巖溶地區(qū)旋挖鉆機(jī)施工工藝工法分析

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摘要:隨著科技的不斷進(jìn)步，機(jī)械設(shè)備大大代替了人力勞動(dòng)，就各類工程施工而言，傳統(tǒng)的人力施工模式具有很多限制，例如在巖溶地區(qū)，由于地質(zhì)條件比較特殊，所以人工很難開展挖孔工作，即便開展了，效果也不盡如人意。而機(jī)械設(shè)備的誕生則為其注入了全新的生機(jī)與活力，比如旋挖鉆機(jī)的應(yīng)用，就使得巖溶地區(qū)施工便捷性大大提高，有效提高了施工效率和施工質(zhì)量，以某工程為例，主要針對(duì)旋挖鉆機(jī)在巖溶地區(qū)的施工工藝工法進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，以期為相關(guān)行業(yè)工作人員提供些許參考。

關(guān)鍵詞:旋挖鉆機(jī)；巖溶地區(qū)；施工工藝

旋挖鉆機(jī)是一種鉆進(jìn)能力非常強(qiáng)的挖鉆設(shè)備,幾乎所有的泥、巖地質(zhì)條件都可以使用該機(jī)器進(jìn)行鉆孔和挖進(jìn),而且成孔質(zhì)量比較可靠,對(duì)環(huán)境造成地污染也比較小,施工優(yōu)勢(shì)十分突出,所以近年來(lái)被得到了廣泛應(yīng)用。其中巖溶地區(qū)施工工程中應(yīng)用尤為頻繁,因?yàn)槟?、巖的物理力學(xué)性質(zhì)比較特殊,常規(guī)鉆孔方法經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)吸鉆、打滑或者糊鉆等問(wèn)題,而新研制的旋挖鉆機(jī)功能完善,可以根據(jù)實(shí)際施工情況靈活切換操作模式,能夠有效消除傳統(tǒng)施工模式中的缺陷,最大程度提高鉆進(jìn)施工效率,增強(qiáng)施工工藝的適用能力和范圍。

1旋挖鉆機(jī)施工工藝工法

1.1整平場(chǎng)地

確定旋挖鉆機(jī)所處的位置,對(duì)其進(jìn)行夯實(shí),對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行整平處理,提升其平整度,確保混凝土罐車、吊車與鉆機(jī)等施工機(jī)械施工安全并能夠順暢地進(jìn)出現(xiàn)場(chǎng),水、電及現(xiàn)場(chǎng)道路均需滿足施工標(biāo)準(zhǔn)。

1.2開展測(cè)量定位

開工前期,結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙,復(fù)核樁基坐標(biāo)信息,檢查測(cè)量?jī)x器是否滿足使用標(biāo)準(zhǔn),確定測(cè)量?jī)x器合格之后即可應(yīng)用。對(duì)地面標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量,確定施工平臺(tái)標(biāo)高,精準(zhǔn)地將樁基的中心位置找出,埋設(shè)護(hù)筒后,繼續(xù)復(fù)核樁位,同時(shí)安裝使用十字護(hù)樁。

1.3準(zhǔn)備鉆機(jī)

所用的是履帶式旋挖鉆機(jī)設(shè)備,通過(guò)自有的行走系統(tǒng),調(diào)整鉆機(jī),進(jìn)行行走就位與對(duì)中,完成對(duì)中之后,對(duì)樁基所對(duì)應(yīng)的中心相對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行鎖定與設(shè)置,在檢查鉆桿垂直度時(shí),通過(guò)鉆機(jī)操作室內(nèi)的儀表顯示及全站儀輔助檢測(cè)。

1.4進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)工作

使用鋼板為原材料來(lái)制作護(hù)筒,內(nèi)徑超過(guò)樁徑約20cm,護(hù)筒高度為200到300cm(如遇易塌陷的松軟地層,則根據(jù)實(shí)際情況增加護(hù)筒高度),啟動(dòng)旋挖鉆機(jī)給護(hù)筒施加壓力,使其進(jìn)入到土層內(nèi)部,設(shè)計(jì)的樁中心與護(hù)筒中心應(yīng)當(dāng)保持一致,中心偏差需控制在5cm之內(nèi),傾斜度偏差需低于1%,護(hù)筒頂面部位標(biāo)高應(yīng)當(dāng)高于地面,具體高度約為0.3m。

