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旋挖钻机在高架桥桩基施工中的应用

国内经济飞速发展,车辆的社会保有量越来越高,对城市的交通道路和原有的城市建设都提出了挑战。为满足城市交通需要,完善城市的交通路网结构,促进物流行业的发展,越来越多的城市选择建立高架立交桥、城市轻轨等形式。但是在城市中进行大规模的建设需要考虑到时间效率和噪音污染等多种因素的影响。旋挖钻机施工工艺是一种先进的桩基施工工艺,是二战以后由意大利人发明的,后来因欧州、日本等恢复建设的全面展开而大面积使用,使其更加完善,功能更多,目前已成为世界各国铁路、公路、水利、工民建设施工中的主要桩基成孔工具。

一、案例分析

现已某城市中某个高架桥建设为例,说明旋挖钻机在城市高架桥桩基施工中的应用。该高架桥位于市中心,沿线的人口密集、交通繁忙,所属地地形为平原地貌,地势平坦,地下水位较高,对施工要求较高。主要的要求有以下几点:

1.构造简洁、大气,并且便于养护维修,并须满足车辆运行安全、乘客乘坐舒适、城市规划、城市景观、经济、防水、防火、环保等要求。

2.应满足耐久性要求,且符合强度、刚度、稳定性、抗风、抗震、裂缝控制等要求,并满足施工工艺的要求。

3.满足建筑限界,跨越铁路、公路、河流的行车、排洪等要求,并应充分考虑结构变形、基础沉降等不利因素的影响。

4.综合考虑设备等附属设施的接口设置,预留与高架主体结构的可靠连接,保证相关设备的正常安装和使用。

二、旋挖钻机施工工艺及操作规程

1.护筒埋设。护筒埋设工作是旋挖钻孔机施工的开端,护筒平面位置与竖直度准确与否,护筒周围和护筒底脚是否紧密、不透水,对旋挖钻孔机成孔、成桩的质量都有很大的影响。根据地质情况埋设护筒的长度可达6.0m,在本工程中护筒长为4~6m,护筒内径1.05m,外径1.11m。埋设护筒时用水平尺检查垂直度,护筒顶一般高于原地面0.3m,以便钻头定位及保护桩孔。

2.泥浆调制。本高架桥因地基岩土中夹有细砂、粉砂粗砂层,地面水位较高的特点,泥浆的各项性能指标尤为重要。泥浆材料选用膨润土或粘土、聚丙烯酰胺以及烧碱,加入适量烧碱可提高泥浆的粘度,有关实验证明:此时泥浆粘土颗粒悬浮均匀,沉淀少,性能稳定,满足了钻孔需要。

3.钻孔施工。当钻头下降到预定深度后,旋转钻斗并施加压力,将土挤入钻斗内,关闭钻斗底部,提升钻斗将土卸于堆放地点。注意孔内地下水位情况,及时补充水,以防坍塌。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部,保证孔壁稳定性。

合理控制钻斗钻进、提升速度。旋挖钻机钻动过程中应严格控制钻进速度,钻斗升降速度保持在0.70~0.85m/s,若钻机升降钻斗时速度过快,钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁,再加上钻斗下部产生较大负压作用,造成孔壁颈缩、坍塌现象。当钻斗粉砂层或亚砂土层时,其升降速度应更加缓慢。在开始钻进或穿过软硬层交界处时,为保持钻杆竖直,宜缓慢进尺。钻进过程中应随时清除孔口积土和地面散落土。

4.清孔。清孔是钻孔灌注桩施工保证成桩质量的重要一环,通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等质量要求。正循环回转钻进技术的清孔方法为:桩孔终孔后,将钻具提高20~50m,采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆,并维持正循环30min以上。若泛出孔口的泥浆手捻基本无块渣感,实测孔深与实际钻深误差在30cm以内,此时清孔完毕。

5.钢筋笼制作安装。钢筋笼制作要求将切割好的钢筋支撑架按2~3m的间距摆放在同一水平面上对准中心线,然后将配好定长的主筋平直摆放在焊接支撑架上。将箍筋按设计要求套入主筋并保持与主筋垂直,进行点焊或绑扎。箍筋与主筋焊好或绑扎后,将绕筋按规定间距绕于其上,用绑扎丝绑扎并间隔点焊固定。钢筋笼的吊装应三点起吊,保持笼轴线重合。入孔时,钢筋笼应始终保持垂直状态,对准孔位徐徐轻放,保持稳定,避免碰撞孔壁,一旦遇阻立即查明原因,禁止晃动和强行冲击下放。

(1)导管必须严密,长度适中,保证底端距孔底32~50cm。

(2)混凝土拌和必须均匀, 坍落度控制在18~23cm。

(3)混凝土浇筑必须连续作业,严禁中断浇筑[3]。

四、结 语

该高架桥桩基采用旋挖钻机施工方法,具有施工质量可靠、速度快、效率高、适应性强、保护环境的优点。通过本案例可以看到,尽管旋挖钻机投资成本高,但在合适的地质状况下,最终的经济效益综合指标还是优于普通的回转钻机。