BG 25C全液压钻机全护筒斜桩施工工法整理.docx
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BG25C全液压钻机全护筒斜桩施工工法整理
BG-25C型全液压旋挖钻机全护筒斜桩施工工法中铁七局集团有限公司
陈智殷建余骏刘勇张涛工法编号:
EJGF46-2008
1.前言
斜钻桩孔可以克服垂直桩劲度不足的问题,当上部建筑有较大的水平荷载时采用,它可以将水平荷载传递至地层深处,斜钻孔桩以及有斜钻孔桩群桩广泛应用于桥梁、码头以及大型输电线路基础等工程。
斜桩施工容易出现塌孔、钻孔弯曲、钻杆中心与桩孔设计中心不在同一轴线等问题,施工难度较大。
斜桩施工的关键在于控制桩的倾斜度和保证成孔的质量,在施工中容易出现塌孔、钻孔弯曲、钻杆中心与桩孔设计中心不在同一轴线等问题,施工难度较大。
2007年5月至2007年9月,中铁七局在塞内加尔古鲁木桥斜桩基础施工中,针对斜桩的施工特点,采用了BG-25C型全液压旋挖钻机全护筒进行斜桩的施工,收到了良好的效果,并在施工中探索和完善了一套完整的施工工艺,积累了丰富的经验,2008年12月22日中国中铁股份有限公司对《用BG-25C型全液压旋挖钻机全护筒进行斜桩施工技术》进行了评审。
在对施工中的控制性技术要点进行整理并形成了本工法。
2.工法特点
2.0.1钻机钻进速度快、成孔质量高。
钻机的回转、钻进由液压驱动,回转扭矩大、进给力可根据地质情况进行调整;旋挖出的岩土由钻头直接提出地面排碴,不需要借助泥浆等其它介质,因此钻进速度快、效率高。
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在钻孔作业时,桅杆倾斜度由电脑控制自动调整,调整精度高、速度快,能保证钻孔倾斜度偏差在1%以内;钻孔深度为电脑监控,其精度可达到±10cm,因此钻孔的倾斜度及深度偏差值都较小,质量高。
2.0.2钻机操作控制系统应用PC电脑,自动化程度高,工人劳动强度低,钻机操作人员在驾驶室中完成所有作业。
2.0.3采用全护筒成孔简便、费用低、成孔可靠,对环境无污染。
2.0.4采用自制钢板模型垫块配合钻机PC控制钻孔桩倾斜度,精确度高、可操作性强。
3.适用范围本工法适用于处于粉土层、粘土层、砂层、卵砾石层等地质条件下的倾斜钻孔桩基础。
4.工法原理4.0.1BG-25C型旋挖钻机的外形及各部位名称见图4.0.1-1:
图4.0.1-1BG-25C型旋挖钻结构外观
钻机钻孔作业原理4.0.2
旋挖钻机就位并调整桅杆倾斜度后,主卷扬工作落下钻杆,使钻头接触地面,正向转动液压回转动力头,回转动力头驱动从中穿过的钻杆带动钻头旋转;同时,操纵桅杆上部的加压油缸使其工作,加压油缸推动桅杆上的滑架,从而推动固定、安装在滑架上的回转动力头向下运动,回转动力头与第一层钻杆之间设计有棘齿(该棘齿也是正向旋转咬合、反向旋转松开),棘齿咬合为钻头提供向下的进给力。
钻机向下的进给力以钻机的自重为反力。
钻机钻进的同时,主卷扬随着钻头钻进行程不断自动出绳,并.
保持钢丝绳具有一定的张紧力。
钻头钻进岩土一定深度后,即应向上提升钻头排碴,钻头每次在土层中钻进的深度一般为0.8~1m,旋挖下来的松散岩土将钻头工作部的80%左右空腔填满后停止进给,反向旋转松开各个咬合部位的棘齿咬合,主卷扬工作即向上提升钻头,进行排碴。
钻头提升出地面一定高度后,旋转底盘转盘将钻头移至旋挖钻机履带侧面场地排碴,排碴后转盘旋转回原来位置,钻头对正孔口位置继续进行下一钻进循环。
旋挖钻机钻孔排出的弃碴,使用装载机铲除、自卸汽车外运弃碴。
4.0.3钻机全护筒工作原理
护筒端头与钻机的动力头护筒驱动器相连,筒身由摇管机抱合,摇管机有液压驱动的抱管、晃管、压拔管机构。
护筒的长度根据施工现场具体条件而定,一般由长度2~5m的单节护筒组成,护筒之间由平头螺栓连接。
可以使用具有大扭矩输出的钻机动力头或摇管机通过边回旋或边摇动将护筒旋转入地下。
首节护筒上装有护筒靴,护筒靴上配有一圈带碳化钨钢的切削齿,用于贯入坚硬地层及其他障碍物。
全护筒成孔过程是将护筒边晃边旋边压入地下,并及时用平头螺栓连接下一节护筒,直至成孔。
成孔后,在灌注水下混凝土的同时逐节拔出并拆除护筒,最后将护筒全部取尽。
4.0.4倾斜度控制原理钻机的倾斜度由PC控制,可调节桅杆角度,从而带动钻杆依照设计的倾斜角度钻进,同时,用钢板自制一个模型垫块(如图4.0.4-1所示),将摇管机与钻机相连后置于钢板模型垫块上,使摇管机具有设计倾斜度,进而控制护筒按设计倾斜度压入土中。
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图4.0.4-1钢板模型垫块
4.0.5导管安放原理导管导向机构主要是为了避免导管在下放和以后的提升过程中挂在钢筋笼的钢筋。
由于是桩是斜桩,导管是直的,所以在导管末节的下口用弓形的钢板包住,在导管下放或提升时起到平滑的作用,这样就不会挂到钢筋笼。
如。
4.0.5-1图
导管导向机构图4.0.5-1
工艺流程及施工要点5.
