浅谈钻孔桩设备在桥梁桩基施工中的组合应用

2019-09-14 版权声明 举报文章

摘 要:通过对三种常用钻孔桩设备的适用地质条件和优劣势的分析,总结出对不同的地质采用不同的施工设备和施工工艺,提高钻进效率,以达到加快施工进度和降低成本及安全施工的目的,在此情况下论述了三种钻孔桩设备如何组合应用。

关键词:钻孔桩设备 桥梁桩基 施工 组合应用

1、前言

桥梁桩基础的成本、进度控制,直接影响着单位利润和工期要求,所以桥梁桩基础的施工在桥梁工程中显的尤为重要,现在钻孔桩设备在施工中的单一应用不能满足加快工期和降低成本的要求。本文就三种钻孔设备在桩基施工中的组合应用进行了阐述。

2、 常用的钻孔桩施工设备及适用地质

2.1 冲击钻机

主要适用于黏性土、卵石土、砂性土、漂石、各种岩层,属“软硬统吃”型,但对黏性土的适应性较差。

2.2回转钻机

无论正循环还是反循环的钻机,均适用于黏土、软岩,其中正循环钻机更适用于粉土、细、中、粗砂层,反循环钻机更适用于砂性土、砂卵石、风化岩层,但卵石粒径不得超过钻机内径的2/3,且含量不能大于20%。

2.3旋挖钻机

主要适用于砂性土、砂卵石和风化岩层,是一种近几年迅速被大家接受的成孔设备,成孔速度在一般地层中是冲击钻的10-12倍,是回旋钻的4-6倍。

3、三种成孔设备的优劣势分析

3.1冲击钻机优势:适应性强,万能性,特别是质坚的岩层、易坍塌地层工效显著。

冲击钻机劣势:整体成孔效率低,震动大,移机对位慢,在土层中施工易出现倾斜,扩孔的状况,砼易超灌,增加材料成本。在黏土层中很容易粘锤,易造成锤提不起来、后机架翘起、钢丝绳断丝、桩机错位、钢丝绳掉道等事故、故障。当遇到黏土层时,应控制提锤高度,冲程控制在100cm以下,慢慢过,这样就大大延长了成孔时间,增加工期和管理成本。每米成孔单价最高。

3.2 回转钻机优势:移机对位快,护壁效果好,成孔质量高,无噪音,无震动。每米成孔单价最低。

回转钻机劣势:适应性差,不能对付强风化层以外的硬岩,成孔速度较慢,用水量大。

3.3旋挖钻机优势:适应性较强,自动化程度高,移机方便,定位非常准确,施工速度快,成孔质量高,施工现场干净。每米成孔单价介与冲击钻和回旋钻之间。

旋挖钻机劣势:地表如是松土层,不易使用,容易塌陷。对硬岩,虽然可用冲击钻头,但效率非常低。扩孔率大,比实际孔径大5%-20%。自身不能浇筑砼,需吊车配合。

4、根据不同地质,一般有以下三种组合应用

4.1先旋挖钻后冲击钻:适用于一般桩长20米以上支撑柱桩,且柱状图为砂性土,砂卵石,强风化,弱风化,硬岩。这样的组合应用广泛,四台冲击钻机配合一台旋挖钻机施工,工效最高,四台冲击钻机分别在四个顺序墩位上,先利用旋挖钻移机方便,定位准确的特点,从第一个墩位远离便道的一侧选一个桩定位开孔,下护筒,泥浆选用优质粘土或膨润土造浆,并在泥浆中掺入适量火碱或碳酸钠等外加剂,钻至弱风化岩层,然后转到第二个墩位,以同样的方法钻至弱风化岩层,然后第三个、第四个墩位,再转回第一个墩位隔孔选桩定位开孔循环。当旋挖钻机在第一个墩位上移机后,等在旁侧的冲击钻机对位,利用旋挖钻泥浆,冲击弱风化岩层至设计桩底, 然后清孔、下钢筋笼、再清孔、利用冲击钻机进行水下砼灌筑。一般情况下,如果施工组织合理连续,一昼夜可以完成3-5根桩的灌筑。这样组合应用旋挖钻机和冲击钻机的合成孔,汲取了两种设备各自的优势,同时弥补了单独使用旋挖钻机和冲击钻机缺点和不足,成孔速度快,质量好,大大提高了施工效率,加快工期,降低设备使用成本,施工场地干净。

4.2先回旋钻后冲击钻:适用于支撑柱桩,且柱状图为黏性土,粉土,细、中、粗砂层,强风化,弱风化,硬岩。这样的组合应用较少见,二台冲击钻机配合一台回旋钻机施工,效率最好,二台冲击钻机分别在二个顺序墩位上,先用回旋钻从第一个墩位远离便道的一侧选一个桩定位开孔,下护筒,泥浆采用自造方法调制,钻至弱风化岩层,然后转到第二个墩位,以同样的方法钻至弱风化岩层,然后再转回第一个墩位隔孔选桩定位开孔循环。当回旋钻机在第一个墩位上移机后,等在旁侧的冲击钻机对位,利用已有泥浆,冲击弱风化岩层至设计桩底, 然后清孔、下钢筋笼、再清孔、利用冲击钻机进行水下砼灌筑。这样组合成孔的最大优点是成本最低,更适合应用在大直径深桩中,经济效益非常可观,在以后的钻孔桩施工中会被人们渐渐认识并应用。

4.3先冲击钻后旋挖钻:适用于摩擦桩,且柱状图为疏松土层,砂层,砂卵层,强风化层。这种组合的目的是考虑上部土质疏松,旋挖钻机自重大,单一旋挖钻钻进时上部容易塌陷,所以用冲击钻挤密加固上部孔壁,当通过疏松层后再换旋挖钻,利用冲击钻泥浆加水稀释调制泥浆黏度,可以保证旋挖钻机安全,减少事故发生,加快施工进度,降低成本。这样冲击钻和旋挖钻的数量组合要根据疏松土层的厚度合理配备,根据经验一般5-10米左右疏松层三台冲击钻配合一台旋挖钻较为经济,设备利用率也最高,同样也是在三个顺序墩位上循环,利用吊车进行水下砼灌筑,如果旋挖钻不能及时完成三个桩位的循环,冲击钻可以继续向下钻进,设备不停滞。

5、结束语

总之,我们在施工钻孔桩时,设备的选型非常重要,要根据现场条件、工期要求、地质情况及成本分析等,用科学的方法对不同的地层采用不同的施工设备和工艺手段,用最佳的施工工艺,提高钻进效率,在保证质量、工期、安全的情况下产出最佳的经济效益。随着科技的进步,设备的更新会越来越快,我相信在不久的将来会有更好的多功能的钻孔设备问世。

参考文献:

《岩土工程新技术实用手册》(地质科学出版社)

《建筑地基处理计术规范》JGJ79-2002

《地基处理手册》(中国建筑工业出版社)

《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)

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