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旋挖钻机在高速公路施工中的应用【小型玄钻挖机】

文章出处:南京无限达工程设备有限公司人气:-发表时间:2017-05-05 00:00:00【
摘要 : 旋挖钻机成孔是通过动力系统带动底部带有活门的桶式钻斗的回转或螺旋钻头的旋切,直接将土旋入钻头内,然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,如此循环往复,直至成孔。...

  文章标题:旋挖钻机在高速公路施工中的应用【小型玄钻挖机

  一、旋挖钻机的概述

  旋挖钻机成孔是通过动力系统带动底部带有活门的桶式钻斗的回转或螺旋钻头的旋切,直接将土旋入钻头内,然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土,如此循环往复,直至成孔。而成孔主要的构件为钻头,不同地质层的施工要科学的选择钻头及合理使用钻头。钻头主要分以下几类:螺旋钻头、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗等,同时每类钻头又可根据不同的构造细分成若干种。

  旋挖钻机一般适用于粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含部分卵石、碎石的地层,对于大扭矩动力和自动内锁式伸缩钻杆的钻机,可以适应微风化岩石的施工,如德国宝峨BG20旋挖钻机地层适应能力就比较强,使用嵌岩钻头可钻进单轴抗压强度超过100Mpa的岩石,在国内已有多次钻进强度超过70Mpa的岩石。目前旋挖钻机的最大钻孔直径为3米,最大钻孔深度可达120米。尤其值得一提的是通过将护筒与钻杆联结后,旋挖钻机可将护筒旋沉到所需位置,这对于解决南方厚淤泥层或流沙地质条件下的桩基础成孔施工有重大意义。

  二、旋挖钻机在高速公路施工应用中的特点

  我国高速公路发展较晚,21世纪正是我国高速公路大发展的时期,由于我国人多地少,国家对于土地的使用有着严格的规定。近年来,我国的公路施工水平由于公路的飞速发展而得以快速的提高,高难度的桥梁施工比比皆是。因此我国现代高速公路的一大特点就是普遍使用大跨度桥隧施工,而其中的桥梁工程则更加要求重视桩基础的施工,因此旋挖钻机的出现很好的解决了桥梁施工中基础施工的一系列问题,其主要的特点为:

  1.钻机转速高、扭矩大、钻进效率高,中软岩质的桩孔非常适合使用,一般20~30m深度的桩孔在4~7h内就可以成孔。旋挖钻机可根据地层情况配置不同的钻头,在粘性土层可使用长钻筒,加快钻进速度;对于砂卵石含量较大的地层可使用短钻筒,配置泥浆护壁,控制钻速;对于含孤石、漂石及较硬岩石地层可换用长、短螺旋钻头进行处理,松动后再换上钻筒继续钻进。一般情况下,在土层、砂层的钻进速度可达8m/h,在粘土层可达4.6m/h,是普通回转钻进的3.5倍,甚至更高。在强风化岩层(如强风化砂岩、强风化泥岩,强度不超过800KPA),与普通回旋钻相比,优势更加明显,旋挖钻的钻进速度可达1~2米/小时。

  2.成孔快、成孔误差小、成桩质量好,旋挖钻进对地层扰动小,孔壁泥皮薄,形成的孔壁为粗糙,有利于增加桩侧摩阻力,保证桩基设计承载力。孔底沉渣少,易于清孔,提高桩端承载力。

  3.设备性能先进,自动化程度高,劳动强度低旋挖钻机为履带式全液压自行式钻机,采用全套液压系统,有些还配备先进的电脑操作系统,钻杆盘配备有两条钢丝绳,可以吊运一定的重物。旋挖钻机机、电、液一体化高度集中,结构紧凑,操纵灵活方便,时间利用率高。

  4.环境污染少,一般不设泥浆池。在不要泥浆支护的情况下可实现干法施工,即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下泥浆也只起支护作用,使用量少。因此使污染大大减少,有效的保护了环境。

  三、旋挖钻机在高速公路施工中的应用

  旋挖钻机主要是应用在高速公路桥梁工程基础钻孔灌注桩的施工,主要施工工艺流程为:

  1、安置桩机

  在安置钻机之前,要预先将场地进行必要的平整,主要是为了将软土填料压实。施工便道必须做好排水工作,要预防桩机倾斜位移的危险。测量放线确定桩基位置时,采用双垂线相互垂直交叉于桩点,确定好控制点,然后将旋挖钻机的桅杆调整成垂直位置,钻头中心要和控制点一致,对位完成后,将其桩机锁定及设置相应的各种数据参数。

  2、严密控制测量定位

  高速公路桥梁工程的高程控制点实质上是引测至施工现场附件的高程基准点。通常来说,平面控制点、基准点需要布设在难以被破坏的位置,并通过混凝土进行加固。施工过程中,需要频繁符合基准点,及时纠正可能出现的问题。基于桩基测量控制网,根据各桩位在全站仪坐标上的中心坐标进行放样,接着将各桩位中心位置引测到难以被破坏的位置或钢轨上,并进行红漆标记。埋设完护筒后,根据主轴线和各个放样基准点检查和复核各个桩位。

  3、埋好土下护筒

  埋设护筒可通过人工及旋挖机相互配合工作完成。护筒一般选用的是长度在1~3m的钢护筒,在人工清理路面混凝土及结构层后,使用旋挖钻机进行开孔,再配合人工进行埋设护筒。考虑到深厚土层时一般选择壁厚是大于10mm的钢护筒穿越,护筒通过旋挖钻机压进土层,其底部需埋置在稳定土层,高度至少0.5m。钢护筒顶面需要高出地面近20cm,其内径要求比钻头的直径大180mm,且在上部要开溢浆孔。此外,护筒需要进行准确埋设,可以利用互相垂直的直线定出四个相应的控制点用进行定位,此时护筒与桩位中心必须统一,其偏差必须小于50mm,相应的倾斜度偏差需小于1%。在外侧,需要将空隙填紧压密,并测量筒顶的水平高度。

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  4、定位钻孔

  钻机主要是利用钻头的回转对土层进行切削然后成孔,利用钻斗城装切削下的土碎屑,之后再把钻斗移出孔外进行卸土,一直重复循环该过程直到钻孔至设计所要求的深度为止。在具体的施工中,钻机切削出的土需和装载机与运渣车相协调,及时将碎土转移至规定的堆放区域。选择合适的旋挖成孔工艺,如选用静态的泥浆护壁钻进工艺,其泥浆用的是优质膨润土。在旋挖钻孔时,随着深度增加及泥浆损失时,需要及时向孔内补充泥浆,其泥浆一般应该比护筒的底口高出超过1m。旋挖钻进过程中还要求及时关注土层变化,在土层发生变化时必须进行取样,并与地质材料进行对比,完成钻进记录。此外,如果钻进的深度大于设计深度超过1m处,需使用检测过的钢丝测绳进行准确地测量,防止后期出现钻孔深度过大影响施工的问题。

  5、清利孔洞

  在旋挖钻机旋挖到设计的标高时,利用筒式的钻头继续在原旋挖处旋转几圈进行孔洞清空,其速度不宜过快,其为了保持孔内泥浆的水头高度稳定。在钢筋笼安置之后,还要对孔底的沉渣厚度进行测量,调查其是否超标,如果厚度超出相应的标准,还要吊起钢筋笼,并进行二次清理孔洞。

  6、安装钢筋笼

  安装钢筋笼时,一般采用分节下放及孔口焊接的方法。钢筋笼主要采用三点起吊,在入孔时为避免跟孔壁相碰撞,应该垂直下放。首先将下节笼挂在孔口处,然后将第二节吊起,进行焊接,逐节下放并焊接。在每节笼进行焊接前,需要校正上下两节钢筋笼的钢筋位置,保持其上下两节的垂直。当节数较多时,可先在现场将两节焊接一起,然后起吊,以此来减少孔口焊接钢筋笼的时间。

  7、排设导管

  使用导管前必须作要做密封性的检测,确保其接头的严密、不漏水及不漏泥浆。然后使用吊车将导管放入孔内,其导管的直径及长度需要与孔深一致,一般导管距孔底0.3m左右。初灌量需要保证在混凝土扩散后,导管埋入的深度大于1m,同时为了防止混凝土与泥浆混合,在灌注混凝土之前,需要把预制好的混凝土圆柱块利用铁丝固定在斗底,并在混凝土达到预定量之后剪断铁丝,使其和混凝土同时下落,达到隔浆的目的。

