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呼市金山電廠樁基工程鉆孔施工

08-22 13:18:18  瀏覽次數:441次  欄目:結構設計
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    近年來,隨著國家重點工程對樁孔質量、成孔速度及施工環保等要求的不斷提高,一些中小型旋挖鉆機已悄然興起,越來越受到施工者的關注。旋挖鉆機成樁亦稱回轉斗成樁、取土成樁,英文名稱“Earth Drill”,在覆蓋層施工具有成孔質量好、速度快,無噪音、無污染或小污染等優勢,對于干硬性粘土,可不用靜態泥漿穩定液護壁,一般覆蓋層,采用泥漿護壁。由于中國地域廣闊,地質條件較為復雜,旋挖鉆機施工中成孔工藝的制定要有針對性,以防止發生埋鉆、坍塌等施工事故,避免造成損失。本文結合呼和浩特市金山開發區金山電廠煙囪樁基工程成孔的施工案例,就旋挖鉆機成孔過程中如何避免坍塌、埋鉆等事故談談施工經驗,以供廣大施工者參考借鑒。
    一、工程概況
    金山電廠位于呼市金山開發區,總樁量2180根,樁型灌注樁,樁徑φ800毫米,樁深36米。沼澤地區,2米左右為少量建筑垃圾回填層,2~5米為粘土層,5~13米為亞粘土層,13~15米為沙層,15~29米為亞粘土層,29~34米為沙層,34~36米為粘土層 。
    二、成孔工藝
    采用旋挖鉆機取土成孔,成樁工藝:定樁位 → 埋護筒 → 注泥漿 → 鉆進取土 → 一次清孔 → 放鋼筋籠 → 插入導管 → 二次清孔 → 砼灌注 → 拔出護筒。施工中最大的難題:鉆孔作業至5~13米為亞粘土層時,樁孔縮徑現象嚴重及成樁過程中孔的坍塌,湖北某基礎公司鉆進10根樁,竟有6根坍塌,損失巨大。經研究發現除操作手在控制鉆進尺度及回轉斗提升速度等方面顯得經驗不足外,最大的影響在于靜態泥漿的配比、鉆具的結構及護筒的埋護不合理,易造成護壁泥皮過薄、鉆具下方負壓過高及孔口滲透,從而引起坍塌事故。
    三、靜態泥漿的配比
    旋挖取土成孔中,靜態泥漿作為成孔過程的穩定液,主要作用是護壁,可在孔壁處形成一薄層泥皮,使水無法從內向外或從外向內滲透。針對金山電廠的地質情況,加強泥漿技術,重新調整泥漿配比,控制泥漿比重,提高泥粉質量,增加粘性及潤滑感,適當添加處理劑,增強絮凝能力,確保護壁泥皮的厚度及強度。泥漿的配比成份具體如下:
                    靜態泥漿主要材料配比表

材料名稱 成分 配比 主要使用上手
水 H2O 100﹪ 靜態泥漿的主體
膨潤土 以蒙特土為主的粘土礦物 6~8﹪ 靜態泥漿的主要材料,便于形成泥皮,增強潤滑感
純堿 Na2CO3 5﹪ 處理劑,提高泥粉質量,增加相對密度
C.M.C 羥甲基纖維素鈉鹽 0.3﹪ 處理劑,提高泥粉質量,增加粘性,增加泥皮強度
滲水防止劑 紙漿、棉子、鋸屑 適量 防止滲水

