旋挖钻机在高铁桩基础施工中的管理

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 旋挖钻机在高铁桩基础施工中的管 理 摘要: 旋挖钻机机械化、自动化 程度高，钻机移位灵活方便，成孔效率 高，质量好，钻进深度大，对环境污染 小，在桩基施工中，有着传统钻机无法 比拟的技术优势，因而越来越受施工单 位的欢迎。本文通过工程实例介绍了旋 挖钻机在卵石土地层桩基施工中的应用。 中国论文网 /2/view-12897250.htm 关键词：旋挖钻机，桩基施工， 泥浆性能 Abstract: the rotating drill mechanization, a high degree of automation, the drill shift is flexible and -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 convenient, into a hole high efficiency, good quality, drilling depth, the environmental pollution is small, in pile foundation construction, has the traditional rig the incomparable technical advantage, so more and more get the welcome of construction unit. This article through the engineering case, this paper presents the rotating drill pebble in the application of pile foundation construction land. Key words: the rotating drill, pile foundation construction, the mud property 中图分类号：TU74 文献标识码： A 文章编号： 前言 在砂卵石地层中成孔,首先要认真 研究工程地质勘察报告,搞清砂卵石粒径 的大小、成分、含量、层厚,分析造成易 掉块、垮孔、孔斜的原因、程度,了解地 下水位和地层的渗透性等,制订正确的施 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 工方案,选择合适的成孔机具以确保成孔 的进度和质量。 1 工程概况及地质条件 石-武客运专线高铁桩基础的大 桥，桥址内覆层主要地层为第四系全新 统冲粉质粘土、粉土、中砂、细圆砾土、 粗圆砾土、卵石土等；该江常年有流水， 水量随季节降雨量变化较大，钻孔桩基 础，桩径 1.21.8 米，深度 3045 米。 2 施工难点 根据地质条件，本桥施工场地狭 窄，交通不便，且地处泥石流区域，对 施工进度要求较高；地质条件为卵石土， 形成年代久远，强度较大，钻进困难。 3 机型、钻杆及钻头选择 3.1 根据此种地质条件，可以选 用冲击钻和旋挖钻，优缺点对比如表 1。 表 1 比较项目 冲击成孔钻机 旋转挖 机 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 设备成本 底 高 钻进效率 慢 快 成桩质量 一般 好 环境污染 大 小 场地要求 设备作业场地较小， 但要求有较大的泥浆地、沉淀池场地 设备作业场地稍大，如及时清查则无需 太大的场地 3.2 钻杆选择 根据钻孔时采用的钻进加压方式 不同，钻杆分为二种类型：摩擦加压式 钻杆（简称：摩擦杆） 、机锁加压式钻 杆（简称：机锁杆）摩擦式钻杆一般用 于较软地层的钻孔施工，可钻进淤泥层、 泥土、 （泥）砂层、卵（漂）石层机锁 式钻杆不但可用于软地层，也可用于较 硬地层施工。机锁式钻杆可钻进淤泥层、 泥土、 （泥）砂层、卵（漂）石层和强 风化岩层。 3.3 钻头的选择 常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋 挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗，下面简 单介绍适用于本地层的旋挖斗和螺旋钻 头。 3.3.1 螺旋钻头 锥形：双头双螺，适用于坚硬 基岩。双头单螺，适用于风化基岩、卵 石、含冰冻土等。 直螺旋钻头： a.斗齿直螺：双头双螺，适用于 砂土，胶结差的小直径砾石层；双头单 螺，适用于砂土、土层；单头单螺，适 用于胶结差的大直径卵石，粘性土及硬 胶泥。 b.截齿直螺：适用于是硬基岩或 坚硬卵砾石。 3.3.2 旋挖钻斗 按底板数量可分为双层底斗和单 层底斗；按开门数量可分为双开门斗和 单开门斗；一般来说双层底钻斗适用地 层范围较宽，单层底斗只适用于粘性较 强的土层，双门钻斗适用地层范围较宽， 单门钻斗只是用于大直径的卵石及硬胶 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 泥。 根据以上情况选择使用旋挖钻机， 并根据现场实际情况选择使用石家庄煤 矿机械厂生产的 ZX- 20 型旋挖钻机， 动力头最大扭矩 200kNm；转速 7- 26r/min；不带钻杆时整机重量 60t；最 大钻孔深度 60m；最大钻孔直径 2m； 机锁钻杆，由于本地层较为致密且卵石 粒径较大，采用双门平地单层底钻斗、 单门平底双底板旋挖钻斗和短螺旋钻斗 配合使用。 