反循环钻孔灌注桩施工技术在工程中的应用Word文档下载推荐.docx
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反循环与正循环的本质区别在于沉渣的冲洗、上返流速存在巨大差异,反循环冲洗液拚带钻渣后迅速进人过水断面较小的钻杆内腔,可以获得比正循环高出数十倍的上返速度[6-7]。
根据钻探水力学原理,冲洗液在钻孔内的上返速度va为钻渣颗粒悬浮速度的vs的1.2-1.5倍左右,当反循环钻进钻渣在钻杆内运动时,形态各异的钻渣群在有限的空间悬浮运动。
在这种条件下采用利延哥尔公式计算颗粒悬浮的速度vs为:
(1)其中为钻渣颗粒悬浮速度,单位m/s;
为颗粒群最大粒径,m;
为钻渣颗粒的密度,;
为冲洗液密度,;
为岩屑浓度系数,取0.9-1.1;
浓度越大,越小。
为岩屑颗粒系数,取1.0-1.1,当为球形颗粒时取1.0;
颗粒越不规则,越大。
2工程概况西安某高层建筑,建筑面积41539m2,高度98m,地下一层,地上25层,框架-剪力墙结构,基坑尺寸为63.5m×
55.6m。
地基处理采用桩基,据勘探资料,工程桩施工所遇到的土层自上向下依次为:
杂填土;
黄土状土;
古土壤;
粉质粘土;
细砂;
中砂;
粉质粘土组成,地貌单元属渭河ⅱ级阶地。
施工场地属非自重湿陷性黄土场地。
水文地质资料:
实测施工场地稳定水位深度为12.8m-13.00m,相应绝对标高69.71m-369.91m。
地下水属于潜水类型。
地下水年变化幅度在1.5米之间。
地下有4~6.5m的砂层,对处理处理地基设计院要求用反循环灌注桩。
φ800直径灌注桩,设计桩长35.1m,单桩竖向极限承载力≥9600kn,总桩数为250根(其中3根φ800试桩,桩长36.1m。
12根φ800锚桩,桩长36.1m)。
φ600直径灌注桩,设计桩长27.1m单桩竖向极限承载力≥4600kn,总桩数为103根。
桩身混凝土强度等级:
φ800试桩位c45,锚桩及其余工程桩均为c40。
3钻孔灌注桩的施工技术3.1施工前准备3.1.1场地平整、清除杂物,回填土应夯打密实,并接通水、电源,做好三通一平的准备工作;
3.1.2设置闭合导线网并与市政高级控制点闭合。
3.1.3挖泥浆池、沉淀池、储水池、准备合格粘土或膨润土;
3.1.4埋设护筒,护筒四周应夯实,顶端高出地面30cm,底部埋深1.5-2.0m,护筒直径比桩径大20cm,上下正直,护筒中心线平面偏差小于5cm。
一般用钢质护筒,钢板厚0.8-1.0cm。
护筒用人工或机械方法埋设,并探明地下障碍物;
3.1.5桩架就位。
机架要平直,机座垫稳,不能软硬不均,一般桩机下垫枕木。
钻孔过程中机架不能移位,并不能产生不均匀沉降;
3.1.6你将指标的控制:
泥浆指标:
粘土层16°
-17°
砂层17°
-19°
含砂率不超过8%,胶体率90%以上,比重1.2-1.4左右。
泥浆质量直接影响钻孔进度;
3.1.7现场开挖后,用砖砌泥浆沉淀池断面尺寸为2500mm×
4000mm(宽×
深)、泥浆池断面尺寸为2500mm×
深)和清水池断面尺寸为2.5米×
4.0米(宽×
深)以及循环槽,砖砌体表面用水泥砂浆抹面,防止失水过多,引起池壁坍塌。
主循环槽的断面尺寸为800mm×
1000mm(宽×
深),支循环槽断面尺寸为400mm×
400mm.坡度不小于1/100,以满足砂石泵正常工作需要;
3.2关键施工过程及其质量控制3.2.1钻孔施工:
循环系统采用自流回灌式系统,简单而且清渣容易,循环可靠。
