旋挖鉆機(jī)在住宅樁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用
【摘 要】通過旋挖鉆機(jī)在新鐵北小區(qū)樁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用情況,介紹了旋挖鉆機(jī)在住宅樁基礎(chǔ)施工中的施工特點、施工工藝及質(zhì)量控制要點。
【關(guān)鍵詞】旋挖鉆機(jī);施工工藝;質(zhì)量控制
1.前言
旋挖鉆機(jī)施工工藝在我國是近幾年推廣使用的一種較先進(jìn)的樁基施工工藝,被譽(yù)為“綠色施工工藝”,具有如下特點:一是設(shè)備性能先進(jìn),自動化程度高,勞動強(qiáng)度低。旋挖鉆機(jī)主要為履帶式全液壓自行式鉆機(jī),采用全套液壓系統(tǒng),配備了先進(jìn)的電腦操作系統(tǒng),施工現(xiàn)場內(nèi)可自行移動,自立桅桿,移動、對孔方便、快捷。二是對地層具有廣泛的適應(yīng)性,對樁徑為0.6m~2.5m深度在70米以內(nèi)的樁均可施工,鉆進(jìn)效率高,鉆頭可快速穿過各種地層快速成孔;一般情況下,在砂層的鉆進(jìn)速度可達(dá)10m/h,在粘土層可達(dá)4.6 m/h,是普通回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的3~5倍。三是具有良好的環(huán)保性,旋挖鉆掘工法采用動力頭裝置及加壓機(jī)構(gòu),其工作原理是短螺旋鉆頭或旋挖斗利用強(qiáng)大的扭矩直接將土或砂礫等鉆渣旋轉(zhuǎn)挖掘,然后快速提出孔外,在不需要泥漿支護(hù)的情況下,可實現(xiàn)干法施工;即使在特殊地層需要泥漿護(hù)壁的情況下,泥漿也只起孔壁支護(hù)作用,鉆削中的泥漿含量低,改善了施工環(huán)境,同時降低了施工成本;四是提高了灌注樁的承載力,由于旋挖鉆機(jī)的特殊成孔工藝,它僅需要靜壓泥漿做護(hù)壁,在孔壁不會形成很厚的泥皮,此外,由于鉆頭的多次上下往復(fù),使孔壁粗糙度較高,且不易產(chǎn)生縮徑,成孔更規(guī)則,比傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁要高20%。旋挖鉆機(jī)施工工藝以前在公路和鐵路施工中應(yīng)用較多,近幾年來也逐步應(yīng)用在住宅樁基礎(chǔ)中。
2.工程設(shè)計概況
2.1工程規(guī)模
新鐵北小區(qū)項目建筑面積25589m2,位于懷化市懷北路,西南面臨玉皇宮,東北面為菩提樹地塊,其中5、6號樓采用旋挖樁基礎(chǔ)。樁基工程設(shè)計樁徑為800mm、900mm 、1000mm三種,樁長12~21m,樁數(shù)173根,樁基豎向承載力分別為3000 KN、3800 KN、4700 KN。
2.2地質(zhì)水文條件
土層情況從上至下依次為:軟塑狀態(tài),結(jié)構(gòu)松散的人工填土,厚3.5~5m;軟塑性的粘土,厚0.8~2.0m;可塑性的粉土,厚3.6~4.3m;可塑性的粘土,厚2.7~4.5m ;可塑性的粉質(zhì)粘土,夾雜粉土及粘土,厚3.6~6.0m;中風(fēng)化砂巖厚3.5~5.0 m,變異系數(shù)小于0.30;變異性小。無地下水。
3.旋挖樁施工工藝
3.1旋挖鉆機(jī)機(jī)型、鉆桿、鉆具的選擇
3.1.1 機(jī)型的選擇
機(jī)型選擇應(yīng)對地層情況、樁身長度、樁徑大小及數(shù)量進(jìn)行全面分析,表1列舉了三一重工生產(chǎn)的幾種旋挖鉆機(jī)機(jī)型具體參數(shù)。機(jī)型選擇時根據(jù)工程具體情況,對照各參數(shù)指標(biāo),在多款機(jī)型都能滿足工程使用要求時,盡量選擇輸出扭矩低的機(jī)型??紤]本項目的土層為人工填土、粉土、粉質(zhì)粘土、粘土、無地下水;樁長最長21米;孔徑(800mm—1000mm);對照了各種鉆機(jī)性能指標(biāo),確定選用了三一重工生產(chǎn)的SR130U型鉆機(jī)1臺。
