大直径钻孔桩施工方案及监理培训.docx
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大直径钻孔桩施工方案及监理培训
皖赣铁路监理l标岩溶地区大直径钻孔桩施工培训
刘新禄
一、工程概况
皖赣铁路扩能改造工程(芜湖-宣城段)I标管段范围起止里程为WDK0-951.47~DK031+700,其主要工程项目有:
青弋江左绕特大桥2.658km,青弋江右绕特大桥7.797km.和青弋江特大桥,三座特大桥部分基础设计分别为1.5米、1.8米、2.2米的较大钻孔桩基础(以下称为大直径钻孔桩)。
青弋江左绕特大桥桥址位于灰岩区,岩溶为桥址的主要不良地质现象:
据钻孔揭露,桥址区可溶岩性为三迭系下统和龙山组灰岩,主要分布范围为DK1+991.5~DK4+520.48,主要呈溶隙、中小型溶洞及串珠状溶洞等形态,溶洞部分为空洞,部分以粉质黏土填充,少量溶洞以粉质黏土夹碎石土填充。
青弋江右绕特大桥桥址位于灰岩区,桥址区YDK000+803~YDK007+100里程段下伏基岩为叠系下统和龙山组灰岩、泥质灰岩,属于可溶岩,岩溶主要呈溶隙、溶沟、中小型溶洞及串珠状溶洞等形态,部分为空洞,部分为黏性土充填,少量充填物为溶蚀明显的蜂窝状灰岩碎块。
二、岩溶地区大直径钻孔桩主要钻孔机械成孔方法
(一)、采用冲击钻施工
1)施工准备:
钻孔场地首先修通便道,施工场地做成平台、平整并清理杂物、夯填密实,确保钻机基座不沉陷,备足成孔用水、粘土、片石、碎石等必备材料,确保意外情况出现时,不致发生停工待料及其他事故的发生,同时备有处理施工故障的备用机具设备,如冲抓锥和八瓣锥等打捞工具。
测量放线,根据设计图纸用经纬仪(或全站仪)现场进行桩位精确放样,在桩中心位置钉以木桩,并设护桩,施工中护桩要妥善看管,不得移位和丢失。
桩机就位前,再次复核护筒中心的平面偏差及垂直度偏差,以双向十字线控制桩中心,调整桩机位置使桩锤对中,开钻前再次校核桩锤的中心是否与桩位中心重合。
同时,为防止桩锤在施工过程中脱落,施工前在桩锤上安装保险打捞钩。
2)埋设护筒:
为控制好钢护筒的平面位置和倾斜率,用两台经纬仪交会法进行控制,可用人工挖基坑的方法进行埋设,埋设偏差不超过50mm,倾斜率不超过1%,护筒内径比桩径20-40cm,护筒埋设长度,根据地质图分析来确定,适当减少或加长钢护筒,以保证满足施工要求。
护筒顶端高程高出地下水位或孔外水位1-1.5m。
3)泥浆池:
泥浆池分为储浆池、沉淀池。
沉淀池是用来储备泥浆沉淀钻渣,通过泥浆泵,钻孔循环管路供应泥浆,泥浆池大小尺寸考虑三种因素:
第一单孔用浆量;第二钻渣贮量;第三循环管路长度。
4)泥浆:
制备泥浆选用塑性指数IP>10的粘性土或膨润土,对不同土层泥浆比重要求按下列数据选用:
粘性土和亚粘土可以就地造浆,泥浆比重1.1-1.2间,粉土和砂土要制备泥浆,泥浆比重1.15-1.25,砂卵石、流砂层、溶洞区要制备泥浆,泥浆比重1.3-1.5。
5)成孔施工
首先,在钢护筒埋设及自检桩锤对中后,开始向孔里加填黄泥造浆,在成孔至护筒下软弱土层时,反复向孔内抛入黄泥,反复冲孔,挤压孔壁,并适当调高泥浆比重。
利用桩锤自重,不断冲击把土或者卵石、砾岩破碎,破碎体通过泥浆循环排出,从而不断冲击进尺。
开始钻进时,采用小冲程开孔,待钻进深度超过钻头后方可进行正常冲击钻孔。
松散地层采用中小冲程,坚硬漂、卵石层应采用中、大冲程。
钻进过程中,必须勤松绳、少量松绳,不得打空锤;勤抽碴,使钻头经常冲击新鲜地层。
每次松绳量根据地质情况、钻头形式、钻头质量决定。
冲孔过程中随时注意土层变化,每进尺2小时或在土层、岩溶变化处捞取渣样,判断土层,记录成孔过程并与地质柱状图进行核对。
对不同土层选择适当的钻速和泥浆比重等作参考,并做好记录与设计地层核对,当发现与设计地质不符时要留取渣样请设计确认。
