简析旋挖钻机在地铁工程中的应用

简析旋挖钻机在地铁工程中的应用
 
 
摘要:旋挖钻机具有成孔速度快、质量好、环保、施工现场干净、行走方便、对地层适应能力强等特点,文中重点介绍旋挖钻机在国内外的发展概况及其结构特点,以及在地铁工程中的应用。关键词:旋挖钻机;结构特点;施工
 
 
 
1引言
 
旋挖钻机(如图1)因具有施工速度快、成孔质量好、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等优势,已成为钻孔灌注桩施工的主要成孔设备,不少重点工程的业主为确保工程进度和质量,均将其作为指定施工设备,从而替代了传统的冲击和回旋钻机成孔设备。目前我国工程界的大多数旋挖钻机均为德国和意大利的产品,并已占据主导地位。2旋挖钻机的类型
 
2.1小型机
 
钻机扭矩100kNm,发动机功率170kW,钻孔直径500～1000mm、深约40m,整机重量约40t。小型机的应用市场定位如下:①各种楼房的护坡桩;②楼房部分承重结构桩;③城市改造市政项目中各种桩径小于1m的桩;④适用于其它用途的桩。小型机的市场覆盖率达30%以上。
 
2.2中型机
 
钻机扭矩180kN?m,发动机功率200kW,钻孔直径800～1800mm、深约60m,整机重量约65t。中型机的应用市场定位如下:①各种高速公路、铁路等交通设施桥梁的桥桩;②大型建筑、港口码头承重结构桩;③城市内高架桥桥桩;④其它适用桩。中型机的市场覆盖率达90%以上。
 
2.3大型机
 
钻机扭矩240kN?m,发动机功率300kW,钻孔直径1000～2500mm、深约80m,整机重量约100t以上。大型机的应用市场定位如下:①各种高速公路、铁路桥梁的特大桥桩;②其它大型建筑的特殊结构承重基础桩。大型机的市场覆盖率达10%以上。
 
3旋挖钻机在市政工程中的应用
 
目前广州采用旋挖钻机施工的项目较多,如广州新光快速六标桩基,广州东方重机桩基,地铁小北站、五羊邨站等,现对广州某地铁车站围护结构施工应用实例进行介绍。该工程位于环市中路下方,西临环市中路、麓景路、小北路交叉口,其中环市中路正上方有高架桥和人行天桥。车站西北侧与广九铁路、内环路高架相临近,周边高楼林立。车站西端站厅围护结构工程概况如图2所示。3.1场地地质概况
 
该站地质岩性为泥质粉砂岩及含砾砂岩,地表以下5m入岩,地下水位平均埋深3.0m;层⑥～⑧最大单轴抗压强度分别为1.0,7.0,26.0MPa。自上而下各土层分别为:①人工填土层:层厚0.5～6.0m,平均2.93m;②-1粉、细砂层:饱和、松散～稍密,厚度较小,层厚0.5～2.2m,平均1.16m;②-2中、粗、砾砂层:局部为圆砾,饱和、松散,部分稍密,层厚0.8～3.8m,平均2.2m;③-1粉质粘土层:可塑,局部为粉土,稍密,土质较均一,层厚1.0～4.5m,平均2.47m;③-2淤泥质土层:流塑,层厚0.6～2.1m,平均1.42m;④-1可塑或稍密～中密状残积土层:层厚0.6～11.1m,平均4.19m;④-2硬塑或中密状残积土层:层厚1.0～17.1m,平均5.22m;⑤全风化岩:主要由泥质粉砂岩组成,局部为含砾粗砂岩、砾岩、粉砂岩,原岩组织结构已基本风化破坏,岩芯呈坚硬土或密实土状,层厚0.5～11.0m,平均2.88m;⑥强风化岩:主要为泥质粉砂岩、粉砂岩、砾岩、含砾粗砂岩,局部为泥岩,岩石组织结构已大部分破坏,风化裂隙发育,岩体破碎,岩芯呈岩状或半岩半土状,质软,层厚0.5～14.2m,平均2.81m;⑦中风化岩:主要为泥质粉砂岩、粉砂岩夹砾岩、含砾粗砂岩等,陆源碎屑结构,中厚～厚层状,岩石组织结构部分破坏,矿物成分基本未变化,有风化裂隙,岩芯较完整,呈短柱～长柱状,岩质稍硬,层厚0.4～9.5m,平均1.88m;⑧微风化岩:为泥质粉砂岩、粉砂岩、含砾粗砂岩、砾岩等,陆源碎屑结构,中厚～厚层状,胶结紧密,局部有少量风化裂隙,岩芯完整,以长柱状为主,岩质硬,层厚0.6～28.8m,平均6.73m。
 
