全回转钻机清障施工技术

全回转钻机清障施工技术中图分类号：TU74文献标识码：A_、广. 、.1.刖言现代城市在不断的高速发展，地铁已成为在城市交通中不可缺少的一部分，在地铁施工过程中，在地下较深处常常会遇到地下障碍物，处理起来难度很大，为了保证工程顺利施工，须彻底清理地下障碍物。南京地铁3号线TA16标诚信大道站下方存在一根直径1000m自来钢水管，埋深为11〜14m,壁厚为14山山，据了解，此水管为顶管施工，在本工程施工中，由于本工地下土层以流塑性较大的淤泥质土为主，为了使工程顺利进展，又确保地面不下沉，须对自来水管彻底清理，是具有相当重大的技术难题。中铁十九局会同设计院共同对此问题进行了讨论，决定采用“全回转钻机清障施工技术”这一国内领先、国际首创的新成果，运用此技术在对自来水管清理过程中，效果较明显、技术先进，同时也取得了社会效益和经济效益。同时也形成了全回转清障新颖的施工工法。2.360°全回转工艺特点工艺简单、可操作性强全回转工艺与钻孔咬合桩工艺原理基本相同，操作简单，在本次清理工作中，通过套管对地下障碍物的切割处理后，再采用抓斗将其清理干净，为车站围护结构施工创造了条件。噪音小、对周边环境影响较小，优质高效、经济效益好在全回转施工中，不产生任何泥浆，并且施工设备噪音低，对周边居民影响较小，在本工程障碍物清理过程中，不论是白天还夜间均进行了清障工作，减少了因自来水管影响对总工期的影响，从而确保了车站的围护结构按期完成。与其他施工工法相比，具有较好的经济效益和社会效益，在以后施工中将会得到更广泛的应用。安全可靠，对土体扰动小全回转清障施工工法在套管内进行钢套管内进行清障及回填施工，对地下原状土不破坏或破坏小，对地下土体不产生扰动或产生很小的扰动。由于钢套管对孔壁的支撑，在钢套管周边的土体应力尚未释放时，就已经将障碍物清除并及时回填，对周边构筑物无影响。.适用范围适用于各类地下障碍物清理施工，例如钢管、砼管清除及拔除地下桩体等。在地下岩层较厚的地方施工灌注桩（包括咬合桩）也同样适用。.工艺原理全回转（RT260h）设备是能够驱动钢套管进行360°回转，并将钢套管压入的施工机械，该设备在作业时产生下压力和扭矩，驱动钢套管转动，利用管口的高强刀头对地自来水管进行切削，利用套管的护壁作用，然后用液压冲抓斗将钢套管内自来水管碎块抓出，清理完成后，进行套管内回填土施工，并夯实，以确保回填土的强度。.施工工艺流程及施工要点施工工艺流程如图5.1所示前期准备场地平整及测量放线1、对需清障部位进行场地平整，再对软弱地面进行场地硬化（厚度20cm以上）或铺设钢板；2、按照施工图纸，将需清障的桩测量定位，并做好标记。回转设备对中就位1、首先按照测量好的点位在四周定出4个定位点；2、将定位基座按照四点对中就位。3、将回转设备吊放在基座上方，并在设备顶面放入水平尺；在基座上方在四个角部各设置1个千斤顶，并用千斤顶进行调平，保证回转设备水平。4、将首节套管就位，如图5.2.2-1：施工方法自来水管清除自来水管直接利用回转钻机进行切割，首先利用回转钻机将套筒压入至自来水管表面，将此时套管内部的土方利用冲抓斗挖干净，然后利用液压扭转力，将套管强行下压将自来水管切成若干块，再采用冲抓斗将其块直接抓出（如图5.3.1）。图2拔桩施工技术示意图套管压入根据自来水管实际埋入深度，配置套管长度，本工程自来水管埋深为11〜14m,因此拟投入套管节长度分别为9m、6m、3.1m、刀头1.3m，套管与套管之间采用20个六角高强螺栓连接。采用全回转设备的楔型夹紧机构将回转钻机的回转支承环与套筒固定，楔型夹紧机构与套筒的咬合与松开由夹紧油缸控制，当夹紧油缸向上提升时，楔型块跟着上升，夹紧机构松开；当夹紧油缸向下收缩，楔型块也随之下降，从而牢靠地将套管和回转支承装置咬合（如图5.3.2-1）。