旋挖鉆機(jī)在揚(yáng)州西區(qū)中風(fēng)化巖層的成功應(yīng)用1

1、旋挖鉆機(jī)在揚(yáng)州西區(qū)中風(fēng)化巖層的成功應(yīng)用摘要：揚(yáng)州西區(qū)地質(zhì)情況，在地表下45米以下為一般為全風(fēng)化、中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，目前鉆孔灌注樁一般采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成樁時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益差，本工程采用旋挖鉆機(jī)，裝備帶有進(jìn)口齒的旋挖體開(kāi)鉆頭施工，與 回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔相比，該法成孔速度快，成樁質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效益明顯。關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁中風(fēng)化巖層旋挖樁機(jī)中圖分類(lèi)號(hào)：TU 443 ( Times New Roman)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：Rotary drilling rig in Yangzhou West in the successful application ofweathered rockJia ng Xin gfu

2、Qia n JiafeiYu Wei(Yangzhou Pile CO.,LTD, Yangzhou Jiangsu 225100)1、工程概況1.1工程概述573地塊位于揚(yáng)州市新城西區(qū)，文昌西路與中心路交叉口西南角。擬建工程總用地 63700m2,地上建筑面積為 14萬(wàn)m2,地下建筑面積約 4萬(wàn)m2,其中雙拼住宅和售樓中心約 12棟約9000 m2,其余約13.1萬(wàn)m2 (含四棟18層(雙單元)高層，2棟23-28層雙單元高 層，5棟25-27層點(diǎn)式高層)，1層地下車(chē)庫(kù)。本次基礎(chǔ)工程擬采用的是灌注樁，樁數(shù)1442根，有效樁長(zhǎng)8-12米不等，進(jìn)入中風(fēng)化巖層1米以上。1.2場(chǎng)地巖土工程地質(zhì)特性場(chǎng)

3、地在鉆探深度范圍內(nèi)所揭示的巖土層可分為6層。其中層為素填土，層粉土夾粉砂，層粘土，層砂巖、砂礫巖，全風(fēng)化，層泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖，強(qiáng)風(fēng)化O6層為泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖，紫紅、淺黃色，中等風(fēng)化為主。本工程灌注樁要求進(jìn)入O6層中風(fēng)化土層1米。2、試樁情況試樁于2010年11月21日開(kāi)始施工，共進(jìn)場(chǎng)三臺(tái)GPS-18鉆孔樁機(jī)，于12月1日試樁施工結(jié)束。共計(jì)完成九根試樁，其中三根為抗拔樁(D=600, L=11M)，六根為抗壓樁(D=800，L=1215.75M)。試樁時(shí)本工程強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化巖層打樁成樁速度基本相同，每小時(shí)進(jìn)尺10cm左右。抗拔樁每根樁施工約需1.5天，抗壓樁約需2天。3、施工前準(zhǔn)備根據(jù)試樁情

4、況，使用傳統(tǒng)的GPS15-20型鉆孔樁機(jī)，每根抗壓樁(D=800)樁長(zhǎng)12-15米， 約需2天，抗拔樁(D=600)樁長(zhǎng)11米，約需1.5天。工程樁總數(shù)，抗壓樁 705根，抗拔樁 737根，如在合同工期 60天內(nèi)完成施工任務(wù)，需投入機(jī)械：N=(705*2+737*1.5)/60=42 臺(tái)，需用電量2500KW現(xiàn)場(chǎng)電源只有1000KW不能滿(mǎn)足施工需求， 還需進(jìn)場(chǎng)多臺(tái)發(fā)電機(jī)配合才能 滿(mǎn)足施工要求。如投入如此多的機(jī)械，機(jī)械費(fèi)支出將近500萬(wàn)以上，本工程將出現(xiàn)虧損，將無(wú)法承接此工程，為此在本工程中采用了旋挖樁機(jī)。2011年1月1日，項(xiàng)目部進(jìn)場(chǎng)一臺(tái) SWDM1旋挖鉆機(jī)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告分 析，