操作人员必须认真贯彻执行岗位责任制,随时填写成孔施工记录,交接班时应详细交待本班钻进情况及下一班需注意的事项。
当成孔深度达到设计深度后,采用测绳校核孔深,以保证桩底标高符合要求,再利用探孔器(探孔器直径比钢筋笼直径大10cm,长度5米)进行孔径检查,钻孔桩成孔桩位偏差不应大于5cm,桩身垂直度允许偏差应小于1%。
采用多台钻机施工时,为防止冲击振动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土的凝固。
钻孔距离相距(5m)以内桩的钻孔,应在邻桩浇筑混凝土24小时后或另一桩尚未开钻前进行。
6)冲击钻钻孔施工注意事项
①、钻机就位时,平台稳固平整,以免发生沉陷倾斜,钻机要保持水平状态,钻杆轴线和桩位中心线一致,钻进时每小时检查一次,以防止钻台倾斜,并作好原始记录。
深度达到设计要求后,对孔深,孔位进行检查,填写终孔检查表。
②、钻进过程中,保证水头高度,按规范规定高出自然水位1-1.5米,保证泥浆的各项指标,防止塌孔。
③、钻进过程中,根据不同的地质情况,随进尺随调整钻机转速,钻进速度及泥浆相对密度和粘度,防止塌孔。
④、钻进过程中,每进2-3米在泥浆池捞取钻渣,以便和设计地质资料核对。
⑤、终孔用检孔器测量孔径、用测绳测孔深合格后,迅速清孔,清孔时保证孔内水头、提钻头时避免碰孔壁。
清孔后的泥浆性能指标,沉渣厚度等符合规范要求,既可进行钢筋笼的吊装工作。
⑥冲击钻钻进时,起落钻头速度要均匀,不得过猛或骤然变速。
必须勤松绳、少量松绳,不得打空锤。
孔内出土不得堆积在钻机周围。
要有备用钻头,轮换使用,钻头直径磨耗超过1.5cm时,要及时更换、修补。
更换新钻头时必须检查到孔底方可放入。
⑦因故停钻时,孔口应加护盖。
或将钻机钻头提出孔外。
钻孔应一次成孔,不得中间停顿,钻孔达到设计深度后应对孔位、孔径、孔深、和孔形等进行检查。
并按规定填写钻孔记录。
(二)采用旋挖钻机施工
1、钻孔原理:
旋挖钻利用钻头下端的切削刃对土层进行切削破碎,切削的土体被挤进钻斗,装满后将钻斗提升出孔口,旋转钻机底盘,并开启钻斗阀门,将土体排放到地面或直接卸在汽车上运走,如此反复,直钻至孔底标高。
2、护筒埋设
钻孔前应设置坚固、不漏水的孔口护筒。
护筒内径应大于钻头直径约20cm。
护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m,还应满足孔内泥浆面的高度要求,护筒埋置深度应符合下列规定:
(1)黏性土应不小于1m,砂类土应不小于2m。
当表层土松软时,宜将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。
土质较差时埋设护筒,应在护筒四周回填黏土并分层夯实。
可用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。
(2)护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm,倾斜度不得大于1%。
3、钻机就位
(1)机器调试正常后移到桩位上,旋挖钻机调整钻杆垂直度,要求地表土有足够的承载力保证旋挖钻机稳定,做到钻杆、钻头、护筒中心在同一垂直线上。
(2)钻机开钻前应检查防护装置情况,稳固程度。
4、钻孔施工
旋挖钻机就位后钻头对准桩位,调整钻杆垂直度,并将深度记录仪初始值调整为零,开钻慢进,待钻进深度超过护筒底边一米后,即可全速钻进,钻至设计标高后,用旋挖斗将孔底虚土清出,亦即成孔。
5、施工(旋挖钻)注意事项
(1)钻孔时,孔口护筒应高出地面50cm,并及时向孔内补充浆液,以保持足够的泥浆压力。
套管跟随钻进时,套管底口应与钻头旋挖深度相适应,确保不超挖。
(2)钻孔作业过程中,随时观察主机所在地面和支腿支承处地面变化情况,发现下沉现象应及时停机处理。
因故停机时间较长时,应将套管口保险钩挂牢。
