旋挖钻机培训 — 就业

施工方案

2019-10-08 -
国内旋挖钻机的现状与施工要点

国内旋挖钻机的现状与施工要点

概述

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。旋挖钻机采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测、调整、孔深数码显示等。旋挖钻机配合不同钻具,适用于干式(短螺旋)或湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业。旋挖钻机还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等,实现多功能特点,其施工效率高,是市政建设、铁路、公路桥梁、地下连续墙、水利、防渗护坡等理想的基础施工设备。旋挖钻机适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、沙土层以及短螺旋不能钻进的含有部分卵石、碎石的地层。采用岩心钻头,还可嵌入岩层。

一、旋挖钻机国内的现状

目前国内已开发旋挖钻机的主要企业见表1:

二、施工技术点

1、旋挖钻机施工工艺步骤:第一步:旋挖钻机的就位

第二步:钻头轻轻着地,旋转,开钻。最好以钻头自重作为钻进压力,以更好的保证桩基精度

第三步:当钻头里装满土砂料,提升出孔外。注意孔内地下水位情况,及时补充水,以防坍塌。

第四步:旋挖钻机旋回,将钻头内的土砂料倾倒在土方车或地上

第五步:关上钻头活门,旋挖钻机旋回到原位,锁上钻机旋转体

第六步:放下钻头

第七步:埋设护筒,放入泥浆。按照工地现场土质情况,放下一定长度的护筒。护简直径一般应比桩径大100mm,以便钻头在孔内自由升降。按现场土质情况,调配泥浆。如果现场土质都是比较好的粘性土,可以考虑不注入泥浆或清水,直接钻进。

第八步:钻孔完成,进行第一次清孔,并测定深度

第九步:放入钢筋笼

第十步:放入导管

第十一步:进行第二次清孔

第十二步:进行水下混凝土灌注

第十三步:拔出护筒,清理桩头沉淤回填,成桩

2、施工注意点

(1)护筒施工

护筒的埋设的意义:护筒埋设工作是旋挖钻孔机施工的开端,护筒平面位置与竖直度准确与否,护筒周围和护筒底脚是否紧密,不透水,对旋挖钻孔机成孔、成桩的质量都有重大的影响。埋设护筒时应通过定位的控制桩放样,把旋挖钻孔机钻孔的位置标于坑底。再把护筒吊放进坑内,找出护筒的圆心位置,用十字线在护筒顶部或底部,然后移动护筒,使护筒中心与旋挖钻孔机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查,使护简坚直。此后即在护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土,要分层夯实,达到最佳密实度。夯填时要防止护筒偏斜。

护筒的制作及埋设的原则:

①护简采用钢护筒,长度4m以内采用厚4~6mm的钢板制作,长度大于4m的采用厚6~8mm钢板制作。护筒埋置较深时,采用多节护筒连接使用,连接形式采用焊接,焊接时保证接头圆顺同时满足刚度、强度及防漏的要求。

②护筒内径大于钻头直径,具体护简直径按设计要求选用。

③护筒埋设深度满足设计及有关规范要求,河流中将护筒埋置在较坚硬密实的土层中0.5m以上。

④护筒顶高出施工水位或地下水位1.5-2.0m,并高出施工地面0.3m。

⑤护筒埋设前,先准确测量放样,保证护筒顶面位置偏差不大于5cm,埋设中保证护筒斜度不大于1%

(2)、泥浆

①泥浆的意义

制备泥浆是旋挖钻机能否成孔的关键,也是影响钻孔进度和桩基混凝土质量的关键。泥浆过稀时不能浮碴影响钻进,过稠时泥浆附在孔壁和钢筋上,影响桩基混凝土的质量。成孔采用制备漉浆作为孔桩护壁,泥浆材料选用膨润土或粘土、聚丙烯酰胺以及烧碱,制备泥浆在泥浆池内进行,每立方米泥浆需膨润土450—500kg,加入适量烧碱可提高泥浆的粘度,实验证明:这样的泥浆粘土颗粒悬浮均匀,沉淀少,性能稳定,满足了钻孔需要。 <BR>②泥浆性能指标

制浆前,应先把粘土块尽量打碎,在井孔外以泥浆搅拌机制成泥浆后使用。为了回收泥浆原料和减少环境污染,均应设置泥浆循环净化系统。在钻进过程中,根据地层不同情况,保持一定的静水水头压力,按平衡钻进原理指导泥浆管理工作,尽量利用地层粘土,自然造浆,泥浆稠度不能满足要求时,应选择造浆能力强、粘度大的粘性土进行造浆,以提高泥浆稠度,确保钻进过程不塌孔,不缩孔。

工程泥浆性能指标参考值见表3

桩孔施工采用一次性全面不间断作业,施工中根据出渣情况判断土层结构及时合理地调整泥浆性能指标,遇松散地层时,适当增大泥浆相对密度和粘度,保持孔内水头高度,尽量减轻冲液对孔壁的影响,同时降低转速和钻压以满足施工质量控制要求。