循环路线为:
泥浆池→泥浆槽→孔口→钻杆与钻孔环状空间→钻头→钻杆内孔→水龙头→砂石泵→排浆胶管→沉淀池→泥浆池钻机移动采用吊车吊运就位,到位后用枕木垫平钻机,并用水平尺从不同四个方向测量转盘是否水平,若不水平加垫薄木板精心调平,加以固定,保证钻机正常钻进时运行平稳,不发生晃动,确保钻机的天车、转盘和桩位中心三点在一条垂直线上。
钻机移位时,由有经验的操作手进行操作,并有专人统一指挥,电缆有专人照看,防止将电缆拉断造成事故。
钻孔按下列要求进行操作:
(1)开孔采用人工挖孔,挖孔深度为1.5m左右,便于钻机反循环钻进。
砂石泵启动前,钻头提离孔底0.2m,孔内冲洗面与孔口平齐,砂石泵启动后,待形成正常反循环后开机轻压慢速,下放钻头到孔底,逐渐加大转速和调整钻压。
(2)钻进中认真细心观察进尺情况和砂石泵的排水出渣情况,当排量减小和出水量中含钻渣量大时,控制钻进速度,防止因循换密度大或管道堵塞而中断循环。
(3)加接钻杆时,先停钻并将钻具提离孔底0.1m维持冲洗液循环1-2分钟,以清洗孔底、钻具中的钻渣,然后停泵加接钻杆。
(4)对钻孔进程中出现塌孔的异常情况,采用停机并将钻具提离孔底,控制泵量,保持泥浆循环,吸除坍落物,保持水头压力以控制防止孔壁继续塌孔。
恢复正常钻进后,控制泵的排泥量不宜过大,避免吸垮孔壁。
(5)钻孔达到设计要求孔深后,将钻具提离孔底100mm左右,保持泥浆冲洗液继续循环一定时间,当返回地面泥浆不含泥渣时,停机测量桩底标高,校正孔深,符合设计要求并现场监理及技术人员验收合格后才可提钻。
(6)提钻时要求操作平稳,防止钻头拖刮孔壁,并向孔内补浆,保持孔内水头高度,防止坍孔。
(7)随时检查管路密封,防止假循环造成烧钻事故。
(8)钻头和钻杆下孔前,要求钻机操作人员认真检查,发现有裂痕的钻杆、钻具严禁下孔内,防止钻具脱落。
对钻进中发现的异常声响和蹩车情况,要求立即停机,经现场技术人员找出原因并采取措施后才同意开钻。
3.2.2清孔施工:
(1)钻孔到设计深度,施工单位提出终孔要求,需由现场监理工程师决定,并进行孔径,孔偏斜度、孔深的验收。
验收方法是制造一个长度等于4-6倍桩径,直径等于孔径的钢筋笼,将钢筋笼吊放入孔,并顺利放到设计要求的孔底,说明孔径和偏斜度达到要求。
孔深用测绳和钢尺丈量。
钢筋笼放不到底时还需要修孔直至孔壁铅直,钢筋笼能顺利放到底为止;
(2)清孔方法是用原浆换浆法清孔,清孔后泥浆指标比重1.15-1.20之间,含砂量小于4%,粘度20-22°
孔底沉渣小于5cm。
为防止孔内沉渣大于规范要求,一般用抽吵筒先将孔内泥砂打掉再换浆;
(3)清孔时应保持钻孔内泥浆面高于地下水位1.5-2.0m防止塌孔;
(4)清孔达到要求,由监理工程师再次验收孔深,泥浆和沉渣厚度。
经监理工程师签证,同意隐蔽,灌注混凝土,再进行下道工序;
3.3水下混凝土施工开始灌注前,导管下端距孔底0.5-0.6m,把隔水塞用铁丝仅仅悬挂于导管内。
先灌入一定质量的水泥砂浆(配合比为水泥:
水:
砂=1:
0.5:
1.5),再灌入设计要求的混凝土,初灌后检查混凝土面高度,保证埋管深度大于1.5米。
混凝土均匀连续的注入导管,严禁中途停工,满足埋管深度要求并及时测量孔内混凝土面高度,适时拆卸倒灌,导管和埋置深度控制在2-7米。
灌注过程中注意观察孔口返水情况,若出现返水偏小时,应检查原因及时处理,防止堵管事故发生。
若发生堵管事故,则可以采取上下活动导管方法进行处理,要控制好高度,不得使导管埋深小于2m。
