃褐,深灰色,飽和,硬塑,局部可塑,中壓縮性,無陣搖反映,刀切面具光澤反應,干強度中等偏高,韌性中等偏高。

    5

    20.26

    23.90

    1.60

    粉質粘土:灰黃色,軟塑,中壓縮性.無搖振反映,切面稍有光澤,干強度中等,韌性中等。

    25.56

    29.20

    5.30

    粉質粘土:灰白,青灰,灰黃色,硬塑,中壓縮性.無搖振反映,光面反應不明顯,干強度中等,韌性中等,不均勻家灰黃色中細砂及小礫石。

    42.36

    46.00

    16.80

    強風化泥質粉砂巖:紫紅色,灰黃色,巖石結構大部分被破壞,礦物成分顯著變化,風化強烈,程砂土狀,下部呈密實砂狀,膠結較差,局部稍有固結。

    為節約成本,業主要求設計院采用人工挖孔樁,樁長在26.0m~33.0m之間,護壁要求采用磚護壁。

    而江蘇南京地質工程勘察院的地質報告中對“成樁可行性分析”中描述如下:

    擬建場地可采用人工挖孔樁及鉆孔灌注樁進行施工,由于水泥庫及熟料庫位置處于強風化層厚度大且膠結差,遇水易坍塌,樁長較長,不能采用人工挖孔樁;生料均化庫、原料粉磨、窯中及窯尾部位由于處于坳溝部位,淤泥層粉質粘土土體穩定性差,最大厚度達8米,易形成縮徑及塌孔等現象,存在施工難度大和極大的安全隱患,不宜采用人工挖孔樁。其余崗位部位的擬建物可以采用人工挖孔樁施工。由于2 5粉質粘土土體較軟,有可能形成縮徑、塌孔等現象,層粉質粘土中由于有不均勻夾細粉砂及小礫石,挖孔過程中會產生類似“流砂”現象,應采取有一定的防護措施確保施工安全及工程質量。

    1.  3氣象條件

    場地位于長江中下游平原上,處于太湖之側,為典型的溫帶氣候,全年雨量主要集中在夏秋兩季,5~7月份為梅雨季節。冬季較寒冷干燥,年平均氣溫16oc,全年最底氣溫-7oc。

    1.  4 水文條件

    表層的1、2、3層含水一般,滲透系數較小,一般在0.5~1.6之間,受降水量影響明顯,4層基本為隔水層,5層土有少量含量,6、7層為強風化基巖,存在少量基巖裂潛水,對工程影響不太大。

    1.  5施工方式改變

    工程開工后,項目部按人工挖孔樁施工,并且一直和業主聯系,建議采用混凝土護壁,業主一直不采納,直到施工到16米左右遇到類似“流砂”現象,并伴隨著塌孔現象的發生,安全隱患嚴重,經與業主各層多次的溝通,業主同意已挖部分仍采用人工挖孔樁,護壁改為混凝土護壁,薄弱處加鋼筋網片,未挖的部分將人工挖孔樁改為旋挖鉆機施工。人工挖孔樁設計是按端承樁設計,旋挖鉆機擴孔要換鉆頭,加長了施工作業時間增加了孔底沉渣的厚度,且孔的深度較深又處于隱蔽施工,擴孔的尺寸不易控制,為保證樁的質量及設計安全系數,經與設計院聯系,改為按磨擦樁設計,不擴孔,相應的加大樁的入巖深度。旋挖鉆設備施工樁根數如下表:

    旋挖鉆施工樁數量一覽表:

    工程名稱

    樁徑

    平均深度

    根數

    工程名稱

    樁徑

    平均深度

    根數

    A線廢氣處理

    1.0m

    30m

    36

    C線水泥粉磨

    1.0m

    38m

    32

    A線窯尾

    1.0m

    28m

    7

    水泥配料庫

    1.2m

    43m

    52

    A線窯中

    1.2m

    26m

    31

    水泥配料庫

    0.8m

    43m

    40

    A線煤粉制備

    1.0m

    35m

    34

    水泥儲存庫

    1.5m

    46m

    240

    A線水泥粉磨

    1.0m

    38m

    32

    水泥儲存庫

    1.0m

    35m

    6

    B線廢氣處理

    1.0m

    29m

    16

    熟料外運

    1.2m

    35m

    2

    B線煤粉制備

    1.0m

    35m

    18

    熟料外運

    1.0m

    35m

    24

    B線水泥粉磨

    1.0m

    38m

    32

    水泥散裝

    1.2m

    35m

    8

    C線廢氣處理

    1.0m

    24m

    36

    水泥散裝

    1.0m

    35m

    32

    總  計 : 678 根

     

