臨近既有線旋挖鑽機幹法鑽孔法及抗滑樁施工方法
2023-12-09 05:10:51 1
專利名稱：臨近既有線旋挖鑽機幹法鑽孔法及抗滑樁施工方法
技術領域：
本發明屬於土木工程施工領域，涉及一種樁的施工方法，尤其涉及一種臨近既有線旋挖鑽機幹法鑽孔法及抗滑樁施工方法。
背景技術：
目前，臨近既有鐵路、公路和既有建築物等黃土地基採用混凝土抗滑樁的施工技術，通常採用人力挖樁過程，但是在施工過程中結合現場的情況對挖樁、築樁的造成很大的難度，並存在以下缺陷:1、在施工過程中，因黃土膨脹而引起塌孔現象；2、溼法泥漿排放引起環境汙染，不利於保護環境和節能減排；3、臨近既有線抗滑灌築樁施工對既有線的影響較大，不能確保施工安全和既有線正常通行。
發明內容
為了解決背景技術中所存在的技術問題，本發明目的是提供一種臨近既有線旋挖鑽機幹法鑽孔方法及抗滑樁施工方法。本發明的技術解決方案是:一種臨 近既有線旋挖鑽機幹法鑽孔方法，其特殊之處在於:包括下述步驟:I)根據既有線要施工的場地的情況，對挖樁地點進行測量定位，並且挖護筒圓坑用於埋設護筒；所述護筒圓坑的直徑大於護筒外徑，並在四周分層回填粘土且夯實；2 )旋挖鑽機自行就位；3)以鑽頭自重並加油壓作為鑽進動力，開孔鑽進；4)待鑽鬥內裝滿砂、土後,提升鑽鬥卸土 ；5)關閉鑽頭活門，轉至鑽進位置，並固定旋轉體上部；6)下降鑽鬥，重複步驟3至5，直至鑽進設計孔底標高；7)進行第一次沉渣處理，處理完後提升鑽鬥，終孔；一種抗滑樁施工方法，其特殊之處在於:包括下述步驟:I)根據既有線要施工的場地的情況，對挖樁地點進行測量定位，並並且挖護筒圓坑用於埋設護筒；所述護筒圓坑的直徑大於護筒外徑，並在四周分層回填粘土且夯實；2 )旋挖鑽機自行就位；3)以鑽頭自重並加油壓作為鑽進動力，開孔鑽進；4)待鑽鬥內裝滿砂、土後,提升鑽鬥卸土 ；5)關閉鑽頭活門，轉至鑽進位置，並固定旋轉體上部；6)下降鑽鬥，重複步驟3至5，直至鑽進設計孔底標高；7)進行第一次沉渣處理，處理完後提升鑽鬥，終孔；8 )成孔後，進行樁孔清孔、下鋼筋籠及焊接、人工二次掏渣清孔及混凝土澆筑前的準備作業；9)抗滑樁成孔4小時後進行混凝土澆築作業；10)採用同排跳打法，重複步驟2至9，依次完成其餘孔；11)在既有線一側與抗滑樁之間，採用人工洛陽鏟成孔，安裝鋼板樁。上述步驟9中混凝土澆築採用幹樁導管法按照水樁法澆築砼。上述幹樁導管法中的導管保持埋深大於2m，但小於6m，砼塌落度控制在18_20cm，灌注的樁頭比設計高0.5 1.0m，所述混凝土澆築作業採用連續灌注。上述步驟9包括混凝土澆築作業前，在孔外試拼導管，一端固定連接在法蘭盤上，一端固定連接輸風管接頭，並灌入70%的水，再輸入4Kpa的風壓。本發明的優點:1、通過採用施挖鑽幹法成孔，可以將對土體的擠壓減至最小，同時利用幹法成孔，充分發揮了黃土地層無水情況下自穩性較好的特性，保證成孔的質量，也避免了溼法成孔中泥漿水滲入土層對黃土土體軟化的影響。2、通過在靠近既有線一側與抗滑樁之間豎向加設鋼板樁，形成有效的防護牆避免了施工過程中土塊、雜物等跌入既有線路，確保了既有線的安全。3、與常用的人工挖孔成孔方法相比較，該施工方法成孔快、成樁時間短、快速形成有效支撐，穩定了既有線路，保證了行車安全。
