旋挖鉆機(jī)在城市高架橋樁基施工中的應(yīng)用
2016-01-27
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摘要：由于國內(nèi)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,車輛的社會保有量越來越高,對城市的交通道路和原有的城市建設(shè)都提出了挑戰(zhàn)。為滿足城市交通需要,完善城市的交通路網(wǎng)結(jié)構(gòu),促進(jìn)物流行業(yè)的發(fā)展,越來越多的城市選擇建立高架立交橋、城市輕軌等形式。但是在城市中進(jìn)行大規(guī)模的建設(shè)需要考慮到時間效率和噪音污染等多種因素的影響。
關(guān)鍵詞：旋挖鉆機(jī)高架橋樁基施工
旋挖鉆機(jī)施工工藝是一種先進(jìn)的樁基施工工藝,是二戰(zhàn)以后由意大利人發(fā)明的,后來因歐州、日本等恢復(fù)建設(shè)的全面展開而大面積使用，使其更加完善,功能更多，目前已成為世界各國鐵路、公路、水利、工民建設(shè)施工中的主要樁基成孔工具。
一、旋挖鉆機(jī)及工藝的基本介紹
旋挖鉆機(jī)功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機(jī)動靈活、施工效率高及功能多的特點，能適應(yīng)我國大部分地區(qū)的土壤地質(zhì)條件,目前旋挖鉆機(jī)已被廣泛推廣于各種鉆孔灌注樁工程。旋挖鉆主要用來對地基基礎(chǔ)樁基成孔，其鉆頭有多種形式：如回轉(zhuǎn)斗、短螺旋、巖芯鉆頭等，根據(jù)地質(zhì)條件的不同，更換不同的鉆頭，以達(dá)到高速、高質(zhì)的成孔要求。其主要由行走裝置、主機(jī)、聯(lián)接架、桅桿、輔助絞盤、主絞盤、動力頭、鉆桿組成。
旋挖鉆機(jī)的基本工作原理是：依靠動力頭提供扭矩作用在鉆桿和鉆頭上，使鉆頭作旋轉(zhuǎn)切削土體，同時加壓油缸通過動力頭傳遞壓力給鉆桿和鉆頭，實現(xiàn)鉆頭的加壓鉆進(jìn)。渣土進(jìn)人鉆頭內(nèi)，主卷揚提升鉆桿鉆頭到孔外，借助鉆頭的特殊機(jī)構(gòu)卸土。合上斗門，下放鉆桿，再次把鉆頭放人孔內(nèi)，繼續(xù)鉆進(jìn),重復(fù)上述過程即形成樁孔[1]。
旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)被譽為“綠色施工工藝”，特點是工作效率高、施工質(zhì)量好、塵土泥漿污染少,還具有工作效率高、施工質(zhì)量好、適應(yīng)能力強(qiáng)和施工噪音低,塵土泥漿少，不污染環(huán)境的優(yōu)勢，很適合在城市高架橋建設(shè)中使用。旋挖鉆進(jìn)技術(shù)雖然具有諸多優(yōu)勢，但是，在這一先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用過程中也存在一些制約因素：
(1)設(shè)備價格昂貴。
(2)運行成本較高。
(3)受工程量的制約。
(4)受施工地層的制約[2]。
二、案例分析
現(xiàn)已某城市中某個高架橋建設(shè)為例,說明旋挖鉆機(jī)在城市高架橋樁基施工中的應(yīng)用。該高架橋位于市中心,沿線的人口密集、交通繁忙,所屬地地形為平原地貌,地勢平坦,地下水位較高,對施工要求較高。主要的要求有以下幾點:
1.構(gòu)造簡潔、大氣,并且便于養(yǎng)護(hù)維修,并須滿足車輛運行安全、乘客乘坐舒適、城市規(guī)劃、城市景觀、經(jīng)濟(jì)、防水、防火、環(huán)保等要求。
2.應(yīng)滿足耐久性要求,且符合強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、抗風(fēng)、抗震、裂縫控制等要求,并滿足施工工藝的要求。
3.滿足建筑限界,跨越鐵路、公路、河流的行車、排洪等要求,并應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)變形、基礎(chǔ)沉降等不利因素的影響。
4.綜合考慮設(shè)備等附屬設(shè)施的接口設(shè)置,預(yù)留與高架主體結(jié)構(gòu)的可靠連接,保證相關(guān)設(shè)備的正常安裝和使用。
三、旋挖鉆機(jī)施工工藝及操作規(guī)程
本項目的旋挖鉆機(jī)施工工藝流程。
主要的工藝步驟詳細(xì)說明如下:
1.護(hù)筒埋設(shè)。護(hù)筒埋設(shè)工作是旋挖鉆孔機(jī)施工的開端,護(hù)筒平面位置與豎直度準(zhǔn)確與否,護(hù)筒周圍和護(hù)筒底腳是否緊密、不透水,對旋挖鉆孔機(jī)成孔、成樁的質(zhì)量都有很大的影響。根據(jù)地質(zhì)情況埋設(shè)護(hù)筒的長度可達(dá)6.0m,在本工程中護(hù)筒長為4～6m,護(hù)筒內(nèi)徑1.05m,外徑1.11m。埋設(shè)護(hù)筒時用水平尺檢查垂直度,護(hù)筒頂一般高于原地面0.3m,以便鉆頭定位及保護(hù)樁孔。