    2、 旋挖鉆機基本參數及特點

        本工程僅使用了3臺的鉆機型號為NR2203SR 旋挖鉆機。其單機總重量為 68T,最大成孔深度為63.0M,最大鉆孔直徑為2.0M。在我部最大鉆孔最大深度為55.0M ,最大鉆孔直徑為1500MM。NR2203SR 旋挖鉆機最大爬坡度為40O,工作狀態尺寸為:長(M)×寬(M)×高(M)=8.76/9.6×4.3×20.6/19.3。設備對各種不同地質的硬黏土、軟亞黏土、硬黏土適應性強,鉆進效率高,旋挖鉆每6h~7h成孔,1可成孔2個~3個,是沖擊鉆、反循環鉆工作效率6倍之多; 對樁孔直徑可選范圍大,孔壁穩定,清孔徹底,成孔質量好,與砼運輸設備配合,施工速度快,節省人力資源,安全系數高,提高工作效率,降低施工成本; 環境適應性強,自身功率大,特別適用于供電不足的現場施工,而且不污染環境,施工噪聲低,工作現場規范,是目前國內同等設備效率較高,可以在同等條件下優先使用的一種設備。

        鉆孔灌注樁的整個施工過程都是隱蔽工作,每道工序都必須從嚴要求,保證施工質量, 任何一道工序出現問題都將帶來嚴重的后果。因此,要保證旋挖鉆樁的施工質量,必須選擇先進的設備,合格的施工人員,嚴格把握每道工序質量,現場指揮人員具有周密的組織協調能力,有高度的責任心,各部門全面配合,旋挖鉆機的適用范圍如下:

    〈1〉 從對地層的適宜性來講,既適用于粘性土,也適用于砂性土,還適用于   

          強度不高的風化巖。本工程旋挖鉆機就是在淤泥層上施工的。

    2〉 從鉆孔的方式來講,既可以濕鉆,也可以干鉆。

      3〉 從鉆孔樁的類型來講,既可以鉆直孔,也可以鉆斜孔。

    4〉 從施工空間來講,不需要提供較大的工作面即可作業,這是其他鉆孔 

          灌注樁所無法比擬的。

    旋挖鉆成孔施工的主要配套機械設備

    序號

    設備名稱

    型  號

    數 量

    用  途

    1

    反鏟挖掘機 

    斗容量1M3

    1臺

    鏟運棄渣

    2

        吊  車

    20t

    1臺

    下鋼筋籠,導管,砼灌注

    3

    電焊機

    30kw

    3臺

    焊接鋼筋籠

    4

    泥漿泵

    3pnl

    3臺

    成孔排污

    5

    發電機

    75kw

    1臺

    備用電源

    6

    全站儀

     

    2臺

    測量定位、標高

    旋挖鉆機與常規鉆機的不同特點

    編號

    區別

       

       

    1

    成孔工藝不同

    用筒式鉆頭成孔,將斗齒切削下來的土直接裝進筒式容器內,然后由鉆桿提出。

    用梳齒鉆頭、滾刀鉆頭等將土切削,通過循環泥漿帶出孔口。

    2

    就位方式不同

    履帶式行走體系移動方便,就位僅需幾分鐘,鉆機整體置于履帶上進行鉆孔作業。

    通過吊車或人工簡易方法就位,對原地面要求高,輔助工作時間長

    3

    施工需求能源不同

    由自帶的柴油發動機輸出動力來完成鉆機的行走移動和鉆進工作

    依靠現場提供大功率電源來完成鉆孔工作,

    4

    鉆進工效不同

    鉆桿為液壓伸縮式,與鉆頭相連,可快速下鉆和提鉆,使鉆進速度快,效益高。

    鉆桿間通過栓接或銷接,每鉆進到一定深度,就必須人工加一節鉆桿,速度慢、效益低。

    5

    自身穩定性的可調程度不同

    自身穩定性通過底盤伸縮式履帶調整,機體垂直度,鉆桿垂直度,成孔垂直度通過電子監測元件控制,操作手可直接讀取,操作起來簡易方便

    自身穩定性和垂直度依靠墊在鉆機下面的方木和楔塊通過人工來調整,成孔垂直度只有在成孔后可測設。

    6

    使用的泥漿不同

    潤土、燒堿、纖維素根據不同地質按一定比例組成化學泥漿,泥皮薄,護壁作用好,并可重復利用,環境污染小。

    造漿材料一般為樁體自身土質,遇到砂性土加些粘土或澎潤土即可。

     