圖1是本發明臨近既有線混凝土抗滑樁施工工藝流程圖；圖2是本發明同排跳打法施工順序；圖3是本發明樁位平面布置圖。
具體實施例方式本發明臨近既有線旋挖鑽機幹法鑽孔方法，包括下述步驟:I)根據既有線要施工的場地的情況，對挖樁地點進行測量定位，並且挖護筒圓坑用於埋設護筒；護筒圓坑的直徑大於護筒外徑，並在四周分層回填粘土且夯實；2 )旋挖鑽機自行就位；3)以鑽頭自重並加油壓作為鑽進動力，開孔鑽進；4)待鑽鬥內裝滿砂、土後,提升鑽鬥卸土 ；5)關閉鑽頭活門，轉至鑽進位置，並固定旋轉體上部；6)下降鑽鬥，重複步驟3至5，直至鑽進設計孔底標高；7)進行第一次沉渣處理，處理完後提升鑽鬥，終孔；本發明抗滑樁施工方法，包括下述步驟:I)根據既有線要施工的場地的情況，對挖樁地點進行測量定位，並並且挖護筒圓坑用於埋設護筒；護筒圓坑的直徑大於護筒外徑，並在四周分層回填粘土且夯實；2 )旋挖鑽機自行就位；3)以鑽頭自重並加油壓作為鑽進動力，開孔鑽進；4)待鑽鬥內裝滿砂、土後,提升鑽鬥卸土 ；
5)關閉鑽頭活門，轉至鑽進位置，並固定旋轉體上部；6)下降鑽鬥，重複步驟3至5，直至鑽進設計孔底標高；7)進行第一次沉渣處理，處理完後提升鑽鬥，終孔；8 )成孔後，進行樁孔清孔、下鋼筋籠及焊接、人工二次掏渣清孔及混凝土澆筑前的準備作業；9)抗滑樁成孔4小時後進行混凝土澆築作業；10)採用同排跳打法，重複步驟2至9，依次完成其餘孔；11)在既有線一側與抗滑樁之間，採用人工洛陽鏟成孔，安裝鋼板樁。步驟9中混凝土澆築採用幹樁導管法按照水樁法澆築砼。幹樁導管法中的導管保持埋深大於2m，但小於6m，砼塌落度控制在18_20cm，灌注的樁頭比設計高0.5 1.0m，所述混凝土澆築作業採用連續灌注。步驟9包括混凝土澆築作業前，在孔外試拼導管，一端固定連接在法蘭盤上，一端固定連接輸風管接頭，並灌入70%的水，再輸入4Kpa的風壓。其中:混凝土澆築採用幹樁導管法按照水樁法澆築砼；砼灌注前，在孔外試拼導管，一端固定連接在法蘭盤上，一端固定連接輸風管接頭，並灌入70%的水，再輸入 4Kpa的風壓；導管保持埋深大於2m，但小於6m，砼塌落度控制在18_20cm，灌注的樁頭比設計高
0.5 L Om,混凝土連續灌注。本發明採用旋挖鑽幹法成孔法施工混凝土抗滑灌築樁，避免溼法施工黃土膨脹而引起塌孔現象，同時減少溼法泥漿排放而引起環境汙染，有利於保護環境和節能減排，有效解決了臨近既有線抗滑灌築樁施工對既有線的影響，確保施工安全和既有線正常通行。採用挖土鑽頭取土式鑽機取土成孔，樁基成孔通過同排跳打，即先施工1、3、5、7、9號樁，在路基觀測、軌面觀測無變化24小時後再施工2、4、6、8……號樁，抑制既有線側的擠土效應，同時也避免樁基砼質量受成孔施工的擾動，混凝土抗滑樁施工後，再人工採用洛陽鏟方式成孔、安裝鋼板樁，通過鋼板樁抑制靠既有線一側土體的自由剝落。