旋挖钻机在砂卵石地层桩基施工中的应用分析

　　摘要：在公路工程中，砂卵石地层的桩基施工是较为重要的一个环节，而成孔施工是其重中之重的关键。本文以工程为例分析了旋挖机在桩基施工中的应用情况，说明其在复杂地质基础上有着较大的应用优势。
　　关键词：复杂地质，卵石地层，旋挖机械，施工工艺
　　一、工程概况
　　1、地理位置
　　本项目位于甘肃省陇南市，是甘肃省高速公路网在甘肃南部地区的重要组成部分，也是甘肃南部经济带的公路运输大动脉，在甘肃省干线公路网中具有特殊的地位和作用。其中甘肃省平凉～武都地方高速公路成县～武都段土建工程CW15标路线起点位于冯家崖村（K71+400），由起点向西南方向延伸并于北峪河与205省道间的农田上布线，路线几次跨越北峪河并于大李家村跨越大李家村吊桥后于K75+932布设马街互通，于K76+260处上跨205省道，后路线继续向西南延伸到本标段的终点马街恒利机砖厂（左线ZK78+300，右线YK78+300），全长6.9km。
　　2、地质勘测情况
　　根据工程地质测绘和钻探，桥址区域地层主要由四个全新统冲洪积层、上更新同残坡积层粉质粘土、碎石和上第三系紫红色泥质粉砂岩、泥质粉砂岩与粉砂岩互层、下三系红色砂砾岩夹少量钙质粉砂岩和粉砂质泥岩，部分地区是紫红色粉砂质泥岩与砂砾岩互层，中部夹杂志留系灰岩。
　　二、旋挖钻机在砂卵石地层的施工应用
　　根据前面的地质勘测资料，施工中决定采用旋挖钻机进行桩基础施工，具体的施工工艺如下：
　　1、场地平整
　　钻机在就为前应对场地进行平整和压实，因为旋挖钻机是一种半干式钻进方式，其出土的量较大，因此场地应尽量平整方便设备运输开挖出来的弃土。
　　2、放样桩孔
　　施工前应对桩孔进行复核，即对控制点和水平点进行导线闭合，保证控制点设置的位置为坚固而稳定的区域内；在场地平整过后，对控制点和水准点的精度进行复核，使用全站仪等设备进行定位，利用水准仪测量桩基原有的高度，桩位放样时必须使用在木桩打钉的方式进行确认，以此保证放样的精确。桩位确定后应立即采用水泥砂浆对其进行保护，同时放样完成后必须在施工前进行审核。
　　3、旋挖钻机就位
　　钻机基本到位后，应对整个底座进行水平调整，即对整个钻塔的垂直度进行检查，然后根据轴钻杆中心对桩位的中心，检查二者之间的重合度，并调整偏差。调整钻机位置的竖向偏差应控制在2cm内。
　　4、护筒就位
　　正是成孔前，应选择比桩径大15cm的开孔转头进行开孔，钻进的深度控制在1m左右，然后用钻机放下钢制护筒，护筒的长度应大于1.5m。然后在护筒的周围进行回填，并分层进行夯实。最后对护筒的垂直度进行测量并进行调整，使之符合设计规范。护筒内应保留足够的泥浆，在钻杆提出的时候可以确保护筒内有水压，维护护筒壁的泥皮稳定。另外，避免回转斗在提升的过程中与护筒相互碰撞从而影响护筒的稳定。护筒距离地面应高出一段距离，防止护筒口出现坍塌而影响施工，同时也防止地表水、漏浆、杂物等进入孔中。
　　5、成孔钻的要点
　　1）不同地层旋挖钻头的选用
　　围护桩成孔过程中共采用了3种旋挖钻头，耐磨合金钢铲式斗齿旋挖钻斗、耐磨合金子弹头截齿螺旋钻头和耐磨合金子弹头截齿旋挖钻斗，针对科怡路站特殊地质情况3种钻头均能发挥不同的工效。耐磨合金钢铲式斗齿旋挖钻斗在现场施工中主要用于埋深在0-12m的土层，因该范围土层基本为砂层及粒径较小的卵石层，所以施工进尺较快。钻进至大粒径卵石层时，必须更换耐磨合金子弹头截齿旋挖钻斗继续钻进，因为耐磨合金子弹头截齿可将大粒径卵石切割、碾碎成可进入钻斗的小块；由于本地层卵石抗压强度较大，对钻头的磨损情况非常严重，成孔一根桩平均需要更换3-4个合金子弹头截齿，而耐磨合金子弹头截齿装配、更换比较容易，为施工提供了便利。耐磨合金子弹头截齿螺旋钻头主要用于旋挖钻头进尺困难、卵石粒径较大且抗压强度非常高的大粒径卵石地层，当旋挖钻头每回次的进尺量非常小时，就需要更换螺旋钻头，由于螺旋钻头的回转阻力小，可将孔下堆积在一起的大粒径卵石搅散并将大卵石卡在螺旋钻头的叶片间隙部位提出。螺旋钻头的使用频率不高，成孔5~10根仅使用一次。
