填海地区复杂地质多钻头联合转换灌注桩施工

1.主要技术内容

该技术与传统旋挖钻机施工相比较,通过采用“钢套管底部焊接合金钻头小距离(mm)超前配合‘筒齿钻头+截齿钻头+平底清渣钻头’多钻头联合转换”,有效解决了填海地区孤石多且分布不均匀、岩层起伏大的地质钻孔问题;同时也解决了工期紧张、地质复杂、成本受限的问题。

2.技术指标

(1)套管压入及钻进

1)钢护筒宜采用材质Q、δ16mm的高强度合金钢板制作。采用16mm壁厚的Q合金钢板做钢套管,可以有效的保证钢套管钢度,减轻重量(相对使用Q类钢板套管),降低操作人员的施工难度,提高施工效率。

2)钢套管之间采用“插转式咬合锁”进行连接,钻机可自行装卸,不需要人工配合。

3)最下面一节钢套管焊接合金钻头,增加钢套管削切土体及岩层的能力,保证护筒顺利下放到位。

4)每节套管连接好并检查垂直度后,通过旋挖钻机的回转装置使套管进行不小于°的旋转,以减少套管与土体的摩擦阻力,并随即利用套管端部的钻头刀齿切割土体或障碍物(碎石或孤石),压入土中,开始正常作业。通常套管顶压入地面后进行取渣作业。

5)在成孔过程中,必须随时进行钢套管的垂直度的监测,特别是第一节套管钻进时,监测可采用两台经纬仪或两个锤球双向控制,确保垂直度小于0.3%。

6)在钻进过程中无可避免的可能产生偏差,因此针对成孔偏差将采取下述程序进行纠偏:

由于孔径为mm、mm、mm,在每节套管钻进完毕后,对地面套管外露部分进行东西、南北两侧通过铅垂测量倾斜度。

套管入土深度5m:起拔套管mm,利用钻机自身水平调整设施进行水平调整,务必确保套管的垂直度,并利用铅垂复测。

套管入土深度5m:由于套管打设已到一定深度,地底孔位已形成相应的“轨道”,利用水平调整设施已无法完全纠偏,故起拔套管至入土深度5m,然后根据套管入土深度5m纠偏方式进行套管纠偏。

(2)成孔施工

根据地质条件及工期要求,对不同土层、岩层,尤其是遇到孤石时,采用不同的钻头及钻进速度,使其达到最佳进尺效果。

旋挖过程中,应注意土层的变化,并作好记录,与地质剖面图核对。如在钻进过程中遇到孤石与设计图及地质剖面图不符时,应及时通知设计单位、勘察单位及监理工程师。成孔过程中应随时测定桩的倾斜率,将其控制在0.3%以内。

旋挖钻机钻孔取土过程中,利用旋挖机驱动钻杆带动底部焊接合金钻头的钢套管削切土体和岩层。在钻进过程中遇到孤石时,首先将钢套管小距离(不超过mm)超前于钻头钻进,然后切换筒齿钻头,利用筒齿钻头将孤石削切成圆柱体,然后由旋挖机提升钻杆及钻头至地面,操作旋挖钻机钻杆带动钻头小弧度转动,将钻头内的岩石排出。随后将钻杆及钻头回转到孔内进行下一次的循环钻进,直至将孤石打穿。当钻进至接近设计孔深时,换用截齿钻头继续钻进,斜向斗齿在钻头回转时切下石块向斗内推进而完成钻取渣,随后由旋挖机提升钻杆及钻头至地面,拉动钻头上的开关即打开底门,钻头内的石渣依靠自重作用自动排出,钻杆向下放关好斗门,再回转到孔内进行下一斗的挖掘,直至精确钻进至设计孔深,随后换用平底清渣钻头清理孔底的沉渣。

1)钢套管合金钻头

在开孔过程中使用钢套管合金钻头,削切土体和岩层,使钢套管穿越桩机钻孔过程中的复杂地层直至到达稳定的桩端持力层。

采用筒齿钻头进行凿岩,钻进原理及效率分析:底部筒状齿回转切割土层和岩层,将孤石削切成圆柱体,然后由旋挖机提升钻杆及钻头至地面,操作旋挖钻机钻杆带动钻头小弧度转动,将钻头内的岩石排出。随后将钻杆及钻头回转到孔内进行下一次的循环钻进,直至将孤石打穿。,钻进过程不需要完全切磨岩石,只需沿圆周切割岩土体,因此最终往往形成柱状岩心取出,钻进效率较高,能耗相对较小,是常见的入岩钻具。

2)截齿钻头精细磨岩

当钻进至接近设计孔深时,换用截齿钻头继续钻进,斜向斗齿在钻头回转时切下石块向斗内推进而完成钻取渣,随后由旋挖机提升钻杆及钻头至地面,拉动钻头上的开关即打开底门,钻头内的石渣依靠自重作用自动排出,钻杆向下放关好斗门,再回转到孔内进行下一斗的挖掘,直至精确钻进至设计孔深。

3.适用范围

适用于直径为0.6m~2.5m的钻孔灌注桩,灌注桩长度不宜大于40m的隧道、地铁、高层建筑桩基工程。

适用于海边填海区孤石多且分布不均匀、岩层起伏大、地下水位较高、易塌孔等使用普通泥浆及化学泥浆无法成孔的复杂地层。




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