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地质情况
桩径(cm)
孔深(m)
旋转
钻机
正循环
粘性土、砂性土、
卵石土、软岩
φ100;
φ125
<45
反循环
卵石土、岩石
φ125;
φ150;
φ200
7~90
冲击钻机
粘性土、砂性土、卵石土、岩石、岩溶地区
φ150
7~80
钻孔桩施工工艺流程见图1。
1)
施工准备
在三通一平的基础上,钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒;
泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等。
图1钻孔桩施工工艺流程图
(1)场地准备
钻孔场地的平面尺寸应按桩基设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底座平面尺寸、钻机移位要求、施工方法以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。
A、岸上墩桩基的施工场地均为旱地,施工期间地下水位在原地面以下。
钻孔前将场地检平,清除杂物,更换软土。
在夯填密实土层上横向铺设枕木,然后在枕木上铺设废旧钢轨或型钢,即构成钻机平台。
场地的大小要能满足钻机的放置、泥浆循环系统及混凝土运输车等协调配套工作的要求。
B、水上的桩基施工可利用施工钢板桩围堰的工作平台或搭设临时施工平台作为钻机平台,平台高出围堰顶1.0m左右即可。
(2)埋设护筒
A、护筒用4~8mm的钢板制作,其内径大于钻头直径200mm~400mm。
为增加刚度防止变形,在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋。
B、护筒的底部埋置在地下水位或河床以下1.5m,护筒顶高出地下水位1.5m~2.0m左右(同时高出地面0.5m),其高度满足孔内泥浆面的要求。
C、岸上墩护筒埋设采用挖埋法;
水中墩护筒埋设采用加压和锤击、或振动的方法进行。
埋设应准确、稳定,护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm,保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。
D、护筒内存储泥浆使其高出地下水位和保护桩孔顶部土层不致因钻头(钻杆)反复上下升降、机身振动而导致坍孔。
(3)安装钻机
旋转钻机:
立好钻架并调整和安设好起吊系统,将钻头吊起,徐徐放进护筒内。
启动卷扬机把钻盘吊起,垫方木于钻盘底座下面,将钻机调平并对准钻孔,安装钻盘,要求钻盘中心与钻架上的起吊滑轮在一铅垂线上,钻杆位置偏差不大于2cm。
冲击钻机:
钻机中心应对准桩中心,并与钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上。
钻机定位后,底座必须平整,稳固,确保在钻进中不发生倾斜和位移。
在钻头锥顶和提升钢丝绳之间设置保证钻头转向的装置,以防产生梅花孔,保证钻进中钻具的平稳及钻孔质量。
(4)泥浆的制备及循环净化
A、根据现场实际情况,尽量采用优质泥浆。
各项指标如下:
泥浆比重:
正循环旋转钻机、冲击钻机使用管型钻头钻孔时,入孔泥浆比重为1.1~1.3;
冲击钻机使用实心钻头钻孔时,孔底泥浆比重砂黏土不宜大于1.3,大漂石、卵石层不宜大于1.4,岩石不宜大于1.2。
反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1.05~1.15。
粘度(s):
一般地层16~22,松散易坍地层19~28。
含砂率(%):
新制泥浆不大于4%。
PH值:
应大于6.5。
胶体率(%):
不小于95%。
