全回转钻机在溶洞地区的应用


摘 要


摘要:在桩基工程施工过程中,全回旋钻机是一种常用的施工机械,具有无振动、无噪音、无缩颈、无塌孔等优点,在地铁工程中过程中采用全回钻机进行施工,可在不影响地铁正常运营的前提下顺利完成施工。本文以实际工程为例,对全回转钻机在溶洞地区的具体应用进行了分析,值得类似工程借鉴和参考。


关键词:全回旋钻机;测量放样;成孔施工


1 工程概况


本工程为广州北站南侧落客平台跨广州地铁9号线的托换柱的桩基工程。共有2个墩,分别为2号墩及3号墩。其中2号墩承台设置16根桩,桩长为10m、12m、16.5m、21.5m、25m,直径1800mm,墩边距地铁九号线结构最小为0.85m,3号墩南侧承台位于地铁上下行隧道之间,北侧承台位于9号线车站北侧,每个承台4根桩,桩径为1800mm,桩长分别为17、18、21.5、25、25.5m。


2 全回转灌注桩施工方案


本工程桩基施工主要设备为全回转全套管钻机(型号为RT200HH、型号为RT260HH)及基础型履带吊(BMS1000、BMS900)。采用全回转钻机施工钻孔灌注桩,3号墩结构主桩桩径为准1800mmm、围护桩桩径准1000mm,结构主桩有效桩长为(17、18、21.5、25、25.5)m,围护桩桩长为8m。2号墩结构主桩桩径为准1800mmm、围护桩桩径准1000mm,结构主桩有效桩长为(10、12、12.5、16.5、21.5、25)m,围护桩桩长为(16-18-16-13.5)m。


首先施工3#墩北侧准1800mm桩基,采用3号全回转钻机,3#墩北侧桩基施工完成后施工3#墩南侧准1800mm桩基。2#墩准1800mm桩基采用2号全回转钻机施工。2#墩采用两台全回转钻机,1号全回转钻机施工9-16#桩,2号全回转钻机施工1-8#桩,如图1所示。

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2#墩基坑1000mm钻孔桩采用1#2#两台全回转钻机施工,施工顺序为1#全回转施工16根桩基,2#全回转施工15根桩基,采用隔2根跳打施工,避免对相邻桩基的扰动。3#墩南北两侧基坑1000mm钻孔桩采用3#全回转钻机采用隔2根跳打施工,避免对相邻桩基的扰动。


3 全回转钻机施工工艺


3.1成孔施工

测量放样后,开始进行灌注桩成孔作业,首先将套管360°旋转加压下切,管内抓斗或旋挖机进行取土,将套管压入到桩的设计深度,并构成套管护壁成孔。对桩基进行定位后,安排套管钻机就位,桩中心和套管的误差控制在50mm内。将第一节套管压入,压入深度达到2.5~3m后,将套管中的泥浆利用旋挖钻取出,一边进行取土,一边将套管继续下压,并持续使套管底口超前开挖面2m以上。首节套管压入到土中后,立即对垂直度进行检测,如果检测后发现不能达到要求,要立即纠偏,达到要求后即可将第二节套管向下压,并进行取土。如此反复作业直至达到了设计孔底。钻孔深度达到要求后,及时进行清孔,并对沉渣的厚度进行检查。如果超过设计值,则需对钻孔继续进行清理。确定孔深后,要立即向监理工程师进行上报,对钻孔的深度和沉渣进行检测。桩基成孔时,为了防止土石方在现场堆放对正常施工造成影响,需立即将土方外运。


