浅谈旋挖钻机砾石层地质的钻进工艺

时间:2022-10-13 11:02:16

浅谈旋挖钻机砾石层地质的钻进工艺

摘要:根据南宁地区特有的砂砾石地质埋深较厚的特殊地段地质施工,根据现场中遇到的实际情况以及采取的措施总结出相应的旋挖钻机穿透砾石层施工的一般工艺。

关键词:旋挖钻机;砾石层;地质;钻进;工艺

中图分类号: U455.3+2 文献标识码: A 文章编号:

工程概况

沙井大道双线特大桥全长2298m,为双线特大桥,钻孔桩609根。

该桥地质表层因常年被雨水浸泡,呈疏松粉质粘土和膨胀土,厚度2~9 m,下层2~11m为圆砾土,局部有细沙层、全风化泥岩、泥质粉砂岩,夹煤层,较薄,最后区域有20 m,以下均为强风泥岩、泥质粉砂岩,夹煤层。沿线地下水水位平均高度为80 m,主要类型为孔隙水,岩溶水和基岩裂隙水三种,主要以基岩裂隙水为主。地下水质类型多为HCO3—、SO42-、Mg2+对混凝土具有等级为H1、H2的侵蚀性。

桥址地处南宁市郊区,地形起伏较小,该地区强风化及全风化覆盖层较厚,表层多为松软土层,桩基础施工容易出现坍孔等现象,部分区域夹有细砂层,地下水丰富。桩基施工采用旋挖钻机成孔,有诸多例如漏浆、卡钻、塌孔、串孔等问题,需要对每根桩基进行详细的地质勘查,有针对性的采取有效的预防措施,保证钻孔作业有序进行。

穿透砾石层施工存在的问题

该桥所处地段砾石层厚度约为2~11 m,表层多为膨胀土,地下水约在地表2 m以下,在施工过程中经常出现孔口坍塌、孔内2~6 m处坍孔、漏浆、卡钻、串孔等现象,对钻孔桩的施工质量和工程进度造成了严重的影响。

问题分析

由于砾石层埋深较浅,对于2~6 m处砾石层沉积较为松散,经过旋挖钻机的扰动,孔口2~ 6m处极易出现坍塌;经过砾石层地段时由于护壁用泥浆比重未经过进一步调查,很

难起到有效的护壁作用,故经常会出现漏浆、卡钻、串孔等现象。

针对性施工工艺

4.1场地平整

施工前场地完成三通一平。地上、地下的电缆、管线、旧建筑物、设备基础等障碍物必须排除处理完毕,各项临时设施,如照明、动力、安全设施准备就绪。在桩孔周围设置好排水系统,挖好泥浆池、沉淀池,保证泥浆不污染到周围的田地、河流。

4.2施工放样

精确放样出桩位的中心并设置十字护桩,定位护筒。护筒埋置后用护桩检查护筒偏位是否在允许误差范围内。

4.3护筒埋设

钢护筒采用厚度为6mm的A3钢板卷制,内径比桩径大20cm,护筒埋置深度符合下列规定:黏性土不小于1m,砂类土不小于2m,当表层土松软时,护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。护筒顶面要求高出施工水位或地下水位2m,且还要满足泥浆面的高度要求。旱地上埋设护筒时清除杂物,换除软土,平整压实,场地出现陡坡时,采用枕木搭设施工平台。护筒埋设时采用人工挖土埋设,其四周夯填粘土,并分层夯实,护筒埋设时护筒顶面宜高出施工水位或地下水位200 cm,并高出施工地面50 cm以上,埋设时,护筒顶面中心与设计桩位允许偏差不大于5 cm,倾斜度不大于1%。

4.5钻孔桩施工

4.5.1钻孔

1)钻机就位。平整场地,安装钻机,钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一条直线上。钻头在护筒中心偏差不得大于50mm,做好上述准备工作后方可卡钻施工。

2)钻进。在开时或穿过砾石层时,必须缓慢钻进,避免对松散砾石层有较大扰动。遇到孔内渗水、坍塌、缩颈等异常情况时,应将钻头从孔内提出,研究妥善处理。待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后可按土质以正常速度钻进。

4.5.2泥浆的补充与净化

开钻前应调控足够数量的泥浆,钻进过程中,如泥浆有损耗、漏失,应及时补充。并应按照泥浆检查规定,按时检查泥浆指标,遇土层变化应增加检查数量,并适当调整泥浆指标。

由于旋挖钻机的圆柱形钻头在提出泥浆液面时会使钻头下部局部空间形成“真空”,同时由于钻头提升时泥浆对护筒下部与孔眼相交部位孔壁的冲刷作用,很容易造成护筒底孔壁坍塌,因此对护筒周围回填土必须精心进行夯实,并且在穿透砾石层过程中提钻速度要减慢,避免出现压力差而产生坍塌。

4.5.3检孔及清孔

在终孔和清孔后,应进行孔径、孔形和倾斜度检查,采用外径不小于钻孔桩直径,长度为4倍外径的钢筋探孔器,吊入钻孔内检测。

当钻孔深度达到设计要求后,立即进行清孔,以免间隔时间过长,沉渣沉淀,造成清孔困难。清孔时按桩型严格控制沉淀厚度,本桥钻孔桩为摩擦桩,沉渣厚度不大于200mm。采用换浆法,钻孔达到设计标高后,将钻头提起20~30 cm,低速上下移动钻头,然后注入净化泥浆(﹤1.1),置换孔内含渣的泥浆,但严禁用加深孔底深度的方式代替清孔。当从孔内取出的泥浆(孔底、孔中、孔口)测试值的平均值与注入的净化泥浆相近,测量孔底沉渣厚度不大于规定值时,即停止清孔作业,放入钢筋笼进行混凝土灌注。在吊入钢筋骨架后,灌注水下混凝土前,应再次检查孔内泥浆性能、指标和孔底沉渣厚度,如超过规定应进行二次清孔,符合要求后方可灌注砼。

结束语

本桥至桩基础施工以来,针对前面砾石层的旋挖钻机施工,有如下体会:1)前面砾石层在旋挖钻机钻进过程中易出现孔口坍塌,表层与砾石层交界面处易出现坍塌,通过对护筒埋置深度的加深,尤其在交界面处必须要保证防护到位,孔口回填夯实可减少孔口坍塌的病害。2)砾石层钻进过程中泥浆比重调至1.4,局部松散地段可加重至1.5,在刚进入砾石层时可直接倒入膨润土进行反复回旋,能更有效的起到护壁作用,减少泥浆、串孔等病害。3)为减少孔内坍塌的病害,在砾石层段提钻时必须要慢,减少孔内外压力差。

参考文献

TB10752-2010高速铁路桥涵工程施工质量验收标准【S】

高速铁路桥涵工程施工技术指南.铁建设【2010】241号【Z】

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