2.泥漿調(diào)制。本高架橋因地基巖土中夾有細(xì)砂、粉砂粗砂層,地面水位較高的特點,泥漿的各項性能指標(biāo)尤為重要。泥漿材料選用膨潤土或粘土、聚丙烯酰胺以及燒堿,加入適量燒堿可提高泥漿的粘度,有關(guān)實驗證明:此時泥漿粘土顆粒懸浮均勻,沉淀少,性能穩(wěn)定,滿足了鉆孔需要。
3.鉆孔施工。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后,旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力,將土擠入鉆斗內(nèi),關(guān)閉鉆斗底部,提升鉆斗將土卸于堆放地點。注意孔內(nèi)地下水位情況,及時補(bǔ)充水,以防坍塌。鉆機(jī)施工過程中保證泥漿面始終不得低于護(hù)筒底部,保證孔壁穩(wěn)定性。
合理控制鉆斗鉆進(jìn)、提升速度。旋挖鉆機(jī)鉆動過程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度,鉆斗升降速度保持在0.70～0.85m/s,若鉆機(jī)升降鉆斗時速度過快,鉆斗外壁和孔壁之間的泥漿沖刷孔壁,再加上鉆斗下部產(chǎn)生較大負(fù)壓作用,造成孔壁頸縮、坍塌現(xiàn)象。當(dāng)鉆斗粉砂層或亞砂土層時,其升降速度應(yīng)更加緩慢。在開始鉆進(jìn)或穿過軟硬層交界處時,為保持鉆桿豎直,宜緩慢進(jìn)尺。鉆進(jìn)過程中應(yīng)隨時清除孔口積土和地面散落土。
4.清孔。清孔是鉆孔灌注樁施工保證成樁質(zhì)量的重要一環(huán),通過清孔確保樁孔的質(zhì)量指標(biāo)、孔底沉渣厚度、循環(huán)液中含鉆渣量和孔壁泥垢等質(zhì)量要求。正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)的清孔方法為:樁孔終孔后,將鉆具提高20～50m,采用大泵量泵入性能指標(biāo)符合要求的新泥漿,并維持正循環(huán)30min以上。若泛出孔口的泥漿手捻基本無塊渣感,實測孔深與實際鉆深誤差在30cm以內(nèi),此時清孔完畢。
5.鋼筋籠制作安裝。鋼筋籠制作要求將切割好的鋼筋支撐架按2～3m的間距擺放在同一水平面上對準(zhǔn)中心線,然后將配好定長的主筋平直擺放在焊接支撐架上。將箍筋按設(shè)計要求套入主筋并保持與主筋垂直,進(jìn)行點焊或綁扎。箍筋與主筋焊好或綁扎后,將繞筋按規(guī)定間距繞于其上,用綁扎絲綁扎并間隔點焊固定。鋼筋籠的吊裝應(yīng)三點起吊,保持籠軸線重合。入孔時,鋼筋籠應(yīng)始終保持垂直狀態(tài),對準(zhǔn)孔位徐徐輕放,保持穩(wěn)定,避免碰撞孔壁,一旦遇阻立即查明原因,禁止晃動和強(qiáng)行沖擊下放。
6.水下混凝土澆注。水下混凝土澆筑是最后一道關(guān)鍵性的工序,施工質(zhì)量將嚴(yán)重影響灌注樁的質(zhì)量,所以在施工中必須注意以下幾點:
(1)導(dǎo)管必須嚴(yán)密,長度適中,保證底端距孔底32～50cm。
(2)混凝土拌和必須均勻, 坍落度控制在18～23cm。
(3)混凝土澆筑必須連續(xù)作業(yè),嚴(yán)禁中斷澆筑[3]。
四、結(jié)語
該高架橋樁基采用旋挖鉆機(jī)施工方法,具有施工質(zhì)量可靠、速度快、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、保護(hù)環(huán)境的優(yōu)點。通過本案例可以看到,盡管旋挖鉆機(jī)投資成本高,但在合適的地質(zhì)狀況下,最終的經(jīng)濟(jì)效益綜合指標(biāo)還是優(yōu)于普通的回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。
參考文獻(xiàn)
[1]王書雄,旋挖鉆機(jī)在基礎(chǔ)工程中的運用,隧道建設(shè)[J].2006.4,26(2): 90-92.
[2]張啟君、張忠海、邱立,旋挖鉆機(jī)的市場預(yù)測與發(fā)展思路,建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理[J].2004,4:44-47.
[3]唐明裴、郭建民,旋挖鉆機(jī)施工工藝在城市人行天橋樁基施工中的應(yīng)用,城市道橋與防洪[J].管理施工,2009,3(3):50-53.
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