③泥浆性能参数 <BR>泥浆池可根据现场实际条件砌筑,此外自备两台用钢板焊制的泥浆池,泥浆性能参数参考值如下见表3

(3)、合理控制钻斗的升降速度 <BR>在开始钻进或穿过软硬层交界处时,为保持钻杆竖直,宜缓慢进尺。在钻进过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时,可能是遇到硬石、石块或硬物等,这时应立即提钻检查,等查明原因并妥善处理后再钻,以免导致桩孔严重倾斜、偏移,甚至使钻杆、钻具扭断或损坏。钻进过程中应随时清除孔口积土和地面散落土。遇到孔内渗水、塌孔、缩颈等异常情况时,应将钻具从孔内提出,研究妥善处理。在有浆钻孔时要合理控制钻斗的升降速度。主要指标参考值见表5,钻斗控制转速参考值见表6。

(4)、钢筋笼

①钢筋笼制作 <BR>钢筋笼制作及吊放、根据设计,计算箍筋用料长度、主筋分布段长度,将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用。由于切断待焊的主筋、箍筋、绕筋的规格尺寸不尽相同,注意分别摆放,防止错用。在钢筋圈制作台上制作箍筋并按要求焊接。将支撑架按2~3m的间距摆放在同一水平面上对准中心线,然后将配好定长的主筋平直摆放在焊接支撑架上。将箍筋按设计要求套入主筋(也可将主筋套入箍筋内)并保持与主筋垂直,进行点焊或绑扎。箍筋与主筋焊好或绑扎后,将绕筋按规定间距绕于其上,用绑扎丝绑扎并间隔点焊固定。

②钢筋笼加工的技术标准 <BR>钢筋笼加工的基本要求,主筋保护层厚度70ram;主筋除锈、调直,加强环筋要求正园(长径—短径差不大于10mm),主筋搭接接头错开不少于900mm(≥35D),同一截面接头数目不多于主筋根数的50%;主筋对接采用对焊或电弧搭接焊,采用电弧搭接焊时搭接长度单面焊不小于10d,双面焊不小于5d;钢筋应有出厂合格证和复试报告。钢筋笼加工时尺寸偏差应符合钢筋笼制作允许偏差表规定。检验数量、每根桩均应检查。几何尺寸符合下列要求参考值见表7:(3)、合理控制钻斗的升降速度 <BR>在开始钻进或穿过软硬层交界处时,为保持钻杆竖直,宜缓慢进尺。在钻进过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时,可能是遇到硬石、石块或硬物等,这时应立即提钻检查,等查明原因并妥善处理后再钻,以免导致桩孔严重倾斜、偏移,甚至使钻杆、钻具扭断或损坏。钻进过程中应随时清除孔口积土和地面散落土。遇到孔内渗水、塌孔、缩颈等异常情况时,应将钻具从孔内提出,研究妥善处理。在有浆钻孔时要合理控制钻斗的升降速度主要指标参考值见表5,钻斗控制转速参考值见表6。

 

旋挖钻机施工工艺及控制

   前言
  随着高速公路的迅速发展,钻孔灌注桩运用在公路桥梁基础工程中日益增加,在大中桥梁中的运用显得愈来愈重要,同时也促进了桥梁钻孔灌注桩施工技术的快速发展。近几年来,旋挖钻机是钻孔灌注桩施工中一种较先进的施工方法,该施工方法主要特点是施工效率高,适用于工期要求紧的工程项目。在成章互通主线跨省道239桥桩基施工中发挥了充分的作用,同时使现场技术人员掌握了新技术,加块了施工进度,确保了工程质量。
  二   工程概况
  成章互通主线跨省道239桥位于常州市武进区嘉泽镇成章南,桥梁角度90°,桥梁全长692.85m。基础采用钻孔灌注桩,桩径分别为1.4m、1.5m,桩长45m、47m、50m、不等,数量为124根。地基岩土主要以可塑或硬塑状中偏低压缩性粘土、亚粘土、中间夹有中密-密实状态的粉砂层及中密-密实状态的亚砂土层为主。
  三   设备特点
  用于桩基施工的旋挖钻机是东明TRM140型,其最大扭矩140KN.m,最大旋挖速度6-23rpm,发动机功率192KW,最大桩径1500mm。适用于粘性土、粉质土、砂土等土层施工,该钻机通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土,反复循环而成孔,并具有功率大、钻孔速度快、移位方便、定位准确、工作效率高、噪音小、环保的特点。
  四   工程施工