5、決定上部砂土層，利用撈砂斗進(jìn)行作業(yè)，進(jìn)入巖層后，采用取巖斗作業(yè)(如下圖一)，但是，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)這種鉆斗無(wú)法將巖層整體取出，這時(shí)現(xiàn)場(chǎng)有一個(gè)隨機(jī)械一同運(yùn)過(guò)來(lái)的取黃泥的旋挖體開(kāi)鉆頭（如圖二），利用此旋挖體開(kāi)鉆頭，順利的打入設(shè)計(jì)要求的中風(fēng)化巖層，時(shí)間約2小時(shí)左右，通過(guò)查閱相關(guān)資料， 項(xiàng)目部決定將開(kāi)擴(kuò)斗上的斗齒更換成 優(yōu)質(zhì)高錳合金鋼材料的進(jìn)口齒，他是由齒座和齒尖構(gòu)成 （如圖三），便于在不同地層改變鉆 齒角度，利用此進(jìn)口齒更易在中風(fēng)化巖層中進(jìn)尺。在SWDM1旋挖鉆機(jī)取得成功后，項(xiàng)目部又將公司另一臺(tái)旋挖鉆機(jī) SWDM1 型進(jìn)場(chǎng)試驗(yàn)，同樣取得成功根據(jù)圖紙工程量，考慮施工實(shí)際情況，旋挖樁機(jī)在施工過(guò)程中

6、需用泥漿護(hù)壁，決定在正式施工時(shí)，除進(jìn)場(chǎng)兩臺(tái)旋挖樁機(jī)外，另進(jìn)場(chǎng)10臺(tái)GPS18-20型鉆機(jī)，配合制漿，供旋挖樁機(jī)使用，由于業(yè)主要求工期緊，共進(jìn)場(chǎng)GPS18-20型鉆機(jī)14臺(tái)。巖石截齒筒站圖一旋挖體開(kāi)鉆頭旋挖體開(kāi)鉆頭打開(kāi)狀態(tài)圖二進(jìn)口齒齒座齒尖一般斗齒圖三4、旋挖樁機(jī)施工方法4.1施工工藝流程4.2旋挖鉆進(jìn)成孔工藝旋挖成孔首先是通過(guò)底部帶有活門(mén)的桶式鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，并直接將其裝入鉆頭內(nèi)， 然后再由鉆孔機(jī)提升裝置和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土，這樣循環(huán)往復(fù)，不斷地取土卸土，直至鉆至設(shè)計(jì)深度。 對(duì)粘結(jié)性好的巖土層， 可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝，無(wú)需泥漿護(hù)壁。而對(duì)于松散易坍塌地層，或有地下水分布，孔壁不穩(wěn)

7、定，必須采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝， 向孔內(nèi)投入護(hù)壁泥漿或穩(wěn)定液進(jìn)行護(hù)壁。本工程旋挖樁機(jī)采用普通水鉆制出的泥漿進(jìn)行護(hù) 壁。施工時(shí)，將鑰匙開(kāi)關(guān)打到電源檔，旋挖鉆機(jī)的顯示器顯示旋挖鉆機(jī)標(biāo)記畫(huà)面，按任意鍵進(jìn)入工作畫(huà)面。先進(jìn)行旋挖鉆機(jī)的鉆桅起立桅及調(diào)垂，即首先將旋挖鉆機(jī)移到鉆孔作業(yè)所在位置，旋挖鉆機(jī)的顯示器顯示桅桿工作畫(huà)面。從桅桿工作畫(huà)面中可實(shí)時(shí)觀察到桅桿的x軸、 Y軸方向的偏移。操作旋挖鉆機(jī)的電氣手柄將桅桿從運(yùn)輸狀態(tài)位置起升到工作狀態(tài)位置，在此過(guò)程中，旋挖鉆機(jī)的控制器通過(guò)采集電氣手柄及傾角傳感器信號(hào)，通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算，輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)液壓油缸的比例閥實(shí)現(xiàn)閉環(huán)起立桅控制。實(shí)現(xiàn)桅桿平穩(wěn)同步起立桅。同時(shí)采集限位開(kāi)關(guān)

8、信號(hào)，對(duì)起立桅過(guò)程中鉆桅左右傾斜角度進(jìn)行保護(hù)。在鉆孔作業(yè)之前需要對(duì)桅桿進(jìn)行定位設(shè)置，一般情況下，做直孔作業(yè)，所以需要對(duì)桅桿進(jìn)行調(diào)垂。調(diào)垂可分為手動(dòng)調(diào)垂、自動(dòng)調(diào) 垂兩種方式。在桅桿相對(duì)零位5范圍內(nèi)才可通過(guò)顯示器上的自動(dòng)調(diào)垂按鈕進(jìn)行自動(dòng)調(diào)垂 作業(yè)；而桅桿超出相對(duì)零位5范圍時(shí)，只能通過(guò)顯示器上的點(diǎn)動(dòng)按鈕或左操作箱上的電氣手柄進(jìn)行手動(dòng)調(diào)垂工作。在調(diào)垂過(guò)程中，操作人員可通過(guò)顯示器的桅桿工作界面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 桅桿的位置狀態(tài)，使桅桿最終達(dá)到作業(yè)成孔的設(shè)定位置。在施工過(guò)程中，有時(shí)也需要斜孔作業(yè)。操作人員需要通過(guò)顯示器上的自動(dòng)定位按鈕進(jìn)行自設(shè)定零位，然后再進(jìn)行相同的調(diào)垂操作。鉆孔時(shí)通過(guò)顯示器按鈕直接進(jìn)入主工作界面，