回转支承旋转产生的扭矩通过楔型夹紧装置传递到套筒上，带动套筒进行回转。1、自来水管上方土层套管压入1）在套管插入初期会对以后套管的垂直精度有很大影响，所以必须慎重压入，应以自重压入为主，在下压过程中发现回转设备偏斜较小，此时需采用调平千斤顶随时调整。2）套管前端插入辅助夹盘之前，先用主夹盘抓住套管，收缩推力油缸落下套管，以防止钻头与辅助夹盘的碰撞事故。3）套管在插入初期，应利用套管自重压入，禁止强行压入套管。用自重压入套管，首先将发动机设置在高速状态，回转速度设置为中等程度，并使套管持续下降到推力油缸的最大行程。4）插入初期不要过度使套管上下动作，应积极配合自重进行下压，在挖掘初期反复上下动作将使地基松动，只有当自重进行压入速度变慢时，方可逐步增加压入力。采用采用自重压入时，压入力计算公式为：压入力（自重）=钻机的自重十套管自重2、切割自来水管时套管压入进入挖掘中、后期主要使用液压进行手动压入，当采用自重压入速度变慢时，将液压动力站“压入力调整盘”向右旋转，液压会逐步上升，此时压拔钮在置于“压入”状态时，液压油缸向推力油缸供油，此时压入模式转为液压压入压入力计算公式为：压入力F二钻机自重+套管自重+液压力＞周边摩阻力+前端阻力，当切割自来管时，若液压力过度上升，此时钻机自重+套管自重+液压力周边摩阻力+前端阻力为止。3、切割自来水管在套管压入至自来水管顶部时，首先将此时套管内部土体利用冲抓斗清理干净，再继续旋转压入套管，利用套管底部的切割刀头沿顺时针方向（或沿逆时针方向）不停的旋转切割，直到切割完成为止（如右图5.3.2-2所示），在切割过程中，始终沿一个方向旋转切割即可；切割完成后，采用冲抓斗将碎块抓出。4、套管起拔及回填套管拔除在回转钻进到预定深度，并将套筒内渣土及自来水管碎块全部清除后完成。套管拔出采用回转装置直接向上拔出套管，拔套管与回填土应同步进行，以保证回填材料充满孔洞并保证回填的密实，并使用冲抓斗夯实。拔出一节套管后拆除顶部一节套管，再继续拔出下部套管，依次拔出。5.5施工要点设备完好率及刀头选择在施工前须仔细维护保养设备，并配备齐全相关备用部件，确保设备施工过程中不出现故障，套管刀头选择合金钢刀头，且刀头伸出7〜10mm。拔套管在拔套管过程中，拔管速度不能过快，并且回填土方与拔套管须同步进行，回填1〜2m,拔出1〜2m,直到回填至地面标高。严禁一次性将套管全部拔出后再回填土，否则将会使周边地面沉陷。如果在淤泥质土中，地面沉陷将会更加明显。回填土回填土方须回填质量较好的老粘土，并且需采用冲抓斗进行强夯密实；回填土方时须分层回填，分层夯实。.材料与设备人员配置根据工程总体规模大小，本工程拟投入的人员见表6.1。表6.1人员安排表材料与设备本工程拟投入的材料与设备见表6.2表6.2投入材料与设备表.质量控制质量检验与标准质量保证措施清障完成后，进行钢套管内回填水泥土施工。在回填过程中，注意保持钢套管低于回填水泥土顶标高大于等于2m，当套管拔出后水泥土也同时填到地面。由于回填土较为松散，为了避免后期沉降给周围环境带来不利的影响，在回填后立即对回填土进行填充注浆，以确保回填的强度。在施工过程中要求做好施工记录。.安全措施施工现场所有设备、设施、安全装置等经常检查，确保安全和完好使用。施工前，技术人员根据设计图纸认真复核施工区域内的工程地质、水文资料，清楚了解并掌握地质、水文资料的情况。桩机就位前观察现场周围地基，若发生开裂、坍塌时立即停止作业，并将机械撤出，并分析原因，采取加固措施。施工场内一切电源、电器的安装和拆除，由持证电工专管，电器严格接地、接零和使用漏电保护器。电器安装后经验收合格才准接通电源使用。