[发明专利]上软下硬地层旋挖钻机作业平台及其施工方法

说明书

本发明公开了一种上软下硬地层旋挖钻机作业平台及其施工方法。该旋挖钻机作业平台包括旋挖作业平台，旋挖作业平台为双筏板体系作业平台；双筏板体系作业平台，包括两个相互平行并间隔设置的第一、第二预制平台，且第一、第二预制平台之间的间隔区封闭箱型结构，并在箱顶表面沿着长度方向设置有旋挖机履带区域；预制平台与目标旋挖作业区域之间能够形成泥浆循环体系。由此可知，本发明具有低基底应域内，通过在横向两端分别布置一个横梁连接组件，以围合形成一个封闭的目标旋挖作业区域；所述的横梁连接组件与预制平台之间的连接方式为可拆卸连接方式；预制平台为力特点的同时，满足文明施工需求，另外，本发明还具有良好的通用性。

技术领域

本发明公开了一种上软下硬地层旋挖钻机作业平台及其施工方法，主要用于现场文明施工要求较高的上软下硬地层旋挖成孔作业，属于工程施工技术领域。

背景技术

随着我国城市化的日益推进，城市人口规模稳步提高，城市快速路成为解决市区交通拥堵的重要手段。国内常见的城市快速路均采用“地面道路+主线高架”，主线高架的承台位于地面道路的中央分隔带内(该区域不适合采用塘渣填筑方案，因为存在塘渣填筑、余方弃置双重成本压力)。通常情况下，城市快速路的建设规模大，钻孔灌注桩数量多，且工期长，当桩基础范围内涉及中风化岩层、圆砾层或卵石层时，旋挖成孔工艺具有较高的经济优势。

但是，我国相当部分城市位于河口三角洲区域或滨海区域(如：长三角、珠三角、环渤海城市圈)，其地层的表层通常覆盖15～20m的淤泥质粉质粘土，具有上软下硬的特点。因此，地质条件极差(一方面，表层土的承载力低，f_ak通常不超过60kPa；另一方面，表层土的压缩系数大，E_s通常超过0.5MPa^-1)，无法支承旋挖钻机作业要求(市场上广泛采用的旋挖钻机通常在100吨～150吨左右，履带基底平均应力超过100kPa)，原因在于，这种地质结构，在过大的基底反力作用下，除承载力、地基变形影响外，还会严重加剧钻孔的护壁难度(在主动土压力系数Ka一定的情况下，孔壁承担的主动土压力随孔口附加应力的增加呈线性增长，而旋挖成孔工艺为确保钻头的出入灵活性，护壁泥浆的粘度通常不超过24Pa·s)，因此，有效控制旋挖钻机基底应力是上软下硬地层旋挖成孔工艺的核心要点。

另外，旋挖成孔工艺的文明施工挑战极大，主要体现为旋挖钻斗的进、回尺将导致泥浆反复外溢、回流。施工期间，受机械振动影响，土石方极易发生泥浆渗流，在场地内漫延——干燥状态下，泥浆固化形成扬尘；湿润状态下，泥浆与现场土、石混在一起，呈现脏、乱、差的现场风貌，严重违背文明施工要求。

举例来说，常规旋挖机钻杆直径508mm，内部套嵌4～5根内管，内管最小直径约300mm，平均壁厚2.5cm，钻孔深度按60m计，钻杆自身所需容积为1.885m³；钻头直径1.0m，高度约1.5m，所需容积为1.18m³。故泥浆外溢总量V1约3.065m³。每个钻头进尺按0.8m计，1.0m钻孔灌注桩需补充的泥浆回流量V2为3.7m³。

因此，在钻孔平台设计时，应考虑泥浆处置方案。

为解决上述的技术问题，申请人申请了中国专利CN109356530A(发明名称：一种软土地基旋挖钻机平台及其施工方法)，该申请采用预制装配式混凝土结构，并已投入工程实践，取得了较好的使用效果，主要体现在以下2个方面：

1)预制装配式混凝土板块形成整体后，扩大了基底面积，有效地控制了基底应力，使原状软弱土不仅可以承担120吨旋挖钻机的荷载，而且预制平台区域的沉降控制在14mm以内；

2)内埋式导流管与周边粘土坝有效地控制了旋挖钻斗升降引起的泥浆外溢、回流，确保了现场安全文明施工状态。

但是，工程实践表明，混凝土结构面临着“通用性差”、“适用性不佳”的困境：

1)预制平台的钻孔位置相对固定，对不同桩位的适用性差；