若现场无达到上述指标的泥浆,可通过加水泥等制备适用于施工要求的泥浆。
B、根据桩基的分布位置设置多个制浆池、储浆池及沉淀池,并用循环槽连接。
出浆循环槽槽底纵坡不大于1.0%,使沉淀池流速不大于10cm/秒以便于石碴沉淀。
正循环泥浆系统见图2:
图2正循环泥浆系统
开始制浆时将阀门11、12关闭,在泥浆池1内制浆,然后开放阀门10、12,让泥浆流入贮浆池,贮浆池里的泥浆经泥浆泵和进浆管压入钻杆中。
然后开放阀门11,使从孔底悬浮钻碴的泥浆上升溢出护筒口,再通过出浆槽流到沉淀池,经沉淀池将粗粒钻碴沉淀净化后再循环至贮浆池4。
反循环泥浆系统:
反循环时图中5为真空泵及吸浆管,贮浆池里的泥浆是通过图中6的泥浆泵和输浆管泵入井孔的护筒之中。
C、施工中旋转钻采用井孔外以泥浆搅拌机制成泥浆后使用的办法;
冲击钻采用钻具搅拌:
将粘土原料投入孔底,利用冲击钻头冲击,搅拌成泥浆。
泥浆造浆材料选用优质粘土,必要时再掺入适量CMC羧基纤维素或Na2CO3纯碱等外加剂,保证泥浆自始至终达到性能稳定、沉淀极少、护壁效果好和成孔质量高的要求。
试验工程师负责泥浆配合比试验,对全部桩基的泥浆进行合理配备。
D、施工中钻碴随泥浆从孔内排出进入沉淀池,人工用网筛将石碴捞出。
然后使处理后的泥浆经泥浆池净化后返回钻进的孔内,形成不断的循环。
钻孔弃碴(废泥浆)放置到指定地方,不得任意堆砌在施工场地内或直接向水塘、河流排放,以避免污染环境。
钻孔桩基础施工将根据现场实际地质情况采用不同的成孔方法(主要有旋转钻成孔、冲击钻成孔、旋挖钻成孔等),履带吊车配合钻机安装钢筋笼,混凝土输送泵灌注水下混凝土。
2)钻孔施工
(1)正循环旋转钻钻孔
泥浆通过钻机的空心钻杆,从钻杆底部射出,底部的钻头在旋转时将土层搅成钻渣,钻渣被泥浆悬浮,随着泥浆上升而流到孔外,泥浆经过净化后,再循环使用。
A、先启动泥浆泵和转盘,使之空转一段时间,待泥浆输入钻孔中一定数量后,方可开始钻进。
开始钻进时,应低档慢速钻进,使护筒下口处有坚固的泥皮护壁。
钻至护筒下口1m后,才可按正常速度钻进。
如护筒外侧土质松软发现漏浆时,可提起钻头,向孔中填入粘土砖,再下钻头钻孔,使胶泥挤入孔壁堵住漏浆空隙,稳住泥浆后再继续钻进。
接长钻杆时,先卸去长方形套,提升方钻杆达到钻头与钻杆相连处露出转盘为止。
用钻杆夹持器卡住钻头并支承于转盘,卸去方钻杆,然后吊起一节圆钻杆,连接于钻头,卸去夹持器,把圆钻杆连同钻头放入钻孔。
当圆钻杆上端接近转盘时,照上述夹持器支持圆钻杆,松吊绳,将方钻杆吊来与圆钻杆联结,撤去夹持器,把方钻杆降入转盘内并安好方形套,继续钻进。
以后需要再接长钻杆时,照以上步骤在方钻杆同圆钻杆之间加接圆钻杆即可,一直钻孔到需要深度为止,卸钻杆如上述逆做法办理。
接、卸钻杆的动作要迅速、安全,争取尽快完成,以免停钻时间过长。
钻孔作业应连续进行,因故停钻时,必须将钻头提离孔底5m以上以防止坍孔埋钻。
B、在钻进过程中,应注意地层变化,对不同的土层,采用不同的钻进方法。
在粘质土中钻进,由于泥浆粘性大,钻头所受阻力也大,易糊钻。
宜选用尖底钻锥中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。
在砂类土或软土层钻进时,易坍孔,宜选用平底钻头,控制进尺,低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。
在卵石、砾石类土层中钻进时,因土层软硬不均,会引起钻头跳动,钻杆摆动加大和钻头偏斜等现象,易使钻机因超负荷而损坏。
宜采用低档慢速、优质泥浆、大泵量的方法钻进。
C、钻孔时,必须采取减压钻进,即使孔底承受的钻压不超出钻锥重力和压重块重力之和扣除浮力后的80%,这样可使钻杆维持竖直状态,使钻头竖直平稳旋转,避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。