3.2钢筋笼施工

钢筋笼在施工现场制作完成,采用双面搭接焊的方法对钢筋笼进行焊接。焊接完成后对接头进行检查,其力学性能检测达标后才可正式施工。为了避免钢筋笼入孔时挂到孔壁,钢筋笼最下部的主筋要向内稍微弯曲,钢筋笼和孔壁之间要保持一个保护层的距离。本工程在进行焊接施工时,选用焊接“耳朵”的方法进行焊接,每个耳朵焊接间隔距离为2m,每一个截面布置4个。采用履带吊对钢筋笼进行吊装,吊车采用3点起吊法进行施工。施工时,首先利用大钩将钢筋笼平行吊起,平移到桩孔位置,然后使用大钩和小钩配合的方式,慢慢竖起钢筋笼,直到可垂直吊起钢筋。将钢筋笼平移到设计的高程后,使用钢筋定位环对钢筋笼进行控制,确保桩孔中心线和钢筋笼轴线保持重合。


3.3导管法水下混凝土灌注

考虑到本工程地下水位比较高,稳定水位一般在4.5m左右,在进行施工时设计采用导管法进行混凝土灌注施工。考虑到地下水位比较高,为了避免混凝土浇筑过程中水和泥浆混入到混凝土中对混凝土质量造成影响。在进行水下混凝土灌注时,可选用导管法进行施工。在施工时,可先将导管插至水中,并使导管底口和桩底之间的距离保持在30~50cm,然后将混凝土持续浇筑至导管中。在采用导管法进行混凝土浇筑时,要计算出第一批灌入混凝土的量,一是可以保证浇入的混凝土具有一定的冲击量,从而顺利排出导管中的水或泥浆,另一方面首次排出的混凝土抗压确保导管的埋入深入达到要求。计算公式见式(1)~式(4)。

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式(1)~式(4)中:V-首批灌入混凝土量(m3);V1-首批灌入混凝土桩内方量(m3);H1-管底至桩孔底的高度,取0.3~0.5m,本工程计算时取0.3m;H2-导管埋入首批混凝土的深度,本工程取0.8m;H3-首批混凝土要求灌注深度(m);Hc-混凝土灌注高度为H3时,导管内混凝土柱与导管外水压平衡所需高度(m);Hw-预计首批灌注混凝土顶面至桩孔液面的高差(m);γw-水的重度,取10kN/m3;γc-混凝土的重度,取24kN/m3;d-导管内径,取300mm;D-桩的直径,取1800mm。


经计算,首批混凝土的灌注量约为3.3m3。


开始灌注时,要保证施工不中断。随着混凝土面不断上升,要拔高导管和套管,并将导管和套管逐步拆除,根据导管的埋深情况,每次拆下1~2节导管,拆除导管后要马上冲洗导管。提升套管时,注意上拔速度不能过快,并查看钢筋笼是否出现了上浮情况,套管的埋设深度要保持在2m左右。混凝土应灌注应超出桩顶标高0.5m,由于上拔套管后会出现扩孔的情况,因此在上拔最后一节套管前需对混凝土面标高进行测定,并估算出施工时需用到的混凝土梁,保证桩顶可达到设计标高。


4 结束语


综上所述,本工程通过采用全回钻机进行溶洞地区的钻孔施工,取得了良好施工效果,整个施工过程中无振动、无噪音,不会出现缩颈和塌孔的情况,成孔质量好,节省了10%左右的混凝土用量,取得了良好的经济效益,值得在类似工程中推广和应用。

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来源:《地质·勘查·测绘》

作者:卢丙玉

编辑整理:项 敏

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全回转全套管主要工作范围

1、采用本设备对成墙或成桩遇到的地下障碍物进行清除,地下障碍物包括地下钢筋混凝土结构、地下钢结构、地下孤石、岩层等;

2、各种直径钻孔灌注桩、预制桩拔除、清理;

3、地下结构咬合围护护桩施工,咬合桩直径 1m~2m;

4、地下围护结构冷缝、绕流缺陷封闭处理;

5、临时及永久性钢管柱精确定位施工,即盖挖法施工时,钢立柱的精确插入施工;

6、嵌岩桩施工,直径2m至1m钻孔灌注桩穿越地下溶洞、岩层时,采用全套管跟进、切入施工。


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