4 施工工艺 4.1 施工准备 4.1.1 开工前研究相关部门提供 的该工程相关资料并做好材料的检验和 配合比试验。 4.1.2 编制桩基工程的施工组织 设计或施工方案，并确定主要施工机械 及其配套设备。 4.2 场地平整 根据设计要求合理布置施工场地， 平整场地、换除软土、夯打密实。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 4.3 桩位放样 场地整平后，利用该桥的导线控 制网定出桥墩台中心桩，并用全站仪放 出各桩位，并做好护桩，及时检查桩位 及水平。 4.4 钢护筒的制作及埋设 护筒均采用 5mm 钢板制作，直 径大于钻孔桩径 20cm ，护筒高出地下 水位或孔外水位 1.5m，并高出地面 0.5m。本桥由于地下水丰富，将护筒加 长至 3 米 。 4.5 钻机就位 钻机就位时，要事先检查钻机的 性能状态是否良好，把钻机开到桩位旁， 钻杆的中心正对桩位标注点。 4.6 泥浆制备 为保证泥浆护壁效果，我们使用 在优质膨润土中加入羧甲基纤维素钠盐、 碱类（Na2CO3 及 NaHCO）来配制优 质泥浆，配合比通过实验确定为：膨润 土:纤维素:碱:水 =100:18:21:1250，在钻 进过程中及时注入孔内，并根据不同地 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 质情况及时调整泥浆配合比。 泥浆性能指标标准及实测结果如 表 2。 表 2 性能指标 标准值 实测值 相对密度 105-1.15 1.15 稠度 18-22s 22s 含砂率 6.5 8 胶体率 95% 97 4.7 钻进出渣 4.7.1 旋挖成孔是通过底部带有 活门的桶式钻头的回转，直接将岩土旋 入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸 缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，钻进过 程中不进行泥浆循环只需及时掺入泥浆， 通过钻头的离心力，使该泥浆凝聚在孔 壁上，形成胶合薄膜，达到护壁的效果。 4.7.2 每台旋挖钻机配备一台装 载机、三台自卸车将渣土及时清理出场。 4.7.3 钻进过程中先使用双门平 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 地单层底钻斗抵挡匀速钻进，逐步加快 钻进速度，进入卵石层后，由于砂卵石、 卵砾石层硬度大，钻进难度较大。这类 地层中若没有粒径太大的孤石、漂石， 采用单门平底双底板旋挖钻斗钻进。但 这类地层的研磨性比较强，所以钻斗斗 齿的消耗会比较大。当碰到有大孤石 （漂石） ，则下入嵌岩短螺旋钻头钻进， 一般能把大孤石搅碎或将整个孤石（漂 石）带出孔口。短螺旋钻斗的锥头结构 形式和锥度大小的选择主要取决于卵砾 石粒径的大小和地层硬度，粒径大则选 用单锥头形式，这样才能使大粒径卵砾 石被旋入螺旋叶片内；粒径小则选用双 锥头形式易于带起钻渣。旋挖钻机在钻 进时，根据地层选用钻斗的同时，还要 注意在钻进时进尺的控制。在使用旋挖 斗时依据斗体的容量，一般在斗体三分 之二为合适。进尺深度根据桩直径而定， 也要根据地层的密度控制进尺深度。进 尺过多，导致卸土困难，还会导致埋钻 卡钻的事故发生。过少会延误施工进度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 与设备、能源的消耗，成本提高，降低 了效益。 4.7.4 容易出现的问题及预防 措施 a.较疏松的砂卵层或流砂层，孔 壁易发生大面积塌方而造成埋钻。在钻 遇此地层前，应提前制定对策，如调整 泥浆性能、埋设长护筒等。 b.卵石层容易使钻头边齿、侧齿 磨损严重而无法保证成孔直径，钻筒外 壁与孔壁间无间隙，如钻进过深，则易 造成卡钻。所以，钻筒直径一般应比成 孔直径小 6cm 以上，边齿、侧齿应加长， 同时在使用过程中，及时检查，如钻头 边齿、侧齿磨损后要及时修复。 c. 因机械事故而使钻头在孔底停 留时间过长，导致钻头筒壁四周沉渣太 多或孔壁缩径而造成卡埋钻。因此，平 时要注意钻机本身的及时保养和维修， 同时要调整好泥浆性能，使孔底在一定 时间内无沉渣。 d.由于钻进过程中补充泥浆不足， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 或泥浆性能不适宜，护壁效果差导致塌 孔。为防止钻孔坍塌，钻进过程中应及 时注入性能适宜的泥浆，保持孔内水位， 同时注意控制钻斗的升降速度，避免压 力变动过大。 4.8 成孔及第一次清孔 钻孔达到设计标高后，开始第一 次清孔，检查孔径、孔深、倾斜度等指 标，合格后下钢筋笼及导管。 4.9 第二次清空及灌注水下混凝 土钢筋笼及导管放置到位后，利用导管 进行二次清孔，然后再次检查孔深、孔 径、沉渣厚度、泥浆性能指标，合格后 灌注水下混凝土。 5 施工注意事项 5.1 由于旋挖钻机自重较大，平 整场地时必须碾压密实，保证地基稳固， 设备工作平稳。 5.2 由于旋挖钻施工直接将钻渣 取出，出土量较大，必须配备足够的出 土设备，及时出土。 5.3 钻进过程中派专人及时记录 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 地质情况，严格控制泥浆管理，及时调 整泥浆性能，并及时注入孔中，保证水 头及护壁效果，防止塌孔。 5.4 钻进速度根据地质情况及时 调整，匀速钻进，发现问题及时处理， 防止塌孔和卡钻。 5.5 由于卵石土地层对钻头磨损 较大，要配备足够的备有斗齿等易损件