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        地鐵建設(shè)中的旋挖鉆機特點及施工技術(shù)

        2020-12-22 08:46:36侯啟超
        設(shè)備管理與維修 2020年22期
        關(guān)鍵詞:甜水護筒朝陽

        侯啟超

        (中鐵十九局集團有限公司,北京 100176)

        1 工程概況

        本項目為北京地鐵14 號線土建工程18 合同段,由1 個站臺和2 個區(qū)間組成。其起點里程K32+899.951,終點里程K34+907.8,全長2007.752 m,其中,紅廟站—甜水園站區(qū)間與甜水園站—朝陽公園站區(qū)間平面圖見圖1。

        圖1 紅廟站—甜水園站區(qū)間與甜水園站—朝陽公園站區(qū)間平面

        1.1 紅廟站—甜水園站區(qū)間

        該區(qū)間設(shè)計起止里程K32+899.951~K33+498.282,全長598.332 m,選取礦山法進行施工。在線路里程K33+050.00 處線路的東側(cè)設(shè)立一座施工豎井。該區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道與施工豎井結(jié)合設(shè)置,距兩端車站分別為153 m 和437 m。

        1.2 甜水園站—朝陽公園站區(qū)間

        該區(qū)間設(shè)計起止里程K33+734.982~K34+602.801,全長867.818 m,選取礦山法施工。區(qū)間共設(shè)立兩個施工豎井及橫通道,分別設(shè)在里程為K33+819.832 和K34+126 的位置。

        1.3 朝陽公園站

        朝陽公園站設(shè)計起點分界里程為K34+602.800,終點里程為K34+907.700。朝陽公園站采取兩端明挖、中間蓋挖的島式車站,朝陽公園站是地鐵14 號線與3 號線的換乘站。車站位于朝陽公園南路與甜水園街交叉丁字路口,其中,車站北端橫跨朝陽公園南路伸入朝陽公園內(nèi),車站南端位于甜水園街偏東側(cè),呈南北走向。車站主體位于甜水園街以及朝陽公園內(nèi)的部位采用明挖施工,位于交叉路口部位采用架設(shè)軍便橋蓋挖,下穿熱力管溝段采取蓋板蓋挖。

        2 旋挖鉆機的主要類型

        2.1 小型旋挖鉆機

        小型鉆機的扭矩為100 kN·m,發(fā)動機功率為170 kW,具有的鉆孔直徑為500~1000 mm、約40 m 深,整臺機器約重40 t。小型鉆機主要應(yīng)用于以下方面施工。

        (1)各種樓房進行的護坡樁施工。

        (2)樓房部分有關(guān)承重結(jié)構(gòu)樁的施工。

        (3)城市改造工程的市政項目中有關(guān)各種樁徑在1 m 之內(nèi)的樁施工。

        2.2 中型旋挖鉆機

        中型鉆機的扭矩為180 kN·m,發(fā)動機功率為200 kW,具有的鉆孔直徑為800~1800 mm、約60 m 深,整臺機器約重65 t。中型鉆機主要應(yīng)用于以下方面施工。

        (1)各種交通設(shè)施中有關(guān)橋梁方面的橋樁施工。

        (2)大型建筑工程、港口碼頭工程的承重結(jié)構(gòu)樁施工。

        (3)城市內(nèi)有關(guān)高架橋方面的橋樁施工。

        2.3 大型旋挖鉆機

        大型鉆機的扭矩為240 kN·m,發(fā)動機功率為300 kW,具有的鉆孔直徑為1000~2500 mm、約80 m 深,整臺機器重量要大于100 t。大型鉆機主要應(yīng)用于以下方面施工。

        (1)各種高速公路項目、鐵路橋梁項目的特大橋樁施工。

        (2)其他大型建筑工程中有關(guān)特殊結(jié)構(gòu)方面的承重基礎(chǔ)樁施工[1]。

        3 旋挖鉆機的主要施工技術(shù)