5.1工艺流程,见图5.1-1:
施工场地平整
测设桩
旋挖钻机就位
压入首节护
校正护筒倾斜
钻头钻进、弃土外
连接护筒并压
成孔、终孔检
钢筋笼制作
钢筋笼运输吊放钢筋
吊放导混凝土拌
混凝土运灌注水下混拔出护筒
测量砼顶面高拔出导并计算埋管深度
成
钻机移
图5.1-1施工工艺流程
施工要点5.2
5.2.1施工准备
BG-25C型全液压旋挖钻机属于大型机械,该型号钻机工作时的全重75吨,全高约22.84米,底盘履带总宽度4.4米,且钻机在施工场地内转移时,桅杆不可折叠、只能保持直立,具有重量大、重心高的特点,因此使用该型号钻机施工,对场地、施工便道要求较高,在为其进行施工现场准备时,应做到:
作业场地平整、坚实、宽敞,上方无架空输电、通讯线路妨碍其作业及场地内转移;施工便道宽度保证6.0米以上,并应平坦、坚实,纵向坡度不应大于15度;作业场地除满足旋挖钻机作业外,还应给钻机排渣、清渣机械、运输车辆等留有作业、停靠、转车场地(条件允许时可利用场地内的施工便道)。
5.2.2桩位放样及护桩布设施工中,对于指导旋挖钻机施工作业具有真正意义的是桩位中心桩的护桩。
护桩是根据钻孔桩中心桩放设出的,护桩通常设4个,围绕中心桩在垂直及平行于钻机底盘纵向轴线的两个大致垂直方向上布设,以便于操作人员从车上观察。
护桩距离中心桩的距离相同,直径100厘米的孔可取250厘米。
护桩使用木桩,打下后上面再钉上小铁钉。
5.2.3钻机就位
为防止钻机在工作时因地质条件不良造成钻机下陷或倾斜,可在钻机履带下放分别垫一块1.5~2m宽,6~8m长,2cm厚的钢板。
钻机两侧应留有排渣场地及灌注桩基混凝土时吊车的工作场地。
就位后动力头施工方向应和履带板方向平行,不可垂直。
支承摇管机与钻机的钢板模型垫块底面必须放置水平,以保证桩基倾斜度的精确性,可在钻机前方稍大于桩径的地面预先埋入有一定长度的方木,从而可将钢板模型垫板一端置于钻机履带下的钢板上、一端置于方木上以避免钻机工作时孔壁周围地质条件不良造成钢板模型垫块角度改变。
5.2.4校正首节护筒倾斜度首节护筒旋转入地下10cm左右后,应该及时校核护筒的倾斜度,护筒倾斜度的校核应在垂直和平行于钻机机身两个方向用全站仪校核。
如护筒倾斜度不满足要求,用护筒驱动器来改变护筒的方向使其满足要求。
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5.2.5连接护筒
护筒运输至工地后,吊放前可人力将其推滚至孔口附近,吊装时使用钻机桅杆上的副卷扬提升、吊装而不需要另配吊车作业。
副卷扬是相对于主卷扬而言,它主要用于钻机维修、保养、更换钻具时使用。
一节护筒压入到一定深度(一般高出摇管机20cm左右)后,用摇管机将该节护筒抱合紧密,护筒驱动器与该节护筒分离开。
钻机副卷扬将下一节护筒吊装、提升直立后,护筒驱动器与此节护筒相连并提升,该节护筒与前一节护筒对位后以平头螺栓相连,利用护筒驱动器与摇管机使连接后的护筒下压进入土中。
护筒顶面应高出地面50cm,以防止孔口处地面坍塌;护筒底部应紧跟钻头压入,并始终与钻头基本处于同一高度,以防止塌孔。
5.2.6排渣钻机在钻孔过程中,源源不断将岩土从孔内挖出,如果不及时清运走,堆积过高将影响钻机的工作旋钻,从而影响钻机的钻孔作业,需要配置一台专用的机械负责弃碴清运工作,因其钻孔地层地质情况不同,钻进速度也不同,因此排碴速度也不同,一般每小时在5~10立方米之间,因此配备装碴清运设备时,装碴的孔桩,成孔检查合格后,采用吊车一次性将钢筋笼吊起、并下放到孔内。
