跟管钻进在旋挖钻机施工桩基工程中的应用

'2006年6月施　工　技　术第35卷　第6期CONSTRUCTIONTECHNOLOGY17跟管钻进在旋挖钻机施工桩基工程中的应用谭现锋,姜春永,朱学顺(山东省地矿工程勘察院,山东济南　250014)[摘要]介绍了跟管钻进和旋挖钻机钻进相结合工艺在工程中的应用,为旋挖钻机在我国沿海软土及类似地区的桩基工程施工提供了参考。[关键词]桩基工程;旋挖钻机;应用[中图分类号]TU753165[文献标识码]A[文章编号]100228498(2006)0620017202ApplicationofPipeDrillinginRotatingDrillConstructingPileFoundationTANXian2feng,JIANGChun2yong,ZHUXue2shun(ShandongProvincialGeo2mineralEngineeringExplorationInstitute,Ji’nan,Shandong250014,China)Abstract:Inthisarticle,authorsintroducetheapplicationofpipedrillingtechnologycombiningwithrotatingdrilltechnology.Theexperienceoftheprojectforwardsagoodexampleforourcountrycoastalareaandtheareaswithsimilargeologicalconditions.Keywords:pilefoundationengineering;rotatingdrill;application　　旋挖钻机广泛应用于岩土工程基础施工,具有功层,该层未钻穿,最大揭露厚度17m。场区地下水埋深率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、效率高等特115m。点。配以适宜的钻具,该钻机适宜于填土、粘土、粉土、根据场区地层情况,首先采用旋挖钻机结合静态砂性土、砂卵砾石层以及软～中硬质裂隙层理较发育泥浆护壁的湿式旋挖工法进行了2根试桩施工。在试的岩层的成孔作业,但由于软土地区地下水位较高、多桩1施工过程中,由于地层中承压水的存在,静态泥浆流砂与软弱土互层,采用常规的旋挖成孔工艺或静态护壁很难满足钻机的正常成孔,孔内1010～1415m和泥浆护壁工艺一般很难顺利完成成孔的施工。为了更2310～2510m段均出现了严重的坍塌,后在施工试桩2好地发挥旋挖钻机的优点,我们在阿尔及利亚SKIKDA时调整了泥浆的浓度,但仍然在该段出现了较大的坍沿海软土地区采用撮管机配合旋挖钻机进行跟管钻进塌现象,2根试桩的超灌系数分别达到1155和114。为成孔施工,取得了很好的效果。了确保成桩质量,在后来200余根桩的成孔施工过程1　工程概况中均采用了撮管机配合旋挖钻机进行跟管钻进。在阿尔及利亚SKIKDA沿海某桩基工程项目中,共2成孔机理有200余根桩,桩径110m,设计孔深36m。根据阿尔及跟管钻进配合旋挖钻机施工软土区桩基成孔机理利亚国家地质试验室提供的岩土工程勘察报告,场区是:在软土地区采用旋挖钻机施工时,由于地下水位较地层情况如下:0～110m　杂填土,杂色,松散;110～高、存在流砂地层或在粉土、砂层段富含承压水以及存210m　粉质粘土,黄褐色,可塑;210～410m　中～粗在易缩颈的淤泥质地层,在静态泥浆护壁无法满足正砂,褐黄色,饱和,稍密;410～710m　粘土,灰褐色,可常的成孔施工和确保桩基工程质量时或对工程桩有特塑;710～1210m　细砂与灰褐色、软塑淤泥质粘土互殊技术要求的前提下,采用撮管机配合旋挖钻机对易层;1210～1415m　粗砂,灰褐色,饱和,中密,局部夹淤坍塌地层和易缩颈地层采用跟管钻进进行成孔施工的泥质粘土薄层,该层富含承压水;1415～2310m　粘土,褐色,可塑,可见生物贝壳,局部夹粗砂薄层;2310～[收稿日期]2005212226[作者简介]谭现锋(1977—),男,山东鱼台人,山东省地矿工程2510m　粗砂,灰褐色,饱和,中密;2510～4210m　粘勘察院工程师,山东省济南市经十东路294号　250014,电话:土,灰褐色,硬塑～坚硬,局部夹粉质粘土和粉细砂薄13969113192 18施工技术第35卷一种施工方法。