D、开钻前应调制足够数量的泥浆,钻进过程中如泥浆有损耗、漏失应予补充。
每钻进2m或地层变化处,应在泥浆槽中捞取钻渣样品,查明土类并记录,以便与设计资料核对。
遇地质情况与设计发生差异及时报请设计及监理单位,研究处理措施后继续施工。
E、钻进过程中应经常测量孔深,并对照地质柱状图随时调整钻进技术参数。
达到设计孔深后及时清孔提钻,清孔时以所换新鲜泥浆达到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度。
(2)反循环旋转钻钻孔
泥浆由钻杆外流(注)入井孔,用泵吸(泵举)或气举将泥浆钻渣混合物从钻杆中吸出,泥浆经净化后再循环使用。
A、开始钻孔时,为防止堵塞钻头的吸渣口,应将钻头提高距孔底约20~30cm,将真空泵加足清水,关紧出水控制阀和沉淀室放水阀使管路封闭,打开真空管路阀门使气水畅通,然后启动真空泵,抽出管路内的气体,产生负压,把水引到泥石泵,通过沉淀室的观察室看到泥石泵充满水时关闭真空泵,立即启动泥石泵。
当泥石泵出口真空压力达到0.2Mpa以上时,打开出水控制阀,把管路中的泥水混合物排到沉淀池,形成反循环,待泥浆均匀后以低档慢速开始钻进,使护筒角处有牢固的泥皮护壁。
钻至护筒脚下1.0m后,方可按正常速度钻进。
如护筒底土质松软发现漏浆时,可提起钻头,向孔内投放粘土,再放下钻头旋转,使胶泥挤入孔壁堵住漏浆空隙,待不再漏浆时,继续钻进。
钻进过程中,保证钻孔垂直。
当一节钻杆钻完后,先停止钻盘转动,并使反循环系统延续工作至孔底沉渣基本排净,然后关闭泥石泵接长钻杆;
在接头法兰盘之间垫3~5mm厚的橡皮圈,并拧紧螺栓,以防漏气、漏水;
然后如上工序,一切正常钻进。
在硬粘土中钻进时,用一档转速,放松起吊钢丝绳,自由进尺;
在普通粘土、砂粘土中钻进时,可用二档、三档转速,自由进尺;
在砂土或含少量卵石中钻进时,宜用一、二档转速,并控制进尺,以免陷没钻头或抽吸钻渣的速度跟不上;
遇地下水丰富容易坍孔的粉砂土,宜用低档慢速钻进,减少钻井对粉砂土的搅动,同时应加大泥浆比重和提高水头,以加强护壁防止塌孔。
D、施工中每钻进2m或地层变化处,应及时捞取钻渣样品,查明土类并记录,以便与设计资料核对。
F、泥石泵应有足够的流量,以免影响钻孔速度。
如泥石泵流量不足可用污水泵代替。
为了避免泥石泵损坏时停工,每台钻机应配备两套泥石泵轮换使用。
(3)冲击钻机钻孔
用冲击式装置或卷扬机提升钻头,冲击成孔。
由泥浆悬浮钻渣,使钻头每次都能冲击到孔底新土层。
A、开钻时先在孔内灌注泥浆,泥浆相对密度等指标根据土层情况而定。
如孔中有水,可直接投入粘土,用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。
护筒底脚以下2m~4m范围内土层比较松散,应认真施工。
一般细粒土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸,使孔壁坚实不坍不漏。
待钻进深度超过钻头全高加冲程后,方可进行正常冲击。
在开孔阶段,为使钻渣挤入孔壁,待钻进4m~5m后再掏渣,正常钻进后每班至少应掏渣一次。
冲程应根据土层情况分别规定:
一般在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层中采用大冲程;
在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层中时采用中冲程,冲程过大,对孔底振动大,易引起坍孔;
在通过高液限粘土,含砂低液限粘土时,采用中冲程;
在易坍塌或流砂地段用小冲程,并应提高泥浆的粘度和相对密度。
在通过漂石或岩层,如表面不平整,应先
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- 客运 专线 桩基础 施工