抗滑樁跳孔幹法成孔施工方法:為保證建設質量和進度，對混凝土抗滑樁採取旋挖機進行幹法成孔，跳孔開挖法施工順序施工，進一步避免了成孔作業對土層的擠壓作用，降低對既有鐵路路基本體的水平力，同時很好地提高了抗滑樁的成樁質量，確保既有隴海線的絕對安全；土層提示自上而下為砂質黃土 Q4a13、細圓礫土 Q4a16，砂質黃土層厚約18-22米，細圓石樂土內無地下水，抗滑樁身基本位於砂質黃土層內；由於黃土地層在無水條件下自穩性好，同時在黃土層旋挖機較易切土鑽進，適宜旋挖機採取幹法成孔，採取機械化自動化程度高的如中聯PC250旋挖鑽機，施工中桅杆的垂直度及進尺深度能動態反映在操作室顯示屏上，操作手可根據提示進行調整，因此施工便捷、成孔質量高，施工步驟如下:I)根據要施工的場地的情況，對挖樁地點進行測量定位，並且埋設護筒；所述挖埋護筒圓坑的直徑大於護筒外徑，並在四周分層回填粘土且夯實；2 )旋挖鑽機自行就位；
3)以鑽頭自重並加油壓作為鑽進動力，開孔鑽進；4)待鑽鬥內裝滿砂、土後,提升鑽鬥卸土 ；5)關閉鑽頭活門，轉至鑽進位置，並固定旋轉體上部；6)下降鑽鬥，重複步驟3至5，直至鑽進設計孔底標高；7)進行第一次沉渣處理，處理完後提升鑽鬥，終孔；混凝土抗滑樁施工方法:成孔後，為了避免成孔作業對既有線一側土體產生擠壓效應，利用樁孔清孔、下鋼筋籠及焊接、人工二次掏渣清孔及混凝土澆筑前準備作業等時間間隔，並保障至少4小時進行擠壓應力釋放；在混凝土開始施工後至7天內，避免在相鄰孔位進行成孔作業；樁基混凝土為了保障成樁質量，採取幹樁導管法按照水樁法澆築砼，為了保證砼面上升均勻、填充密實，在混凝土灌注時儘量保持導管在砼面下的最大埋深，按4-6米控制；( I)施工必須堅持的原則:①嚴格控制作業時間抗滑樁成孔後保證至少4小時後進行混凝土澆築作業(為滿足既有線觀測和土體擠壓應力消散有充足時間的需要 )，並嚴格執行設備管理單位現場線路監測人員及施工單位觀測人員全部到崗方能施工的安全要求，其他時間嚴禁施工；②堅持分散施工的原則採取跳打法，即先施工1、3、5、7、9...，對觀測樁進行水平、位移觀測，並與設備管理單位負責線路軌面檢測監控的工務人員每I小時聯繫一次。在路基觀測、軌面觀測無變化24小時後，再施工2、4、6、8……。抑制既有側線的擠土效應，避免土體擠壓造成破壞；(2)施工前的準備工作①樁機的選擇旋挖鑽機選用中聯250C ;②施工放線與定樁位由於放線的準確與否直接影響建築物的位置是否符合「規劃」要求，而樁位的準確與否又直接影響著整個工程的結構，因此，這兩個工序的重要性不容忽視。鑽孔前，對現場進行調查，了解地下管線的埋設情況，對可能影響鑽孔的管線等障礙物進行改移和保護，在墩位處根據設計單位交付的中心樁位測量資料進行核對，現場依照施工圖精確定出鑽孔樁位，補加護樁；(3)樁機就位、對中鑽機就位前，對鑽孔各項準備工作進行檢查。清除雜物，換填軟土並整平夯實，清除面積應滿足鑽孔需要。埋設時護筒中心線應與樁中心線重合，偏差控制在20_以內，並保證護筒的豎直度，挖埋護筒圓坑的直徑大於護筒外徑，然後在四周分層回填粘土並夯實，護筒傾斜度偏差應控制在1%以內；(4)旋挖成孔施工施工時，將鑰匙開關打到電源檔，旋挖鑽機的顯示器顯示旋挖鑽機標記畫面，按任意鍵進入工作畫面。先進行旋挖鑽機的鑽桅起立桅及調垂，即首先將旋挖鑽機移到鑽孔作業所在位置，旋挖鑽機的顯示器顯示桅杆工作畫面；從桅杆工作畫面中可實時觀察到桅杆的X軸、Y軸方向的偏移。操作旋挖鑽機的電氣手柄將桅杆從運輸狀態位置起升到工作狀態位置，在此過程中，旋挖鑽機的控制器通過採集電氣手柄及傾角傳感器信號，通過數學運算，輸出信號驅動液壓油缸的比例閥實現閉環起立桅控制；實現桅杆平穩同步起立桅。