某工程科技立项申请表.docx
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某工程科技立项申请表.docx
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某工程科技立项申请表
编号:
××工程科技立项
申请书
项目名称:
不良地质条件下深长钻孔灌注桩施工技术的研究
起止时间:
2015年09月至2015年10月
项目负责人:
通信地址:
邮政编码:
联系电话:
传真:
电子邮箱:
申请日期:
项目名称
不良地质条件下深长钻孔灌注桩施工技术的研究
项目
负责人
姓名
单位
性别
年龄
专业
职称
项目组
人数
其中
高级
中级
研究生
初级
协作单位
研究起止年月
申请金额(万元)
其中
公司资助
自筹
[研究内容]
本工程位于吉林省松原市,施工现场地势比较平坦,地形起伏较小,属于松辽波状平原之第二松花江高漫滩地貌。
地层自上而下由杂填土、素填土、粉土、粉质粘土、淤泥质粉粘土、粉砂、细砂、中砂和粗砂组成;地下水类型为第四系孔隙潜水,地下水位埋藏较浅,深为1.9~3.2m,粉质粘土层以下砂类土中的地下水具有承压性。
本工程为地下箱型结构,基础采用钻孔灌注桩,孔深45.0/50.0m,桩长35/40m,共计1286根,其中结构部分为空口桩。
由于受不良地质条件的影响,钻孔灌注桩施工成孔困难、进度缓慢、混凝土超灌量较大。
在这种地质条件下如何保质保量的完成桩基的施工是通过研究所要解决的一个课题。
通过技术研究和讨论分析,并结合现场的实际施工情况,总结出一些应对不良地质条件下钻孔灌注桩的施工经验和方法。
[研究目标]
1、通过对不同成桩设备的施工效果对比,选定技术上可行的施工设备。
2、通过对选用成桩设备施工工艺的改进,确定经济上合理的施工工艺。
[预期成果]
通过对长螺旋钻机、旋挖钻机、反循环钻机的施工效果进行对比并对施工工艺进行改进;选用技术上可行的施工设备,经济上合理的施工工艺,解决研究目标提出的问题。
一、研究项目的科技依据
[项目背景]
松原公路铁路客运交通枢纽二期工程分为站前广场改造工程和建华路改造工程,工程总投资4.9亿元,二期工程将升级改造为集短途客运、旅游集散和公交功能为一体的综合交通枢纽。
工程建设完成后,车流右进右出、快进快出、人车分流组织,客运采取公共交通系统优先,加强与市区主要街路联系,建华路在站前广场下穿与广场地下空间相连,这样“上进下出”的交通,将大大提高车辆通行能力。
改造后的松原火车站站前广场有了很多更加人性化的改造,规划结构为“一心两轴多区块”,“一心”是由建华路以南站前广场和乌兰大街两侧商业广场组成一体的交通枢纽广场。
“两轴”为延续乌兰大街商业界面,重塑建华路交通枢纽形象。
“多区块”是指形成交通枢纽区块、商业公寓区块、商业结合区块和商业商贸区块……这些翻天覆地的改变,将是松原火车站历史上最大一次飞跃。
对松原站来说,无论硬件还是软件,将有质的提升;对这个城市来说,新火车站将孕育更大势能,一步步推动松原新的发展。
[国内外研究概况]
灌注桩技术开始于1893年,最初借鉴了掘井技术发明了在人工挖孔中浇筑钢筋混凝土而成桩。
20世纪40年代初,随着大功率钻孔机具的研制成功,由于它具有适应性强、对邻近建筑物影响较小、抗震性能强、施工安全等优点,在世界范围内得到了广泛的应用。
近年来,随着科技的发展,机械的进步更新,特别是在高层、超高层建筑物和重型构筑物中被世界各国更广泛的应用。
我国应用钻孔灌注桩始于20世纪60年代初,首先在桥梁和港口建设中采用。
近年来,随着我国基础设施建设的快速发展,钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简单、工艺成熟等特点广泛应用于公路、桥梁、建筑等工程领域。
随着我国经济和科技的发展,钻孔灌注桩技术也取得了长足的进步,在我国各种高层、超高层建筑以及跨江、跨海特大桥修建中得到广泛的应用。
目前,国内外的钻孔灌注桩的施工设备及施工技术已经日臻完善和成熟。
对于不良地质条件下的钻孔灌注桩,不同国家根据具体的情况,分别采用长螺旋钻机、旋挖钻机、反循环钻机等进行施工。
