旋挖桩工艺在苏州地区的应用和发展前景
论文关键词:旋挖钻机 工艺 优点 局限性 应用 发展
论文摘 要:旋挖桩工艺在我国是近几年才推广使用的一种先进的桩基施工工艺,广泛应用于公路、铁路、桥梁和大型的桩基施工。苏州地区应用旋挖桩工艺较迟,实例不是很多,下面以苏州北环路四标桥梁工程灌注桩采用旋挖桩施工的成功例子分析该施工工艺在苏州地区的应用和发展前景。
本工程为苏州市北环快速路西段工程的重要的一部分,西起清塘路立交桥西侧,东至广济路交叉口,采用地面快速路形式,快速路全长385m,辅路全长755m。另外,还包括B线的411.162段。2007年5月13日开工,于2007年12月28日完成了快速路的施工。
1桥梁工程
1．1 清塘路立交桥
桥梁跨径为20+19.076+18+15.931+15.058m,总长88.065m。桥梁下部桥墩为桩接盖梁形式,钻孔桩基础;桥台为重力式桥台,钻孔桩基础;桥梁上部为简支变跨径预应力及钢筋砼板梁。钻孔桩采用C25砼,桥墩桩径为D120,桥台桩径为D100,预应力板梁采用C50砼,预制钢筋砼板梁采用C40砼。
1．2 十字洋河箱涵
涵洞采用16+13m,总长29m,两孔,更利于水流的畅通,下部结构为钻孔桩基础,箱式底板,钢筋砼板墙,上部为钢筋砼现浇梁板。
1．3 C线桥
跨径组合为20.54+10×21.04+17.07+20.54米,简支板梁,共13孔,全长268.55m。下部结构采用暗盖梁+承台柱式桥墩,钻孔桩基础。桥宽为18m～22.7m。
1．4 B匝道桥(B0—B10墩)
跨径组合为(3×32)+(25+38+25)+(2×35)+(2×27.4)m,总长308.8m。下部结构为钻孔桩基础,承台柱式桥墩,上部结构采用现浇预应力砼箱梁,桥宽8m,采用墩梁固结,箱梁为小悬臂直腹板连续箱梁,满堂支架施工。
1.5 工程特征
根据野外钻探结果,场地岩土层按成因类型自上而下分别为如下成份。
(1)淤泥:厚度0.3m～2.4m；(2)；素填土:1.5m；(3)粘土:3.5m；(4)素填土:1.5m；(5)粘土:3.5m；(6)粉质粘土:4.4m；(7)粉砂夹粉土:8.1m；(8)粉质粘土:2.5m粘土:4m;(9)粉质粘土:6.0m；(10)粉土:7.0m；(11)12粉土:8.2m。
1.6 钻孔桩的实施情况
钻孔桩共480根,投入12台钻孔桩机,计划30d完成。在施工过程中,由于桩机损坏、拆迁不到位及天气原因影响,8d成孔44根桩,比计划慢了约88根,即每台钻孔桩机每天成孔67根。
现场项目部经过与桩施工队协调,增加投入1台苏州地区较少使用的旋挖钻机。结果,在最后5d的时间里,钻孔桩机成孔70条,旋挖钻机成孔40条,平均8孔/d。支护桩施工按计划顺利完成,为整个地下室施工赢得了时间。
2旋挖钻机的成孔工艺
旋挖钻机成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土,并直接将其装入钻斗内,然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土,这样循环往复,不断地取土卸土,直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层,可采用干式或清水钻进工艺,无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层,或有地下水分布,孔壁不稳定,必须采用静态泥浆护壁钻进工艺,向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。
3旋挖钻机成孔的优点
3.1 广泛的适应性
在硬土地层,由于传统钻机的自重有限,不可能给钻头施加更大的进给压力。而旋挖钻机由于采用动力头装置,动力头的给进力加上钻杆的重量,钻进能力强。据,在相同的地层中,旋挖钻机的成孔速度是转盘钻机的5～10倍。
在软土层,由于旋挖钻成孔速度较快,可以有效地控制塌孔缩颈等现象。
3.2 成孔速度快
旋挖钻机的成孔速度最快能达到1m/min,与传统的循环钻机相比优势明显,这样就有效地保证了工程的进度,节省了工期,减少了施工投入。
3.3 环保特点突出
目前国内传统钻机多采用连接钻杆形式和掏渣桶掏渣,在钻进过程中多采用泥浆循环方式,在施工中需在场内设置泥浆池,文明施工难以控制。而旋挖钻机采用动力头形式,其工作原理是用短螺旋钻头或旋挖斗,利用强大的扭矩直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘,然后快速提出孔外,在不需要泥浆支护的情况下就可以实现干法施工,即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下,泥浆也只起支护作用,钻削中的泥浆含量相当低,这使污染源大大减少,改善了施工,成孔效率大大提高。
3.4 提高桩的承载力
由于旋挖钻机的特殊成孔工艺,其钻头的多次上下往复,使孔壁粗糙、不易产生缩径。与传统的钻孔桩相比,旋挖桩的承载力显著提高。
3.5 行走移位方便
旋挖钻机的履带机构可将钻机方便地移动到所要到达的位置,而不像传统循环钻机移位那么繁琐,从而加快了施工速度,对场地的适应能力极强。
3.6 桩孔对位方便准确
这是传统循环钻机根本达不到的,在对位过程中操作手在驾驶室内利用先进的设备就可以精确地实现对位,使钻机达到最佳钻进状态。
4旋挖桩在广州地区的应用情况分析
4.1 旋挖桩适用地层
旋挖桩适用地层范围较广,有较强的适应性,其适用条件如下。
(1)适用于砂岩、灰岩、花岗岩及黏土层、砂层、淤泥质等地层中;(2)适用于进入硬岩施工,一般在单轴抗压强度30MPa以下硬岩中成孔速度较理想;(3)软弱地层成孔速度较快,如有塌孔情况可采用套管跟管钻进或钢护筒护壁的方法处理。
4.2 苏州地区地质情况
苏州位于长江三角洲冲积平原东部,土质主要为粉质粘土、粘土、粉砂、粉砂。苏州东靠黄海,海拔较低,地下水位较高,又加上该地区以粉砂、粉质粘土为主,导致土壤含水率较高。在施工灌注桩时因旋进速度较慢,易造成成孔时出现塌孔和缩颈等状况。
4.3 应用情况分析
根据旋挖桩适用的地层情况,旋挖钻机在苏州地区土层中成孔较为理想,其不仅适用于工程围护结构的施工,同时可以作为工程桩的理想桩基施工。
5结语
旋挖桩技术被誉为“绿色施工工艺”,在我国有很好的发展前景,进口产品正大量涌入我国,而我国同类产品的开发尚处于初始阶段,未来几年将处于急速发展的上升和成熟时期。今天,我国正处在一个大发展时期,各种工程建设急需大量的建设机械,特别是公路桥梁、铁路、、城市发展,需要大量的桩工机械设备,从其发展的速度来看,旋挖钻机的市场需求量还是比较大的。在苏州,旋挖桩的应用处于萌芽阶段,只在一些大型的工程(如地铁)施工中使用过,可供参考的施工经验较少。但是随着苏州及周边城市建设规模的不断扩大,大型地下工程必然越来越多,旋挖桩施工工艺必将具有非常广阔的前景。
参考文献
[1] 张启君.国内旋挖钻机的现状与施工技术点[J].世界(建养.机械),2005(7).
[2] 陶坤.旋挖钻机在桩基础施工中的应用与分析[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2007(2).
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