同時採集限位開關信號，對起立桅過程中鑽桅左右傾斜角度進行保護。在鑽孔作業之前需要對桅杆進行定位設置，一般情況下，做直孔作業，所以需要對桅杆進行調垂；調垂可分為手動調垂、自動調垂兩種方式；在桅杆相對零位±5°範圍內才可通過顯示器上的自動調垂按鈕進行自動調垂作業；而桅杆超出相對零位±5°範圍時，只能通過顯示器上的點動按鈕或左操作箱上的電氣手柄進行手動調垂工作。在調垂過程中，操作人員可通過顯示器的桅杆工作界面實時監測桅杆的位置狀態，使桅杆最終達到作業成孔的設定位置；在施工過程中，有時也需要斜孔作業；操作人員需要通過顯示器上的自動定位按鈕進行自設定零位，然後再進行相同的調垂操作；施工鑽孔時通過顯示器按鈕直接進入主工作界面，然後進行鑽孔作業。鑽孔時先將鑽鬥著地，通過顯示器上的清零按鈕進行清零操作，記錄鑽機鑽頭的原始位置，此時，顯示器顯示鑽孔的當前位置的條形柱和數字，操作人員可通過顯示器監測鑽孔的實際工作位置、每次進尺位置及孔深位置，從而操作鑽孔作業。在作業過程中，操作人員可通過主界面的三個虛擬儀表的顯示一一動力頭壓力，加壓壓力、主卷壓力，實時監測液壓系統的工作狀態；旋轉開孔，以鑽頭自重並加壓作為鑽進動力，一次進尺短條形柱顯示當前鑽頭的鑽孔深度，長條形柱動態顯示鑽頭的運動位置，孔深的數字顯示此孔的總深度；當鑽鬥被旋轉擠壓充滿鑽渣後，將其提出地表 ，操作迴轉操作手柄使機器轉到棄渣車的位置，將鑽渣裝入棄渣車，完畢後，通過操作顯示器上的自動回位對正按鈕機器自動回到鑽孔作業位置，或通過手動操作迴轉操作手柄使機器手動回到鑽孔作業位置；此工作狀態可通過顯示器的主界面中的回位標識進行監視；旋轉開孔後，以鑽頭自重並加壓作為鑽進動力；當鑽鬥被旋轉擠壓充滿鑽渣後，將其提出地表，裝入棄渣車，同時觀察監視並記錄鑽孔地質狀況；混凝土樁基砼施工方法:砼灌注前，安排專人從爬梯入孔進行鑽渣清理，導管提前進行試壓，在孔外試拼導管，一端用螺栓將加膠墊的鋼板連接在法蘭盤上，一端連接輸風管接頭，先灌入70%的水，然後再輸入4Kpa的風壓，滾動導管數次經過十五分鐘不漏水為合格，導管內徑30cm，法蘭盤連接，底節長4m，其餘節段為lm、2m，接頭處設錐形護套，以防提升導管時鋼筋籠掛起，導管下放的長度距孔底0.3-0.5m為宜；砼灌注時嚴格按照施工配合比進行，初次拌制0.5m3砂漿，其稠度和規格與砼相同，出料鬥的容量應使首批灌注下去的砼能滿足導管初次埋深Im以上，灌注過程中，導管在任何時候都保持埋深大於2m，但小於6m，為保證質量及灌注順利，砼塌落度控制在18-20cm,施工時,5仝由攪拌站拌合，5仝運輸車運輸，5仝輸送泵燒築，吊車抽拔導管，灌注中隨時測量砼面高度，隨時做好記錄，灌注的樁頭比設計高0.5 1.0m,混凝土應連續灌注，嚴禁有夾層和斷樁；人工洛陽鏟成孔施工鋼板樁:等全部抗滑樁施工完成後，並達到設計強度後，開始在靠既有線一側與抗滑樁之間施工鋼板樁，為避免擾動土層，採取人工洛陽鏟成孔，吊車配合安裝鋼板樁，鋼板樁孔採用細石混凝土回填，鋼筋棍搗密實。