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施工方案

土质严重液化地区斗筒式旋挖钻机的施工工艺

土质严重液化地区斗筒式旋挖钻机的施工工艺

 

  一、概述

  钻孔灌注桩是最普通的基础形式,其施工工艺简单、机械化程度高、速度快等优点,在铁路、公路、水利水电等大型建设;各类工业及民用建筑中得到广泛应用。本文讨论机型为HR260-2意大利麦替旋挖钻机等同等功率的旋挖钻机,其最大钻孔深度72.0m。土质液化地区多是早期河水冲积、沉积和后期回填而成的,上层为回填土,下层以中、细砂、粉质粘土为主夹卵石层,地下水位高,地质条件不好,易塌孔地区。

  二、施工中出现的问题

  旋挖钻的施工速度快、占地少、污染小、出渣方便、质量容易保证、施工现场较为文明,其成孔是利用带有斗筒式钻头的钻杆旋转及本身的自重将切削的土屑“刮入斗筒内,提升斗筒至孔外”,借助斗筒的特殊机构卸土,钻机在钻进过程中造浆能力弱、护壁能力差,斗筒提升时会引起泥浆大幅扰动,对孔壁进行冲刷影响孔壁稳定。若地区以中、细砂、粉质黏土为主则稳定性较低,塌孔、缩孔、孔底中、细砂沉积太厚,清孔困难等会影响钻孔桩的成孔质量,此外会严重制约旋挖钻的施工效率和施工进度。

  三、处理方法

  针对土质液化等不良地质构造情况,主要需采取以下几项措施:

1.井口加固、增加护筒长度、灰土埋设

  针对该地质情况多采用加长护筒,最长护筒可达5米左右,此外护筒周围30~1250px 必须用粘土掺石灰埋设,并用旋挖钻钻杆捣固密实。加长护筒及灰土埋设,可以防止护筒及周围因受地下水向孔内径流对孔壁的冲刷、孔内水头变化及钻机提钻时钻头搅动的水浪对孔壁的冲刷、向孔内注浆时对孔壁的冲刷而坍塌。

2.严格控制泥浆性能

  对于易塌地层, 斗筒式旋挖钻带有冲击性,其钻孔时对孔壁四周的结核地层具有一定性的破坏,孔壁四周留有虚土。尤其对于以中、细砂、粉质粘土为主粘结力较低,若泥浆的相对密度小、粘度小,泥浆对孔壁的压力小、对孔壁四周虚土的溶解能力大,而四周地层对孔壁的压力大,必然导致砂层流动、缩孔进而塌孔,因此,泥浆的相对密度必须控制在1.35~1.45,加大对孔壁的压力和护壁能力;粘度必须控制在22~30Pa.s,增大泥浆的浮力,保证孔内砂砾悬浮,减小泥浆对孔壁四周虚土的溶解作用。在钻孔过程中必须不断向孔内添加泥浆,保持孔内水头高度,增大泥浆对孔壁的压力; 必须定时检测泥浆性能及时向孔内添加粘土,保持泥浆的相对密度和粘度,泥浆才能起到很好的护壁作用。

3.严格控制钻进速度

  控制钻进速度是保证钻孔质量的关键。速度过快,特别是提升速度过快,孔底形成的负压会造成部分虚土或底部塌孔,同时大量泥浆随着斗筒的提升,从斗筒外侧孔隙中快速流入斗筒底部形成对孔壁的冲刷,造成扩孔或塌孔;同时升降过快孔内泥浆形成的大幅扰动,直接对孔壁进行冲刷。

  斗筒式旋挖钻与循环钻机不同,其自身造浆能力弱,起不到很好的护壁作用,钻孔时通过加长转动时间、减慢钻进速度,可以用其钻头搅动泥浆起很好的护壁作用。对于桩径过大的钻孔桩满斗提升速度宜控制在0.46m/s以下, 空斗宜控制在0.75s以下,钻头的转速宜控制在6r/min以下,同时在钻头四周焊φ32的钢筋、间距20~1000px、长度375px,增大孔壁与钻头间的空隙,减小提升过程中的孔底负压和大量泥浆快速流入斗筒底部对孔壁形成的冲刷,避免塌孔、缩孔等不利情况的发生。

4.保证成孔质量

  斗筒式旋挖钻钻进速度快,特别容易引超挖,造成清孔困难,要严格控制钻孔深度,既不能超也不能少挖。钻最后一斗时要转2~3分钟,利用钻头的搅动挤压泥浆对孔底进行护壁作用。保持孔顶水头与护筒顶平齐,泥浆相对密度控制在1.35~1.45,增大孔内水压,防止护筒四周和孔底两个最软弱的地方塌孔。

5.保证清孔质量

  钻孔时能保证泥浆的相对密度控制在1.35~1.45、粘度控制在22~30Pa.s、满斗提升速度≤0.46m/s、空斗提升速度≤0.75s、钻头的转速≤6r/min等条件,成孔后在下钢筋笼子及下导管的8~10小时内,孔底沉渣约0.5~0.8m,清孔快且干净,否则孔底沉渣可达7~8m,基本上都是细砂清孔困难,因此,清孔时必须采用反循环,两台泵一台注水一台抽浆。

  清孔前先用测绳测出孔底沉渣厚度,用吊车配合导管升降,将导管放到沉渣面上进行抽浆。清孔时要定时检查沉渣厚度,并用吊车吊住导管变动其距沉渣顶面的高度,使其在沉渣面上进行抽浆;必须保持泥浆的相对密度1.25~1.3, 粘度20~25Pa.s,才能利用泥浆的粘结力将砂子带出来,清净孔底沉渣,才能保证泥浆对孔壁的压力,保持孔壁的稳定。

6.泥浆的制造、使用

  旋挖钻施工现场较为文明主要体现在泥浆的使用上。施工现场有专用造浆池, 钻孔前向造浆池内按80:5:1的质量比掺入粘土、碳酸钠和纤维素,用挖掘机将泥浆搅拌均匀;钻孔时利用泥浆泵、橡胶管从造浆池导到孔内;清孔时用反循环泵直接抽到造浆池内,另一台泵从造浆池向孔内注清浆;灌注混凝土时再次利用泥浆泵、橡胶管将泥浆导入造浆池进行二次利用,但应注意泥浆含砂率较高、相对密度和粘度较低,最后10~15m泥浆不再回收。

  造浆池底必须设有导气管,用气泵将泥浆搅拌均匀使其相对密度1.35~1.45, 粘度22~30Pa.s,并防止泥浆沉淀。定期将造浆池底的砂子、卵石等杂物清理干净。

  四、结束语

  通过对钻机钻进速度和泥浆性能的控制,可有效克服该地区水位高、地质条件差等困难,避免塌孔、缩孔、孔底沉渣厚清孔困难的现象的出现,以达到保证钻孔桩的质量,保证斗筒式旋挖钻的施工效率,保证工程施工进度的目的。

 

饶老师:18581212176(微信同号)

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