长螺旋钻机在工程施工中的应用

文章编号 :1004 —5716 (2002) 04 —84 —02 中图分类号 : P634. 3 + 1 　文献标识码 :B 长螺旋钻机在 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 中的应用 赵鹏飞 (河南地勘局第二地质队 ,河南 焦作 454002) 摘 　要 :长螺旋钻机具有成孔速度快、环保型的优势。主要介绍长螺旋钻机在基础工程中的几种施工方法。 关键词 :长螺旋 ;基坑降水 ;超流态 ;深层搅拌 　　长螺旋钻孔成桩是一种无泥浆循环干作业环保型施工技 术。主要适应于地下水位以上的粘性土层、砂土层和小粒径卵砾 石地层。我单位 1996 年从郑州勘察机械厂购进一台 ZKL — 800BA 型长螺旋钻机 ,通过近几年的生产实践 ,经过设备配套和 改装 ,使其可用于干作业长螺旋钻孔灌注桩、基坑降水干作业长 螺旋钻孔灌注桩、压浆护壁长螺旋钻孔灌注桩、螺旋钻超流态灌 注桩、深层搅拌加固地基等基础工程施工 ,充分发挥了长螺旋钻 成孔速度快、环保型的特长 ,取得了很好的经济效益。 为了满足施工的需要 ,经我单位技术人员改装 ,加大了钻机 底盘 ,增加 2t 配重 ,并将钻塔加高 2m ,将原钻机动力头下第一根 螺旋钻杆改为可抽拉式螺旋钻杆 ,改装后钻机性能参数为 :电机 功率 37 ×2kW ;动力头转速 23、40NΠmin ;升降速度 0. 72、1. 2、 3. 6、4. 8mΠmin ;钻孔灌注桩最大深度 23m ;压灌法和搅拌桩深度 18m ;成桩直径 400～800mm。 1 　干作业长螺旋钻孔灌注桩 1. 1 　适应地层 长螺旋干作业成孔只适应于地下水位以上的粘性土层、松 散的砂土层和粒径小的卵砾石地层。 1. 2 　使用设备 ZKL —800BA 型钻机、砼搅拌机、电焊机、混凝土浇注串桶 等。 1. 3 　施工流程 钻机就位 →校正桩位 →钻进 →停钻 →提升钻具 →检查成孔 质量 →吊装钢筋笼 →混凝土浇注。 1. 4 　施工中注意事项 (1) 在钻杆安装过程中 ,连接钻杆的法兰盘有可能不平 ,使 钻杆连接后弯曲 ,导致在钻进过程中钻杆晃动 ,造成桩孔局部扩 径 ,所以连接钻杆时必须严格校正 ,保证整个钻杆的垂直度。 (2) 开钻前 ,将钻尖对准桩位 ,并确保钻机立柱的垂直度 (用 调整支腿油缸的办法) ,这样 ,既能保证钻孔垂直 ,也不会在钻进 过程中因此而扭断钻杆。 (3) 钻进过程中 ,若遇到坚硬土层 ,须采取钻、停、钻的进尺 方法。 (4) 混凝土浇注中 ,桩顶以下 5m 范围内一定要用震动棒振 捣密实 ,否则 ,上部混凝土中易出现蜂窝、空洞等不良现象。 1. 5 　干作业长螺旋钻成孔的特点 (1) 具有其它成孔方法无法比拟的高速度。 (2) 不使用冲洗液 ,施工现场整洁 ,无泥浆污染 ,无泥浆制备 和废浆处理的费用。 (3) 对于地下水位以下地层 ,由于摩擦系数降低 ,钻屑粘附 在钻杆叶片上 ,不能正常排渣。 2 　基坑降水干作业长螺旋钻孔灌注桩 2. 1 　适应地层 若成桩在地下水位以下的一些土层 ,通过基坑降水 ,使地下 水位下降至设计桩底标高以下 ,便可进行干作业长螺旋钻孔施 工 ,发挥长螺旋钻成孔速度快、无污染、不需处理泥浆的优势。 布药时对号入座。 4 　结束语 采用偏心扩孔套管跟进钻具后 ,成孔 97 个 ,不成孔 2 个 ,有 效进尺总长 430m(不计覆盖层) 。但对于“夹层”(岩石 —淤积层 —岩石)的解决仍存在一定的难度 ,如淤积层上面的岩石在 1. 0m 以上 ,常常给拔套管造成很大的困难 ,同时也可能造成判断失误 , 即套管还没有穿过岩石下的淤积层 ,就已更换钻具 ,这样仍会造 成堵孔而不成孔。 参考文献 [ 1 ] 　交通部第一公路工程局编. 公路施工手册[ M ] . 北京 :人民交通出版 社 ,1985. [ 2 ] 　刘殿中主编. 工程爆破实用手册[ M ] . 