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分析旋挖機在軟泥地層發生吸鑽、塌孔和卸渣等問題

文章出处:南京無限達工程設備有限公司人氣:-发表时间:2018-10-11 00:00:00【
摘要 : 南京無限達以安徽安慶旋挖鑽機在軟泥地層施工典型案例進行分析吸鑽、塌孔和卸渣等問題......

淤泥地层一直以来都是旋挖鑽機施工的一个难点。其原因在于淤泥地层的工程性质特别差,其流塑状态导致旋挖鑽機在該地層施工時縮頸、吸鑽以及塌孔等不良工況頻頻發生。此外,由于淤泥質黏土的黏性較大,鑽鬥卸渣困難的現象也非常普遍。並且,由于淤泥地層承載力低,施工時也容易出現地層的不均勻沈降,存在中大型鑽機發生傾覆的隱患,因此鑽機就位之前盡量對地表進行處理,用回填碎石土或者使用厚鋼板墊平,以增加地表承載力,確保鑽機能在平穩的狀態下施工。

典型案例

2018年9月,安徽安庆某高鐵桩基工程,采用旋挖鑽機,配套φ445-4×13机锁式钻杆,钻头为双开门嵌岩捞砂斗。钻孔孔径0.8m、1.0m,孔深30~37m不等。地质分层大致为:0~8m为人工填土;8~23m为淤泥质土;23~25m为卵石;25~32m为黏土;32~37m为强风化红砂岩。

旋挖钻在软泥地层吸钻、塌孔、超方和卸渣困难等问题.jpg

在召请南京无限达支持之前,钻机在该场地连续4次钻孔都失败了,原由在于钻进至8~22m淤泥层时会出现不同程度的塌孔事故,即便末了成孔,但灌注超方严重(超方率达到1.40以上)。以上重重困难无法解决,以致于施工方要更改设计,准备放弃旋挖钻孔灌注桩,改用打击管桩来代替。后来在南京无限达支持下,才顺利使用旋挖鑽機成桩了。

問題分析

在有淤泥質地層進行旋挖施工時,以下3點需要特別留意:

一、在鑽機的操作方式上要慢速鑽進,提鑽和下鑽均要緩慢、均勻,且每次鑽深不宜過大,以每次下鑽“少進尺、勤提鑽”爲原則。在鑽鬥到達上次進尺深度之前就要開始慢速正鑽,將上次受擾動的淤泥緩慢地吃入鑽鬥內。然後將下鑽速度和旋轉速度都維持在較慢的範圍內,防止下鑽過快來不及進入鑽鬥的淤泥受到較大擾動充斥到鑽體與孔壁之間變爲流態,同時慢壓慢鑽也可以防止偏鑽。此外,下鑽和提鑽時的動作也不要過猛,以防孔壁淤泥坍落而埋住鑽頭,同時也可防止由于提放鑽過快時,鑽頭對孔周已形成的泥皮造成破壞,從而釋放出孔壁上流塑狀淤泥,增大塌孔概率。同時還要避免一次進尺過深,否則容易造成過量的黏土在鑽鬥內互相擠壓,形成整體,增加卸渣難度。可在進尺20~30cm後暫停加壓和旋轉,使泥漿可以進入黏土和鑽體之間起到潤滑作用,之後再循環加壓鑽進。

二、若是水下鑽進,則應適當加大護壁泥漿的黏稠度,或直接向樁孔內投擲適量黏土塊,然後下鑽在軟土段,不進尺研磨一段時間再繼續鑽進,這樣利用黏土將孔壁擠密,增大孔壁泥皮的厚度。

三、若采用加長護筒或跟管鑽進的辦法維護孔壁穩定,則須加快後續工序(吊裝鋼筋籠、灌注混凝土)的施工速度,並要及時拔出護筒,以防時間過長或樁孔內灌滿混凝土後起拔護筒困難。

解決措施

一、由于現場觀察泥漿的黏度不夠,泥漿護壁的效果並不好。爲提高泥漿的護壁能力,就地取材,在現場挖了3鬥黏土倒入泥漿池再充分攪拌以提高泥漿黏度和比重。

二、在鑽具選型方面,南京無限達師傅現場指導換掉不帶流水孔的鑽頭,而改用帶內流水孔的鑽鬥,以使提鑽時泥漿實現上下流通,避免産生的“活塞效應”對孔壁産生壓力,阻止淤泥流動,取得了明顯效果。

三、現場指導操作手調整操作方式,在淤泥層鑽進過程中要遵循“三降”和“三減”原則。所謂“三降”,是指降低放鑽速度、降低旋轉速度、降低提鑽速度;“三減”是指減少單鬥進尺、減少鑽壓、減少合鬥門時的旋轉速度和圈數。通過綜合采取以上措施,較好地保持了淤泥的初始狀態,頻頻出現的塌孔現象從而得到明顯抑制,相應地鑽進速度也有了明顯提高。解決效果經過南京無限達師傅進行現場改善,該工地在此後的施工過程中再無塌孔現象出現,並且超方率也由原來的1.40降低到1.15左右,使超方問題也得到了很好的解決。施工方和甲方對改進後的施工效果很滿意,打消了更改設計的念頭。

工法小結

在淤泥質地層的鑽進過程中,能否解決好吸鑽、塌孔、超方和卸渣困難等問題的關鍵是能否正確選擇與之相適應的施工工法。

具體講,在淤泥層施工,對于中大直徑的樁孔,鑽頭選用土層雙底撈砂鬥即可;對于直徑小的孔,可采用單開門雙底土層撈砂鬥,對于鑽進具有一定黏性的淤泥質土也可選擇體開式鑽頭或者帶有流水孔的直螺旋鑽頭。但是不論選擇何種鑽具在淤泥層施工,都應該盡量增加或加大鑽頭的流水孔,以防止鑽進過程中由于鑽頭上、下液面不流通而導致鑽底負壓過大,形成吸鑽。

對于常見工況而言,改善泥漿性能、改進鑽頭結構以及優化操作方式這三方面是現場解決問題的主要思路。只要我們合理選擇鑽具、泥漿、鑽機操作方式,大部分含淤泥層地質的旋挖施工問題都能夠得到妥善解決。

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