旋挖鉆機(jī)機(jī)型參數(shù) 表1
3.1.2 鉆桿鉆具的選擇
施工中應(yīng)根據(jù)地層情況選用不同的鉆頭,既可以提高工作效率,節(jié)約生產(chǎn)成本,又能在環(huán)保、降低能源消耗和減少孔內(nèi)事故方面收到良好效果。鉆桿按傳壓方式可分為機(jī)鎖鉆桿、摩擦鉆桿和機(jī)鎖摩擦混合鉆桿。選擇的依據(jù)如下:
一是根據(jù)鉆孔深度選擇鉆桿;二是根據(jù)鉆孔直徑、土質(zhì)情況調(diào)節(jié)鉆機(jī)轉(zhuǎn)速并配置鉆桿;三是根據(jù)土質(zhì)硬度和鉆進(jìn)所需的加壓大小選擇鉆桿;
鉆頭的類型很多,常用的有兩大類:回轉(zhuǎn)鉆頭(含單底土斗和雙底撈砂斗);嵌巖鉆頭(含短螺旋鉆頭、嵌巖筒鉆和牙輪鉆頭)?;剞D(zhuǎn)鉆頭適用于地下水位以上的粘土、粉土、填土、中等密實以上的砂土、風(fēng)化巖層。嵌巖鉆頭適用于碎石土、中等硬度的巖石及風(fēng)化巖層。
根據(jù)本工程地質(zhì)條件、鉆孔深度、鉆孔直徑情況,選用了摩擦鉆桿和回轉(zhuǎn)鉆頭。
3.2施工工藝
旋挖鉆機(jī)施工有靜漿護(hù)壁施工工藝、全套管施工工藝、預(yù)注漿施工工藝、干成孔法施工工藝和鉆斜孔施工工藝。施工工藝的選擇需根據(jù)地質(zhì)條件、孔深來確定。本工程地質(zhì)情況較好,無地下水,因此選擇了干成孔法施工工藝。具體工藝流程見圖2。
3.3施工過程中關(guān)鍵工序控制
3.3.1施工場地布置
施工場地根據(jù)現(xiàn)場地形情況進(jìn)行合理安排,對土質(zhì)不好的重點施工區(qū)域進(jìn)行砂土和碎石土夯填,并預(yù)備鋼板鋪設(shè)在鉆機(jī)行走和打樁區(qū)域,以確保樁機(jī)施工時的穩(wěn)定性。修筑施工便道,確保機(jī)械設(shè)備、材料及時到位,鉆渣外運也進(jìn)行要合理布置安排,全面滿足施工要求。
3.3.2護(hù)筒埋設(shè)
孔口護(hù)筒埋設(shè)主要由人工、機(jī)械配合完成,利用旋挖鉆機(jī)的動力頭把護(hù)筒壓入地面,護(hù)筒由厚度16mm鋼板制成,護(hù)筒頂至少高出地面30cm,防止雜物、泥水流入孔內(nèi)。
3.3.3鉆孔施工
安設(shè)鉆機(jī),鉆頭中心與樁位中心對正后,調(diào)整鉆桿垂直度,將鉆桿走行臂位置鎖定,然后進(jìn)行鉆孔。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后,旋轉(zhuǎn)鉆頭并施加壓力,將土擠入鉆頭內(nèi),儀表自動顯示筒滿時,鉆頭底部關(guān)閉,提升鉆頭將土卸于堆放地點。通過鉆頭的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土,反復(fù)循環(huán)直至成孔。
在鉆進(jìn)過程中觀察機(jī)座支撐是否發(fā)生塌陷,如發(fā)生變化要及時調(diào)整水平儀,以保證鉆孔不傾斜。保證鉆桿中心、護(hù)筒中心在樁心上,否則會造成擴(kuò)孔與亂碰塌孔。由于鉆孔速度快,為確??妆诜€(wěn)定不出現(xiàn)坍塌,由專人對地質(zhì)情況進(jìn)行復(fù)查。
在松散地層鉆進(jìn)時應(yīng)防止塌孔,適當(dāng)控制鉆進(jìn)速度,提鉆速度要均勻;在開始鉆進(jìn)或穿過軟硬層交界處時采用低速鉆進(jìn),以保證孔位不產(chǎn)生偏差。鉆進(jìn)過程中嚴(yán)禁孔內(nèi)掉進(jìn)鉆頭、鉆桿及其他異物,經(jīng)常檢查鉆頭的磨損情況。