[国内外同类技术对比分析]
1、长螺旋钻机
长螺旋钻机具有振动小、噪声低、不扰民、钻进速度快、施工方便等优点,但缺点是桩端或多或少留有虚土,只适用于在地下水位以上的土层中成孔。
近20年来,国内外推出将通常长螺旋钻机只能进行干作业拓展到进行湿作业的施工新技术,如国外的CFA工法桩、长螺旋挤压式灌注桩、长螺旋钻成孔全套管护壁法灌注桩及VB型桩等;国内的钻孔压浆桩、长螺旋钻孔压灌混凝土桩、钻孔压灌超流态混凝土桩、长螺旋钻孔压灌水泥浆护壁成桩法、长螺旋钻孔中心压灌泥浆护壁成桩法、长螺旋钻孔中心泵混凝土植入钢筋笼灌注桩及部分挤压沉管灌注桩等。
长螺旋钻孔压灌混凝土灌注桩实质上是CFA工法桩在国内的具体化和发展。
用改装后的长螺旋钻机钻孔至设计深度,在钻杆暂不提升的情况下,将普通细石混凝土通过泵管由钻杆顶部向钻头进行压灌,边压灌混凝土边提升钻杆,直至混凝土达到没有塌孔危险的位置为止,起钻后向孔内放入钢筋笼。
主要缺点:
目前钻孔直径达1200mm,深度为30m左右。
长螺旋钻孔压灌水泥浆护壁桩是利用长螺旋钻机钻孔至设计深度,在提升钻杆的同时通过钻头向孔内高压灌注以水泥浆为主剂的浆液进行护壁,至浆液达到没有塌孔危险的位置为止,起钻后向孔内钢筋笼和高压注浆管,在灌注的混凝土终凝前反复向孔内补浆,直至孔口冒浆。
主要缺点:
因桩身采用无砂混凝土,故水泥消耗量较普通钢筋混凝土灌注桩多;注浆结束后,地面的水泥浆流失较多;遇到厚流沙层,成桩较困难。
钻孔压灌超流态混凝土桩是利用长螺旋钻机钻孔至设计深度,在提钻的同时通过钻杆内的芯管或内腔经钻头上的喷嘴向孔底灌注水泥浆,边提升在钻杆边用混凝土泵压入超流态混凝土至略高于没有塌孔危险的位置为止,提出钻杆向孔内放入钢筋笼。
主要缺点:
遇到粒径大卵石层或厚流沙层,成孔困难;设备种类多,技术要求高,施工管理困难。
2、旋挖钻机
旋挖钻机在国外已经有几十年的发展历史了,在中国是在近十年才被逐渐认识和应用,成为近年来发展最快的一种新型桩孔施工方法。
旋挖钻孔施工是利用钻杆和钻斗的旋转,以钻斗自重并加液压作为钻进压力,使土屑装满钻斗后提升钻斗出土。
通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁,反复循环而成孔;通过吊放钢筋笼、灌注砼、后压浆等成桩。
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,施工效率比较高。
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,施工效率不是很高。
目前,旋挖钻机的最大钻孔直径为3m,最大钻孔深度达120m(主要集中在40m以内)。
主要缺点:
旋挖桩机一次性投入比较大,同时设备自重大,对场地要求比较严格,如果地表没有进行硬化或换填处理,雨季施工严重浪费机械优势。
旋挖桩机钻主要靠切土钻进,护壁条件差容易发生塌孔和缩径,填土和软土中施工要控制钻进速度,尽量多转少钻,同时要注意钻进进尺,一次钻进深度不宜太大,在不良地质条件下施工优势不明显。
3、反循环钻机
反循环钻机成孔是利用离心泵(气举泵、射流泵)的抽吸作用,在钻杆内腔造成负压状态,在大气压力作用下冲洗液经钻杆与孔壁间的环状空间流向孔底,与岩土钻渣组成混合液,被吸入钻杆内腔,排入地面泥浆循环系统。
适用于各种地质条件,成孔孔径大(4000mm)、深度深(>100m),成孔质量可靠。
主要缺点:
成孔速度较慢、用水量大,施工现场不文明及泥浆排除困难。
[应用前景]
在施工基础时,设备的选型非常重要,对不同的地层采用不同的施工工艺方法。
从我们多年来的施工经验和设备使用情况来看,在粘土、亚粘土、淤泥质土层、粉砂层施工,采用回转式反循环钻机,其成本低,成孔质量好,桩机自重轻,搬迁方便。
具有其它钻机所无法比拟的优越性。
二、研究内容和技术经济指标
[研究内容]
现场采用长螺旋钻机、旋挖钻机、反循环钻机分别进行50m孔的钻进施工,对不同的钻机成孔速度和质量进行测量对比,同时对单位成孔费用进行测算对比;在满足进度、质量、安全及文明施工的前提下,选用成本最低的钻机。
