流砂層是旋挖鉆機(jī)施工中常見(jiàn)的一種不良工況,多為接近于流體狀態(tài)的砂粒土層。砂粒土的礦物成分以石英,長(zhǎng)石及云母等原生殘余礦物為主,其塑性極低或無(wú)塑性。砂類(lèi)土一般都沒(méi)有連結(jié),呈單粒結(jié)構(gòu),透水性強(qiáng)、壓縮性低,且壓縮過(guò)程甚快,內(nèi)摩擦角較大,承載力較高。
粉砂、細(xì)砂、礫砂層等地層受結(jié)構(gòu)松散、地下水位高、抗剪強(qiáng)度較差的影響,工程施工中特別容易發(fā)生潛蝕,塌孔等現(xiàn)象,造成擴(kuò)徑、超方、泥漿含砂量高、沉渣層過(guò)厚等施工質(zhì)量問(wèn)題,甚至?xí)l(fā)生局部坍塌或樁孔整體坍塌,進(jìn)而埋鉆等嚴(yán)重后果。在該地層施工最安全的方法是采用全護(hù)筒,但由于代價(jià)昂貴,很難在國(guó)內(nèi)使用。在目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有條件下,只能通過(guò)有效使用泥漿護(hù)壁和改進(jìn)鉆進(jìn)操作方法等工藝手段,來(lái)防止事故發(fā)生,最大程度降低事故出現(xiàn)率,提高成孔合格率。解決塌孔問(wèn)題主要在于防止初始塌孔的形成,防止發(fā)生連續(xù)塌孔的惡性循環(huán),即:解決塌孔主要在于防,而不是在于救。
旋挖機(jī)泥漿護(hù)壁施工圖
1、合理調(diào)配泥漿,針對(duì)流塑地層的特點(diǎn),需要配置高粘度,中等容重的泥漿進(jìn)行護(hù)壁。鑒于國(guó)內(nèi)膨潤(rùn)土質(zhì)量好壞不一、泥漿粘度要求較高等原因,泥漿的配比可按照如下方案:
水:膨潤(rùn)土:CMC:純堿=1000:140:2.5:4,并加入少許粘土攪拌均勻后,控制泥漿容重在1.20左右,粘度不小于45s,PH〉8。尤其值得注意的是:在泥漿池中加入膨潤(rùn)土、纖維素、純堿后需靜置一段時(shí)間(24小時(shí)),待膨潤(rùn)土完全水合后,在泥漿池中倒入粘土,用長(zhǎng)臂小挖掘機(jī)充分?jǐn)嚢?。且在開(kāi)鉆前2小時(shí)用小挖掘機(jī)再次攪拌,開(kāi)鉆前檢測(cè)所配置的泥漿是否達(dá)到要求(挖掘機(jī)攪拌過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻注意測(cè)量泥漿各參數(shù)值,達(dá)到工程所需值后即可停止攪拌),否則再向泥漿池中酌情添加原料;
2、在鉆頭上設(shè)置通氣孔,保證提鉆過(guò)程中鉆頭上下泥漿流動(dòng),防止出現(xiàn)提鉆過(guò)程中的真空現(xiàn)象;
3、保持泥漿液面高出地下水水面2~3m,可以通過(guò)加高護(hù)筒或在孔周?chē)O(shè)置粘土壩來(lái)實(shí)現(xiàn);
4、調(diào)整操作方式:控制泥漿液面,并在鉆孔過(guò)程中始終保持距護(hù)筒上邊緣30~40cm。(特別在提鉆時(shí))。鉆至軟土及砂層時(shí):軟土和砂土層為易塌孔地層,操作時(shí)要盡量注意減少對(duì)孔壁的沖刷和擾動(dòng),操作方法嚴(yán)格遵循“三慢”原則:即提、放鉆及鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速慢,通過(guò)嚴(yán)格控制鉆具的運(yùn)動(dòng)速度,來(lái)減少泥漿對(duì)孔壁的擾動(dòng),并為泥皮形成留足時(shí)間;地面觀察:時(shí)刻關(guān)注泥漿液面,當(dāng)發(fā)現(xiàn)泥漿液面突然下降且大量泡沬涌出時(shí),可判斷出現(xiàn)局部塌方,應(yīng)立即停止鉆進(jìn)并保證在鉆斗斗底打開(kāi)的情況下,緩慢地提升鉆頭,防止因擾動(dòng)而引起二次塌方;局部塌方事故處理:當(dāng)發(fā)現(xiàn)有局部塌方時(shí),繼續(xù)向孔內(nèi)注入泥漿同時(shí)提出鉆頭,用挖掘機(jī)向孔內(nèi)傾倒足量粘土,然后下放鉆頭反轉(zhuǎn)壓實(shí)粘土,邊壓邊反轉(zhuǎn),待穩(wěn)定后再用前文所述方法鉆進(jìn)。
小型旋挖鉆機(jī)流沙層施工圖
在操作的過(guò)程中要注意如下事項(xiàng):在鉆進(jìn)過(guò)程中還應(yīng)時(shí)刻注意泥漿液面,若發(fā)現(xiàn)有塌方跡象時(shí)應(yīng)盡快采取相應(yīng)措施;保持泥漿液面高度,勤加泥漿;在整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程中,提、放鉆頭一定要非常緩慢;注意鉆機(jī)沉降情況,一旦發(fā)現(xiàn)異常立刻安排鉆機(jī)離場(chǎng),現(xiàn)場(chǎng)人員及時(shí)撤離。
隨著國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)熱潮的興起,大型工程項(xiàng)目陸續(xù)開(kāi)工建設(shè),施工工藝不斷成熟,在這一背景下,工法技術(shù)的不斷研發(fā)、推廣,對(duì)于國(guó)內(nèi)在高鐵,高速公路,快軌,特大橋梁等大型工程建設(shè)項(xiàng)目會(huì)有一個(gè)很好的推動(dòng)作用。
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