簡析旋挖鉆機在地鐵工程中的應用
 
 
摘要:旋挖鉆機具有成孔速度快、質量好、環保、施工現場干凈、行走方便、對地層適應能力強等特點,文中重點介紹旋挖鉆機在國內外的發展概況及其結構特點,以及在地鐵工程中的應用。關鍵詞:旋挖鉆機;結構特點;施工
 
 
 
1引言
 
旋挖鉆機(如圖1)因具有施工速度快、成孔質量好、環境污染小、操作靈活方便、安全性能高及適用性強等優勢,已成為鉆孔灌注樁施工的主要成孔設備,不少重點工程的業主為確保工程進度和質量,均將其作為指定施工設備,從而替代了傳統的沖擊和回旋鉆機成孔設備。目前我國工程界的大多數旋挖鉆機均為德國和意大利的產品,并已占據主導地位。2旋挖鉆機的類型
 
2.1小型機
 
鉆機扭矩100kNm,發動機功率170kW,鉆孔直徑500～1000mm、深約40m,整機重量約40t。小型機的應用市場定位如下:①各種樓房的護坡樁;②樓房部分承重結構樁;③城市改造市政項目中各種樁徑小于1m的樁;④適用于其它用途的樁。小型機的市場覆蓋率達30%以上。
 
2.2中型機
 
鉆機扭矩180kN?m,發動機功率200kW,鉆孔直徑800～1800mm、深約60m,整機重量約65t。中型機的應用市場定位如下:①各種高速公路、鐵路等交通設施橋梁的橋樁;②大型建筑、港口碼頭承重結構樁;③城市內高架橋橋樁;④其它適用樁。中型機的市場覆蓋率達90%以上。
 
2.3大型機
 
鉆機扭矩240kN?m,發動機功率300kW,鉆孔直徑1000～2500mm、深約80m,整機重量約100t以上。大型機的應用市場定位如下:①各種高速公路、鐵路橋梁的特大橋樁;②其它大型建筑的特殊結構承重基礎樁。大型機的市場覆蓋率達10%以上。
 
3旋挖鉆機在市政工程中的應用
 
目前廣州采用旋挖鉆機施工的項目較多,如廣州新光快速六標樁基,廣州東方重機樁基,地鐵小北站、五羊邨站等,現對廣州某地鐵車站圍護結構施工應用實例進行介紹。該工程位于環市中路下方,西臨環市中路、麓景路、小北路交叉口,其中環市中路正上方有高架橋和人行天橋。車站西北側與廣九鐵路、內環路高架相臨近,周邊高樓林立。車站西端站廳圍護結構工程概況如圖2所示。3.1場地地質概況
 
該站地質巖性為泥質粉砂巖及含礫砂巖,地表以下5m入巖,地下水位平均埋深3.0m;層⑥～⑧最大單軸抗壓強度分別為1.0,7.0,26.0MPa。自上而下各土層分別為:①人工填土層:層厚0.5～6.0m,平均2.93m;②-1粉、細砂層:飽和、松散～稍密,厚度較小,層厚0.5～2.2m,平均1.16m;②-2中、粗、礫砂層:局部為圓礫,飽和、松散,部分稍密,層厚0.8～3.8m,平均2.2m;③-1粉質粘土層:可塑,局部為粉土,稍密,土質較均一,層厚1.0～4.5m,平均2.47m;③-2淤泥質土層:流塑,層厚0.6～2.1m,平均1.42m;④-1可塑或稍密～中密狀殘積土層:層厚0.6～11.1m,平均4.19m;④-2硬塑或中密狀殘積土層:層厚1.0～17.1m,平均5.22m;⑤全風化巖:主要由泥質粉砂巖組成,局部為含礫粗砂巖、礫巖、粉砂巖,原巖組織結構已基本風化破壞,巖芯呈堅硬土或密實土狀,層厚0.5～11.0m,平均2.88m;⑥強風化巖:主要為泥質粉砂巖、粉砂巖、礫巖、含礫粗砂巖,局部為泥巖,巖石組織結構已大部分破壞,風化裂隙發育,巖體破碎,巖芯呈巖狀或半巖半土狀,質軟,層厚0.5～14.2m,平均2.81m;⑦中風化巖:主要為泥質粉砂巖、粉砂巖夾礫巖、含礫粗砂巖等,陸源碎屑結構,中厚～厚層狀,巖石組織結構部分破壞,礦物成分基本未變化,有風化裂隙,巖芯較完整,呈短柱～長柱狀,巖質稍硬,層厚0.4～9.5m,平均1.88m;⑧微風化巖:為泥質粉砂巖、粉砂巖、含礫粗砂巖、礫巖等,陸源碎屑結構,中厚～厚層狀,膠結緊密,局部有少量風化裂隙,巖芯完整,以長柱狀為主,巖質硬,層厚0.6～28.8m,平均6.73m。
 