到900mm,以便降低前导跟管的切削刃对孔壁的切削3　主要设备和器具量,最大限度地减轻撮管机的负荷,同时由于凌空面的跟管钻进配合旋挖钻机施工软土区桩基成孔过程减小也限制了砂层的坍塌,更好地维持了孔壁的稳定。中,主要需要以下设备和器具:旋挖钻机、<1000mm螺然后撮管机带动跟管进行钻进,并随着钻孔深度的增旋钻头及底部带有活门的桶式钻头和<800mm的外切加而依次下入跟管进行跟管钻进,在跟管钻进过程中削刃经过改装加大的底部带有活门的桶式钻头及螺旋根据不同的地层要严格控制跟管的深度滞后前导孔钻头、撮管机、7节<1000mm的跟管共长28m,以及一015～2m。在下入跟管时,要首先将2根跟管接头部位些辅助工具等。用刷子清洗干净,并涂上一定数量的黄油,然后由钻机4工艺流程(见图1)副卷扬将跟管轻轻吊起、对中,用销钉将2根跟管固定旋挖钻机撮管机就位、对孔在一起,最后再将限位块和销钉牢固地固定在一起,以便确保跟管安全工作不脱节。采用1000mm螺旋钻开孔514　稳定地层的钻进满足深度要求后下入跟管根据场区地层情况,本工程共下入7节合计28m制备清水泥浆旋挖钻机施工前导孔长跟管,跟管进入稳定地层2m(即跟管钻进至27m)后,对稳定地层采用<1000mm的底部带有活门的桶式钻灌注清水泥浆撮管机进行跟管钻进头进行钻进,为了确保钻孔孔壁的稳定,应向钻孔内灌稳定地层采用清水泥浆注提前制备的浓度为1103～1108的清水泥浆,利用静静态护壁钻进成孔态泥浆液柱的压力进行护壁。施工至设计孔深、清孔并校正孔深515　清孔及校正孔深根据钻机深度仪的显示,在钻孔达到设计深度前下钢筋笼、导管1～2m时,进行深度仪归零并校正孔深,达到设计深度灌注混凝土时要及时清孔并下入钢筋笼和导管,作好混凝土灌注的准备工作。撮管机进行提拔跟管516　混凝土灌注及撮管机提拔导管灌注混凝土结束,在混凝土灌注过程中要随时记录混凝土的灌注进行下一个钻孔施工量,在混凝土灌注面到达跟管最底部1～2m距离时便图1　施工工艺流程开始由撮管机活动跟管预备起拔。在灌注混凝土的过程中,混凝土的灌注速度要和跟管的上拔量保持一致,5　施工工艺及注意事项然后根据场区地层的情况,始终将混凝土灌注面与最511　旋挖钻机、撮管机就位对孔下端跟管的距离保持在015～115m,严禁混凝土灌注面首先将撮管机的高压油管和电路控制以及固定部超过跟管的最下端。为了确保跟管能够顺利上拔,在分与旋挖钻机连接起来,然后用旋挖钻机副卷扬和钢灌注的混凝土中应添加适量的缓凝剂。对已提拔上来丝绳将撮管机轻轻吊起,旋挖钻机前后行走对孔,直至的跟管内外都要及时清洗和保养,同时及时回收上返最后调平整。对孔过程中要有专人配合和协调,避免的泥浆,以便下一步施工使用。压碰撮管机控制系统的高压油管。517　撮管机的维护与保养512　开孔与下入第1节前导跟管混凝土灌注结束后,要及时对撮管机各个部位进旋挖钻机开孔时要选用与跟管的直径相匹配的钻行清洗保养和打黄油,始终使撮管机保持最佳工作状头进行开孔,当达到适宜深度时,下入第1节带切削刃态。的前导跟管。在施工前,要根据跟管下入的先后顺序6　结语将跟管排列规整,以确保各工序的正常衔接。(1)施工前要仔细研究岩土工程勘察报告,以便选513　前导孔施工与跟管钻进及跟管的固定与保养择合适的成孔施工工艺,并结合施工工艺进行钻具的在下入第1节带切削刃的前导跟管后,首先要进配备,特别是对基岩地层、富含地下水并易发生坍塌和行前导孔的施工,根据该场区的地层情况,0～29m的缩颈的地层,应事先预测可能发生的各种孔内事故,做前导孔均采用将外切削刃改装加大的底部带有活门的好各项必要的准备工作和可行的施工方案。<800mm的桶式钻头施工,以确保前导孔的直径可以达(下转第21页) 2006No.6肖　剑:支盘桩的质量控制21方将可实时地掌握施工现场的情况,将支盘桩的质量(4)灌注过程中须不断上下窜动导管,尤其是在灌控制完全透明化。