旋挖钻机成孔在基础工程中安全高效的应用

2014-08-01李慧军

山西建筑 2014年21期

李慧军

(晋城煤业集团勘察设计院勤丰基础工程有限公司，山西晋城 048006)

近几年来，旋挖钻机的引进与应用，在工程中被广泛使用。它具有成孔速度快，劳动强度低，相邻干扰少，自动化程度和安全保障高，同时具有移动方便，桩身承载力高等特点，在实际现场施工中污染源大大减少，有效改善施工环境，同时降低施工成本，是一种先进、优质、高效的施工工艺，尤其在工程工期较紧，场地狭小，环保要求高的工程项目，应用前景十分看好。

下面以晋城市某大医院工程实例说明。利因素。因此，采用先进的旋挖钻机成孔来保证工程按期完成。

1 工程概况

拟建场地位于太行山西缘南端，沁水盆地东南缘;以构造剥蚀中低山为主，属于低山丘陵地貌单元。场地已经人工改造，较平坦，地面标高范围766.4 m ～769.27 m，最大高差2.8 m。桩采用旋挖灌注桩，桩基混凝土强度等级为C30。桩径为1 m。桩长不小于24 m，共计473根，单桩承载力特征值3 000 kN。勘察资料表明，该场地地基土主要由杂填土、素填土、粉质粘土、强风化泥岩、砂岩、石灰岩等组成。据土性及力学性质差异自上而下可划分①～⑦个土层。水位埋深1.5 m～8.8 m，水位标高757.59 m～766.83 m之间，最高水位766.83 m。根据业主要求，本工程要在100 d内完工，而且又面临冬期施工，存在施工难度大，工期短等不

2 施工准备

1)组织技术人员熟悉图纸、地层和前期遗留下的地下隐蔽障碍物的位置以及有关资料，通过图纸会审掌握设计及施工要求，认真研究工程各轴线及桩位位置关系，掌握基准点数据资料，制定放线定位方案和措施，报监理审查批准。2)根据工期和现场需要，同时进场中国三一重机SR250型履带式旋挖钻机1台、德国BG25C型旋挖钻机1台、泥浆搅拌器3台、钢筋加工机械2套、电焊机10台、挖掘机2台、装载机3台、25 t吊车1台及相关设备等。3)组织材料进场，进场后按照施工平面布置图进行堆放，并按照要求对原材料进行取样复试。混凝土货比三家选择质量可靠、信誉好、供货及时的混凝土公司，及时联系确定。4)临时水管的铺设采用明铺的方法，通过道路的位置采用暗铺，埋深700 mm。现场水源根据给定的位置，采用DN50镀锌钢管进行敷设，分别接至施工现场，办公区等临时用水位置。5)本工程桩基使用2台钻机，成孔和清孔作业工人也相应分成2个班组，混凝土灌注分2个班组，钢筋班为2个组，电工、机械维修和其他专业工人为1个班组，共需要劳动力工50人。

3 施工工艺及方法

3.1 施工工艺流程

旋挖钻机施工工艺流程见图1。

图1 旋挖钻机施工工艺流程图

3.2 测量控制

依据《桩位平面布置图》和规划给定的控制点，根据测量技术人员计算的控制点和桩位的坐标关系采用全站仪测放桩位。桩位点复核无误后，定好十字线控制桩，拉上十字线，其交点与定位钢筋中心正对。钻机就位要准确、稳固，钻头中心与孔位中心即十字线重合，其水平位置偏差小于1 cm。

3.3 成孔

1)成孔方法:采用旋挖钻成孔。本工程共计473根桩，桩径1 000 mm，设计桩顶标高－6.3 m，设计桩长24 m，分片区2台旋挖钻机同时进行，根据设计要求，配合业主、监理单位进行试验桩的施工，在施工过程中，根据现场实际条件采用泥浆护壁施工工艺，在钻进过程中要慢提钻杆，低速钻进，利用泥浆与地下水压力差控制好水压力，来确保孔壁的稳定，直至钻至设计深度，提出孔外的钻渣，装入自卸汽车运到合适地点以达到环境保护要求。2)埋设护筒:钻机就位后，在现场技术人员的指导下，将护筒埋入地下一定的深度，一般护筒埋深1.5 m～1.7 m，内径要比桩径大200 mm～400 mm，提出钻头后，再用钻斗将护筒压到预定深度，护筒平面位置与垂直度应准确，护筒底角应紧密，不透水。然后在护筒内取土成孔，根据现场情况护筒应高出地面30 cm左右为宜。3)钻机就位后，先对钻杆进行竖直度检测和调整，防止钻杆在钻进过程中发生变化，钻进时原地顺时针旋转开孔，根据现场实际地质情况进行进尺速度控制，操作人员要随时观察钻杆是否垂直，通过深度计数器控制深度，在钻进过程中要连续施工，做到人歇钻机不歇，因机械故障检修时，不得长时间终止，钻头要离孔底5 m以上。根据地勘报告，刚开始8 m之内是粉质粘土，每次进尺控制在50 cm之内，进尺钻入5 m时如钻机工作正常，可适当加快速度，每次控制在70 cm～90 cm之内，随之进入泥岩，由于遇到阻力，钻机速度要适当减慢，钻过泥岩进入风化岩时，可适当减速慢进，并适当增加泥浆比重及稠度，施工实践表明，在钻进过程中，钻杆的提升速度要控制在0.4 m/s，如果提升速度过快，容易造成负压，导致塌孔。4)由于2台钻机同时工作，钻孔时采用跳挖方式进行，防止出现串孔现象，等桩的混凝土浇筑完毕24 h后，才能进行下一根桩施工，用来保证桩的质量。钻斗内提出的土渣，应及时清理到孔外4 m远的地方，并及时向孔内补充泥浆，用来保持孔内压力平衡。每次提出钻斗时，钻斗内的土渣应清理干净，检查钻杆连接销子和钢丝绳的状况，发现有磨损断股情况，应立即更换。

4 成孔质量

4.1 成孔质量检查方法

成孔质量检测方法主要有检孔器检查法，检孔器用钢筋加工，类似钢筋笼，但有一点和钢筋笼不同，普通的钢筋笼加强筋焊接在主筋里面，而检孔器的加强筋焊在主筋外面，而且两端要做成锥形，主筋钢筋采用φ20 mm，有效长度为6倍的外径，在每根桩成孔完毕后，利用检孔器检测孔径、孔位偏斜、孔弯等各项指标，等各项指标均在允许偏差范围内时，方可进行下道工序施工。

4.2 清孔

第一次清孔:钻至设计标高时利用钻机自身反循环系统进行清孔，保持孔内泥浆循环，将钻头提离孔底50 cm，上下空转活动，激起孔底的土渣，第一次清孔泥浆粘度值不宜偏小，相对密度要控制在1.03 ～1.10，粘度控制在17 s～20 s，含砂率不大于2%，清孔完毕后方可进行放置钢筋笼工作。

第二次清孔:在灌注混凝土导管安放完成后，对孔深、孔底沉渣、泥浆比重等进行复测。当沉渣大于设计规定值时需要二次清孔，导管底口距离沉渣面10 cm～20 cm，通过导管摆动，将沉渣激起随泥浆流出孔外，为防止清孔不彻底，还需用一个带钎的测锤和一个平板的测锤，两次测量孔深，若两次测孔深度与设计相同，证明孔内沉渣已经清理干净，否则还要继续清理。二次清孔结束后，报请监理验收合格后，方可进行浇灌混凝土工作。