3.2旋挖鉆機施工步驟
 
旋挖鉆機就位→埋設護筒→鉆頭輕著地后旋轉開鉆!當鉆頭內裝滿土砂料時提升出孔外→旋挖鉆機旋回,將其內的土砂料傾倒在土方車或地上→關上鉆頭活門,旋挖鉆機旋回到原位,鎖上鉆機旋轉體→放下鉆頭→鉆孔完成,清孔并測定深度→放入鋼筋籠和導管→進行混凝土灌注→拔出護筒并清理樁頭沉淤回填,成樁。
 
3.3質量控制措施
 
⑴樁位放樣
 
在進行場地整平后,組織有資格的測量放樣人員將所有樁位放出,釘好十字保護樁,做好測量復核,并記錄放樣數據備案。
 
⑵埋設護筒
 
用拉線法檢查樁位偏差,應滿足規范要求。
 
⑶成孔
 
采用鉆頭鉆進,根據不同層次的土質結構選擇不同的轉盤轉速和進尺進行控制。在砂層鉆進和進入強風化層后,因土層太硬會引起鉆錐跳動及偏斜、加大鉆桿擺動,故應選擇低檔慢速,轉盤轉速參數取值13～40v/min,成孔深度按設計要求進行控制。
 
⑷鋼筋籠制安
 
旋挖機挖土清渣達到設計要求后,開始下放鋼筋籠,其制安必須嚴格按照設計圖紙進行,主筋、箍筋應焊接均勻,搭接長度及焊縫應符合規范要求,安裝時應安裝護塊,以確保周正及保護層厚度,鋼筋籠的制作偏差應符合設計及規范要求。
 
⑸混凝土澆筑
 
在導管接駁完畢后,將混凝土隔水栓吊放在臨近泥漿面的位置,導管底端到孔底距離控制在0.4m左右,以便能順利排出混凝土隔水栓。開始灌注前儲料斗內儲備的混凝土量應不少于1.0m3,以便在混凝土隔水栓被擠出導管后能將導管底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上,適時提升或拆卸導管,確保導管底端埋入混凝土面以下1～4m,灌注應連續進行。一旦發生機具故障或停電停水及導管堵塞或進水等事故時,應采取有效措施進行處理,以便盡快恢復灌注混凝土,同時做好記錄。
 
⑹孔內事故預防措施
 
①選擇有經驗、責任心強的施工隊伍,保證操作人員的素質;②加強鉆具檢查,對加工不良的鉆具嚴禁使用;③對孔內水頭高度,泥漿的相對密度和粘度經常觀察和檢測,發現問題及時解決,尤其在鉆孔排渣、提錐除土或因故停鉆時應保持孔內規定水位和規定的泥漿性能指標,以防坍孔;④鉆孔作業應分班連續進行,在土層變化處撈取渣樣判明土層,并與地質資料核對,根據土層情況采取相應措施,保證施工質量;⑤升降鉆錐須平穩,鉆錐提出井口應防止碰撞護筒或孔壁,防止鉤掛護筒底部,鉆桿的拆裝應迅速。
 
3.4旋挖鉆成孔施工中應注意的問題
 
⑴土層中成孔與鋼護筒安設的垂直度對樁體垂直度影響巨大;
 
⑵定位用的混凝土護筒與鋼護筒合理配套使用,能有效縮短鉆機定位時間,提高施工效率;
 
⑶軟巖及土層中使用旋挖斗一次成孔;硬巖中先用螺旋鉆頭成小孔,然后用旋挖斗進行擴挖成孔。
 
4結論
 
總結該地鐵車站采用旋挖鉆的施工情況,與一般沖孔樁機成孔、回旋鉆機成孔相比,其優點見表1。旋挖鉆用于地鐵工程鉆孔樁施工優勢明顯,適用性強;自動化程度高,勞動強度低;鉆進效率高;成樁質量好;環境污染小。能顯著地提高工程施工效率和工程質量。在合理選取施工方法與施工工藝時,能最大限度地節省物力,財力,人力等資源。對企業效益和社會安全具有雙贏意義。
 
 
 
參考文獻
 
[1]郭玉文.旋挖鉆機在北京城市鐵路高架橋樁基施工中的應用[J].鐵道建筑技術,2001(12)
 
[2]周紅軍.我國旋挖鉆進技術及設備的應用與發展[J].探礦工程,2003(2)
 
[3]韓金亭.大口徑旋挖鉆機在樁基施工中的技術優勢[J].西部探礦工程,2002(3)