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        泥砂分離機(jī)在沿海高速公路深厚砂性土鉆孔樁應(yīng)用

        2021-12-06 18:07:58田繼源
        科學(xué)與生活 2021年23期
        關(guān)鍵詞:泥砂砂性泥漿池

        田繼源

        【摘要】本文針對南通繞城高速公路深厚砂性土不利地質(zhì)進(jìn)行橋梁鉆孔樁施工,采用泥砂分離技術(shù)如何控制泥漿性能,防止鉆孔樁樁底沉渣厚度超標(biāo),提高施工效率及鉆孔樁實體質(zhì)量。

        【關(guān)鍵字】泥砂分離機(jī);砂性土;鉆孔樁

        1 前言

        南通繞城高速為交通強(qiáng)國試點(diǎn)項目,也是交通運(yùn)輸部第一批平安百年品質(zhì)工程創(chuàng)建示范項目。項目區(qū)屬于長江三角洲平原地貌單元,地勢較平坦。區(qū)域地質(zhì)時代主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積黏性土、砂土為主,鉆孔樁范圍主要為粉砂夾粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾粉砂、粉細(xì)砂。南通繞城高速橋梁采用鉆孔樁基礎(chǔ),設(shè)計樁徑1.0~1.8m,樁長在45~80m之間,據(jù)南通地區(qū)以往施工經(jīng)驗在深厚砂性土層進(jìn)行鉆孔樁施工過程中,泥漿含砂率較難控制,樁底沉渣厚度易超標(biāo),鉆孔樁二清過程中反復(fù)清孔會造成孔壁坍塌。

        泥砂分離機(jī)主要適用于現(xiàn)代基礎(chǔ)工程施工中采取泥漿固壁、循環(huán)鉆進(jìn)工藝的大口徑樁基工程;適用于采用泥漿護(hù)壁,循環(huán)鉆進(jìn)工藝的樁基工程(包括旋挖鉆、沖擊鉆等)、防滲墻工程(地連墻、雙輪銑)、泥水平衡法盾構(gòu)施工和泥水頂管施工的泥漿凈化。極大的提高廢棄泥漿重復(fù)利用率,避免了泥漿的隨意排放、降低施工成本,提高文明環(huán)保施工水平。

        在鉆孔樁開始施工前,技術(shù)人員和機(jī)組人員根據(jù)以往施工經(jīng)驗,結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況,研究針對深厚砂性土質(zhì)的鉆孔樁施工方案,擬采用泥砂分離機(jī)改善泥漿性能,降低鉆孔樁循環(huán)泥漿過高的含砂率,提高鉆孔樁成孔質(zhì)量。

        2 泥砂分離設(shè)備原理及選型

        橋梁鉆孔樁采用反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行施工,在深厚砂性土層中采用泥砂分離機(jī)工藝改善泥漿性能。

        2.1 泥砂分離機(jī)原理

        反循環(huán)砂石泵抽吸出來的泥漿通過總進(jìn)漿管(1),輸送到泥砂分離機(jī)的粗篩(2),經(jīng)過其振動篩選將粒徑在3mm以上的渣料分離出來。經(jīng)過粗篩篩選的泥漿進(jìn)入泥砂分離機(jī)的儲漿槽(3),由泥砂分離機(jī)的渣漿泵(4)從槽內(nèi)抽吸泥漿,在泵的出口具有一定儲能的泥漿沿輸漿軟管從水力旋流器(5)進(jìn)漿口切向射人,通過水力旋流器分選,粒徑微細(xì)的泥砂由旋流器下端的沉砂嘴排出落入細(xì)篩(6)。經(jīng)細(xì)篩脫水篩選后,較干燥的細(xì)碴料分離出來,經(jīng)過細(xì)篩篩選的泥漿再次返回儲漿槽內(nèi)。處理后的干凈泥漿從旋流器溢流管進(jìn)入中儲箱(7),然后沿總出漿管輸送回孔。

        2.2 泥砂分離機(jī)主要參數(shù)

        常見的泥砂分離機(jī)根據(jù)每小時分離的泥漿能力分ZX-100、ZX-150、ZX-200、ZX-250、ZX-500等類型。泥砂分離機(jī)各項具體參數(shù)情況如下:

        2.3 泥砂分離機(jī)選擇

        施工現(xiàn)場依據(jù)泥漿池布置、樁長、樁徑、地質(zhì)、鉆機(jī)數(shù)量及成孔工藝選擇合適的泥砂分離機(jī)。選擇的泥砂分離機(jī)的分離能力應(yīng)滿足現(xiàn)場施工要求,確保施工過程中泥漿凈化池中泥漿含砂率不大于4%,清孔過程中泥漿池中泥漿含砂率不大于2%。在沒有可參考經(jīng)驗時,建議按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行初步配置。

        當(dāng)采用大型鉆孔機(jī)械施工,鉆孔樁成孔時間在10h左右時,每個泥漿池可配置一臺大型泥砂分離機(jī),配合2~3臺鉆孔樁進(jìn)行組合施工,也可達(dá)到相應(yīng)的目的,但各樁的鉆進(jìn)時間段應(yīng)相互錯開。

        3 施工準(zhǔn)備

        3.1 平面布置

        橋梁處泥漿池每3排樁單獨(dú)設(shè)置一處泥漿凈化池和循環(huán)池。泥漿池設(shè)置應(yīng)遠(yuǎn)離便道,縱向設(shè)置在兩排樁中心。泥漿池大小及尺寸根據(jù)泥漿總量確定,其中凈化池尺寸和循環(huán)池尺寸宜2:1,凈化池和循環(huán)池之間應(yīng)隔斷。

        泥漿池旁邊設(shè)置泥砂分離機(jī)和砂土臨時堆場,便道和泥砂分離機(jī)之間設(shè)置支便道,用于挖機(jī)和渣土車進(jìn)出。便道另一側(cè)延線路方向設(shè)置電纜、配電箱。

        鉆孔樁施工前在循環(huán)池按照傳統(tǒng)方法制漿。制漿可采用黏土、膨潤土或化學(xué)造漿材料,制好的泥漿進(jìn)行泥漿測試,滿足規(guī)范要求后方可開鉆。

        3.2 泥砂分離機(jī)安裝

        泥砂分離機(jī)安裝要求如下:

        1)距離泥漿池較近,縮短泥漿泵管長度,保證泥漿輸送流暢,可設(shè)置在泥漿池端部或中部的外側(cè)。

        2)泥砂分離機(jī)較重,設(shè)備安裝前需要平整場地,地質(zhì)較好時進(jìn)行平整、碾壓。地基松軟時則應(yīng)鋪墊枕木或填筑碎石處理。

        3)設(shè)備底座水平方向的傾斜度不超過1%。

        3.3 交底及培訓(xùn)

        項目部提前完成專項施工方案及作業(yè)指導(dǎo)書的編制,施工前組織相關(guān)人員培訓(xùn)、學(xué)習(xí)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),確保施工人員熟練掌握施工工藝及安全、質(zhì)量環(huán)保要求。

        做好施工作業(yè)人員的安全教育培訓(xùn)工作,新進(jìn)場工人需進(jìn)行工區(qū)、分部、班組三級安全教育培訓(xùn)。

        特種作業(yè)人員需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn),持證上崗,項目部建立特種作業(yè)人員登記臺賬。

        3.4 設(shè)備驗收及調(diào)試

        根據(jù)施工方案、現(xiàn)場地質(zhì)及施工條件選用鉆孔樁機(jī)械、泥漿設(shè)備、泥砂分離機(jī)、發(fā)電機(jī)組、挖機(jī)和渣土車等。

        檢查泥砂分離機(jī)以及鉆機(jī)的進(jìn)、出泥漿接口的連接,防止正常運(yùn)行過程中發(fā)生滲漏或脫落。

        進(jìn)場的機(jī)械設(shè)備在顯著位置懸掛操作規(guī)程牌,標(biāo)明機(jī)械名稱、型號種類、操作方法、保養(yǎng)要求、安全注意事項及特殊要求等。

