旋挖钻机在深圳地铁风机房钻孔桩施工中的应用

2015-08-18 155 0

  一、工程概况
 
  深圳地铁龙岗线西延段工程的莲花村站~华新站区间中间风井风机房位于福田区红荔路北侧的中心公园内,包括风机房主体分别通过左线风道和右线风道与正线左、右线相连,设有右线风井和左线风井。
 
  二、施工工艺
 
  1.施工顺序
 
  采用跳孔方式进行施工,施工顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ。如图1所示。
 
  图1钻孔桩施工顺序示意图
 
  2.施工工艺
 
  旋挖钻机用泥浆护壁旋挖成孔。泥浆具有饱和孔壁、防止塌孔、排出土渣及冷却和润滑钻头等作用[1],故在本工程中采用泥浆护壁成孔。施工过程简述如下:
 
  平整场地→测量放线→埋设护筒钻机就位→钻孔→验孔、清孔→钢筋笼安装固定→安放导管→水下混凝土灌注到设计标高→拔护筒→钻机移位进行下一根桩施工。
 
  2.1测量放线
 
  依据测量控制桩点,准确测放桩位,桩的中心允许偏差不大于50mm,并在桩的前后左右距中心2m处设置护桩,钻孔时,桩位中心用“十字交叉法”引至四周并作出标记。
 
  2.2护筒埋设
 
  护筒采用钢板加工,其上部开设有1~2个溢浆口。埋设时,当软土、淤泥层较厚时,深入到不透水层粘土内1.0m。
 
  2.3对位
 
  旋挖钻机利用自身履带移至桩位处,通过操作室内电脑控制系统准确的把钻头对准桩位。同时,把钻杆通过操作室内钻杆垂直、倾斜控制仪调至垂直状态。
 
  2.4钻孔
 
  桩位对准后,装配铰刀片,然后开始钻孔。钻到2m深度时,提出钻头,按规定埋置护筒,护筒周围用素土夯实。护筒埋置完毕后,继续钻孔。钻孔时向孔内加入护壁泥浆进行护壁。钻孔深度由钻机操作室内钻孔深度控制仪控制,钻至设计标高后,停止钻孔。
 
  2.5清孔
 
  在水下混凝土灌注前,孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25;含砂率不大于8%;粘度不大于28s,复测沉碴厚度,如超过规定值时进行二次清孔,合格后方可灌注水下混凝土。
 
  2.6钢筋笼的加工及吊装
 
  钢筋笼采用现场加工制作,纵向每隔5m加垫定位钢筋,横向沿圆周安设4处,用以保证灌注桩的钢筋保护层厚度。安放钢筋笼前,检查桩孔成孔质量,验收合格后,用25t吊车配合吊装下放钢筋笼。起吊点布置如图2所示。
 
  图2钢筋笼吊点示意图(L为钢筋笼长度)
 
  2.7灌注水下混凝土
 
  1)采用导管灌注水下混凝土,采用25t吊车配合提升,灌注时混凝土运输车直接卸入料斗灌注。导管直径250mm,在使用前及灌注4~6根桩后,要检查导管及其接头的密封性。
 
  2)导管的使用:采用直径Φ250,壁厚4mm无缝钢管自制,管节间采用法兰盘接头,并加焊三角形加劲板避免提升导管时法兰盘挂在钢筋笼上。标准管节长度为2m,并配备若干1.5m、1m及0.5m长的管节。导管按所需长度拼接,底管长度为4m长的管节。导管使用前进行试拼试压,试压压力为0.6~1.0Mpa。
 
  三施工中常见的不良现象及预防措施
 
  1.孔壁坍塌
 
  1.1表现形式
 
  在成孔过程中,当排出的泥浆不断出现气泡,或护筒内的水位突然降低,则表示孔壁有坍塌迹象。
 
  1.2问题分析
 
  1)护筒底部为软土、淤泥、砂土、砂、杂填土、卵石等较松散的地质层;
 
  2)护筒埋设不当,筒内水位低;
 
  3)钻斗上下移动速度过快,致使水流以较快的速度由钻斗外侧和钻孔之间的空隙流过,冲刷孔壁,有时还在上提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍塌;
 
  4)地面上重型施工机械的重力和其作业时的振动,以及地基土层自重应力影响5)而导致地面以下10~5m处发生坍塌;
 
  遇有砂砾石、卵石等强透水层;
 
  6)泥浆的配合比和性能满足不了施工的要求;
 
  7)安放钢筋笼时碰撞孔壁,使泥膜和孔壁破坏;
 
  1.3防止措施
 
  1)在松散易塌的土层中,适当埋深护筒,用粘土密实填封四周;
 
  2)随时补充孔内泥浆,保持空杯水位高出筒底1~2m;
 
  3)控制钻头升降速度,根据不同的桩径和地质情况采取不同的升降速度;
 