        3.1 施工工藝流程

        鉆孔灌注樁一般采用旋挖鉆機成孔,配合泥漿攪拌機和泥漿泵,以及鋼筋籠加工設(shè)備和吊裝設(shè)備。為防止相鄰兩樁距離太近或間隔時間太短,造成塌孔,采取分批跳孔施工,相鄰樁孔不要連續(xù)施工,相鄰兩樁施工時間間隔≥24 h。鉆孔灌注樁施工工藝流程:樁位防線、人工挖探→埋設(shè)護筒→鉆機就位→鉆進→清孔→成孔檢查→鉆機移位→鋼筋籠制作及安裝→下導(dǎo)管→混凝土灌注前準備工作→混凝土灌注→拆、拔護筒→孔口回填。

        3.2 施工前的準備工作

        進場后應(yīng)及時清除雜物。由于北京地下管線復(fù)雜,要先進行人工挖探,確定樁位沒有管線后,根據(jù)設(shè)計圖中有關(guān)鉆孔樁位的相關(guān)要求,設(shè)置中心線以及樁位[2]。利用全站儀測量放線,確定樁位以后,要做好相應(yīng)的標示和保護。

        3.3 埋設(shè)護筒

        埋設(shè)護筒時,其中心軸線需對正樁位中心,維持其垂直度,周圍用黏土進行分層回填,以防泥漿流失引起護筒位移以及掉落。如護筒底部土層不屬于黏性土,則需挖深或者換土處理,然后再將護筒進行安放。

        3.4 鉆機安裝就位

        鉆機需由技術(shù)專員進行指導(dǎo)安裝,在指定位置安裝就位后需精心調(diào)平,防止其傾斜和移位。

        3.5 泥漿配制

        由于旋挖鉆機速度較快,一旦護壁施工處理得不好,容易出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象[3],因此應(yīng)注意護壁泥漿質(zhì)量要求。開孔使用的泥漿用優(yōu)質(zhì)的膨潤土制作,施工中要經(jīng)常測定泥漿比重、黏度、含砂率和膠體率。

        3.6 施工控制

        鉆機在施工初期需慢速運轉(zhuǎn),以便掌握地層中的各種影響因素,進而確定各種鉆進參數(shù)。因使用泥漿護壁,需給其足夠的護壁時間,故鉆進時不宜進尺過快,并保持泥漿面高于護筒頂40 cm。進行提鉆時,需及時向孔內(nèi)補漿,以保持泥漿高度。

        3.7 檢孔和清孔作業(yè)

        待鉆進至指定深度時,及時下放導(dǎo)管進行清孔。通過磨盤式撈渣法,可一次撈渣或多次撈渣。按要求檢測各種幾何尺寸,合格后再下鋼筋籠及導(dǎo)管,并用泥漿泵再次清孔。復(fù)測孔底沉淀物厚度,若超過要求,可在灌注混凝土前,對孔底進行高壓射水或吹風(fēng)數(shù)分鐘,使沉淀物漂浮后立即灌注水下混凝土。

        3.8 鋼筋籠制、安

        鋼筋籠通過加工場進行統(tǒng)一加工,通過焊接方式進行主筋連接。為確保鋼筋籠和鉆孔的中心相互重合,并保證其保護層厚度,可沿其縱向及環(huán)向,每隔一定距離設(shè)置保護墊塊。鋼筋籠進行下放時,結(jié)合樁位中心位置在護筒上做好標記,確保其中心和樁中心保持一致。鋼筋籠需用吊筋固定好,避免澆筑混凝土?xí)r鋼筋籠上浮。

        3.9 水下砼灌注施工

        砼灌注通常選擇提升導(dǎo)管法,導(dǎo)管下至距孔底0.5 m 處,導(dǎo)管直徑為30 cm,每1~2 m 進行分節(jié)。底節(jié)長4 m,利用法蘭盤螺栓將各節(jié)進行連接,灌前需檢查管氣密性,檢查合格后才可使用。導(dǎo)管上需安裝封底漏斗,并用自制砼球在二者之間形成隔水栓,通過撥球法進行封底。提升導(dǎo)管時保持平穩(wěn),嚴禁將導(dǎo)管提離混凝土面,灌注時導(dǎo)管埋深在2~6 m。邊灌邊拔,嚴格控制計算最后一次澆筑混凝土量,使裝頂標高比設(shè)計標高高出0.5~0.8 m,確保樁頂混凝土質(zhì)量。

