浅谈旋挖钻机在市政工程中的应用

浅谈旋挖钻机在市政工程中的应用【摘要】旋挖钻机具备成孔速度快、成孔质量高、环境污染小、操作方便灵活等优点，结合武昌火车站中山路隧道的施工实践，介绍旋挖钻机在深基坑围护桩施工中的应用。【关键词】中山路隧道旋挖钻机钻孔灌注桩优质高效1、工程概况1.1工程简介武昌火车站中山路隧道工程位于武汉市武昌火车站中山路地段，隧道全长1003.349m。引道为挡土墙和U型槽结构，主隧道（暗埋段）采用两孔钢筋混凝土闭合框架结构，隧道净宽18.4m～22m。隧道开挖采用明挖施工，开挖深度0～14.5m，基坑支护采用“钻孔灌注桩+内支撑”形式，钻孔桩桩径0.8m，桩长8.5m～22.5m。由于工程地点处于城市中心地区，工期紧、要求高，钻孔桩施工必须采用高效环保的施工工艺，既要保证工程质量，又不能污染周边环境或影响城市居民正常生活，旋挖钻机成孔速度快、质量好、噪音低、环保等特点正好适用于隧道围护桩的施工。1.2工程地质概况工程地貌单元属长江冲积三级阶地，开挖深度范围内地层主要有①杂填土：主要为混凝土、沥青及碎石垫层，一般厚度不大；②素填土：成分较复杂，局部厚度较大，由于长期路面荷载的作用，其固结度尚可，但物理力学性质存在各向差异，属于不均匀地基土层，工程性能较差；③淤泥：强度低，压缩性高，灵敏性高土层，工程性能差；④粉质粘土：呈可塑状态，具有一定强度(fak=95kPa)，中压缩性，厚度分布不均，工程性能一般；⑤粉砂：呈中密状态，具有一定强度(fak=210kPa)，工程性能一般。2、旋挖钻机的类型2.1小型机钻机扭矩100kNm,发动机功率170kW,钻孔直径500～1000mm、深约40m,整机重量约40t。小型机的应用市场定位如下:①各种楼房的护坡桩;②楼房部分承重结构桩;③城市改造市政项目中各种桩径小于1m的桩;④适用于其它用途的桩。2.2中型机钻机扭矩180kNm,发动机功率200kW,钻孔直径800～1800mm、深约60m,整机重量约65t。中型机的应用市场定位如下:①各种高速公路、铁路等交通设施桥梁的桥桩;②大型建筑、港口码头承重结构桩;③城市内高架桥桥桩;④其它适用桩。2.3大型机钻机扭矩240kNm,发动机功率300kW,钻孔直径1000～2500mm、深约80m,整机重量约100t以上。大型机的应用市场定位如下:①各种高速公路、铁路桥梁的特大桥桩;②其它大型建筑的特殊结构承重基础桩。3、旋挖钻机在市政工程中的应用旋挖钻机受施工地层的制约，主要适用于土层、砂层，以及较松散的、粒径较小的卵粒石层，在粘性土层钻进效果最佳，而在硬岩层施工比较困难，并容易发生孔内事故和机械事故，体现不出旋挖钻机的优越性。武昌火车站中山路隧道处于城市干道之一的中山路，周边设施复杂，高楼林立，交通压力极大，施工期间维持中山路交通正常运行。根据现场交通情况和场地狭小的现状，初期对现场施工区域进行局部打围后，采用旋挖钻机进行围护桩的施工。3.1旋挖钻机施工工艺流程原中山路为沥青混凝土路面，面层沥青和混凝土破除后，旋挖钻机就位，埋设护筒，开始钻孔施工。当钻头内钻满土砂料时，钻头回旋，将钻头提升出孔外，打开阀门，卸除土砂料，关阀门，钻头回原位继续施钻，直至钻孔深度达到设计要求，清孔，灌注桩身混凝土。具体工艺流程详见图1。3.2质量控制措施3.2.1桩位放样在进行场地破除整平后，组织进行桩位测量、定位，并记录放样数据备案，保证施工桩位不发生偏差。旋挖钻机施工工艺流程图图13.2.2埋设护筒为保证成孔质量，开钻前须先埋设护筒，用拉线法检查桩位偏差，使之满足规范要求。