北京 :冶金工业出版社 ,1999. Technology of Underwater Rock Explosion and Hole Completion in Tianwan Nuclear Power Plant of Lianyun Port L I De2yong ( Fi rst B ranch ,Jiangsu Provi ncial Oceaneeri ng Com pany , Ji ngjiang Jiangsu 214500 , Chi na) Abstract :A detailed analysis is made on the difficulty of underwater rock ex2 plosion and hole completion in Tianwan nuclear power plant ,Lianyun Port . An effective method is pu forward to solve the problems caused by overlying rocks by introduction of casing - pipe connected drilling tools. Key words :underwater rock explosion ;difficulty of blasthole completion ;cause and countermeasure ;casing - pipe connected drilling tool 总第 77 期 2002 年第 4 期 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　西部探矿工程 WEST - CHINA EXPLORA TION EN GIN EERIN G 　　　　　　　　　　 series No. 77 J uly 2002 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 2. 2 　基坑降水干作业长螺旋钻成桩的关键 这种方法施工的关键是基坑降水 ,只有将地下水位降至设计 桩底标高以下 ,方可进行正常施工。其余各道工序和干作业长螺 旋钻孔相同。 2. 3 　基坑降水干作业螺旋钻的优势 (1) 加快施工进度。在常规条件下 ,若使用回转钻机进行施 工 ,每日每台钻机成桩 2～3 根 ,而采用基坑降水后长螺旋钻机施 工 ,可保证每日每台成桩 60 余根。 (2) 降低施工成本 ,减少施工使用设备、动力、人力、材料等。 (3) 环保型施工方法。由于不使用泥浆 ,保证了施工现场的 整洁 ,且钻取的所有钻渣可用于周边地面加高路基回填等。既保 护了环境 ,又节约了材料。 (4) 成桩质量有保障。基坑降水后 ,干孔灌注混凝土 ,不存 在水下砼灌注桩易出现的桩身缩径、夹泥、断桩等不良现象 ,且桩 顶混凝土灌注高度易控制。 3 　压浆护壁长螺旋钻孔灌注桩 3. 1 　适应地层 若成桩在某些透水性强的地层 ,如砂层、砂砾石层 ,人工降水 费用相当高。在这种情况下 ,使用压入泥浆护壁长螺旋钻孔灌桩 技术 ,也能发挥长螺钻的成孔速度快、不污染施工现场的优势。 3. 2 　工艺流程 钻机就位并校正 →钻进成孔 →压浆提钻 →钻孔验收 →吊装 钢筋笼 →下放导管 →混凝土灌注成桩。 3. 3 　注意事项 (1) 长螺旋钻孔过程中 ,及时清理孔口的钻屑 ,防止掉入孔 内而不易清理 ,造成孔底沉渣超标。 (2) 压浆提钻过程中 ,提钻速度必须与注浆速度匹配 ,避免 因提钻过快 ,孔内产生负压而造成孔壁坍塌 ,一般压浆高度应高 于地下静水位 1. 0m 以上 ,停止压浆后 ,及时打开注浆泵回流阀 , 使空气与井内串通 ,继续提钻 ,避免孔内产生负压。 (3) 在灌桩过程中 ,及时回收孔内护壁泥浆 ,不至于使泥浆 污染现场而影响长螺旋钻机的移动 ,回收的泥浆经过除砂处理后 仍能重复使用。 4 　螺旋钻超流态灌注桩 螺旋钻超流态灌注桩是一种用长螺旋钻机在适宜地层中钻 至一定深度 ,然后边提钻边从螺旋钻杆内部压入混凝土而形成素 混凝土桩的一种复合地基处理技术。