各桩孔用电采取分闸，杜绝一闸多孔和一闸多用。重视个人自我防护，进入工地按规定佩戴安全帽，进行高空作业和特殊作业前，必须落实防护措施正确使用特殊防护用品，防止发生人身安全事故。施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布貉并完善布貉各种安全标识。设置安全宣传标语牌，危险地点悬挂标牌，有人经过的坑洞夜间设红灯示警。夜间施工作业时，在现场配置足够的照明设施，确保夜间施工光线充足。氧气瓶与乙炔瓶隔离存放严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装珞。.环保措施控制排污所有的废水、污水不得污染水源和耕地，采取沉淀池处理；所有的施工垃圾按批准的方法运往批准的地点按规定进行处理；保持施工区和生活区的环境卫生，及时清理生活垃圾，运至指定地点按规定进行处理。过程中，处置好设备及多余材料，保持现场整洁。完工部分撤离设备、多余材料、垃圾以及各种临时设施，并保持该部分和工程清洁整齐；施工机械加强保养，防止漏油，机械运转中产生的油污水或维修机械的油污水，经处理后达标排放。夜间施工及施工噪音工程施工期间，按现有规范和南京有关部门对夜间施工的规定控制噪声对环境的影响进行控制，满足南京市有关法规要求。在选择施工设施、设备及施工方法时，充分考虑由此产生的噪声对施工人员和周围居民的影响，选用低噪音设备，采取消音措施，同时合理安排施工作业时间，以防噪音扰民。施工照明灯的悬挂高度和方向要考虑不影响交通及居民夜间休息。对大型机械操作人员进行教育，在施工过程中尽可能的采用产生振动较小的作业方法，从而减少工程施工所产生的振动对周围环境的影响。弃土、弃浆弃土、弃浆弃至指定地点，同时加强对施工车辆的管理；弃土、弃浆的运输路线、堆放地点、堆放方式符合南京市有关部门的规定；弃土、弃浆场地按规定进行妥善保护，避免因弃土、弃浆引起排水不畅、污染水源等不良后果。控制扬尘施工场地内随时洒水或采取其他抑尘措施。对易于引起粉尘的细料或松散料进行遮盖或适当洒水润湿，运输时用遮盖物覆盖。装运建筑材料、土石方、建筑垃圾、弃土、弃渣的车辆，采用遮盖措施，保证运输途中不污染道路和环境。.效益分析在全回转施工中，不产生任何泥浆，并且施工设备噪音低，对周边居民影响较小，在本工程障碍物清理过程中，不论是白天还夜间均进行了清障工作，减少了因障碍物对总工期的影响，与其他施工工法相比，具有较好的经济效益和社会效益，为以后城市地下工程的障碍物清理时，提供了可靠的决策依据和技术参考，同时本工法技术将促进地下工程施工技术不断发展，也将成为城市地铁施工中不可缺少的一门技术，在以后施工中将会得到更广泛的应用。.应用实例工程概况南京地铁三号线诚信大道站总长为226m,标准段宽度为21.1m,顶板覆土3〜3.5m,开挖深16〜17m,车站采用明挖顺作法施工，主体围护结构采用钻孔咬合桩+水平内支撑体系，咬合桩深度为33.5〜33.86m；通过查阅地下管线资料，诚信大道站西侧有一条①1000mm自来水管，材质为钢管，壁厚为14mm、埋深11〜14m,根据实际探测结果，此自来水管已影响到20根钻孔咬合桩的施工。图10-1自来水管与车站位置关系示意图施工情况为了使车站围护结构能够顺利封闭，需对自来水管进行清理后在进行施工。采用（①1500mm的钢套管）360°全回转钻机对地下障碍物清理的新技术，通过套管底端的合金高强刀头反复切割，使自来水管被切成碎片，最后通过抓斗挖出，清除后回填至地面标高。本工程在施工时地质以淤泥质土层为主，在清理施工时，充分利用了套管的合金刀头。采用360°全回转技术有效地解决了自来水管影响施工的问题。通过及时换填土、并压实有效的控制了地表的沉陷变形。该段于2012年