在回填松散土质区域，应埋设深护筒，以防钻进过程中孔壁坍塌。3.2.3成孔根据不同层次的土质结构选择不同的钻头、不同的转盘转速和进尺进行控制，以达到最佳钻进效果。成孔深度按照设计要求控制。3.2.4钢筋笼制安钻孔深度、清渣达到设计要求后，开始下放钢筋笼。钢筋笼制安必须严格按照设计进行，主筋、箍筋间距及焊接质量应符合规范要求，并在钢筋笼上焊接耳筋，确保钢筋笼垂直度和保护层厚度。3.2.5混凝土灌注导管接驳完毕后，导管底部距孔底距离控制在0.4m左右。开始灌注前储备料斗内储备的混凝土不小于1.0m3，以便能将导管底部一次性埋入水下混凝土中0.8m以上，适时提升、拆卸导管，保证导管底部埋入混凝土下1～4m。混凝土灌注应连续进行，一旦发生堵管等事故时，应采取有效措施进行处理，尽快恢复灌混凝土路面破除桩位测量旋挖钻机就位埋设护筒钻头定位、施钻回旋、提升钻头开阀门、卸土关阀门成孔清孔、测量孔深放入钢筋笼和导管水下混凝土灌注拔出护筒并清理桩头成桩注，并做好水下混凝土灌注记录。3.3孔内事故预防（1）选择有经验、责任心强的施工队伍,保证操作人员的素质;（2）加强钻具检查,对加工不良的钻具严禁使用;（3）对孔内水头高度,泥浆的相对密度和粘度经常观察和检测,发现问题及时解决,尤其在钻孔排渣、提钻卸土或因故停钻时应保持孔内规定水位和规定的泥浆性能指标,以防坍孔;（4）钻孔作业应分班连续进行,在土层变化处捞取渣样判明土层,并与地质资料核对,根据土层情况采取相应措施,保证施工质量;（5）升降钻头须平稳,钻头提出井口应防止碰撞护筒或孔壁,防止钩挂护筒底部。3.4旋挖钻成孔施工中应注意的问题⑴旋挖钻适用于土层成孔，地下硬质物对旋挖钻成孔影响较大。施钻前应先将地表硬物（如混凝土路面、石块等）进行清除，钻进过程中遇到硬质物时停止钻进，查明情况并处理后继续施钻。⑵定位钢护筒合理使用,不仅能防止地表杂物落入孔内，还能有效缩短钻机定位时间,提高施工效率;⑶孔深较浅无地下水，且土层质量较好时，可直接干钻，不影响成孔质量，而且效率大幅提高。4、结束语武昌火车站中山路隧道工程中旋挖钻机的应用，与一般冲孔桩机、回旋钻机成孔相比，其优点见表1。旋挖钻机在市政工程钻孔灌注桩施工中，优势明显，适用性强；自动化程度高，劳动强度低；成桩质量好，环境污染小，能显著提高施工效率和工程质量。在合理选取施工方法与施工工艺时,能最大限度地节省物力,财力,人力等资源，其优质高效的特点对企业效益和社会效益具有双赢意义。旋挖钻机成孔优点表1比较指标旋挖钻机成孔冲孔桩机成孔回旋钻机成孔适用地层最大单轴抗压强度不宜大于30MPa，尤其适用于土层钻进最大单轴抗压强度可达50MPa适用于土层及淤泥地层进度指标土层中d=800mm、L=20m,8～10根/天；干钻成孔10～15m/小时土层中d=800mm、L=20m,1根/天；视土层质量和施工工艺定成孔质量自动化程度高，垂直度可靠遇软硬不均匀岩面时易偏桩，垂直度不易控制遇软硬不均匀岩面时易偏桩，垂直度不易控制文明施工泥浆少或无泥浆，噪音小，文明施工好泥浆量大，噪音震动对环境影响大，文明施工差泥浆量大，文明施工较差参考文献：[1]郭玉文.旋挖钻机在北京城市铁路高架桥桩基施工中的应用[J].铁道建筑技术,2001(12)[2]周红军.我国旋挖钻进技术及设备的应用与发展[J].探矿工程,2003(2)[3]韩金亭.大口径旋挖钻机在桩基施工中的技术优势[J].西部探矿工程,2002(3)