1.5復(fù)核樁基位置并放樣

埋設(shè)護(hù)筒之后,需在啟動(dòng)鉆機(jī)前,查看樁基所處的位置,確定樁基位置是否產(chǎn)生偏差。

1.6開挖沉淀池與泥漿池,調(diào)制泥漿材料

合理運(yùn)用各種泥漿材料和功能不同外加劑:膨潤(rùn)土主要發(fā)揮出造漿的作用,對(duì)比粘土,其可以形成更高的造漿率,泥漿也可以形成更好性能;使用纖維素能夠使孔壁處以比較快的速度生成薄膜,縮減失水率,控制滲透水量,強(qiáng)化保水性能;應(yīng)用工業(yè)純堿,使泥漿形成更大的pH值,分散泥漿材料中的顆粒,顆粒表面形成更多的負(fù)電荷,水化膜厚度增加,同時(shí)吸附能力也有所提升,泥漿可以保持更強(qiáng)的穩(wěn)定性與更高的膠體率。

1.7鉆孔要點(diǎn)

對(duì)鉆桿垂直度展開復(fù)核,主要通過(guò)旋挖鉆機(jī)配備電子控制系統(tǒng)顯示并調(diào)整鉆桿的垂直度,實(shí)施旋挖鉆進(jìn)期間,處于護(hù)筒刃腳部位時(shí),需轉(zhuǎn)換為低檔,以緩慢的速度繼續(xù)鉆進(jìn),從而確保刃腳部位設(shè)有牢固穩(wěn)定的護(hù)壁。鉆進(jìn)到刃腳下方1m,結(jié)合土質(zhì)變動(dòng)調(diào)整速度持續(xù)鉆進(jìn),面對(duì)粉砂層,調(diào)慢速度,將空鉆循環(huán)圈數(shù)增加,強(qiáng)化護(hù)壁效果,及時(shí)清理現(xiàn)場(chǎng)泥漿。發(fā)現(xiàn)底層出現(xiàn)變動(dòng)或者鉆進(jìn)2m的深度時(shí),需確定土質(zhì)與進(jìn)行信息記錄,核查設(shè)計(jì)資料。旋挖鉆進(jìn)期間,必須復(fù)測(cè)樁基的樁位,在鉆進(jìn)過(guò)程及終孔后,使用檢孔器進(jìn)行檢測(cè),確定孔徑與垂直度,結(jié)合其變動(dòng)對(duì)鉆頭直徑加以調(diào)整。鉆進(jìn)期間,對(duì)泥漿的基本指標(biāo)展開監(jiān)測(cè),重點(diǎn)檢測(cè)含砂率與比重。在旋挖機(jī)鉆進(jìn)的同時(shí),應(yīng)用泥漿泵,將泥漿注入孔中,孔內(nèi)需保持水頭高度。

1.8實(shí)施成孔檢測(cè)

樁基成孔之后,通過(guò)檢孔器對(duì)孔的孔徑與中心位置實(shí)施檢測(cè),檢測(cè)孔深時(shí)直接運(yùn)用測(cè)繩,提前通過(guò)鋼尺對(duì)測(cè)繩的實(shí)際長(zhǎng)度展開復(fù)核。

1.9清孔處理

檢孔工作結(jié)束后,啟用平底撈砂鉆頭實(shí)施清孔掏渣,清孔期間,速度不能過(guò)快,在此環(huán)節(jié)中同樣需保障孔中維持水頭高度。

2案例分析

2.1工程概述

湘桂線北起湖南永州,南至廣西柳州,經(jīng)由永州地區(qū)、桂林地區(qū)及柳州地區(qū),區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖地層廣泛分布,巖溶發(fā)育,全線可溶巖長(zhǎng)度約為250km,占線路長(zhǎng)度的69%左右,巖溶發(fā)育段長(zhǎng)約160km,尤以桂林地區(qū)巖溶最為發(fā)育,地質(zhì)極其復(fù)雜。橋址所處位置屬?zèng)_積平原地貌,相對(duì)高差2m以內(nèi),絕對(duì)高程147~152m,地表覆土較薄,局部基巖裸露,橋區(qū)大部分位于水田段,巖溶極為發(fā)育,其中12#墩下部發(fā)育一個(gè)深約50~60m的大溶洞,充填軟塑狀粘土;44#墩下發(fā)育一個(gè)深約18~30m的大溶洞,為空洞。