    3、現場施工

    3.  1工藝流程

    旋挖鉆機培訓 - 就業旋挖鉆機培訓 - 就業旋挖鉆機培訓 - 就業旋挖鉆機培訓 - 就業     放線定位      設置鋼板護筒      鉆孔至設計深度     清理沉渣        

    旋挖鉆機培訓 - 就業      鋼筋籠子的下放搭接      混凝土的澆筑

    3.  2施工過程

    3. 2. 1定位放線:

    由于旋挖鉆機體積重量較大,項目部使用了兩臺全站儀布點,在現場地面土質為淤泥的情況下,易引起由樁機運動導致的原樁位標志偏移,所以項目部在樁機施工場地外圍設置控制點,下鋼板護筒前對原標志進行復測,以確保樁位的準確性。

    3. 2. 2鉆機就位:

        鉆機就位前先對場地進行平整,鋪好道路,保證鉆機施工時平穩牢固。設置好儲水坑,泥漿池及排泥槽(儲水坑和泥漿池可用同一坑池)。如原場地地質條件差,建議用大于16mm厚的鋼板鋪路,以保證鉆機工作的穩定性。單機作業時建議采用單機跳打法( 隔一打一或隔二打一)。當多臺鉆機施工時要充分的考慮到機器的回轉半徑和輔助機械的位置及相應的行走路徑。行走路徑采用梅花樁型間隔施工,以消除一邊倒施工中樁間的影響。

    3. 2. 3設置鋼板護筒

        鉆機就位后,對原樁位標志點進行復測,核實過后設置鋼板護筒。它的作用是保護孔口,定位導向,維護泥漿面,防止上部土層過松所導致的踏孔,使澆筑混凝土時下的套筒有一個水平穩固的操作平臺。護筒的內徑應比鉆頭大200MM,高度多為1.2M~3.0M。埋設護筒的偏差不大于±20MM。若施工場地上層土質較差或上層土層有流砂現象發生,鋼板護筒則應該一次性下放至該土層下1.0M左右,同時減慢進尺速度,并采用高密度泥漿護壁,使孔壁形成泥皮,以防止塌孔現象的發生。

    3. 2. 4鉆孔至設計深度

        設置好護筒,測出筒壁的頂標高。鉆機開始鉆孔不斷的進尺,工作中要及時的向孔內加水,保證泥漿面不低于護筒上表面1.0M左右。若土質較差,應加入高粘性膨潤土以確??妆诓话l生塌孔現象。并注意每次鉆桿提升到將出護筒時,鉆桿應停止提升,讓鉆頭內的水充分流到孔內,減少加水的頻率。鉆頭每次下孔前應檢查垂直度情況,如發現偏斜應立即停止鉆進。糾正后方可工作。鉆機挖出的土方堆積量較大時,挖掘機應及時配合清理土方。

    3. 2. 5清理孔內沉渣

        由于旋挖鉆機鉆頭的特殊結構,使成孔后的沉渣厚度可能偏大,規范規定:灌注混凝土之前,孔底沉渣厚度指標應符合下列規定:摩擦樁≤300mm、端承樁≤50 mm、端承摩擦樁與摩擦端承樁≤100 mm,本工程按≤300 mm控制,所以建議在適當的情況下孔深加深0.5M~1.0M。針對不同的孔徑可以進行不同的清理方法:

    A、若孔徑較小,可在鋼筋籠下放之前,讓鉆頭再次下孔清理沉渣。鉆頭下至成孔深度后水平反復的反向旋轉10~15分鐘,使剩余的沉渣體積盡可能的減小,然后將鋼筋籠下。

    B、若孔徑較大(建議大于1.3M),并且鋼筋籠內側加勁箍上無加強撐筋,除了在下鋼筋籠前清理,還可以在鋼筋籠子下放后,鉆機更換一個合適的較小鉆頭(最小鉆頭直徑為800MM)進行掏孔清理沉渣,在放小鉆頭掏孔過程中要密切注意注意下放的位置,盡量保持在的中心位置,密切注意鋼筋籠的動態,緩慢的下放防止鋼筋籠與小鉆頭發生糾纏。

        3. 2. 6鋼筋籠的下放與搭接

       檢查好孔底沉渣厚度符合規范要求(清孔完畢后,10分鐘后沉渣不應≥300mm)。由于孔深較深,鋼筋籠長度較長,我項目部采用分段吊裝,鋼筋籠多采用螺旋式箍筋,在1.0~2.0M處設置一道內環加勁箍筋,鋼筋籠在下放時兩節鋼筋籠的搭接連接方式建議采用綁扎搭接。若采用焊接搭接,則需焊接接頭處冷卻后方可將籠子放入水中(防止焊接焊縫高溫遇水炸裂)。