　　施工过程中通过对比分析，耐磨合金钢铲式斗齿旋挖钻斗在砂层和小粒径卵石层施工进尺比耐磨合金子弹头截齿旋挖钻斗并没有显著的提高，且铲式斗齿磨损的速度较快，磨损后更换比较困难，故后期施工主要采用耐磨合金子弹头截齿旋挖钻斗。
　　2）地质改变的操作
　　对于阻力较小的素填土、杂填土、分支黏土等应采用的方式是以刚性钻进为主，即利用钻机的扭矩增加其压力而进行快速钻进；如果在摩擦力较大的砂层则是应根据实际的情况进行调制，阻力大钻机的扭力则需要增加，钻机负荷升高的时候则提升压油缸来降低阻力；对于反作用较大的砂砾层应采用柔和的钻进方式，钻进输出的加压和扭矩与受到的振动和反作用力成正比因此不能加硬性钻进，这是为了避免钻机部件损坏；对坚硬的密实的岩石层应增加扭矩和加重压力进行钻进，此时应保持钻机的组件不出现损害。
　　7、钢筋笼的安装
　　对钢筋笼应进行标注，即写明工程部位、桩号、桩径、孔深、长度、高程等等信息；在钢筋笼上焊接吊耳方便吊装，同时应有质检人员完成检验方可放入到孔中；钢筋笼的吊装应保证两点吊装，吊放如孔时应保持垂直，对准孔心缓慢放下，方式与孔壁产生碰撞而导致坍孔。放入时应随时观察孔中的水位改变，如果出现安放困难则需要停工并查找原因，不能强行放入。可以采用正反旋转的方式进行安放，保持缓慢进行。（没有第8项？）
　　9、混凝土浇注
　　浇注前应对孔底进行再次检查，确定清孔后没有出现再次坍孔的情况；将混凝土运输到现场进行准备时才能停止清孔和安装灌浆斗。如果有特殊情况不能及时进行灌注的孔，停滞时间超过45分钟就应当进行重新清孔；灌注时将导管放置到孔底，然后提离距孔底30-50cm，利用清水润湿灌浆斗后就可以进行泵送，利用软管将混凝土泵送值灌浆斗中，从而使得混凝土进入到孔中。首批混凝土灌注到孔底或，立刻测量孔内的混凝土高度，计算灌注和导管的埋深。导管初次买入混凝土的深度应不大于1m。
　　10、施工过程常见问题及处理措施
　　1）钻机钻进过程中，地层由粉细砂或中粗砂层变化至砾石、卵石层时，由于砾石、卵石层中土的孔隙比增大导致孔内泥浆液面迅速下降，即发生漏浆现象。现场施工时采用增大泥浆密度（由1.18调高至1.25~1.30）或回填优质粘土的方法来进行处理。随泥浆漏失及孔深的增加，须及时向孔内补充泥浆以保持泥浆液面的高度。
　　2）钻进卵石层时，由于卵石粒径较大，每回次钻进深度过小时，应立即采用螺旋钻头来替代旋挖钻斗，利用螺旋钻头的叶面间隙将粒径较大的卵石卡住并提升至地面取出，再更换旋挖钻斗继续钻进施工。
　　三、结束语
　　旋挖机械在砂卵石地质条件下可以针对复杂的地质结构进行灵活的成孔工艺，这样就可以保证成孔的速度和安全。在本工程中应用中获得了较好的成果，与其他工艺相互配合保证了基础施工的质量。
　　
　　参考文献：
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　　[3]刘锁.浅谈旋挖钻机施工工艺[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010,(03).
　　[4]区焱彬,王修春.长臂旋挖钻机在基础工程中的应用[J].山西建筑,2010,(20).
　　[5]刘文忠,管佩先,孙宽良.旋挖钻机入岩能力简述[J].建设机械技术与管理,2010,(04).

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