旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工,因具有施工速度快、成孔质量好、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等优势,近年来在桥梁桩基础施工中应用越来越广泛,不少重点工程的业主为确保工程进度和质量,均将其作为指定施工设备,从而替代了传统的冲击和回旋钻机成孔设备。
但是旋挖钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的,其施工过程具有隐蔽性,不可预见因素较多,成桩后也不能进行开挖验收,整个施工中的任何一个环节出现问题,都会影响整个工程的质量和进度,甚至造成巨大经济损失和不良社会影响。本文以济南市中心医院综合病房楼基坑支护工程为例,分析旋挖钻孔灌注桩在钻孔及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题进行原因和提出防治措施。
1.工程概况
根据勘察报告,地层情况如下:
层杂填土,层黄土状粉质粘土,层粘土,层粉质粘土,层粘土层,层残积土,⑦层全风化闪长岩,层强风化闪长岩,⑨层中风化闪长岩。
2.施工中遇到的质量问题及分析
2.1孔位误差较大
本基坑在开挖的过程中,发现较多支护桩孔位从地层情况发生变化处开始倾斜。
原因分析:
(1)旋挖钻机自身重量大,钻孔作业施工时对钻机停放平台的承载力及稳定性要求极高,如平台承载力不足,极易造成成孔倾斜。(2)旋挖钻机钻杆竖直度的自我修正系统误差偏大。解决办法:(1)原地面平整后经重型压路机碾压密实作为钻孔平台,钻机履带停放位置铺设钢板以分散钻机自重,提高钻机在钻进过程中的稳定性。(2)钻机安装周正、水平、稳固,转盘中心和护筒中心三点面一线;护筒不偏斜钻杆不弯曲,主动钻杆保持垂直,增添导向架,控制提引水龙头,尽可能采用钻挺加压。
(3)要求钻机生产厂家对钻杆竖直度的自我修正系统进行调整,并经常性的进行维护,确保数据准确。
2.2泥浆护壁效果差
旋挖钻机在不良地层中施工,泥浆护壁效果不好,极易产生塌孔及空孔。在施工多次遇到此类问题,虽是间隔施工,但也出现了塌孔导致的串孔问题。
原因分析:
(1)旋挖钻泥浆护壁为静态泥浆护壁,孔壁泥皮薄,故护壁效果较差。
(2)孔内泥浆补充速度较难控制。泥浆补充的速度应始终保证液面在护筒底面以上,否则将造成孔口塌陷,影响成孔质量。由于旋挖钻头操作动作频繁,且瞬间需浆多,实际施工中很难做到及时补浆。
解决办法:
(1)根据地层地质情况选择合适的钻头和钻进速度。
(2)塌孔部位不深时可采取深埋护筒法,将护筒周围土夯实重新钻孔。
(3)配制化学泥浆:它以水为主体,膨润土、羧甲基纤维素(cmc)、碱类为主要成分的胶体混合物。泥浆比重:1.06~1.10;粘度:17~20s;ph值:8~10。在泥浆中加入cmc后,能使钻机得到低的初切力,使泥浆易于放出裹在里面的气体,同时把砂粒很快吸附在泥浆护壁上,从而减少含砂率。由此很大程度上避免了塌孔的问题。
2.3桩底沉渣量过多
4.1现象:桩底泥土、泥浆等杂物沉积过多;钢筋笼或导管下不到位。
4.2造成原因:清孔不干净或未进行二次清孔;泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起;清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉积。
4.3防治措施:采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不要用清水进行置换。下完钢筋笼后,检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,采用气举反循环法二次清孔,直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离控制在50cm为宜,初始灌注混凝土,应有足够的混凝土储备量,一般采用较大料斗,使导管一次埋入混凝土面以下一米以上,以利用混凝土灌注的巨大冲击力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。
3、结束语
旋挖钻机具有优异性能和特点,给施工单位带来巨大的经济和社会效益,且其施工方法具有施工质量可靠、成孔效率高、环保的优点。经过以上根据旋挖钻机在施工中遇到的难题,提出的针对性解决办法,在实际施工中起到了很大的作用。在济南经七纬十二东南角连城国际基坑支护中,事先对地层问题分析,采用上述解决办法,施工未在出现类似问题,施工质量及公司效益都得到了保证。
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