  4)尽量避免重型机械在施工区域附近行走,掏出来的土渣及时清运;
 
  5)充分选用密度和粘度较大的泥浆护壁,必要时向孔内添加粘土;
 
  6)使用优质的泥浆,提高泥浆的密度和粘度;
 
  7)注意钢筋笼的绑扎、焊接以及定位筋等的设置和安放,吊运和吊装时应防止变形,下放过程中避免碰撞孔壁;
 
  2.孔底沉渣过厚
 
  2.1表现形式
 
  主要表现为灌注混凝土之前孔底沉渣超过设计允许范围。
 
  2.2问题分析
 
  1)清孔的泥浆比重过小或清水置换;
 
  2)吊放钢筋笼时到孔壁泥土;
 
  3)清孔后待灌时间过长,造成泥浆沉淀。
 
  2.3防止措施
 
  1)采用适当比重和黏度的优质泥浆进行清孔必要时进行二次清孔,以使沉渣厚度达到规范要求为准;
 
  2)吊放钢筋笼保持垂直、缓慢;
 
  3)缩短待灌时间,初灌混凝土时,导管低端距孔底距离在30~40cm,初灌时混凝土量应保证导管底端能埋入到混凝土中1.0m以上,以便更有效的冲刷残留沉渣。
 
  3.桩孔垂直度偏差
 
  3.1表现形式
 
  成孔后桩孔出现较大的垂直偏差或弯曲。
 
  3.2问题分析
 
  1)地面不平或不均与沉降使钻机底座倾斜;
 
  2)钻孔时遇有倾斜度的软硬土层交界处或岩石倾斜处,钻头所受阻力不均而偏位。
 
  3.3防止措施
 
  1)施工前先夯实平整场地,使其平整坚实,钻机作业平台不得出现倾斜、沉陷等情况;
 
  2)进入不均与地层时,降低转速,当遇有孤石或软硬不均的地层时,转速要慢,钻头偏斜时,可提起钻头上下反复钻几次,以便削去硬土,如纠正无效,应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上,重新钻进。
 
  4.灌注过程中导管堵塞
 
  4.1表现形式
 
  主要表现为水下混凝土灌注过程中,无法继续进行。
 
  4.2问题分析
 
  1)初灌时,隔水栓堵管;
 
  2)混凝土和易性、流动性较差而使混凝土离析或粗骨料粒径过大;
 
  3)各种机械故障引起混凝土浇筑不连续,混凝土在导管中停留时间过长而卡管;
 
  4)导管进水。
 
  4.3防止措施
 
  1)使用的隔水栓应于导管的直径相匹配,同时具有良好的隔水性能;
 
  2)严格控制混凝土质量,控制好配合比,且有一定的流动性;
 
  3)施工过程中严格控制并保证机械设备正常运转;
 
  4)导管使用前应按顺序拼装作闭水试验,试水压力0.6~.0MPa,安装导管时应用密封圈并上紧。
 
  5.断桩
 
  5.1表现形式
 
  混凝土凝固后不连续,中间被泥土等填充,形成断桩,断桩破坏了桩本身的整体性,使桩体强度和承载力达不到设计要求,危害极大。
 
  5.2问题分析
 
  1)混凝土运送距离过长,混凝土塌落度损失过大;
 
  2)导管低端距孔底悬空过大,首灌封底不成功;
 
  3)导管密封不良,泥浆侵入导管混凝土中形成夹层;
 
  4)在灌注混凝土过程中,导管提升过大,露出混凝土面;
 
  5.3防止措施
 
  1)缩短运距,就近择优选择混凝土生产厂家,混凝土应具有良好的和易性和流动性,塌落度损失应符合要求,初凝时间应为正常灌注时间的2倍,灌注过程中要做到连续、快速,防止埋管、卡管及其他不良情况的发生[2-3];
 
  2)成孔后必须准确量取孔深,计算导管长度并认真清孔;
 
  3)确保导管的密封性;
 
  4)在混凝土浇灌过程中,应随时控制混凝土面的标高和埋深,提升导管幅度不要过大,要准确可靠;
 
  结语
 
  深圳地铁龙岗线西延段3153标区间风机房钻孔桩施工,16天共完成108根桩,与普通的回旋钻机相比大大提高了桩基的施工进度,为其它工序赢得了大量时间。但旋挖钻机也经常出现一些不良现象,有针对性的采取一些有效的对策,可以充分发挥旋挖钻机的优势,极大的提高施工效率,值得进一步推广。
 
  参考文献:
 
  [1]作者:张曲辉书名:旋挖钻机在广州地区适应情况分析版次:第二版出版者:中国科学信息出版社出版时间:2007年01月.
 
  [2]作者:王熙书名:旋挖钻机施工中常见问题分析与对策版次:第三版出版者:中国建筑工业出版社出版时间:2008年04月.

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