通过对所选钻机的成孔工艺进行改进,选用经济上更为合理的施工工艺。
[技术经济指标]
1、正常施工条件下,对长螺旋钻机单孔(50m)的钻孔时间进行测定,对成孔的桩位偏差、孔深、孔径和垂直度进行测量;对成桩质量进行试验测试,并对单桩施工成本进行核算。
2、正常施工条件下,对旋挖钻机单孔(50m)的钻孔时间进行测定,对成孔的桩位偏差、孔深、孔径和垂直度进行测量;对成桩质量进行试验测试,并对单桩施工成本进行核算。
3、正常施工条件下,对反循环钻机单孔(50m)的钻孔时间进行测定,对成孔的桩位偏差、孔深、孔径和垂直度进行测量;对成桩质量进行试验测试,并对单桩施工成本进行核算。
4、护壁泥浆材料性能的测定及最佳配合比的确定。
三、研究方法和技术路线
[研究方法]
本科研项目结合现场施工,进行试成孔试验和生产性试验。
通过单机连续3个试成孔的成孔质量检测和成本分析,选定适合本工程地质条件的钻机设备;通过选定设备的生产性试验,确定适合本工程地质条件下的施工工艺。
1、试成孔试验
现场围挡及场平完成后,在设计桩位外不影响后续施工的地方合理布置孔位,结合后续施工的位置设置泥浆池,采用长螺旋钻机、旋挖钻机、反循环钻机分别进行3个试成孔(50m)的钻孔施工。
委托具有相应资质的检测单位对试成孔的质量进行检测,检测内容为孔径、孔深、沉渣厚度、垂直度及孔壁稳定性,具体检测方案由检测单位制定。
检测工作结束后,采用粘性土对试成孔进行回填,自然沉降直稳定。
通过对检测数据统计分析和发生费用进行核算,选择质量满足设计规范要求,进度满足工期计划要求,费用满足成本控制要求的设备。
2、生产性试验
在设计桩位布置孔位,采用选定的设备,进行3根桩(50m)的钻孔施工。
通过试验对钻机钻进速度和护壁泥浆指标的调整,通过对成孔质量和成桩质量的检测,确定选用设备的合理钻进速度和护壁泥浆的有效参数指标。
[技术路线]
设备选定
质量检测
施工准备测量放样钻机就位钻进成孔灌注成桩
质量检测
工艺选定
四、研究工作进度安排
序号
时间段
内容
1
2015年9月1日—2015年9月5日
现场围挡及场地平整,施工设备进场
2
2015年9月6日—2015年9月10日
试成孔试验及质量检测,选定钻孔设备
3
2015年9月11日—2015年10月14日
生产性试验及质量检测,确定工艺参数
4
2015年9月15日—2015年9月15日
成果整理
五、开展本项目研究具备的条件(包括过去的研究工作基础,现有的主要仪器设备、研究技术人员,从其它渠道已得到的经费等)
[申报单位研究基础及与优势]
1、依托施工项目已经开工,主要施工设备、技术人员、管理人员及配套设施等已就位完善;
2、已进行了相关的技术资料的收集、整理和研究,已经熟悉了拟用设备工艺性能和技术参数;
3、参与本次研究的工程技术、生产管理人员已就位,并对分担的研究内容进行了分工和熟悉;
4、研究方法已经制定,研究路线已经明确。
[项目负责人]
六、项目研究组人员情况
序号
姓名
年
龄
职务
职称
专业
本项目
中分工
1
项目经理
整体组织
2
技术负责人
方案设计
3
技术员
现场实施
技术指导
4
测量员
现场测量
数据整理
5
试验员
现场试验
数据整理
6
质检员
现场试验
质量检测
7
资料员
现场资料
数据整理
8
施工员
现场实施
施工指导
七、项目经费预算表
总经费
万元
经费支出预算
支出科目
金额
(万元)
1、方案设计及工艺制定费
2、设备费
3、材料、燃料和动力费
4、试验费
5、研发人员人工费用
6、差旅费
7、会议费
8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费
9、无形资产摊销费
10、专家咨询费
11、委外费
12、评审验收费
13、其他费用
合计
八、单位领导审查意见(对能否保证研究计划实施所需的人力,工作时间等基本条件,经费预算是否合理,有无其他经费来源等提出具体意见)
单位领导(签字):
(单位公章)
年月日
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