(一)   施工方案确定
  根据该桥址处地质情况、施工工期要求紧、施工场地受到限制、环保等因素,易选用旋挖钻机成孔。
  (二)   施工准备
  施工图纸的会审,测量放样,施工场地平整,机械设备、材料的进场。组织施工人员对施工现场进行深入的调查和研究,收集与施工相关资料,采用合理的施工组织方法,使桩基施工保持连续、均衡、有节奏地进行。
  机械设备投入旋挖钻机2台(东明TRM140型),配备泥浆泵,16~25T汽车吊2台等设备。
  (三)施工工艺
1.   机械就位、护筒埋设
  施工场地平整处理,保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实,避免在钻进过程中钻机产生沉陷。
  桩位确定后,利用十字线放出四个控制桩位,并以四个控制桩为基准进行埋设护筒。
  护筒埋设:护筒由厚度4-6mm钢板制成,护筒直径比桩基孔径大100-150mm,每节护筒长度1.5-3.0m,护筒至少高出地面750px。以防止杂物、泥水流入孔内。
  旋挖钻机在埋设护筒时,应由人工进行辅助配合,护筒埋设利用旋挖机的钻斗挤压作用做相应的调整。
2.   泥浆调制
  因钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用,为此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。由于地基岩土中又夹有粉砂土层、亚砂层,地面水位较高的特点,调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要。
  泥浆相对密度:1.02-1.10,粘度:18-22s,砂率≤4%,泥皮厚度:<2mm,PH值:大于7
  施工过程中随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标,确保泥浆对孔壁的撑护作用,避免发生施工事故。
3.   钻孔施工
  旋挖钻机采用筒式钻斗。钻机就位后,调整钻杆垂直度,注入调制好的泥浆,然后进行钻孔。当钻头下降到预定深度后,旋转钻斗并施加压力,将土挤入钻斗内,仪表自动显示筒满时,钻斗底部关闭,提升钻斗将土卸于堆放地点。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部,保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁,反复循环直至成孔。如下图所示。
4.   改善钻斗护壁能力
  旋挖钻机施工初期,提升料筒时,发现提升力显著增大,有孔壁颈缩现象。经过详细分析,由于筒式钻斗完全无护壁作用,在提升钻斗时,其下部产生较大负压力作用,致使产生吸钻”现象,从而造成孔壁颈缩现象。因此,必须对筒式钻斗进行改进。在筒壁上加焊4块双曲面护壁钢板(或增设导流槽),两两对称布置,为防止升降时碰怀孔壁,钻头旋转时双曲面护壁钢板直径小于孔径50px。由施工现场实践得知,改善后的钻斗在提升过程中液压系统压力显著减小,钻孔颈缩现象得到改善。
5.   控制钻斗钻进、提升速度
(1)   旋挖钻机钻机过程中应严格控制钻进速度,避免钻进尺度较大,造成埋钻事故。
(2)   若钻机升降钻斗时速度过快,钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁,再加上钻斗下部产生较大负压作用,造成孔壁颈缩、坍塌现象。所以钻斗提升时应严格控制其速度,经现场实践得知,钻斗升降速度保持在0.75-0.80m/s。当钻斗粉砂层或亚砂土层时,其升降速度应更加缓慢。
  五   钻进施工时出现卡埋钻的控制措施
  卡埋钻是旋挖钻机最易发生的施工事故,因此,施工过程中应采取积极主动的措施加以预防。当钻机施工时出现卡埋钻现象时,采取切实可行的措施及时进行处理施工事故。
  处理卡埋钻的方法如下:
(1)   直接起吊法:采用吊车直接向上起吊即可。
(2)   钻斗周围疏通法:即用水下切割或反循环等方法,清理钻筒周围沉渣,然后起吊即可。
  六   施工注意事项
(1)   由于钻机设备较重,施工场地必须平整、宽敞,并有一定硬度,避免钻机发生沉陷。
(2)   钻机施工中检查钻斗,发现侧齿磨怀,钻斗封闭不严时必须及时整修。
(3)   泥浆初次注入时,垂直向桩孔中间进行入浆,避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部,致使护筒底部土质松散。
(4)   因粘土层中钻进过深易造成颈缩现象,在钻机施工时应严格一次钻进深度。
(5)   钢筋笼或探孔器向孔内放置时,应由吊车吊起,将其垂直、稳定放入孔内,避免碰坏孔壁,使孔壁坍塌,在砼浇筑时出现废桩事故。
(6)   根据不同地质情况,必须检测清孔后灌注砼时泥浆性能指标,确保泥浆对孔壁的撑护作用。
(7)   其他施工工艺事项,应严格按照桥涵施工技术规范和标准进行施工。
  七   旋挖钻机TRM140型成孔优点
(1)   因该钻机操作由全液压系统控制,能保证桩基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各项指标全部达到施工规范要求。
(2)   该钻机适用不同地质情况,成孔效率高,约6h左右即可成孔,1天成孔3-4个,是该桥回旋钻机成孔的5-6倍,因此使用于工期要求紧的工程项目。
(3)   孔壁稳定性好,成孔后清孔彻底,施工进度快。
(4)   施工噪音低,不污染环境,使用于环境保护要求高的施工地区。
  八   结束语
  通过本次施工,旋挖钻机施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强、环保的优点。由于旋挖钻机所形成的孔壁较粗糙,增加了桩侧摩阻力,克服了回旋钻机桩侧摩阻力低,以及孔底沉渣多,泥浆管理差的缺点。尽管旋挖钻机投资较高,但适应性强,最终的经济效益综合指标还是远大于回旋钻机,可见旋挖钻机是一种理想的施工工艺。


本文由旋挖钻机培训整理提供。

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