9、然后進(jìn)行鉆孔作業(yè)。鉆孔時(shí)先將鉆斗著 地，通過(guò)顯示器上的清零按鈕進(jìn)行清零操作，記錄鉆機(jī)鉆頭的原始位置，此時(shí)，顯示器顯示鉆孔的當(dāng)前位置的條形柱和數(shù)字，操作人員可通過(guò)顯示器監(jiān)測(cè)鉆孔的實(shí)際工作位置、每次進(jìn)尺位置及孔深位置，從而操作鉆孔作業(yè)。在作業(yè)過(guò)程中，操作人員可通過(guò)主界面的三個(gè)虛擬儀表的顯示一一動(dòng)力頭壓力，加壓壓力、主卷壓力，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)的工作情況。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后， 旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力。將土錛人鉆斗內(nèi)，儀表自動(dòng)顯示簡(jiǎn)滿(mǎn)時(shí)，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。鉆機(jī)施工過(guò)程中保證泥漿面始終不得低于護(hù)簡(jiǎn)底部。保證孔壁穩(wěn)定性。通過(guò)鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護(hù)孔壁，反復(fù)循環(huán)直至成孔。

10、 孔壁穩(wěn)定性好。成孔后清孔徹底，施工進(jìn)度快。5、旋挖樁機(jī)鉆斗打滑現(xiàn)象解決辦法在施工中，部分樁位出現(xiàn)了鉆斗在鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為硬度較大的泥巖在泥漿的潤(rùn)滑作用下，摩擦系數(shù)降低，鉆桿提供的加壓力不足，鉆齒很難切削鉆進(jìn)，因 此將在斗齒和巖層的接觸面上形成一個(gè)光滑面，從而導(dǎo)致在硬泥巖層中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。針對(duì)此現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和參考一些書(shū)籍，可采取以下辦法：5.1調(diào)整操作方法使用摩阻桿鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)持續(xù)加壓，切入巖層負(fù)載上升后持續(xù)鉆進(jìn)，通過(guò)負(fù)載的大小來(lái)調(diào)整 加壓的幅度，使得鉆齒切入原生巖層后能夠維持切入的狀態(tài)。每斗鉆進(jìn)的時(shí)間和深度也應(yīng)該維持在一定范圍，單斗進(jìn)尺深度在40cm以?xún)?nèi)為宜。在鉆進(jìn)結(jié)束之后

11、反轉(zhuǎn)關(guān)閉斗底時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量在鉆進(jìn)有負(fù)荷時(shí)進(jìn)行，此時(shí)斗底具有一定的阻力，能夠防止斗底與鉆筒一起反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn) 不宜超過(guò)兩圈，反轉(zhuǎn)過(guò)多會(huì)磨平孔的臺(tái)階，從而加大下次鉆齒進(jìn)入原生巖層的難度。5.2改變斗齒角度將斗齒布置成交錯(cuò)狀，鉆齒之間相互的角度應(yīng)設(shè)置在50 0 53 0之間，在本工地對(duì)鉆頭進(jìn)行改制的方法是，一側(cè)齒座墊高，且掘進(jìn)角度增大了3 0 4 0，變?yōu)?3 0，另一側(cè)維持原狀不變，為50 0。6、旋挖鉆機(jī)與GPS18-20型鉆機(jī)的工效對(duì)比（以抗壓樁為例，每根樁約6m3）序號(hào)項(xiàng)目旋挖鉆機(jī)GPS18-20型鉆機(jī)1每臺(tái)班施工樁數(shù)4-50.25-0.352每根樁耗費(fèi)人工0.8123每根樁耗費(fèi)能源17升柴油450度電4每根樁產(chǎn)生泥漿6m 土318m5每根樁CO2排放量45.9Kg405Kg6每根樁需用水量1m18m本工程2臺(tái)旋挖鉆機(jī)完成抗壓樁 （D=800） 503根，抗拔樁（D=600） 322根，約完成4465 m3每臺(tái)機(jī)完成2232.5m3,14臺(tái)普通樁機(jī)完成抗壓樁 202根，抗拔樁415根。約完成2659m3 每臺(tái)機(jī)完成190m3,功效提咼了近12倍。7、結(jié)束語(yǔ)通過(guò)品尊國(guó)際花園灌注樁工