注至扩盘部位时,应集中多次冲捣上下窜动反插,使扩通过以上手段就能在施工过程中监测施工质量,盘处混凝土密实。做到随时施工、随时调整,从而确保支盘桩达到设计承6　结语载力。挤扩支盘灌注桩工程是一个系统工程,施工环节4　施工注意事项较多,制约工程质量的因素多,不同的工程,影响质量(1)挤扩机入孔前必须全面检查,一切正常才能进的因素也各不相同。因此在工程实践中要认真分析,行挤扩成孔;支、盘挤扩施工时,对于多支、多盘作业,根据实际情况采取相应的措施,来保证成桩的质量。一般由下向上依次进行挤扩,如果由上向下作业,上盘特别是在项目部的组成、人员素质、技术水平、材料质挤扩后所产生的沉渣有可能导致设备不能到达底盘盘量、施工工艺、灌注操作等诸方面加强管理把好关,并位。针对施工中发生的问题及时采取相应的处理措施,则(2)干孔作业是一般由上向下,如果由下向上挤桩质量就能够达到和超过设计的要求,满足工程建设扩,干孔沉渣会将底盘填充,清孔无法取出盘腔内聚集的需要。的沉渣,势必要重新挤扩,造成反复作业。(3)挤扩次数一般≥8次,方能达到成盘标准,挤扩(上接第18页)机采用人工转动,每次为20°左右。(2)由于采用了合理的施工工艺和施工工序,降低(4)如前所述,挤扩工程中,要认真观察钻孔中泥了混凝土的超灌量,200余根桩的混凝土超灌系数都控浆液面的下降,并进行测量,及时补充泥浆,防止坍孔。制在了111以内,节省了成本,取得了一定的经济效另外,当挤扩作业完成后,主机从孔中提出的过程中,益;由于采用静态泥浆护壁,泥浆可以回收再利用,降泥浆液面也会下降,同样需要及时补充泥浆。低了环境污染;阿尔及利亚国家地质实验室通过预埋(5)因局部土层情况可能会有变化,当盘的首压值声测管对3根混凝土灌注桩桩身完整性进行了声波透不能满足预估压力值时,盘位标高允许依持力层具体射法检测,检测结果均为优良。高低而在015～110m范围内调整。但需注意,为保证(3)跟管钻进工艺和旋挖钻机钻进工艺相结合,充扩盘处持力层充分发挥作用,上下盘位须间隔215d(d分发挥了跟管钻进对地下水位较高、存在流砂地层或为盘径)以上。在粉土、砂层段富含承压水以及存在易缩颈的淤泥质(6)下窜现象发生后,起吊钢丝绳被拉紧,必须及地层中易于钻进的优越性,也发挥了旋挖钻机施工大口径桩基速度快的优越性。拓宽了旋挖钻机在软土区时松绳,否则可能导致出现重大事故;但随着支盘成型施工的领域,提高了旋挖钻机施工软土区桩基的工程机活塞杆的缩回,要立即操作起吊钢丝绳复位,否则会质量,为旋挖钻机在我国沿海软土地区以及滨湖相和影响支盘的规则成型,无法保证施工质量。滨海相及滨河相软土地区施工类似桩基工程提供了技(7)如果泥浆面出现大量气泡,压力值突然变小,术参考和可借鉴的经验。可能是严重坍孔,应及时提出主机,以防主机被埋入孔内而无法出孔,并要重新测量孔深。国家体育馆采用钢渣回填技术5钢筋笼下放,二次清孔与混凝土灌注的质量控制遵循“绿色奥运”理念,北京国家体育馆在施工中(1)钢筋笼下放时,应垂直起吊并缓慢放入孔中,采用先进的钢渣回填技术配重抗浮,销纳废钢渣812尽量避免与孔壁接触,防止刮伤孔壁或撞击支盘空腔万t,创造了良好的社会效益和经济效益。使其坍塌。工程地下室埋深约8m,抗浮水位-1m,需要在工(2)沉渣的存在对承力盘承载能力有较大的影响。程结构内部增加大量配重以抵抗地下水的浮力。钢筋笼下放后,通过导管进行二次清孔,直至泥浆密在设计单位的指导下,施工单位尝试采用钢渣代度、沉渣厚度符合规范要求为止。替传统材料进行回填。这些钢渣全部取材于首钢炼钢(3)浇灌前,检查混凝土的坍落度是否满足规范要过程中产生的废弃多年、堆积如山的炼钢剩余渣土,并求,并且要严格控制初灌量,施工过程中,可以根据设经过加工处理,按照试验配比加入少量水泥及其他辅计计算初灌量的多少,确定或检查混凝土浇灌料斗的料配制而成。密度、含水率、放射性等各项技术指标均容积,水下灌注混凝土应在二次清孔后015h内进行。符合国家规范要求。回填平均厚度2m,回填最厚处为2首灌时导管底距孔底距离为30～50cm,首灌量>411m,回填面积约1155万m。3115m,以确保初灌埋管,并高于底盘顶部1m以上。(摘自《中国建设报》2006205219)'