    初次注入泥漿,盡量豎直向下沖擊在樁孔中間,避免泥漿沿護筒側壁下流沖塌護筒根部,造成護筒根部基土的松軟,正式鉆進前,再倒入2~3袋膨潤土,啟動鉆機的高速甩土功能,進行充分攪拌,提高膨潤土的含量,增大護筒底部同基土結合處護壁泥皮的厚度,防止鉆進過程孔口滲漏坍塌。在成孔過程中,確保泥漿高于地下水位2m,以有利于孔壁的穩定。
    四、護筒的埋護
    針對現場地質情況,專門定制高4米、厚10毫米、直徑φ1.2米的護筒。護筒內徑尺寸較大,能貯存足夠的泥漿,在鉆桿提出樁孔時,可確保護筒內的水壓,維護孔壁泥皮的穩定。同時單邊鍘隙達到200毫米,可有效避免回轉斗升降過程碰撞、刮拉護筒,保護孔口的穩固。鉆進過程,操作手憑經驗目測對孔定位,工作強度加大,易于疲勞,且精度低,容易造成孔的偏差及砼的超方。東明公司的鉆機具有快速回轉自動定位功能,每個工作循環均能精確對孔定位,即降低了操作手的勞動強度,同時能保證成孔質量,有效解決了大護筒帶來的負面影響。
    特制4米超高護筒,可以埋至粘土層以下500毫米,能有效防止孔口滲漏坍塌及周圍環境振動、沖擊對樁孔的影響。護筒埋設的傳統方法:先用φ800毫米的回轉斗鉆至護筒深度,側壁安裝邊刀擴至護筒外徑尺寸,副卷吊起,放入護筒,校正,層層填埋夯實。因本次選用的護筒較長,且單邊側隙較大,采用傳統方法,勞動強度大,效率低,耗時長,埋設護筒通常需要3~4小時,幾乎占到總成孔時間的一半。東明公司根據現場施工情況,有針對性的研發一種超長護筒專用驅動器,固定在動力頭下端的承撞體上,通過銷軸,將護筒直接安裝在驅動器上,利用動力頭邊旋轉邊加壓的功能,將護筒壓至規定的埋設位置,再取土成孔。采用該方法,可有效提高護筒跟土壤的結合度,增強抗外界振動、沖擊的能力,在注漿或提升回轉斗時有效防止滲水、漏漿現象的發生,降低孔口坍塌的概率。同時節約了時間,提高了效率,降低了強度,經現場測試表明,采用驅動器方式,埋設護筒僅耗時0.5~1小時。護筒離地應控制在150~300毫米,除保護孔口防止坍塌外,還用以防止表面水或地面漏漿、雜物等滑落孔中。
    五、回轉斗的結構
    施工初期,有的設備租賃公司采用自制的雙門底開式回轉斗,圓柱型盛料桶,側壁無泥漿導流槽,底盤無側齒,使用中發現液壓系統壓力偏高,回轉斗提升力明顯增大,且樁徑縮孔現象較為嚴重。經東明公司技術人員分析,主要原因在于回轉斗的結構不合理,提升回轉斗時下方產生較大負壓,從而導致提升阻力增大及孔壁收縮、坍塌。通過改進,將回轉斗盛料桶改為圓錐式,側壁加焊導流槽,以有利于在樁孔內的導向及泥漿的導流,減小樁孔內的負壓。同時底盤加焊側齒,適當控制回轉斗與刀尖間的距離,防止回轉斗升降旋轉時碰壞孔壁。現場表明,改進后的回轉斗在提升過程,液壓系統壓力明顯降低,樁身的縮孔、坍塌現象有所緩減,具有良好的使用效果。
    六、鉆機的鉆進控制
    鉆進過程,回轉斗的底盤斗門必須保證處于關閉狀態,以防止回轉斗內砂土或粘土落入護壁泥漿中,破壞泥漿的配比;每個工作循環嚴格控制鉆進尺度,避免埋鉆事故;同時應適當控制回轉斗的提升速度,施工實踐表明,φ800毫米的樁徑,升降速度宜保持在0.75~0.85m/s,提升速度過快,泥漿在回轉斗與孔壁之間高速流過,沖刷孔壁,破壞泥皮,對孔壁的穩定不利,容易引起坍塌。
    七、影響坍塌的其它因素
    樁孔完成以后,清孔、下放鋼筋籠、砼的灌注等工序中均應規范操作,避免成孔的坍塌。如鋼筋籠下放過程,應吊車吊起、堅直、穩步放入孔內,避免碰撞孔壁,以造成泥皮或孔壁的破壞,從而引起灌注過程,樁孔的坍塌及出現斷樁、廢樁等事故。
    八、施工總結
    施工中影響樁孔坍塌的因素很多,最重要的一點,就是如何因地制宜,有效針對不同的地質情況,制定相應的施工工藝,以確保鉆進成孔的順利進行,避免施工事故的發生。
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