至此，既有線的抗滑樁防護的施工措施全部完成；既有線動態監測:堅持五定原則「定人、定時、定點、定儀器、定方法」；①觀測樁的設置:觀測樁設置在緊靠護欄外側路基面上，為埋深2m的木樁(IOcm,在樁頂打入水泥釘形成觀測固定點，間距10m，測量3次取平均值為設計坐標與高程，之後每次觀測對比該設計值算出變化量；②觀測頻次:施工時間觀測2小時一次，打樁處前後20m範圍內I小時一次，有異常地段內為I小時一次。施打完後觀測頻次一天兩次，持續3天；③觀測標 準:根據鐵路工務部門提供的觀測限制，在既有線不限速的情況下，路基水平變化量大於2mm/d或累計水平變化大於IOmm時必須停止施工；在既有線限速的情況下，路基水平變化量大於8mm/d或累計水平變化大於20mm時必須停止施工，分析原因，制訂補救措施；④觀測作業:採用蘇一光DSZ2+FS1水準儀、索佳SET210全站儀控制豎直變化和水平變化，精確到0.1mm，觀測工作有架子隊測量工程師專門負責，觀測控制點為CP III控制
佔.
質量控制:I)測量放樣，嚴格執行《新建鐵路工程測量規範》(TB/10101-99)；2)根據設計提供的控制點，施放軸線和樁位，每個樁點打木樁，並引出護樁，到樁機就位後再進行複測；3)測量定位、放線、覆核工作由專人負責，對測量儀器定期檢查，做好測量定位放線的原始資料，形成的定位、放線測量成果資料用書面形式報監理和業主覆核檢查；4)成孔檢查成孔達到設計標高后，對孔深、孔徑、孔壁、垂直度等進行檢查，不合格時採取措施處理。成孔檢查方法根據孔徑的情況來定，當鑽孔為幹孔時，可用重錘將孔內的虛土夯實，採用直接用測繩及測孔器測，在混凝土澆筑前採取人工從爬梯進入孔內進行人工清底；安全措施:具體措施如下:(I)既有線鐵路附近樁機等大型機械施工應有切實可行的機械防傾措施，施工平臺承載力應大於1.2倍的施工最大荷載(線路橫斷面方向施工平臺承載力應均勻)，防止機械發生機械傾覆；(2)施工用電應符合國家有關規範要求。臨時電力及照明嚴格按照安全規定執行和設置，不得變通。在施工作業區、施工道路、臨時設施、辦公區和生活區設置足夠的照明；(3)施工靠近既有線的壓樁過程中，嚴禁樁機下面站人。全液壓樁機及起重攝備，在地面上鬆軟環境下施工時，場地要鋪填碎石，平整壓實；(4)全液壓樁機施工時，應保證樁架的平整度，以免樁機傾倒；(5)遇6級以上颱風時應停止作業，並將鑽杆放倒；(6)工地內合理布置排水溝，排水溝不得妨礙工地內的交通；(7)採取跳打法幹法成孔施打先施工單數樁孔，施工期間做好路基觀測樁水平沉降位移觀測，並聯繫工務單位進行線路軌面監測監控。經過路基觀測、軌面檢測無變化，4小時後方可按上述方法打雙數樁，並嚴格按設計要求和施工規範進行；(8)在既有線不限速的情況下，路基水平變化量大於2mm/d或累計水平變化大於IOmm時必須停止施工，與監理和設備管理單位(工務段)共同分析原因，制定補強措施；採用旋挖鑽機幹法成孔施工，無泥漿汙染、低噪聲，有利於環保，現場施工標準化作業易達標。節約環保措施費、標準化工地建設費、現場管理人員經費、既有線防護措施費等，取得了良好的經濟效益；在臨近既有線混凝土抗滑樁施工中，採用旋挖鑽機幹法成孔施工，通過放置成孔後至澆筑前至少4小時的時間間隙，用於應力釋放孔，混凝土抗滑樁施工採取跳打方式並對既有線實施動態觀測，施工期間未對既有線路造成影響，保證既有線的正常運營和臨近既有線的節點工期·，為施工提供經驗，取得了很好的社會效益和經濟效益。