此种情况下提前将钢筋笼的焊接接长在孔口附近的施工场地进行,不占用孔口时间,从而可缩短整个孔桩的钻孔、灌注总时间,有利于加快施工进度。
对于桩长较长、桩体钢筋笼全长超过吊车的起吊高度时,采取在孔口焊接接长钢筋笼。
为缩短占用孔口时间,可采用多台电焊机同时施焊作业、钢筋接长采取单面搭接焊,从而降低焊接作业的难度。
设备选用能力较小的装载机即可满足要求。
5.2.7吊放桩体钢筋笼
钻孔至设计深度并经过检验合格后,吊放桩体钢筋笼,钢筋笼的间隔圈按设计要求,采用与桩竖筋相同的钢筋。
对于桩长较短的孔桩,成孔检查合格后,采用吊车一次性将钢筋笼吊起、并下放到孔内。
此种情况下提前将钢筋笼的焊接接长在孔口附近的施工场地进行,不占用孔口时间,从
而可缩短整个孔桩的钻孔、灌注总时间,有利于加快施工进度。
对于桩长较长、桩体钢筋笼全长超过吊车的起吊高度时,采取在孔口焊接接长钢筋笼。
为缩短占用孔口时间,可采用多台电焊机同时施焊作业、钢筋接长采取单面搭接焊,从而降低焊接作业的难度。
5.2.8吊放导管
钢筋笼吊放完毕后,在井口安放固定导管的井架。
井架的安放应水平、稳固,且使井架中心尽可能居于钻孔中心。
每几节导管可预先在井口附近的施工场地内拼接好,以便于缩短吊装时间,导管的吊放可以利用钻机的副卷扬。
导管使用前进行拼装打压,以检查导管是否有砂眼,法兰盘是否有变形、密封不严,试水压力为0.6~1.0MPa,导管安放触孔底后,上提300~500mm。
为使导管能够顺利下放至孔底,自制一个导管导向结构(见图4.0.5-1),以避免导管在下放或以后提升过程中导管口挂在钢筋笼的钢筋上造成导管无法提升或钢筋笼上浮。
灌注水下混凝土5.2.9
为了保证混凝土连续灌注,导管不脱离混凝土面,且有一定的埋置深度,在灌注时要不断测定混凝土面的高度,以此推算导管每次上拔的高度以及护筒的埋深,避免导管脱离混凝土面和混凝土灌注的中断以及护筒埋深过深而导致无法拔出护筒。
5.2.10拔出导管拔出套筒前,内部灌满砼,拔套筒时,速度相对缓慢,且受水下灌注砼的水压和自身重力的作用,下落的砼(未凝固,流体状)完全可以填充拔出护筒后造成的2cm间隙。
此步的关键工序在于拔护筒时必须缓慢,才能使砼完好的填充间隙。
当遇到需要同时拔出导管和护筒时,应先将提升起来的导管拆除后用钻机副卷扬吊住导管,利用钻机护筒驱动器及摇管机将需要拆除的护筒提升,待该节护筒拆除后,再在井口安放固定导管的井架,然后将导管放下继续灌注混凝土。
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5.3劳动组织
在旋挖钻全护筒斜桩施工中,实行全面统筹管理,采用先进的现代管理技术“网络计划”,使参加施工人员对施工进度控制和相互制约有比较清楚的认识,机械设备根据需要统一调配。
使人、机安排合理有序。
以一个工作日(8小时工作时间)为例,其劳动力组织安排见表5.3-1《劳动力组织规划表》。
表5.3-1劳动力组织规划表
工作内备序人员名人1安排施工任务,协调各工种工作,统一指挥现场施领工1
灌注混凝放设桩位埋设护筒标高及钻孔孔深控制技术12时,控制导管在混凝土中的埋深1控制灌注混凝土质量现场混凝土试验及检查试件制3试验旋挖钻机操纵、日常维修保14钻机司吊车司吊车操纵、日常维修保养,负责现场起重作51
装载机操纵、日常维修保养
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