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旋挖钻长护筒泥浆成孔技术施工工艺分析
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摘要:随着科技不断进步,施工工艺亦不断更新,其中越来越多的钻孔灌注桩成孔施工方式问世,亦越来越简便、实用、高效,其中最常用的有反循环钻成孔、冲击钻成孔、旋挖钻成孔等,每种施工工艺各具特点,但旋挖钻较其他施工工艺更具优势,由于其成孔速度快、施工效率高,得到了人们的普遍使用,在地质条件较好的情况下,旋挖钻可以极大程度上节约工期,本文就旋挖钻施工工艺展开研究。
关键词:流砂地层;旋挖钻成桩;施工技术
1旋挖钻概念及成孔工艺
旋挖是一种桩基成孔施工方法。目前已在公路桥梁、高层建筑、市政建设等桩基础作业施工中被广泛应用。
成孔工艺:旋挖钻的钻头采用筒式钻头,在钻孔施工时,破碎的岩土可直接装进桶式钻头内,装满后提升钻杆将弃土外卸,按照此操作步骤循环作业,停止钻进的标准为钻至设计深度即可停止。对于地质条件较好的情况,如岩土层粘性较好,则无需使用泥浆护壁方式,可直接采用干式钻进工艺。如果桩位地层地质条件较差,则孔壁将会不稳定,出现此情况必须在使用泥浆护壁方式前提下,实施钻进作业,如地层中有地下水分布、孔壁松散易坍塌等,需设置泥浆池造浆注入桩基孔内进行护壁。以下仅对流砂地质旋挖钻长护筒泥浆成孔技术施工工艺进行探讨。
2工艺特点及适用范围
2.1工艺特点
(1)成孔速度快、效率高,平均钻进速度可达8m/h以上。
(2)采用泥浆护壁成孔作业,避免桩周细砂、粉砂在地下水流的作用下丧失强度塌陷,影响孔壁稳定和桩基的受力。
(3)采用泥浆护壁旋挖钻进,依靠钻斗取土,不依靠泥浆输送钻渣,桩底沉渣厚度也容易控制,同时较传统冲击钻减少了泥浆的用量和排放量,减少污染,降低成本。且在孔壁形成规则的螺旋状,能大大提高钻孔灌注桩桩周摩擦力,进而增加摩擦桩的承载力。
(4)旋挖钻可自身行走,钻孔就位、移位快,利用自身动力,无需外接电源,噪声小,可夜间施工。
(5)设备性能良好,电脑坐标定位及显示钻孔垂直度,可自动调整,成孔质量高,桩孔偏差小,钻臂能自动伸缩,与普通钻机相比缩短装卸钻杆的时间。
(6)旋挖钻成孔后,可直接移至下一孔,不影响下钢筋笼和灌注混凝土,可使成桩工序形成流水作业。
2.2适用范围
本工法适用河道细砂、粉砂地区,有地下水且水位较浅地质条件的钻孔灌注桩钻孔施工,钻孔深度≤30m,桩径≤160cm。
3钻孔作业程序
序号
工序名称
工序图例
说明
1
填筑平台
填筑工作平台确保泥浆面能高出河水水位2~3m。
2
测量定位
测量定位,准确定出桩基中心位置,设置十字桩。
3
埋设护筒
埋设护筒,直径比桩径大20cm,长度为4.5~6m,周围用黏土回填紧密。
4
钻机就位
钻机就位,钻机自行就位对准,保持钻头中心和钻杆在同一铅垂线上
5
注浆开钻
开孔位置校对无误,提起钻头距孔底20~30cm,注入合格泥浆,缓慢钻进,使护筒根部形成较好的护壁
6
钻进
钻头完全通过护筒根部后,正常钻进,根据操作室电脑显示,钻渣填满后,反转关闭进渣口,缓慢提升钻杆,同时继续向孔内注浆,确保孔内水头。钻头提至孔外,打开阀门,排除钻渣,利用装载机和自卸车运至弃渣场。
7
循环钻进
重复6,循环钻进至设计高程,经检测人员确认成孔,更换清孔钻头
8
成孔静置
成孔后静置半小时以沉渣
9
掏渣
用掏渣钻头进行掏渣
10
下钢筋笼、导管
孔底沉渣符合标准后,利用汽车吊吊入钢筋笼,并下导管。
11
灌注水下混凝土
及时灌注水下混凝土至设计高程
12
成桩
灌注完成,拔出导管和护筒,成桩。
4环境保护工艺
旋挖钻可以循环利用泥浆,在对环境造成负面影响的程度上远远小于传统钻机。传统钻机施工会不断产生泥浆而非循环使用,如此将对环境造成较大污染,而且传统循环钻机不可用于干孔作业,旋挖钻在地层较好的情况下可用于干成孔作业。本工法采用了旋挖钻施工,较传统冲击钻或循环钻不需要接电,节约用电,护壁泥浆经重力沉降除渣后可重复利用,节约了泥浆用量和水用量,同时旋挖钻成孔扩孔系数小,节约混凝土。
5效益分析
旋挖钻成孔钻孔灌注桩施工工艺,是吸取了各种成孔工艺优势发展起来的一种新型施工工艺。从钻机、钻杆及钻头的安装拆卸及使用上,提高了机械化程度,减轻了劳动强度,节省了大量的人力,从而加快了工程进度,从钻机就位、埋设护筒,至开始钻进只需约半小时,平均钻进速度80m/h,是一般冲击钻进尺速度的15~20倍。从工艺上它代替了传统成孔工艺,大大减少了泥浆的需求和排放,取土随出随运,节省了场地,方便了其他作业施工,同时节省了运输费、水费、电费、混凝土费用,降低了施工成本。该工艺施工时,最大优势就是噪声低、振动小,现场整洁,减少了环境污染。同时成孔质量优良,适用于各种土层,有着较好的经济效益和社会
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