  8、水下混凝土浇灌

  在导管排设完成后,需要及时浇灌混凝土。在浇灌时需要使用钢板箱泥浆池进行泥浆的回收,使其循环使用,达到节约资及保护环境的目的,并按照施工要求进行混凝土浇灌施工。水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序,施工质量将严重影响灌注桩的质量,所以在施工中必须注意。浇灌混凝土过程中,经常检查导管埋置深度。混凝土灌注必须连续进行,中间不得间断。混凝土灌注过程中,应始终保持导管位置居中,提升导管时应有专人指挥掌握,不使钢筋骨架倾斜、位移,如发现骨架上升时,应立即停止提升导管,使导管降落,并轻轻摇动使之与骨架脱开;混凝土灌注到桩孔上部6.0m以内时,可不再提升导管,直到灌注至设计标高后一次拔出。灌注至桩顶设计标高后必须多灌一倍桩径长度,以保证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度。

  9、起拔护筒

  在混凝土浇筑完毕之后,需要进行护筒的起拔,在进行起拔护筒的过程中,主要采用吊车或是旋挖钻机进行,从而有效确保起拔护筒工作的正常进行。

  四、旋挖钻机在高速公路施工应用中的质量控制重点

  1、坍孔的防治处理施工技术

  一,在施工过程中结合各种现场环境,科学配置泥浆比重(泥浆比重一般控制在1.2~1.3之间),在循环过程中泥浆会在孔壁表面形成泥皮,它和泥浆的自重对孔壁起到保护作用,有效防止孔壁坍塌。二,合理控制泥浆钻进速度以及粘度,防止外力作用引起的坍塌;三,当进行护筒的埋设时,必须保证护筒底部有半米厚左右的粘土,而且,护筒周围粘土也要夯实,在护筒附近的粘土应当均匀回填,确保护筒拥有较高的稳定性,并需保证其具有防水性能;四,如果护筒周围地面潮湿,或者是处于汛期时,必须保证护筒有较高的位置,提升水头的高度,也可以使用连通管以及虹吸管等,确保水头压力具有较高的稳定性。

  2、断桩的防治处理施工技术

  应当尽力避免发生断桩的情况,为解决此问题,必须控制机械钻孔灌注桩进行混凝土灌注时发生堵管以及坍孔等问题。下面是一些可以避免机械钻孔灌注桩进行混凝土灌注时出现坍孔的防治方法:第一,调查坍孔的原因,首先要考虑清楚问题所在,可先使用吸泥机将坍入孔内的泥土清理干净,如果坍孔情况不再出现,就可以继续进行浇筑;第二,如果坍孔情况还继续出现,同时估计坍塌的位置很深,就应该将导管拔出,将钢筋笼取出,然后将砂砾拌合粘土对其进行回填,如果回填土的沉实情况较好,就可以再一次钻孔成桩。如果出现堵管问题,下面就列举一些具体的防治方法:第一,当导管堵塞问题的原因是设备停电,或者是设备出现一些故障时,可以一边灌注一边进行检修排查工作,但是应当保证灌注的速度,如果条件允许可以加入缓凝剂,如果混凝土初步凝结,造成了导管的堵塞,这样就必须重新进行导管以及钢筋笼的处理,再钻孔成桩;二,当导管堵塞的问题是混凝土配置比例不科学,或者是混凝土在运输过程中出现的离析问题引起的导管堵塞时,则可以用长竿冲捣导管,也可以使用缆绳抖动导管,让混凝土从导管中脱落,当混凝土没有脱落,就应该把导管从混凝土中拔出来,然后再使用相同的办法再次进行灌注。

  结束语

  总之,旋挖钻机在高速公路中的应用能够有效促进高速公路工程的发展和进步,能够有效的提高单位能源的消耗量,更加能够有效的保护生态环境,造福子孙后代。因此,在高速公路的施工中,一定要大力倡导旋挖钻机的应用,从而更好地促进高速公路工程的发展。小型玄钻挖机


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