所谓的“超流态”是针对钻 杆中心压入的混凝土而言 ,必须具有良好的可泵性和流动性 ,坍 落度 22～ 24cm ,是一种高坍落度砼 ,所用骨料最大粒径 5～ 10mm ,混凝土搅拌时还需加入粉煤灰和缓凝剂 ,混凝土强度可达 C15～C20 ;这种施工方法 ,成桩速度快 ,质量好 ,无泥浆污染 ,符合 城市环保要求 ,成桩是介于刚性桩和柔性桩之间的一种桩型。目 前国内施工桩长可达 24m ,一般为 16m 左右 ,单桩承载力标准值 可达 800kN 左右 ,有较好的发展前景。 4. 1 　适应地层 适应于第四纪的粘土、粉土、粉质粘土及松散砂层、粒径 < 15cm的卵砾石土地层 ,不受地下水位的限制。 4. 2 　施工使用设备 ZKL —800BA 型液压步履长螺旋钻机 , THB40A 型混凝土输 送泵 ,J S —500 型混凝土搅拌机等。 4. 3 　工艺流程 钻机就位 →钻进至设计深度 →停钻 →泵送混凝土 →上提螺 旋钻杆 →灌注混凝土至设计标高以上 50cm →停泵 →钻机移位。 4. 4 　施工注意事项 螺旋钻超流态灌注桩是一种近年出现的新技术、新工艺 ,目 前还没有 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 可遵循 ,根据我单位在郑州、北京等地的施工经验 , 施工中应注意以下几点 : (1) 根据地层情况选用合适的钻头 ,对一些粘土、粉质粘土 等一些含水不丰富或透水性不强的地层 ,可使用密封性能较差的 双斜“喷门”钻头 ;对砂层、卵砾石等透水性能强的地层 ,使用密封 性能好 ,底压式“喷门”钻头。 (2) 严防堵管 ,施工中应严格按混凝土配合比配料 ,混凝土 中粗骨料粒径 5～10mm ,搅拌混凝土用砂必须过筛 ,以防止砂中 大块卵石混入混凝土中。在含水地层中施工时 ,严禁因提钻过早 而使钻杆内涌入水和泥砂 ,使混凝土见水离析形成“石桥”,导致 堵管 ,一般施工中 ,应先泵送混凝土 ,后提钻。 (3) 边泵送混凝土边提升钻具。严禁提钻过快 ,而使孔内产 生负压 ,导致孔壁坍塌、掉块 ,造成桩身缩径或断桩。 (4) 淤泥质粉质粘土、淤泥等地层施工时 ,在超流态砼的重 压下 ,有可能使刚压灌过砼的桩与正在钻进成孔的桩在淤泥层相 互串通 ,造成桩身混凝土下落而使桩长不足 ,处理这种现象 ,需调 整施工顺序 ,采用“跳打”成桩工艺 ,使正在施工的各桩之间保持 一定距离。 5 　长螺旋钻机改装后用于深层搅拌加固地基 我单位所在的焦作市地形为太行山山前冲洪积扇前缘 ,其地 层主要为粉质粘土、粉土、粉砂等 ,各地层分布范围及埋藏深度较 为复杂 ,薄厚不均 ,软硬相间。有些区域部分土层土质强度较高 , 使用一些链条式加压 (提升) 钻机 ,制桩工效较低 ,且经常发生机 械事故 (如断钻杆、断链条、折齿等) 。 根据制桩深度和强度的要求 ,利用我院现有大功率长螺旋钻 机进行改装 ,将原来的长螺旋钻杆改为深层搅拌钻杆 ,并在钻塔 下部增加导正机构 ,用于施工搅拌桩 ,极大的提高了制桩效率。 改装后的钻机适应于标贯击数 ≤16 击的土层 ,最大成桩深 度可达 18m ,一次性成桩面积达 0. 3～0. 4m2 ,从而使深层搅拌范 围得以扩大。 长螺旋钻机改装后用于深层搅拌加固地基的优势 : (1) 该钻机功率大 ,在一些复杂地施工 ,与普通链条式钻机 比较 ,成桩效率高 ,成桩深度加大。 (2) 该钻机钻进部分和下降 (提升) 机构动力分离 ,可根据不 同的设计要求进行调整 ,选择不同的转速和提升速度。 (3) 该钻机钻进压力靠动力头自重 ,在不超过额定电流情况 下便于人工控制 ,钻机机械事故少。 6 　结束语 长螺旋钻机功率大 ,机动灵活 ,成孔效率高 ,采用以上几种施 工方法在一些工程中发挥了很大的作用 ,既节约设备投资 ,又降 低了工程成本 ,保证了工程质量。当然 ,长螺旋钻机在基础工程 施工中还有其它用途 ,这有待于我们相互探讨和开发 ,扩大长螺 旋钻机的应用范围。 58 　 2002 年 第 4 期 　　　　　　　　　　　　　　　　赵鹏飞 :长螺旋钻机在工程施工中的应用 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. 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