基建工程为什么选择旋挖钻机施工?
( 1) 施工速度快。
由于旋挖桩机施工靠底部带有活门的筒式钻头回转破碎岩土, 并直接将其装入钻斗内提升运至地面, 无需将岩土搅碎靠泥浆返出孔外, 平均每分钟进尺可达50cm 左右。施工效率在适合的地层同比钻、冲孔桩机可提高5~6 倍。
( 2) 施工精度比较高。
施工过程对桩深度、垂直度、钻压、钻筒内装土容量等均可以通过机身电脑控制。
( 3) 噪声小。
旋挖机施工的噪声主要来自机身发动机的声音,其余部件几乎没有摩擦声特别适合在市区或居民区使用。
(4) 有利于环保。
旋挖桩机施工泥浆用量比较少, 施工过程中泥浆的主要作用在于增加孔壁的稳定性, 甚至在土层稳定性比较好的区域可以使用清水代替泥浆钻孔施工, 大大减少了泥浆的排放, 对周围环境的影响比较小, 同时节省了泥浆外运的成本。
( 5) 可自行行走, 移机方便。
只要场地承载力能满足旋挖桩机自重要求, 其本身靠履带可以自行移动, 无需其他机械配合。
( 6) 机械化程度比较高。
施工过程不需要人工进行钻杆的拆除和组装, 无需进行泥浆清渣处理等, 可降低工人的劳动强度, 同时节约人力资源。
( 7) 无需提供动力电源。
目前市场上使用的小型旋挖钻机都采用机身柴油发动机提供动力, 对施工场地没有用电情况下, 尤其适用, 同时也省去对电缆的拖运布设和防护, 安全性相对比较高。
( 8) 同条件下, 单桩承载力比钻孔灌注桩高。
由于小型旋挖机靠筒底角刃切土成孔, 成孔后孔壁比较粗糙, 同钻孔桩比较孔壁几乎没有泥浆的涂抹作用, 成桩后桩体与土体的结合程度比较高, 相对而言单桩承载力要高。
(9) 适用地层广泛。
如果在旋挖桩机施工过程进行相应的技术控制, 由于旋挖桩机配置钻头的多样性, 旋挖桩机可以适用各种地层, 在同一个桩施工过程可以全部由旋挖桩机完成, 不需要选用其他机械配合成孔。
( 10) 易于管理。
由于旋挖桩机自身特点, 同比钻、冲孔桩施工过程中所需机械和人员大大减少, 同时用电要求不高, 从管理角度来讲, 易于管理和节省管理成本。
(11) 价格低廉,投资成本低 回报快
由于近年来小型旋挖钻机产品的问世,大大降低了基础施工中钻进设备的购买成本。不超百万的设备纷纷推出,有的甚至投资十几万元,就可以拥有一套属于自己的施工设备,轻松当老板.
旋挖钻机施工规范中允许垂直度偏差为1%度,假设为100米的桩长允许偏差范围是1.7米左右,如果是50米的桩长就是0.85米左右。
当前很多基础工程检验设备都已采用超声波检验仪,对桩长,桩径和垂直度检验非常,如果超出规范范围,需修复处理。
偏孔危害:
1、带杆:偏孔较多会造成钻杆之间形成一股径向力,提钻时可能会造成带杆。
2、损伤钻杆:由于桅杆是垂直的,但孔是偏的,因此造成动力头下方的钻杆成为了损伤点(径向)。
3、卡钻:急剧偏孔位置会刮蹭到钻斗开斗装置,钻斗底门打开,增加卡钻几率。
4、影响下笼 :孔内偏差过多时,特别是急剧偏孔时,造成卡钢筋笼,妨碍下钢筋笼。
5,、埋钻铸管 :钢筋笼会随孔偏弯曲,因此造成灌注时刮钢筋笼,提升埋钻铸管的几率。
偏孔现象:
1、急剧偏孔
急剧偏孔一般都是由地质造成,由于风化岩分布不均,岩石分布不均匀等,下放主卷到孔内某一位置时钻斗突然被卡住,或钻杆突然偏向一侧,说明孔内某一位置急剧偏差。
2、缓慢偏差
下放主卷时随着孔深的延长,节钻杆靠向护筒一侧而偏离中心,而随着继续下放钻杆节钻杆始终朝一方向靠近护筒,说明孔内是朝一个方向缓慢偏差,靠的越近孔偏的越多。
3、无规律偏差
随着钻杆下放,节钻杆左右摇晃,或在干孔钻进时可直视孔内无规则螺旋式偏差现象,这种偏差现象多数是由全、强风化岩层,由于钻斗钻进时受力不均匀而导致纵向偏差。
偏孔原因:
1、地质:地质是偏孔主要原因,如果地质都是黄土层、粘土层,那么孔内就不会出现偏差现象,多数是由地质变化,风化岩、岩石分布不均,导致钻进时钻斗受力不均匀而造成的。
2、钻斗:钻斗主要功能是切削钻进,但另外也具备导向防偏功能。钻斗中心先导尖具有定位功能、同时先导尖可改变钻进顺序,钻齿的数量及角度是否一致,钻体两侧边刀或防护条的高度是否一致,这些细节可让钻斗钻进时左右受力均匀而预防偏差。
3、操作:当孔内有岩石、漂石、卵石、风化岩层,需控制浮动、加压方式,如果快速钻进都会造成急剧偏孔。
如何预防:
1、了解地质:考察工程时通过地质报告、岩芯取样、地理环境等等,详细了解地质情况。
2、钻斗:通过实际验证,螺旋钻斗就比双底捞沙斗能更好地预防偏差,原因是螺旋钻斗的钻进阻力小,在加于先导钻进方式可有效预防偏孔。
3、优化钻斗:尽可能地优化钻斗,让其钻斗降低钻进阻力,特别是中心先导尖具有定位作用,可有效预防偏孔。
4、导向钻斗:可在螺旋钻斗或双底钻斗钻体上方焊接与孔径相符的2米长护筒,通过加长钻斗导向钻进,此方法可有效预防偏孔。
5、操作:控制浮动、加压、转速、控制钻进速度可有效降低偏差。
6、钻进方式:通过振动和负载判断当前地质情况,而改变钻进方式:比如切削式钻进、破碎式钻进、拨动式钻进和碾磨式钻进,通过改变钻进方式也可有效预防偏孔。
旋挖钻机是我国近年来才引进发展起来的一种施工设备,该钻机以其机、电、液一体化的高度集中、工作系统的优化设计、转场和现场移位灵活等优点,使建筑领域特别是灌注桩领域的面貌焕然一新;同时以其率、高质量、无污染等特点占领市场,为多数和设计单位所接受。
在近年的钻机使用过程中,各使用单位均采取了行之有效的措施,经济效益和社会效益较为可观,但也出现了个别问题。本文针对钻机在施工过程中易发生的、危害较大的事故卡钻的原因作一些分析,并提出相应对策,与同行们共同探讨。
卡钻的原因:
所谓卡钻,是指旋挖钻机在钻进或提升过程中,由于非钻机本身的原因,即钻机的各系统工作正常时,出现正反转动作均无法进行、且主卷扬无法将钻杆提起,然后反复重复以上动作,也无法恢复正常工作的情况。
根据近几年一些卡钻事故的调查分析,初步认为卡钻的主要原因有以下几方面:
1、在钻进和提升过程中,孔壁发生大面积塌方而造成埋钻,使钻头既无法进行正反转,也无法提起。这种情况在密实度不太大的砂卵层或流砂层较易发生。
2、由于操作手在钻进时操作有误,一次进尺太深,造成孔壁缩径,使钻头筒壁与孔壁间的间隙消失而造成卡钻。此种情况在粘泥层或砂层变为粘泥层时易为发生。
3、钻头边齿、侧齿磨损严重,成孔直径无法保证尺寸要求,使钻筒外壁与孔壁间无间隙,同时钻进过深而造成。
旋挖钻机在根据土层钻进至淤泥层、粘性土、泥土、粉质土、(泥)砂层时采用普通钻具抓斗进行旋挖作业,当遇至卵(漂)石层、强风化岩层、冻土、风化基岩等地层时换为金刚石截齿钻具进行切割钻进。当钻进至设计孔深后,金刚石截齿钻具取下调换成可闭合式抓斗进行碎石抓取,直至达到设计沉渣厚度后即可成孔报验完成钻孔任务。
桩基础是目前各类工程中常用的重要基础形式之一,其中钻孔灌注桩由于施工工艺成熟、安全性高、地层适应性强等优点,被广泛应用于高层建筑、大中型桥梁工程施工中。但由于传统的钻孔机械主要为回转循环类钻机和冲抓类钻机,受钻机自身结构特点及施工工艺特点,钻进速度较慢,并且在施工过程中循环泥浆、噪声等的污染较大。近年来,在许多工期要求较紧的项目或者环保要求较高的市区重要中,一种新型的钻机――旋挖钻机正逐步取代传统钻机,在高层、超高层建筑等地基基础工程施工中发挥着重要的作用,故我方选用旋挖钻机进行本工程各类桩的钻进用具。
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