2.2問(wèn)題分析

巖溶地貌或稱為喀斯特地貌,在溶蝕性地下水的長(zhǎng)期綜合作用下形成,可以使用樁工設(shè)備,特別是入巖旋挖鉆機(jī),用來(lái)在巖溶地質(zhì)進(jìn)行施工。本工程中的灰?guī)r巖溶地質(zhì)的施工難點(diǎn)主要在于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和施工中不可預(yù)見(jiàn)的因素太多,地層巖性自上而下主要為上覆第四系全新統(tǒng)人工填筑土(Q4ml),沖洪積(Q4al+pl)淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粘土,下伏石炭系下統(tǒng)(C1y)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾白云巖。橋區(qū)下伏灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾白云巖,巖溶強(qiáng)發(fā)育,部分地段發(fā)育串珠狀溶洞,大部份為空溶洞,部份呈全充填軟塑狀粘土或淤泥或半充填狀態(tài)。由于灰?guī)r等可溶巖基巖面一般有溶蝕現(xiàn)象,局部易參差不齊,引起巖層面高差不一,常見(jiàn)斜巖地質(zhì)情況發(fā)生。橋止范圍地質(zhì)構(gòu)造覆土較薄,局部稍厚,下伏基巖質(zhì)硬性較脆,巖體完整性較好,部分地段基巖出露,層理不清,代表性巖層產(chǎn)狀:N42°W/17°SW。未見(jiàn)明顯構(gòu)造跡象。

2.3工法改進(jìn)措施

2.3.1鉆具改進(jìn)措施針對(duì)溶洞地質(zhì),要采用直筒型鉆具,在滿足作業(yè)要求的基礎(chǔ)上,將鉆筒高度調(diào)節(jié)到最大,甚至專門定制加高、加厚、加密鉆具。如果在施工期間空溶洞較深,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出鉆斗高度,就要求鉆斗具有導(dǎo)向功能,避免出現(xiàn)偏移的現(xiàn)象。在遇到一些堅(jiān)硬度較高的硬巖地質(zhì)時(shí),則要采用筒式鉆頭或者牙輪鉆頭。在普通型鉆頭的基礎(chǔ)上,增加一定的鉆齒,還要額外增設(shè)無(wú)齒葉片,可以達(dá)到增加導(dǎo)向能力的作用。不同鉆具的改進(jìn)方法有所不同,具體如下:一是筒鉆及撈砂鉆頭,這類鉆頭容易出現(xiàn)卡鉆的問(wèn)題,為此要額外增加導(dǎo)向結(jié)構(gòu),同時(shí)結(jié)合作業(yè)需求選擇操作方式,才能避免上述問(wèn)題。二是螺旋鉆頭,要結(jié)合作業(yè)需求增加最大外徑鉆齒。三是補(bǔ)開排漿孔,施工之前準(zhǔn)備足夠原料,包括泥漿、水資源等,一旦出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿問(wèn)題,可以快速補(bǔ)充漿液,為提鉆排漿提供便利,還需要補(bǔ)設(shè)排漿口。

2.3.2溶洞穿越方式研究一是溶洞頂板穿越方式,結(jié)合收集到的地勘報(bào)告作業(yè),在距離溶洞頂板500mm以后,可以更換筒鉆,采取研磨方式逐漸鉆進(jìn),直到穿越頂板,施工期間要注意預(yù)防卡鉆問(wèn)題。該項(xiàng)目的45#--4號(hào)樁較為特殊,勘察后發(fā)現(xiàn)溶洞頂板超出預(yù)計(jì)厚度2m,而地質(zhì)勘查報(bào)告顯示為0.7m,只能將地質(zhì)勘查報(bào)告作為參考依據(jù),操作時(shí)還需要仔細(xì)觀察,判斷地層實(shí)際情況。開孔鉆進(jìn)作業(yè)持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間,并且隨著鉆具不斷深入,底板厚度也在不斷增加,只能更換筒鉆及螺旋鉆,取出大量的水晶顆粒及巖芯。二是進(jìn)入溶洞后操作要領(lǐng),選用嵌巖雙底撈砂斗,操作采用輕加壓鉆進(jìn),禁止大加壓力鉆進(jìn),以防出現(xiàn)斜孔現(xiàn)象而導(dǎo)致卡鉆。

3結(jié)論

總而言之,巖溶地區(qū)由于地質(zhì)條件比較特殊,所以其施工難度要比常規(guī)條件下的施工工程高出許多,針對(duì)該類地層,必須采取妥當(dāng)?shù)你@孔方法,才能順利高效地按照施工要求完成基礎(chǔ)施工操作。大量實(shí)踐證明,旋挖鉆機(jī)在巖溶地區(qū)施工工程中的應(yīng)用具有很強(qiáng)的實(shí)際作用價(jià)值,通過(guò)合理選用鉆機(jī)操作方式、更換鉆具或者調(diào)整鉆齒的布置等,可以獲得良好的泥巖地層成孔效果,有效降低施工常見(jiàn)質(zhì)量通病的發(fā)生概率,在提高施工效率的同時(shí)也保證了施工質(zhì)量,對(duì)促進(jìn)我國(guó)針對(duì)巖溶地區(qū)的施工工程整體水平具有十分積極的促進(jìn)作用。

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作者：陶橋生 單位：廣西恒橋基礎(chǔ)工程有限公司