【在软弱复杂地质旋挖机深挖孔及水下砼灌注桩施工技术】地质复杂

来源:平面设计 发布时间:2019-05-15 04:04:59 点击:

  【摘要】珠三角城际轨道交通佛山至肇庆项目施工总承包SKZH-2标,线路全长1.95Km,工程桩基础采用水下混凝土灌注桩,桩基长度最大70m。为提高工效,环保文明施工,桩基施工采用旋挖机成孔施工技术。针对本工程沿线地质软弱复杂,砂层淤泥层较厚,地下水位高,桩基成孔施工容易出现塌孔和缩径等难题,通过技术攻关,加强旋挖机成孔质量控制,很好地解决了深挖孔技术难题,成桩质量指标达到预期要求。
  【关键词】软弱地质旋挖机深挖孔水下混凝土灌注桩施工技术
  中图分类号: U443.15+4文献标识码:A文章编号:
  一、工程概况
  珠江三角洲城际轨道交通项目佛肇段起点为贵广铁路的佛山西站,终点为肇庆站,线路全长84.8km。其中,SKZH-2标段线路全长1.95Km,均为特大桥,桥梁采用桩基,桩基础共计3.84万延长米,工程桩基础采用水下混凝土灌注桩。
  场地底层岩性主要为:人工填土(Q4ml),厚0~3m;淤泥、淤泥质粉质粘土,厚0~26.5m;中粗沙,中密、饱和,厚2~32m;粉质黏土(Q4al+pl),软~硬塑,厚1~5m;泥质砂岩、含砾砂岩、粉砂岩(N),全风化~强风化层较薄,下为中风化。中风化层,岩质稍硬,岩体较完整,整体稳定性较好,地基基本承载力略高,中风化带作为桩基础持力层,特征值400kPa。
  地下含水层主要有赋存于上部第四系黏性土中的上层滞水、局部砂层的承压水和基岩裂隙水,第四系孔隙潜水、基岩裂隙水及地表水相互补给,共同受大气降水及潮水涨落影响。地下稳定水位埋深2.1~2.7m。
  二、施工难点
  (1)线路所经地区河网密集,水系发达,地表水、地下水丰富,水位相对较高,部分桩基位于水中,成孔过程外水压高,护筒埋设和水位控制要求高;(2)砂层淤泥层较厚,有些工点砂层厚度达到32m,桩基施工中容易出现塌孔缩径等问题,直接影响成桩质量。(3)为保证桩基施工进度,提高工效,文明环保施工,采用旋挖机进行成孔施工。在本地区地质条件下,采用旋挖机深挖孔施工,属于创举,需要进行技术攻关,确保施工质量。
  三、旋挖钻机主要结构与原理
  应用于本工程的是ZR220B/ ZR220C旋挖钻机共三台,底盘采用专用可拓展履带底盘,自行起落折叠桅杆,可伸缩钻杆,液压先导控制、负载敏感和负荷传感控制。具有自动检测孔深、垂直度自动调整、回转自动定位、集成式监控系统直接显示工作状态参数和防误操作的逻辑功能控制。该机组成部件技术成熟,性能先进稳定,可靠性高,动力强劲,是大口径桩基础工程最理想的成孔设备。旋挖钻机由行走机构、伸缩底架、底盘上车、桅杆、变幅机构、动力头、钻杆、捞砂斗、主卷扬、副卷扬、动力系统、液压系统、电器系统等组成。
  旋挖机通过自带动力传动,由钻杆带动捞砂斗旋进取土,再提起卸土,将钻进范围内的岩土取出而形成桩基孔洞。
  四、旋挖机成孔桩基施工方法及工艺要求
  1、旋挖钻机钻孔桩施工工艺流程见图。
  