        4 鉆孔樁施工中的常見問題及解決措施

        4.1 坍孔問題

        (1)坍孔的主要原因:①加泥漿不及時或者泥漿密度沒有達到要求;②砂層鉆進時進尺太快或者鉆速太快;③吊施鋼筋籠時,碰撞孔壁或者操作時間太長,導(dǎo)致孔壁坍塌。

        (2)解決措施:①對鋼筋骨架進行提升操作和下落操作時需保持垂直;護筒四周通過黏土進行填封緊密;鉆進過程中要及時加入新鮮泥漿,并使其比孔外水位高;如果遇流砂土層、松散土層等,可以適當增加泥漿密度,不可進尺過快或長時間鉆孔;②對于輕度坍孔,可增加水泥漿密度及提升水位;對于嚴重坍孔,可以利用黏土泥膏進行投入,等孔壁穩(wěn)定以后再低速鉆進。

        4.2 鉆孔偏移問題

        (1)孔位偏移的主要原因:①樁架不夠穩(wěn)定,鉆桿導(dǎo)架沒有保持垂直,鉆機出現(xiàn)磨損,部件有松動現(xiàn)象,或者鉆桿發(fā)生彎曲,接頭部分不直;②土層部分軟硬不均勻。

        (2)解決措施:①安裝鉆機時,需從水平方向和垂直方向?qū)?dǎo)架進行校正,對鉆孔設(shè)備進行檢修,及時更換問題設(shè)備,遇到軟硬土層需控制其進尺,采取低速鉆進的方式;②偏斜如果過大,可填入石子黏土等進行重新鉆進,并控制鉆進速度。

        4.3 流砂問題

        (1)流砂的主要原因:①孔外部水壓力大于內(nèi)部,孔壁比較松散,導(dǎo)致大量流砂堆積在樁底;②遇到粉砂層,其泥漿缺乏足夠的密度,使得孔壁沒有形成泥皮。

        (2)解決措施:①孔內(nèi)部水位比外部高0.5 m 以上,并增加泥漿密度;②流砂比較嚴重的時候,可以向其中拋入碎磚、石塊、黏土等,用錘將其沖入流砂層,形成泥漿結(jié)塊,以防流砂涌入。

        4.4 鋼筋籠偏移和變形問題

        (1)鋼筋籠偏移和變形的主要原因:①鋼筋籠長度太大,沒有設(shè)加勁箍,鋼度沒有達到要求,導(dǎo)致變形;②鋼筋籠上沒有設(shè)墊塊;③樁孔自身出現(xiàn)偏移或偏位現(xiàn)象。鋼筋籠吊放未垂直緩慢放下,而是斜插入孔內(nèi);④孔底還留有沉渣,導(dǎo)致鋼筋籠沒有達到設(shè)計深度。

        (2)解決措施:①鋼筋太長,需分2~3 節(jié)進行制作,分段進行吊放,分段進行焊接或者設(shè)置加勁箍對其進行加強;②鋼筋籠的主筋需每隔一段,設(shè)置混凝土墊塊或者焊耳環(huán),以此有效控制保護層厚度;③樁孔本身出現(xiàn)偏斜或偏位現(xiàn)象,需在下鋼筋籠前進行糾正,對孔底沉渣需置換成清水或者密度適中的泥漿。

        5 結(jié)束語

        旋挖鉆機廣泛應(yīng)用于地鐵建設(shè),可以提高施工質(zhì)量和效益。隨著施工工藝的不斷發(fā)展,旋挖鉆機也具備了更加成熟的施工技術(shù),部分原有缺陷也被有效解決,提升了施工企業(yè)經(jīng)濟效益,具有較好發(fā)展前景。

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