找旋挖钻机施工教育

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旋挖钻机以其高效、环保、便捷的施工工艺正在逐步取代人工挖孔、冲击钻及回旋钻施工等传统的施工方式。但在其诸多施工强项之中,也难免有一些劣势,如何能够有效防止施工中的桩孔偏斜已成为旋挖钻机施工过程中的一项重点工作。

2009年11月开工的杭州钱江通道南接线工程段属“上三角都市圈高速公路网规划方案”中“七纵”之一江苏盐城至绍兴高速公路。在工程开工的1#、6#及8#初始标段,全部采用旋挖钻机进行桩基孔施工。

主要工程地质如下:

浅部地层为耕植土及稍密—中密粉土、粉砂,中部为海积流塑淤泥质粉质土,夹带薄层粉土、粉砂,下部多为粉质黏土,底部为冲击粉细砂、中砂、圆砾及强—中风化砂砺岩。

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通过观察间隙判定钻杆垂直度

工程孔偏斜标准要求在50 cm以内,而施工初期大部分旋挖钻机成孔偏差在70~80 cm,部分旋挖钻机成孔偏差在1 m以上。为了满足设计方要求,超差孔均要重新扫孔,甚至填埋重新成孔。对旋挖钻机而言,扫孔修偏不但费事费力,而且浇注混凝土会严重超方。其中,最为严重的是8#标段的一个直径1.6 m、深88 m的孔,扫孔修偏就用时3天,超灌近100 m3混凝土。

问题分析

斜孔的发生可以归咎为3个主要因素。

地层的原因

地层的力学强度分布不均极易诱发斜孔。实践发现,在斜岩层、石灰岩溶洞地层、孤石漂石地层、硬质岩层、软硬交替变换地层以及卵石层都很容易发生斜孔事故。

设备的原因及诊断

桅杆偏斜

由于设备、调试或者机手操作等原因,个别旋挖钻机的桅杆自动调垂功能并不能保证桅杆的垂直度,桅杆会有轻微的偏斜。

在施工过程中,旋挖钻机振动引起的底盘不均匀沉降、液压缸泄压等原因也会引起本来垂直的桅杆有偏斜。

桅杆是否偏斜,可以通过以下3点来进行诊断:①以周围竖直物体(房屋)为参照物,对桅杆进行初步判定。②将钻头移除,从动力头正下方观察钻杆与动力头键条间隙,通过3根键条是否与动力头的3组间隙相等进行判定。③用手扳动钻杆方头旋转,如果桅杆垂直,钻杆不受横向约束,转动阻力较小,如果转动阻力较大,也可以判定桅杆有偏斜。

钻杆的原因  钻杆直线度或者钻杆方头存在问题时,钻孔也可能出现偏斜。

诊断方式:①钻杆问题可以从钻具的磨损情况表现出来,经常使用的钻具会出现一边磨损大,一边磨损小的现象。②用软细绳悬吊一个重物,固定在钻杆方头附近,缓慢旋转钻杆,测量钻杆方头4个平面与垂线的间距,来判定钻杆方头或者钻杆是否存在偏斜。

钻具的原因

钻具的原因种类较为多样,比如,钻头连接方、中心导向锥没有位于筒体中心位置,钻齿布置不合理,使得钻进时受力不平衡,筒体锥度过大,筒体内部受结构限制(解锁结构、连接轴或斜板等)形成渣土堆积等。凡是由于钻具原因而出现斜孔的情况,钻具必定受力不平衡,筒壁、导条及钻齿的磨损也会出现不对称的现象。

操作的原因

操作机手囿于固有的思维和操作习惯,在施工过程中,不能针对地质变化以及由于振动引起的底盘不均匀沉降等情况灵活处理,从而造成斜孔。

方头与杆同轴度检查

解决措施

在工法工程师和售后服务工程师的密切配合下,通过实地勘验,发现钱江通道地质属于软硬交替变换地层及卵石层。针对工程中出现的斜孔具体情况,有针对性从地质、设备和操作人员培训入手,采取的具体措施如下:

1
①平整施工场地,在软硬不均的桩位垫铺钢板以消除底盘的不均匀沉降。
2
②检查液压缸和标定桅杆,重设自动调垂功能。工作过程中用坐标仪标定桅杆的垂直度,观察在施工过程中是否超差,防止施工时因地表下沉、液压缸泄压等原因引起的桅杆偏斜。
3
③用坐标仪检察钻杆,检看动力头与随动架同轴度是否超差。
4
④用塞尺检测动力头滑架与桅杆导轨间隙是否均匀。尤其是针对1#工地一台三一SR280型旋挖钻机频繁出现斜孔的原因,对主机进行了以上检查,最终发现随动架与动力头同轴度超差严重,经过更换随动架使斜孔问题彻底解决。
5
⑤对钻斗尤其是边齿进行改造、补强,对角度及分布尺寸进行修正。

解决效果

通过采取一系列的工法措施,使得成孔的偏差绝大部分控制在50 cm以内,达到了很好的解决效果,成功解决了孔超差的问题。尤其是在开工的2#标段,综合采取上述措施后,利用徐工XR360型旋挖钻机对直径2.0 m 、深90 m的孔进行试桩,垂直度偏差不超过15 cm。

工法小结

当旋挖钻机和钻具已经确定后,在操作方面,要密切注意和遵守以下5方面的要求:

1
①位于偏岩、孤石地层初始位置处开始使用筒钻钻进,并严禁加压。要采用浮动钻进甚至吊着钻杆钻进的方法,当钻具进入全断面岩层一段距离后再开始逐渐加压。
2
②硬质岩层使用脉冲加压,严禁单次钻进加压过大、时间过长,旋挖钻机长时间被支起。加压后要及时释放,严禁在旋挖钻机被支起后进尺过大过深。
3
③在软硬变化地层钻进时,每单斗进尺的前10~20 cm,钻头容易发生错位或者偏斜,此时应尽量减小加压力,等进尺深度超过钻齿和钻底高度后,再逐渐增大压力。在软硬交织及卵石层,对上斗已成孔段做2~3圈的高速扫略。找旋挖钻机施工教育
4
④在易斜孔地层宜选用直筒加长加高钻具,避免使用锥筒钻头,慎用螺旋钻头。
5
⑤当提钻后发现钻杆键条带泥或者提放钻有受滞情况时,可以初步判断钻孔有偏斜,此时可通过调节上车回转、桅杆液压缸(调节桅杆Y坐标)将钻杆置于孔中心位置钻进,并在偏斜处多次空转扫孔。

总之,旋挖钻机施工过程中出现的孔斜现象,不是单纯由设备、地质上的客观,或由操作上的主观,亦或是其他某一种因素造成的,因此,必须多角度、多方面综合考虑出现问题的原因。

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作者: wenchaoa

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