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笔者在《对输电线路基础型式及检测的小结》一文中曾对输电线路常用的基础型式进行过简单梳理:按基础开挖方式可分为大开挖基础、原状土基础两大类,而在原状土基础(常用的有掏挖基础、桩基础、岩石基础)中,桩基础因其适应性广、承载能力强、性能稳定可靠等特点在输电线路工程中被广泛使用——特别是当塔位处于特殊地貌(如:高陡边坡、易冲刷位置)、特殊地质(如:软弱地基、高水位塔位)、特殊限制(如:基础位置尺寸受限)等场景下,采用桩基础无疑是较为理想的基础方案。
在以往的工程中,人工挖孔桩由于施工工艺简单常被用于高陡边坡等塔位,但当塔位处于坝区、河滩等地下水位较高、地质条件较为复杂的特殊地段时,若依然采用人工挖孔桩,基坑开挖将具有较大的危险性(开挖深度大于或等于16m将按超危大工程进行严格管控)。该场景下,宜合理选用一种更为安全可靠、经济适用的基础方案,就此,结合笔者工程实践经验,本文将对旋挖灌注桩进行简要介绍。
2 旋挖灌注桩的定义及特点
旋挖灌注桩是一种非挤土钻孔桩,其通过旋挖钻机的钻杆带动回转斗旋转切屑岩土,然后提升至孔外卸土的周期性循环作业成孔,最后进行下笼浇筑的方式进行施工。
旋挖钻机配合不同钻具,适用于干式(短螺旋)或湿式(回转斗)及岩层(岩心钻)的成孔作业,实现其多功能特点。旋挖灌注桩适宜空间相对开阔、地形较为平坦、地表土有一定强度的场地和粒径小于200mm的第四系地层、抗压强度小于20MPa的基岩。旋挖桩适应的地层主要为:黏性土、粉土、砂土、碎石土、部分砾石、全风化及强风化基岩及人工填土,具有大扭矩动力力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机可适应微风化岩层的施工。目前,钻挖灌注桩的适用直径一般在1.5~3.0m之间(最大甚至可达4m以上),最大桩深一般在20~70m之间(最深甚至可达120m以上)。
2.2 旋挖灌注桩基础的特点
1)施工速度快:旋挖桩不像人工挖孔桩,每天掘进的深度有明确的规定,不得超挖;钻机可以满负荷进行施工;根据地质情况的不同,钻进速度一天可以达到几十米到百米左右。
2)施工安全性高:由于施工人员不存在地下作业,能避免缺氧、塌方等带来的不安全因素,保证了施工安全、进度,避免了较大的安全隐患。
3)施工过程中噪声污染小、对周围土体扰动小:旋挖桩机施工过程中无需爆破,其噪声主要来自机身发动机的声音,相比冲孔、钻孔灌注桩、人工挖孔桩,噪声污染要小很多,能很好的满足现代化施工对减小噪声污染的要求;相比挤土桩而言对周围土体扰动小。
4)有利于环保:旋挖桩施工可以采用泥浆护壁施工和干法施工两种工艺,其对泥浆的要求比钻孔灌注桩和冲孔灌注桩的要求低,可以有效的减少施工过程对泥浆的使用量和外运量,大大的减少施工成本。
5)适用地层广泛:在硬土地层,由于传统钻机的自重有限,不可能给钻头施加更大的进给压力。而旋挖钻机由于采用动力头装置,钻进能力大大加强,适用于各种土层及软质岩层。
6)机械化程度高,可自行行走:旋挖钻机的履带可以自行行走,施工过程全机械化,人工配合要求低。
2.2.2 缺 点
2.3 旋挖灌注桩在我国的应用状况
旋挖灌注桩的适用性主要取决于其旋挖机械的推广与应用。我国于20世纪80年代初从日本引进首台旋挖钻机并成功应用于建筑基础工程中,但由于设备主要依赖进口、价格昂贵、运行成本较高等多种原因一度推广进程缓慢。到2001年青藏铁路开工建设,100多台旋挖钻机参与施工并取得巨大成功,充分发挥了旋挖钻技术成孔速度快、环境污染小的优点,同时降低了对冻土的热扰动。2005年以后,随着石太、武广、京津、哈大、京沪等高铁(城际)线路先后开工建设,旋挖钻机在铁路桥梁基础施工中被大规模采用,旋挖钻技术得到快速发展。
鉴于国内旺盛的市场需求,我国自研钻挖机械得到了突飞猛进的发展。2000年2月,国内首台具有自主知识产权的徐工KHU2000旋挖钻机彻底打破了国外旋挖钻机产品一统国内市场的格局;2018年我国徐工集团生产的XR800旋挖钻机其最大钻孔直径4.6m、最大钻孔深度150m,是国产旋挖钻机制造由跟随到超越的一个标志。目前,我国已成为全世界最大的旋挖钻机生产制造国和使用国,旋挖钻技术已被广泛应用于桥梁、建筑、电力等行业基础的成孔施工中。暂无信息