       在施工直徑較大的鋼筋籠時,為防止在吊裝時發生扭曲變形,建議在每節籠子加工時在籠子的其中兩個內環勁箍上加焊三角形支撐,加焊的三角支撐的內切圓直徑至少大于混凝土導管直徑200MM,要不妨礙混凝土導管的下放。

    3. 2. 7混凝土的澆筑

    澆筑混凝土之前,孔底500mm以內泥漿比重應小于1.25,含砂率≤8%,粘度≤20s,符合要求后,放好鋼筋籠后,在護筒上水平穩定好混凝土導管施工平臺,使混凝土導管能垂直的下放至孔底?;炷翆Ч艿闹睆綖?50~400MM,壁厚不小于3MM,每個標準節長度為3.0M,另外配有0.5M的調整節和大型鋼漏斗,導管下放前應試拼裝。根據成孔深度數據計算出混凝土導管的長度,導管下放到距孔底0.3~0.5M為宜。

    開始澆筑水下混凝土前應挖好排水通道,滿足澆筑條件后應立即澆筑混凝土,第一次澆筑混凝土時應使混凝土裝到漏斗的80%左右,然后再將堵塞漏斗的卡板拔出,同時要符合規范要求,保證混凝土導管底口埋至混凝土面下0.8M以上。在以后的澆筑中要保持在2.0~6.0M。樁頂的混凝土澆筑高度不能偏低宜高出1.0M,應使在鑿除浮漿層后,樁頂的混凝土達到設計要求。在施工中,項目部采用了1立方米混凝土攪拌站攪拌,2~3臺混凝土運輸車運輸,一臺混凝土泵送車施工,確保了混凝土施工的連續性,考慮到混凝土為水下澆筑,為確?;炷恋牧鲃有?將混凝土標號提高了一個等級,塌落度為180~210mm。

    3. 2. 8導管的拆除

      每次混凝土澆筑后,測量澆筑高度,根據高度計算出應該拔出的導管長度。拔出的導管要及時用水清洗,建議每6.0M長為一個施工節,這樣可以節省安裝和拆除的時間,加快施工的速度。

    3.  3集水坑及泥漿護壁

        施工場地附近的集水坑,用于對鉆孔時孔內水的補給及混凝土澆筑時對排出的水的回收循環再利用。在水位低和土層復雜的場地施工時,泥漿的的調制好壞也是順利完成鉆孔的一個關鍵指標。場地條件差時建議在泥漿里加入優質膨潤土、燒堿、纖維素制成化學泥漿。其各組成成分性能和用量如下:
          膨潤土:主要成分為蒙脫石,分鈣土和鈉土,使用時加入純堿改造成鈉土用于配漿。他具有相對密度低、失水量少、泥皮薄、穩定性強、固壁能力高、鉆具回轉阻力小、造漿能力大等優點。
        燒堿(Na2CO3:調整泥漿的ph值,使其保證在8—10的偏堿性范圍內,以保證水化膜的厚度,提高泥漿的膠體率(穩定率)和穩定性,降低失水量,同時避免了因ph值過小而引起鉆頭銹蝕和粘土顆粒難于分解而降低粘度,也避免了ph值過大而引起粘土顆粒凝聚力減弱而造成裂解使孔壁坍塌。
        纖維素(CMC:增加泥漿粘性,使土層表面形成薄膜而防護孔壁剝落并有降低失水量的作用。
    鉆孔中化學泥漿性能指標和用量如下 :

    膨潤土

    純堿

    占用土量

    纖維素

    占用土量

    水 m3

    相對密度

    粘度pa.s

    酸堿性ph

    膠體率(%)

    砂率
    (%)

    1t

    5kg

    0.5 kg

    13

    1.08-1.20

    19-23

    8-10

    ≥95

    6-8

     

    4、工程質量

     旋挖樁施工完畢后,經南京先科巖土公司檢測,每根樁均符合要求。

    5、工程感想

    <1>工程中應做好定位放線的復測工作,以免造成樁體的偏位。

    <2>工程中應注意控制浮漿的厚度和混凝土的標高,以免浮漿破除后混凝土樁體過低造成補樁現象。

    <3>施工混凝土澆筑時,應注意混凝土澆筑的連續性,以免造成人為的混凝土施工縫,以至形成斷樁,造成不必要的質量事故。

    <4>工程中應隨時注意機械的保養,以免造成機械故障,影響施工工期。

    <5>旋挖鉆機能在60米以內進行孔樁作業,在淤泥質土以及更差的環境下施工。

        施工人員少,方便管理,具有安全環保的效果,這是人工挖孔樁所無法比擬的。


    本文由旋挖鉆機培訓整理提供。

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