        設(shè)備正式啟用前,應(yīng)先不帶負(fù)荷啟動電器控制部分,檢測各級電器運(yùn)作是否正常,空載動作正常后方能帶負(fù)荷進(jìn)行調(diào)試,并觀測電壓表和電流表的工作數(shù)據(jù)正常后,設(shè)備才能正式啟動。

        4 分離機(jī)操作和使用

        4.1 泥砂分離機(jī)流程圖

        采用泥砂分離機(jī)的鉆孔樁施工總體流程如下:

        4.2 泥砂分離機(jī)管線布置

        鉆孔樁施工中采用泥砂分離機(jī)分離泥砂工藝,泥漿池設(shè)置循環(huán)池和泥漿凈化池,兩個泥漿池相互隔斷。

        泥砂分離機(jī)泥漿進(jìn)管設(shè)置在泥漿凈化池中,泥砂分離機(jī)泥漿出管設(shè)置在泥漿循環(huán)池中,泥砂分離機(jī)的二次凈化裝置溢出泥漿二次進(jìn)入泥漿池循環(huán)使用。

        4.3 泥砂分離機(jī)操作和使用

        在啟動設(shè)備前,需將電控柜支架的四顆聯(lián)接螺栓(M12×55)擰松,使之與電控柜的聯(lián)接處于松動狀態(tài),以便于電控柜底部的四個隔振器在工作過程中起到隔振作用。

        啟動順序:合上空氣開關(guān),接通主電源→啟動振動篩→啟動渣漿泵→定期開啟反沖系統(tǒng)。

        停止順序:停止泥漿供應(yīng)→處理儲漿槽內(nèi)的剩余泥漿→停止渣漿泵的運(yùn)轉(zhuǎn)→脫水篩運(yùn)轉(zhuǎn)直到旋流器內(nèi)空載→停止振動篩的運(yùn)轉(zhuǎn)→剩余泥漿清理→清水運(yùn)轉(zhuǎn)或清理。

        4.4 質(zhì)量控制

        鉆孔樁施工中采用泥砂分離機(jī)分離泥砂工藝,為了確保泥漿質(zhì)量,施工中需安排專人對泥砂分離機(jī)分離效果進(jìn)行記錄,記錄的參數(shù)主要有泥砂分離機(jī)使用時間、進(jìn)場泥砂分離機(jī)的泥漿參數(shù)、渣土分離量。

        4.5 多臺機(jī)械同步施工

        當(dāng)一個泥漿池配置多臺鉆機(jī)同步組合施工時,需根據(jù)鉆孔周期調(diào)整各臺鉆機(jī)鉆孔開始時間,錯開泥漿循環(huán)高峰期。

        必要時進(jìn)行泥砂分離機(jī)使用效率進(jìn)行分析和評估,調(diào)整泥砂分離設(shè)備型號和鉆機(jī)組合。

        4.6 鉆碴清理和處理

        泥砂分離機(jī)分離的渣土采用挖機(jī)就近打堆、整理。臨時渣土可分層堆放,臨時堆放的渣土高度不超過3m。臨時堆放的渣土應(yīng)及時運(yùn)至堆土場堆放。

        5 泥砂分離機(jī)使用分析

        5.1 鉆孔樁成孔功效分析

        為驗證使用泥砂分離機(jī)后鉆孔樁成孔功效,方選取通啟運(yùn)河大橋的七根鉆孔樁進(jìn)行試樁,其中14-2#、13-3#、13-1#共3根樁采用常規(guī)泥漿工藝,10-6#、10-5#、10-4#、10-3#共4根樁使用泥砂分離機(jī)工藝,對施工全過程進(jìn)行記錄,分析鉆孔樁施工中鉆進(jìn)、清孔、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑等全過程功效。各鉆孔樁成孔功效記錄表如下:

        從表3和圖6分析數(shù)據(jù),采用了泥砂分離機(jī)后單根鉆孔樁完成總時間由32h減少至14.2h,采用了泥砂分離機(jī)后施工時間縮短明顯的是鉆進(jìn)、清孔工序。

        5.2 沉渣厚度對比

        對采用常規(guī)泥漿工藝和采用泥砂分離機(jī)工藝的鉆孔樁一清和二清沉渣厚度進(jìn)行記錄,鉆孔樁沉渣記錄表如下:

        從表4和圖7數(shù)據(jù)可以看出,采用了泥砂分離機(jī)工藝后一清平均沉渣厚度變化不大,二清平均沉渣厚度由13.3cm減少至5.3cm,采用泥砂分離機(jī)后二清沉渣厚度明顯減小。

        5.3 含砂率

        現(xiàn)場對進(jìn)出泥砂分離機(jī)的泥漿含砂率進(jìn)行記錄,記錄如下:

        經(jīng)過泥砂分離機(jī)分離后的泥漿含砂率均遠(yuǎn)小于規(guī)范要求,能保證成孔和清孔質(zhì)量。

        5.4 鉆渣和泥漿

        對采用常規(guī)泥漿工藝和采用泥砂分離機(jī)工藝的鉆孔樁泥漿和渣土外運(yùn)量記錄表,記錄表如下:

        從表6數(shù)據(jù)可以看出,采用了泥砂分離機(jī)后泥漿數(shù)量總體減少30%,但增加渣土量30%。

        6 結(jié)論及注意事項

        6.1 結(jié)論

        南通繞城高速公路在深厚砂性土層進(jìn)行橋梁鉆孔樁試樁,采用泥砂分離機(jī)工藝后,泥漿性能明顯改善、成樁效率明顯提高,樁基檢測后均為I類樁,成功解決深厚砂土層中塌孔和沉渣厚度超標(biāo)等質(zhì)量問題,為項目創(chuàng)建平安百年品質(zhì)工程創(chuàng)建示范項目添磚加瓦。

        1)采用了泥砂分離機(jī)后單根樁成樁效率提升明顯,減少了鉆孔樁機(jī)周轉(zhuǎn)時間,提高了經(jīng)濟(jì)效益。

        2)采用了泥砂分離機(jī)后鉆孔樁孔底沉渣厚度明顯減少,減少樁頂浮漿,提高了鉆孔樁承載力和工程品質(zhì)。

        3)采用泥砂分離機(jī)能減少泥漿棄運(yùn)量,減少能耗,提高了公司安全文明施工標(biāo)準(zhǔn)和綠色環(huán)保水平。

        6.2 安全施工注意事項

        臨時用電規(guī)劃、電箱設(shè)置必須滿足標(biāo)準(zhǔn)化要求。

        施工現(xiàn)場的臨時用電,嚴(yán)格按照《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行。

        泥砂分離機(jī)使用前,必須安排廠家或?qū)I(yè)人員進(jìn)行嚴(yán)格培訓(xùn),使操作工人掌握泥砂分離機(jī)原理、操作規(guī)程,杜絕安全隱患,確保設(shè)備在安全狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。

        設(shè)備正式啟用前,應(yīng)先不帶負(fù)荷啟動電器控制部分,檢測各級電器運(yùn)作是否正常,空載動作正常后方能帶負(fù)荷進(jìn)行調(diào)試,并觀測電壓表和電流表的工作數(shù)據(jù)正常后,設(shè)備才能正式啟動。

        6.3 環(huán)保施工注意事項

        鉆孔樁施工中采用泥砂分離機(jī)工藝,除保證泥漿不外溢以及泥漿處置措施符合環(huán)保要求外,還要對分離的渣土做好環(huán)保措施:

        1)泥砂分離機(jī)開啟時,分離的渣土每隔2h采用挖機(jī)進(jìn)行一次清理。

        2)分離的渣土可就近打堆、整理,分層堆放。

        3)當(dāng)施工現(xiàn)場臨時堆放的渣土裸露時間超過8h時,應(yīng)及時覆蓋6針密目網(wǎng)。

        4)分離的渣土應(yīng)及時運(yùn)至堆土場堆放,在鉆孔樁現(xiàn)場臨時堆放的渣土高度不超過3m;

        6)運(yùn)輸車輛應(yīng)配備頂棚或遮蓋物,裝運(yùn)過程中應(yīng)對裝載物進(jìn)行適量灑水,采取濕法操作。

        參考文獻(xiàn):

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