  
  2、旋挖机成孔工艺要求
  (1)泥浆制备
  根据地质条件,最好采用膨润土泥浆护壁,泥浆比重1.3以上。但实际施工中,一般采用粘土制浆。施工中,要备足造浆所需的粘土。粘土要求水化快、造浆能力强,一般应选取塑性指数大于25,粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50%的粘质土制浆。当缺少上述性能指标的粘质土时,可选用性能指标略差的粘质土,但需掺入30%的塑性指数大于25的粘质土。当采用性能较差的粘质土调制的泥浆其性能指标不符合要求时,可在泥浆中掺入Na2Co3、NaOH或膨润土粉末,以提高泥浆的性能指标。具体掺入量与原泥浆的性能有关,须经过试验确定。
  挖孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆,维持护筒内应有的水头,防止孔壁坍塌。经常对孔内泥浆进行检测,不符合要求时,应及时改正。
  (2)钻机钻孔施工技术
  钻机就位前,对钻孔各项准备工作进行检查,钻机底座应平稳,在钻进中不应产生位移或沉陷。针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。钻进过程中,如发现有失水现象,护筒内水位缓慢下降,及时补水和投放粘土。应经常注意地层变化,在地层变化处应捞取样渣保存。 钻孔作业应保持连续进行,不中断。在钻进过程中,应慢钻进,慢提起,防止护壁破坏。
  (3)检孔
  在成孔清孔前用检孔器检查。检孔器长度为孔径的4~6倍,直径小于孔径5~10cm。如检孔器不能下到原来已钻的深度,则可能孔径有问题,发生了弯孔、塌孔或缩径等情况,应及时采取补救措施,这时应用钻头上下扫孔,扫孔完毕,再作检查,直至达到设计及施工规范要求。
  (4)钻孔中易出现的问题及其处理方法
  (a)塌孔:当发生浅层孔口坍塌时,应立即拆除护筒,并将钻孔回填密实,在原位置重新埋设护筒,重新钻进;当发生深层孔内坍塌时,先探明坍塌位置,回填砂和粘质土混合物至坍孔处位置以上2m以上,如塌孔严重时应全部回填,待回填物沉积密实后再行钻进。
  (b)弯孔(斜孔):先探明发生弯孔的范围,当弯孔不严重时,可重新调整钻机继续钻进;当发生严重弯孔、梅花孔、探头石时,应重新回填,待回填物沉积密实后再行钻进。
  (c)缩径:当出现孔内缩径时,可提高孔内泥浆面或加大泥浆比重采用上下反复扫孔的方法,恢复孔径。
  (d)卡钻:当出现卡钻的情况时,不宜强提。应查明原因,采取晃动钻头以及其他措施,使钻头松动后再提起。
  五、水下混凝土灌注桩施工技术
  1、检孔和一次清孔
  
  
  钻孔达到设计标高后,对孔径、孔深进行检查,合格后进行清孔。清孔后泥浆指标、沉碴厚度等均符合规范要求后,报监理工程师批准后,即可提钻、移钻,做好灌注砼的准备。
  2、导管配制及吊装就位
  导管底部距孔底一般为0.3~0.4m,不得大于0.5m,使用前必须进行水压、抗拉试验。水下混凝土采用丝扣连接或法兰联接的钢导管,安装前应进行组拼和水密承压试验及接头抗拉试验,严禁压气试压,试验时的压力应不小于砼灌注时导管可能承受的的最大压力的1.5倍,试压导管长度不小于最长桩实际所需导管长度,试压计算公式如下:
  P=γchc-γwhw
  P—导管可能受到的最大压力(kPa);
  γc—混凝土拌和物的重度(取24kN/ m3);
  hc—导管内混凝土柱最大高度(m);
  γw—井孔内水或泥浆的重度(kN/ m3);
  hw—井孔内水或泥浆的深度(m)。
  要保证初灌后导管埋入砼深度不小于1.0m,同时保证初灌砼顺利排出管外。
  3、二次清孔
  导管安装完毕,再次进行深度测量。如果沉碴厚度大于设计要求时,需要进行二次清孔。当沉碴厚度、泥浆指标等均符合规范要求后,报监理工程师批准后可灌注混凝土。
  4、灌注水下混凝土
  (1)采用导管法灌注水下砼,导管选用φ30cm导管。安装前首先要对导管作水密性试验,如发现有漏水现象及时对导管进行修补或更换。导管长度组合以护筒标高为参数,低于护筒30cm即可,并保证与料斗口紧密衔接,衔接用卡式或螺丝均可。隔水栓用塑料袋装混凝土代替,现场装入C30混凝土,用小铁丝绑扎成小于导管直径的圆球,系在漏斗绳上。放入料斗口下10㎝左右,当首批混凝土量足时,剪断铁丝,混凝土落下。

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