灌注接近桩顶时,导管内外混凝土面高差减小,混凝土面上升困难,此时应控制到管内混凝土注入量,同时加密混凝土面高度测量次数,及时掌握灌注情况,为了保证桩头强度,混凝土超过设计标高50厘米.测量混凝土时,要从桩面对称的2个和4个位置测量混凝土面,最低处为混凝土面高度。
测量时要及时、准确记录孔内混凝土量,混凝土面上升高度、导管拆除长度、导管埋深及孔内导管长度等数据,作为灌注桩水下混凝土灌注施工纪录的工程资料。
此外,还应注意,混凝土要连续浇注,中断时间不超过30分钟。
浇灌的桩顶标高应高出设计标高0.5m以上。
泵送混凝土直接输送至工作面,施工中应保证场地清洁卫生,泥浆不可到处外溢,泥渣应及时清除。
4常见质量问题及其处理措施4.1持力层判断不准确4.1.1引起持力层判断不准确的原因有:
因持力层厚度变化较大及中风化花岗岩层埋深太深,碎块状强风化花岗岩层误判为中风化花岗岩层。
4.1.2常见的预防措施及处理方法是:
①对桩基础持力层变化较大的场地,应适当加密地质勘探孔,必要时进行补充勘探;
②以地质资料的的深度为基础,结合钻机的受力、主动钻杆的抖动情况和孔口模样进行综合判定;
③持力层的判断必须由地勘单位人员判定。
4.2孔口高程及钻孔深度误差4.2.1引起孔口高程及钻孔深度误差的原因有:
①于地质勘探完成后场地再次回填,计算孔口高程时疏忽引起的误差;
②施工场地在施工过程中废渣的堆积、场地硬化等导致地面不断升高,孔口高程发生变化所造成的误差。
4.2.2常见的预防措施及处理方法是:
①认真校核原始水准点和各孔口的绝对高程,每根桩开孔前复测一次孔口高程;
②钻孔的终孔标准应以桩端进入持力层深度为准,不宜以固定孔深的方式终孔(设计定长的桩除外,如:
本工程纯地下室抗拔桩);
③钻孔到达桩端持力层后应及时取样鉴定,并由地勘单位人员分入岩岩面判定、终孔岩面判定二次确认。
4.3桩孔倾斜4.3.1引起桩孔倾斜的原因有:
①桩机架在施工中逐渐倾斜;
②所用桩锤偏心过大或掉齿;
③冲进过程中遇有探头石或障碍物;
④桩施工现场地质岩层走向的坡度很大,或孔底土质不均匀,岩石强度不一。
4.3.2常见的预防措施及处理方法是:
①压实、平整施工场地,安装机台时应严格检查钻机的平整度和主动钻杆的垂直度,发现偏差应立即调整;
②定期检查钻头、钻杆、钻杆接头,定时检查桩锤,发现问题及时维修或更换;
③在软硬土层交界面或斜岩面钻进,应低速低钻进;
④发生斜孔后,若斜孔较严重的可向桩孔内回填块石和粘土块,然后用低锤密冲,反复矫正。
4.4塌孔与缩径4.4.1引起塌孔与缩径的原因有:
①地层复杂,砂层、卵石层和淤泥层的整体性较差;
②钻进进尺过快;
③护壁泥浆性能差,施工至夹层部位时,仍采用劣质泥浆,在冲孔桩锤的连续作用下,夹层部位的孔壁不稳定;
④成孔后放置时间过长没有灌注混凝土;
⑤另外,在石灰岩地区进行桩基施工时,由于石灰岩地区地下溶洞裂隙发育期连通性好,当桩孔碰到地下溶洞、溶槽时,会因泥浆漏失而使桩孔内泥浆面骤然下降,孔壁突然失去泥浆静压力的作用而向桩孔内坍塌。
4.4.2常见的预防措施及处理方法是:
①冲(钻)孔灌注桩穿过较厚的砂层、砾石层时,成孔速度应控制在2m/h以内,泥浆性能主要控制其密度为1.3~1.4g/cm3,粘度为20~30s,含砂率≤6%,若孔内自然造浆不能满足以上要求时,可采用加粘土法改善泥浆的性能,通过对泥浆的除砂处理,控制泥浆的密度
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- 循环 钻孔 灌注 施工 技术 工程 中的 应用