3.2旋挖钻机施工步骤
 
旋挖钻机就位→埋设护筒→钻头轻着地后旋转开钻!当钻头内装满土砂料时提升出孔外→旋挖钻机旋回,将其内的土砂料倾倒在土方车或地上→关上钻头活门,旋挖钻机旋回到原位,锁上钻机旋转体→放下钻头→钻孔完成,清孔并测定深度→放入钢筋笼和导管→进行混凝土灌注→拔出护筒并清理桩头沉淤回填,成桩。
 
3.3质量控制措施
 
⑴桩位放样
 
在进行场地整平后,组织有资格的测量放样人员将所有桩位放出,钉好十字保护桩,做好测量复核,并记录放样数据备案。
 
⑵埋设护筒
 
用拉线法检查桩位偏差,应满足规范要求。
 
⑶成孔
 
采用钻头钻进,根据不同层次的土质结构选择不同的转盘转速和进尺进行控制。在砂层钻进和进入强风化层后,因土层太硬会引起钻锥跳动及偏斜、加大钻杆摆动,故应选择低档慢速,转盘转速参数取值13～40v/min,成孔深度按设计要求进行控制。
 
⑷钢筋笼制安
 
旋挖机挖土清渣达到设计要求后,开始下放钢筋笼,其制安必须严格按照设计图纸进行,主筋、箍筋应焊接均匀,搭接长度及焊缝应符合规范要求,安装时应安装护块,以确保周正及保护层厚度,钢筋笼的制作偏差应符合设计及规范要求。
 
⑸混凝土浇筑
 
在导管接驳完毕后,将混凝土隔水栓吊放在临近泥浆面的位置,导管底端到孔底距离控制在0.4m左右,以便能顺利排出混凝土隔水栓。开始灌注前储料斗内储备的混凝土量应不少于1.0m3,以便在混凝土隔水栓被挤出导管后能将导管底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上,适时提升或拆卸导管,确保导管底端埋入混凝土面以下1～4m,灌注应连续进行。一旦发生机具故障或停电停水及导管堵塞或进水等事故时,应采取有效措施进行处理,以便尽快恢复灌注混凝土,同时做好记录。
 
⑹孔内事故预防措施
 
①选择有经验、责任心强的施工队伍,保证操作人员的素质;②加强钻具检查,对加工不良的钻具严禁使用;③对孔内水头高度,泥浆的相对密度和粘度经常观察和检测,发现问题及时解决,尤其在钻孔排渣、提锥除土或因故停钻时应保持孔内规定水位和规定的泥浆性能指标,以防坍孔;④钻孔作业应分班连续进行,在土层变化处捞取渣样判明土层,并与地质资料核对,根据土层情况采取相应措施,保证施工质量;⑤升降钻锥须平稳,钻锥提出井口应防止碰撞护筒或孔壁,防止钩挂护筒底部,钻杆的拆装应迅速。
 
3.4旋挖钻成孔施工中应注意的问题
 
⑴土层中成孔与钢护筒安设的垂直度对桩体垂直度影响巨大;
 
⑵定位用的混凝土护筒与钢护筒合理配套使用,能有效缩短钻机定位时间,提高施工效率;
 
⑶软岩及土层中使用旋挖斗一次成孔;硬岩中先用螺旋钻头成小孔,然后用旋挖斗进行扩挖成孔。
 
4结论
 
总结该地铁车站采用旋挖钻的施工情况,与一般冲孔桩机成孔、回旋钻机成孔相比,其优点见表1。旋挖钻用于地铁工程钻孔桩施工优势明显,适用性强;自动化程度高,劳动强度低;钻进效率高;成桩质量好;环境污染小。能显著地提高工程施工效率和工程质量。在合理选取施工方法与施工工艺时,能最大限度地节省物力,财力,人力等资源。对企业效益和社会安全具有双赢意义。
 
 
 
参考文献
 
[1]郭玉文.旋挖钻机在北京城市铁路高架桥桩基施工中的应用[J].铁道建筑技术,2001(12)
 
[2]周红军.我国旋挖钻进技术及设备的应用与发展[J].探矿工程,2003(2)
 
[3]韩金亭.大口径旋挖钻机在桩基施工中的技术优势[J].西部探矿工程,2002(3)