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        特殊地質(zhì)大樁徑旋挖鉆孔灌注樁二次成孔施工技術

        2019-09-21 01:28:40楚文超崔國柱
        中小企業(yè)管理與科技 2019年23期
        關鍵詞:鋼護筒護筒成孔

        楚文超,崔國柱

        (中建鐵路投資建設集團有限公司,北京100053)

        1 引言

        近年來,旋挖鉆機設備技術逐漸成熟,現(xiàn)已廣泛應用于各類橋梁鉆孔灌注樁的施工中。對于樁徑1.5m 以下的鉆孔灌注樁,可以通過一次鉆進施工至設計孔徑及達到樁底標高。具有施工效率高、鉆進速度快、成本費用低、占用場地小的優(yōu)勢。

        但對于樁徑在2.0m 以上、樁長較長且所處地質(zhì)環(huán)境特殊的鉆孔灌注樁施工工程,即便選用大功率旋挖鉆機,同樣會出現(xiàn)施工效率低、成孔時間較長進而導致塌孔的現(xiàn)象,甚至出現(xiàn)鉆頭脫落等情況。

        為解決此問題,項目成立技術攻關小組,創(chuàng)新提出采用兩次旋挖成孔技術進行大直徑鋼筋混凝土灌注樁施工,經(jīng)工程實踐證明,該施工方法高效高質(zhì)、經(jīng)濟成本合理、操作簡單可行,有很高的推廣價值。

        2 工程概況

        長春市伊通河流域水環(huán)境綜合治理工程—伊通河流域濱河道路工程東岸濱河路(分區(qū)界—北三環(huán)路)橋梁工程,全線長297.2m,主橋采用2m ×100m 獨塔單索面混凝土斜拉橋,主塔基礎鉆孔灌注樁設計直徑2.0m,樁長55m,考慮施工圍堰空鉆長度,其實際成孔長度達62m。項目利用二次成孔施工技術,順利完成了主塔25 根樁基的施工任務,經(jīng)超聲波透射法檢測,其樁身完整性全部滿足I 類樁要求。

        3 工藝原理

        旋挖鉆主要通過鉆頭回轉破碎巖土,鉆進時旋挖鉆頭切削面積隨樁徑擴大呈平方數(shù)上升,相應阻力呈平方數(shù)增大,鉆頭所受扭矩也呈平方數(shù)增加。一次性成孔過程速度緩慢,鉆進困難。

        采用旋挖鉆機兩次成孔工藝,即第一次成孔的樁徑可按設計樁徑的60%~70%(占總斷面面積的50%)進行成孔,然后再按設計樁徑進行第二次成孔。由于首次鉆孔形成了垂直臨空面,在二次成孔過程中,可有效減小旋挖鉆頭切削面積,從而降低鉆進阻力,加快鉆進速度。

        4 施工工藝流程

        測量放樣→小孔徑鋼護筒插打→小孔徑鉆機就位→泥漿制備→鉆進至設計標高→回收小直徑護筒→大孔徑鋼護筒插打→大孔徑鉆機就位→鉆進至設計孔徑及標高→清孔成孔→下道工序施工。(圖1)

        5 操作要點

        5.1 測量放樣

        采用全站儀放樣,找出樁基的中心位置。在大小直徑護筒埋設后和鉆機開鉆前,均應復測護筒中心位置及標高,并在護筒周圍設置十字樁,以便在施工過程中控制樁位偏差。

        圖1 二次成孔施工技術示意圖

        5.2 小孔徑鋼護筒插打

        護筒采用厚鋼板卷制作而成,鋼護筒內(nèi)徑大于鉆頭直徑20cm,壁厚δ=10mm,頂部焊接加強鋼筋和吊耳,并開1 個溢漿孔。鋼護筒中心豎直線與樁中心線重合,平面允許誤差不大于50mm,護筒在豎直方向的傾斜度不大于1%,同時,確保護筒插入泥巖層,阻斷砂層滲流。

        5.3 泥漿制備

        在一次成孔開鉆前,應調(diào)制足夠數(shù)量的泥漿,鉆進過程中如泥漿有損耗、漏失,應予以補充。其高度應滿足對孔內(nèi)泥漿面高度的要求。施工期間護筒內(nèi)的泥漿面應高出地下水位1.0m 以上,在受水位漲落影響時,泥漿面應高出最高水位1.5m 以上。泥漿的配比和配置方法宜通過試驗確定,其性能應與鉆孔方法、土層情況相適應。泥漿相對密度應根據(jù)土層情況適當控制,一般不超過1.2。在泥漿制備過程中,安排試驗人員檢測泥漿比重、黏度、含砂率等性能指標,直至符合規(guī)范要求為止。應按時檢查泥漿指標,遇土層變化應增加檢查次數(shù),并適當調(diào)整泥漿指標。

        5.4 小孔徑鉆機成孔

        小孔徑鉆機直徑一般為設計樁徑的60%~70%,在施工過程中,及時將鉆渣清理出場外,鉆頭出渣臨時堆放位置距離孔口不應小于6m。當鉆孔離設計標高約1m 時,應注意控制鉆進速度和深度,防止超鉆。鉆進時,每回次進尺控制在60cm 左右,開始鉆孔時,要放慢旋挖速度,減少鉆桿晃動。一次鉆孔停鉆標準:其樁底達到設計標高,且至設計孔深后,將鉆具提離孔底0.3m 左右繼續(xù)旋轉10min,確保底部泥漿護壁形成后再停鉆移機。

        5.5 二次鉆進最終成孔

        小直徑樁成孔后,先使用吊機迅速回收小直徑加長鋼護筒,再下放與設計樁徑相匹配的大直徑加長鋼護筒。為保證大孔徑鋼護筒能順利振插至泥巖層,應增加鋼刃腳。再次使用拉線法校對護筒中心、鉆頭中心與樁中心的偏差,滿足要求后進行二次鉆孔。鉆進時,根據(jù)鉆孔速度及時調(diào)整并補充泥漿,確保護筒內(nèi)泥漿水頭壓力。在提升鉆具時,應嚴格控制提升速度,確保鉆具位置準確,并避免鉆頭碰觸已完孔壁形成塌孔。

        二次鉆孔停轉標準:其樁底達到設計標高,孔徑滿足設計要求,且根據(jù)鉆渣樣品確認達到持力層,至設計孔深后與一次成孔要求相同,將鉆具提離孔底0.3m 左右繼續(xù)旋轉10min,確保底部泥漿護壁形成后再停鉆移機。成孔后應進行孔深檢查,符合要求后,應立即進行清孔,目的是清理孔內(nèi)鉆渣,盡量減少孔底沉淀的厚度,保證鉆孔樁的承載力。

        圖2 二次成孔旋挖示意圖

        6 優(yōu)勢分析

        表2 一次成孔技術與二次成孔技術優(yōu)勢分析

        7 結語

        特殊地質(zhì)大樁徑旋挖鉆孔灌注樁二次成孔施工技術,即通過小直徑旋挖鉆機成孔在前,大直徑旋挖鉆機成孔在后的施工方式,有效縮小了旋挖鉆頭切削面,從而降低鉆進阻力,加快鉆進速度,減少孔壁暴露的時間,保證了成孔質(zhì)量,在工期、質(zhì)量、成本方面均有很大優(yōu)勢,可廣泛應用于特殊地質(zhì)條件下大樁徑旋挖鉆孔灌注樁施工。

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