根據(jù)不同的地層選配不同的鉆頭鉆進(jìn),在粘性土層選用長鉆頭。鉆頭被粘土糊滿打滑時調(diào)整斗齒的角度為60°,可往孔內(nèi)投入石塊、換螺旋鉆頭或截齒鉆頭等辦法來處理,鉆進(jìn)過程中遇到漂石、堅硬的卵石層、基巖等更換或改造鉆頭、重新安排刀具角度、形狀、排列方向或改用全截齒旋挖鉆頭進(jìn)行處理,松動后換鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)。
3.3.4清孔
當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計高程時,終止鉆進(jìn),鉆頭空轉(zhuǎn)無進(jìn)尺掏渣,直至孔底沉渣符合設(shè)計及規(guī)范的要求為止,嚴(yán)禁采用加深孔底深度的方法來代替清孔。為防止沉渣過厚使樁底存在軟弱隔層導(dǎo)致端承力喪失,成孔后盡量縮短下鋼筋籠的時間以及增加清孔時間。
3.3.5安放鋼筋籠、灌注混凝土
由于旋挖鉆機(jī)成孔速度非???,鋼筋籠的制作、安裝、混凝土的灌注能力等必須與之相適應(yīng),灌注前對樁孔質(zhì)量、沉渣厚度、樁底高程全面檢查,混凝土應(yīng)連續(xù)一次澆灌完成。
4.取得的效果
本工程經(jīng)過短短20天時間就完成了173根樁的施工,工作效率高,成樁質(zhì)量經(jīng)檢測效果很好。按照規(guī)范以及設(shè)計要求對樁身質(zhì)量進(jìn)行低應(yīng)變?nèi)珨?shù)檢測和鉆芯法抽樣檢測,結(jié)論為162根為Ⅰ類樁,11根為Ⅱ類樁,沒有Ⅲ、Ⅳ類樁;經(jīng)靜載試驗抽樣檢測,單樁豎向承載力滿足設(shè)計要求。
5.結(jié)束語
旋挖鉆機(jī)以其特殊的旋挖鉆掘工法實現(xiàn)了在不需要泥漿護(hù)壁的情況下的干法施工,有利于施工的環(huán)保,以其快速的鉆進(jìn)速度有效地提高了工作效率,達(dá)到了工期的最短化,以及其移機(jī)方便、成孔事故率低、噪音小等優(yōu)點有效地解決了。
城市住宅建設(shè)中場地狹窄、可容納的設(shè)備數(shù)量有限、工期要求短、噪音要求小、塵土泥漿污染要求少等矛盾,實現(xiàn)了社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。在鉆進(jìn)過程中觀察機(jī)座支撐是否發(fā)生塌陷,如發(fā)生變化要及時調(diào)整水平儀,以保證鉆孔不傾斜。保證鉆桿中心、護(hù)筒中心在樁心上,否則會造成擴(kuò)孔與亂碰塌孔。由于鉆孔速度快,為確??妆诜€(wěn)定不出現(xiàn)坍塌,由專人對地質(zhì)情況進(jìn)行復(fù)查。
在松散地層鉆進(jìn)時應(yīng)防止塌孔,適當(dāng)控制鉆進(jìn)速度,提鉆速度要均勻;在開始鉆進(jìn)或穿過軟硬層交界處時采用低速鉆進(jìn),以保證孔位不產(chǎn)生偏差。鉆進(jìn)過程中嚴(yán)禁孔內(nèi)掉進(jìn)鉆頭、鉆桿及其他異物,經(jīng)常檢查鉆頭的磨損情況。
根據(jù)不同的地層選配不同的鉆頭鉆進(jìn),在粘性土層選用長鉆頭。鉆頭被粘土糊滿打滑時調(diào)整斗齒的角度為60°,可往孔內(nèi)投入石塊、換螺旋鉆頭或截齒鉆頭等辦法來處理,鉆進(jìn)過程中遇到漂石、堅硬的卵石層、基巖等更換或改造鉆頭、重新安排刀具角度、形狀、排列方向或改用全截齒旋挖鉆頭進(jìn)行處理,松動后換鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)。
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