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施工方案

2019-10-08 -
旋挖钻在工程桩基础风化岩层中的应用

旋挖钻在工程桩基础风化岩层中的应用

 

随着全国城市轨道交通的快速发展,在城市轨道交通建设中钻孔灌注桩基础已被广泛采用,旋挖钻机作为一种多功能、高效率的灌注桩成孔设备,具有高效、节能、低噪声、无污染、适应地层较广泛等优点,可钻进填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、软岩及风化岩等,是目前国内灌注桩工程施工中广泛使用的钻孔机械旋挖钻机,尤其是在风化岩层中的应用,旋挖钻机已逐渐被建筑施工行业认可。
1.旋挖钻与冲击钻的对比分析
1.1工作效率高
  旋挖钻机配置在可自动行走的履带式底盘上,履带自动行走,桩位之间移动方便,对位快速、准确,利用钻机的自身动力下灌孔桩的护筒,钻杆自动伸缩,钻进过程中也不用装、拆钻杆,减少了桩基施工的辅助工作时间,工作效率明显高。
1.2自动化程度高,施工质量好
  旋挖钻机[2]是利用伸缩钻杆传递扭矩并带动回转钻斗、短螺旋钻头或其他作业装置进行干、湿钻进、逐次取土(岩屑)、反复循环作业成孔的一种专用机械设备。它是一种多功能、高效率的灌注桩桩孔的成孔设备,可以实现桅杆垂直度的自动调节和钻孔深度的计量,与传统的冲击钻相比,灌注桩的成孔垂直度和孔径质量高,不会出现扩孔或缩径,同时钻孔深度由电脑控制,超钻或欠钻情况容易控制,沉渣也偏少,与冲击钻相比,旋挖钻机自动化程度高,而且施工质量好。
1.3环保
  旋挖钻机采用动力头,利用较强的扭矩直接将风化岩土等钻渣旋转挖掘出来,再使用旋挖斗将钻渣提出孔外,地质条件好的情况下,不需要泥浆护壁,可实现干法施工作业,在特殊地层需要泥浆护壁作业时,孔中的泥浆含量也比较低,而冲击钻施工需要采用泥浆护壁且悬浮钻渣,泥浆量很大,因此旋挖钻机泥浆污染少,环保。
1.4施工成本低
  旋挖钻机施工速度快,工作效率高,因此时间成本低。旋挖钻机动力靠烧柴油,而冲击钻需要申请施工用电,减少了临时用电的巨大投入。旋挖钻机施工无须泥浆护壁和设置泥浆池临边围护,节省了泥浆弃置费,安措费也较低。
2.工程实例和成本分析
  该标段长5885米,均为高架桥,桩基础均采用钻孔灌注桩,桩径有1.0m,1.2m,1.5m。桩身的地质条件从上到下的地层依次为素填土、全风化煌斑岩、中风化花岗岩、微风化煌斑岩或花岗岩。全标段共计有1036根钻孔桩,投入的机械设备为10台冲击钻机,3台德国宝峨BG25旋挖钻机。技术人员通过现场跟班作业,对旋挖钻机和冲击钻机对比总结如下:
  施工进度:以桩径1.0m,桩长20m为例,旋挖钻机每根桩纯成孔时间约为11小时,冲击钻每根桩纯成孔时间约为84小时,工效可提高6.6倍。
  环境保护:旋挖钻施工采用干钻成孔,对环境没有污染。而采用冲击钻需要购买膨润土造浆护壁,且产生的渣土和泥浆需要外运弃置,可见旋挖钻机的环境保护非常显著。
  安全措施费:采用冲击钻机施工需要开挖泥浆池,且须设置临边围护和现场警示标识,而旋挖钻机无须泥浆池及临边围护,成孔后可立即浇筑混凝土,安措费与冲击钻相比,费用较少。
  燃料动力费:1台冲击钻机的电机功率为55kw,潜水泵和泥浆泵的总功率约为20kw,84小时需要耗用电费为75kw*0.7*84h*1元/kw.h=4410元,折合耗电费220.5元/m。1台BG25旋挖钻机的发动机功率296KW,每小时耗柴油用量为45L/h,20m桩长,11小时的总耗油费用为45L/h*11h*7.5元/L=3712.5元,折合耗油费185.6元/m。
  人工费:每台冲击钻机配3人,三班倒,每天工资200元/人,折合人工费为200元/人*3人*3.5天/20m=105元/m。每台旋挖钻机配9人,三班倒,每天工资200元/人,折合人工费为200元/人*9人*0.458天/20m=41.22元/m。由以上可以看出,旋挖钻机与冲击钻机相比,人工费可节约60.7%。
  机械费:冲击钻机的进出场费为30000元,总工期按照三个月计算,冲击钻的机械费为333.3元/天,折合机械费用333.3元/天*3.5天/20m=58.3元/m(不含折旧费)。旋挖钻机的进出场费为100000元,总工期按照三个月计算,旋挖钻的机械费为1111.1元/天,折合机械费用1111.1元/天*0.458天/20m=25.44元/m(不含折旧费)。
  材料费:冲击钻钻孔过程耗材料费、修理锤头、更换耐磨块(50元/块),平均每次成桩后更换20个,另加人工费、耐磨焊条费估算400元,共计50*20+400=1400元。则1400/20=70元/m。旋挖钻孔过程耗材料费、更换钻头(钻头90元/个),平均每次成桩后更换40个,另加人工费、耐磨焊条费估算600元,共计90*40+600=4200元,则4200/20=160元/m。
  弃渣费:冲击钻机泥浆外运按成孔方量1.5倍考虑,弃置单价约为22元/m?,泥浆量为0.5*0.5*π*20*1.5=23.56m?,折合费用25.92元/m。旋挖钻机弃渣外运按成孔方量1倍考虑,弃置单价约为20元/m?,弃置量为0.5*0.5*π*20=15.7m?,折合费用15.7元/m。
  混凝土损耗费:根据现场统计得出,冲击钻的充盈系数为1.15,旋挖钻的充盈系数为1.05,因此冲击钻的损耗费为0.5*0.5*π*1*0.15*450元/m3=53.01元/m,旋挖钻的损耗费为0.5*0.5*π*1*0.05*450元/m3=17.67元/m。
  每米钻孔灌注桩单价分析表


饶师傅旋挖钻机培训

3.结语
  综上所述,在风化岩层中采用旋挖钻机施工桩基础,从工效,环保,施工质量,成本等方面与冲击钻机相比均具有较多的优势,虽然旋挖钻机一次性的机械设备投入费用较大,但不须考虑施工用电、泥浆池及临边围护、泥浆制作及弃置等费用,因此在类似地质条件下优先选用旋挖钻机,只要现场精心组织,设备维护保养好,最大发挥旋挖钻机的诸多优势,其社会效益和经济效益都优于冲击钻机,旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色环保施工工艺” 。


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