權利要求
1.一種臨近既有線旋挖鑽機幹法鑽孔方法，其特徵在於:包括下述步驟: 1)根據既有線要施工的場地的情況，對挖樁地點進行測量定位，並且挖護筒圓坑用於埋設護筒；所述護筒圓坑的直徑大於護筒外徑，並在四周分層回填粘土且夯實； 2)旋挖鑽機自行就位； 3)以鑽頭自重並加油壓作為鑽進動力，開孔鑽進； 4)待鑽鬥內裝滿砂、土後,提升鑽鬥卸土； 5)關閉鑽頭活門，轉至鑽進位置，並固定旋轉體上部； 6)下降鑽鬥，重複步驟3至5，直至鑽進設計孔底標高； 7)進行第一次沉渣處理，處理完後提升鑽鬥，終孔。
2.一種抗滑樁施工方法，其特徵在於:包括下述步驟: 1)根據既有線要施工的場地的情況，對挖樁地點進行測量定位，並並且挖護筒圓坑用於埋設護筒；所述護 筒圓坑的直徑大於護筒外徑，並在四周分層回填粘土且夯實； 2)旋挖鑽機自行就位； 3)以鑽頭自重並加油壓作為鑽進動力，開孔鑽進； 4)待鑽鬥內裝滿砂、土後,提升鑽鬥卸土； 5)關閉鑽頭活門，轉至鑽進位置，並固定旋轉體上部； 6)下降鑽鬥，重複步驟3至5，直至鑽進設計孔底標高； 7)進行第一次沉渣處理，處理完後提升鑽鬥，終孔； 8 )成孔後，進行樁孔清孔、下鋼筋籠及焊接、人工二次掏渣清孔及混凝土澆筑前的準備作業； 9)抗滑樁成孔4小時後進行混凝土澆築作業； 10)採用同排跳打法，重複步驟2至9，依次完成其餘孔； 11)在既有線一側與抗滑樁之間，採用人工洛陽鏟成孔，安裝鋼板樁。
3.根據權利要求2所述的抗滑樁施工方法，其特徵在於:所述步驟9中混凝土澆築採用幹樁導管法按照水樁法澆築砼。
4.根據權利要求3所述的抗滑樁施工方法，其特徵在於:所述幹樁導管法中的導管保持埋深大於2m,但小於6m,輪塌落度控制在18_20cm,灌注的樁頭比設計高0.5 1.0m,所述混凝土澆築作業採用連續灌注。
5.根據權利要求2或3或4所述的抗滑樁施工方法，其特徵在於:所述步驟9包括混凝土澆築作業前，在孔外試拼導管，一端固定連接在法蘭盤上，一端固定連接輸風管接頭，並灌入70%的水，再輸入4Kpa的風壓。
全文摘要
本發明提供一種臨近既有線旋挖鑽機幹法鑽孔方法，包括下述步驟1)根據既有線要施工的場地的情況，對挖樁地點進行測量定位，並且挖護筒圓坑用於埋設護筒；護筒圓坑的直徑大於護筒外徑，並在四周分層回填粘土且夯實；2)旋挖鑽機自行就位；3)以鑽頭自重並加油壓作為鑽進動力，開孔鑽進；4)待鑽鬥內裝滿砂、土後，提升鑽鬥卸土；5)關閉鑽頭活門，轉至鑽進位置，並固定旋轉體上部；6)下降鑽鬥，重複步驟3至5，直至鑽進設計孔底標高；7)進行第一次沉渣處理，處理完後提升鑽鬥，終孔。本發明利用幹法成孔，充分發揮了黃土地層無水情況下自穩性較好的特性，保證成孔的質量，也避免了溼法成孔中泥漿水滲入土層對黃土土體軟化的影響。
文檔編號E02D5/34GK103243708SQ201310167498
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月8日 優先權日2013年5月8日
發明者王軍寧, 甘世好, 趙龍濤, 李綱 申請人:中鐵十局集團西北工程有限公司