(3)钻孔前调整旋挖钻机钻杆保持垂直、确保位置正确,防止因钻杆晃动引起桩位偏移;
(4)初始钻进表土层保证钻杆垂直,缓慢进尺,减少钻杆晃动;
(5)钻孔施工连续进行,如因故停机时及时提钻,防止长时间停钻出现塌孔埋钻,钻孔完毕及时浇筑砼,若不能及时浇筑间歇时间较长时,钻孔的孔口加盖板罩,防止安全事故发生,再次开钻前检查孔深是否出现塌孔;
(6)钻机在连续施工钻进过程中,时常观察钻进地质情况,进入砂层、砾石层、岩溶层时,要严格控制钻进速度,必须低速慢进,防止塌孔;
(三)采用回旋钻施工
1、施工准备
钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求,须作如下准备:
首先确定钻孔桩位:
按照基线控制网及桥墩设计坐标,用全站仪精确放出桩位。
钻孔前应平整场地,清除杂物,更换软土,夯填密实。
钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。
护筒内径大于钻头直径,使用旋转钻机钻孔比钻头大约20cm,护筒顶面高出施工水位或地下水位2m,还需满足孔内泥浆面的高度要求,在旱地或筑岛时还高出施工地面0.5m。
钻机安装后的底座和顶端应平稳,在钻进中不应产生位移或沉陷。
就位完毕,施工队对钻机就位自检。
2、钻孔
钻进开始后需连续不断地作业。
作业机组必须配备地质剖面图,根据钻进情况和地质剖面图掌握钻头所处地层以调整钻进速度。
在坚硬地层中进尺应平衡、缓慢,防止断钻、掉钻,在松软地层中可适当加快钻进速度。
细粉砂层、岩溶地质,土层易扰动,孔壁易坍塌,要控制进尺,轻压慢进,并经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测,不符合要求时,应及时改正。
应经常注意地层变化,在地层变化处应捞取样渣保存。
当钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查,确认满足设计要求后,立即填写终孔检查证,并经监理验收后,方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。
三、岩溶地区大直径钻孔桩施工方案
(一)、钻孔机械设备的选择
由于回旋钻机扩孔系数小,成孔效果好,但穿越岩层进尺速度慢。
冲击钻机扩孔系数大,成孔效果较差,穿越岩层进尺速度快,发生塌孔埋钻的可能性较大。
根据本桥地质情况可知,上部粉质粘土、细砂等可钻性较强,且地层较厚,泥质灰岩可钻性较差,但钻入深度较浅,如全部使用冲击钻则进度太慢,因此,本桥岩溶地区钻孔施工建议选择冲击钻孔为主,旋转钻机或旋挖钻机为辅。
(二)钻孔施工顺序的确定
在岩溶发育的地区,钻孔桩在同一墩台内,每根桩因所含岩溶程度不同,其桩长往往十分悬殊,施工时要根据所含溶洞的情况,按照由深到浅、由多到少、由大到小的原则安排钻孔桩施工顺序。
即要先施工基岩面较低、桩较长的桩。
先安排外围桩而后中间桩,先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工。
先外后内,小洞处先开孔,长桩处先开孔,桩位之间交叉开孔,步步包围,隔开和封闭的原则。
按这种顺序施工,在中间桩(冲击)成孔时,漏浆现象明显减少、减弱,使得工效得以提高。
(三)主要成孔方法与技术措施
岩溶地区大直径钻孔桩施工时,因溶洞的存在,最需要解决的关键技术问题是如何保证成孔过程中不漏浆或产生漏浆但不发生塌孔,最有效的办法是做好预防工作。
本施工区域常见溶隙、溶洞、串珠状溶洞及溶蚀裂隙,溶洞内充填物主要是粉质粘土、溶蚀明显的蜂窝状灰岩碎块,粉质黏土夹碎石土填充,据本项目钻探资料分析,可采取如下施工成孔方法和技术措施:
1、岩溶地区主要成孔方法
(1)加强泥浆护壁法:
对一般性隐形小洞,应侧重于加强造壁、护壁功能,采用加强泥浆护壁方法,在通过溶洞造壁时,由于溶洞内填充物种类多且性质复杂、多为塑性或流塑性,对不同溶洞内土的不同性质,按一定比例分别加入烧碱、水泥、木屑、草袋片(碎)石等混合材料,这些加入的材料经钻头的冲捣作用,将挤入溶洞周边和溶洞裂隙中,即可以达到溶洞孔壁封闭的形成,又能增强泥浆护壁的效果。
(2)钢护筒跟进法:
在深水岩溶地基钻孔桩施工中,如果岩溶地层的地质情况极为复杂,溶洞、溶沟、溶槽相互连通、串通,填充物多为软塑、流塑和无填充的空洞,钻孔桩施工中,会出现泥浆急剧流失、造成塌孔、埋钻事故。
在灌注水下砼过程中,会出现砼流失造成冲球后埋置导管深度不足,造成断桩或灌注水下砼过程中流塑物质挤入孔内造成砼夹层,因此,可采用钢护筒跟进法成孔,它适用于深水桩从穿越串珠状溶洞或溶洞大而空的情况。
(3)护筒可采用C25砼现场预制,每3米一节,桶壁厚8厘米,用沉拔机辅助下沉至岩面,在岩面与护筒交接处浇筑与桩同等级砼,封闭护筒与基层间的间隙,砼浇筑厚度为1-2米,采用高压压浆的方式,使护筒外围空隙密实,防止施工时扰动护筒而偏位。
待砼达到设计强度后,采用常规溶洞区域桩基施工方法成孔施工。
(4)缓冲法:
适用于钻孔接近穿越顶板进入有填充物的溶洞前施工。
在施钻过程中由于施工不当,在穿越顶板厚度时,经常发生卡钻头或由于严重失浆,孔内失去压力平衡,引起塌孔埋钻头现象。
当钻进接近穿越顶板进入溶洞前,在顶板已成孔段内回填混合材料1米左右,同时变为小冲程(冲击钻),先放小钻头冲击,然后选用标准钻头扩孔成孔。
这样可大大减少因一锤击穿顶板造成卡钻或因失浆过急造成埋钻的现象发生。
(5)传递能量法:
适用于钻孔接近顶板进入斜面时。
在孔内回填片石和粘土块1.55米左右,同时调整钻机冲程在0.6米左右,然后继续冲孔,混合填料经反复冲碰在孔内形成高出顶板处有一个较坚硬的混合柱体,具有足够传递冲击能达到破碎斜面之目的。
同时形成坚实、竖直、圆顺的过渡孔口,为以下的钻孔作业起到良好的导向作用。
当斜面孔斜严重或桩位置在溶洞边缘时,在钻进中钻头偏向软土一侧,用传递能量法无法解决偏孔或弯孔问题,遇到这种情况,经检测发现偏移量不大,应继续在孔内抛片石和泥浆块,将弯孔或斜孔修正,如偏移量过大,可将弯孔或偏孔部分用不分散砼回填到偏移起点位置以上0.5米处,3天后重钻。
(6)不分散砼水下封闭法:
在施钻过程中遇到溶隙、溶槽或深3-4米空洞的溶洞时,采用其他办法不能凑效,可采用不分散砼水下封闭法。
2、岩溶地区轻微溶蚀、一般溶洞和深大溶洞的钻孔方法
(1)、轻微溶蚀
对溶蚀发育轻微或溶洞发育有一定规模但有充填物且无裂隙发育,施工时漏浆量少的轻微溶蚀,采用加强泥浆质量和比重控制,当缺少优质粘土时,可在泥浆中掺入适量的水泥、烧碱和锯末,以提高泥浆的胶体率和悬浮能力。
在蜂窝状灰岩碎块层钻孔时加大泥浆比重,钻穿溶洞漏浆时,反复在此加填片石、粘土挤密填充溶洞,直至停止漏浆。
当遇到坚硬的灰岩时,调整钻速,采用中高冲程(冲击钻),勤冲勤掏碴,并加大泥浆比重。
(2)、一般溶洞
对溶洞发育明显埋置较深,但无大裂隙穿过,施工时虽有明显漏浆,但只要施工措施得当,一般不会造成塌孔的溶洞。
通常采用护筒顶面高出地坪面30厘米,冲至(冲击钻)弱风化石灰岩层以上1-2米时,采用小冲程短进尺,并安排专人观察有无漏浆,若发现漏浆,迅速采用片石、水泥包、粘土包等堵漏,并及时补浆,并在溶洞钻进过程中,加大泥浆密度。
对一般较小溶洞、充填物多为松散不稳定的土层者采用泥浆护壁方法,使用优质泥浆,保持孔内的水位高度,适时向孔内投入潮湿泥块或袋装粘土和粒径不大于15cm的片石,采用低冲程将抛填片石挤入溶洞孔壁或溶洞缝隙,以加固护壁,使之形成封闭环,防止漏浆。
(3)、深大溶洞
溶洞发育明显,为串珠状深大溶洞且有明显裂隙发育,施工时采用多级长护筒跟进,调慢钻进速度,低锤密击(冲击钻),同时提高泥浆质量,可在泥浆中掺入碳酸纳(俗称纯碱)、或膨润土,以提高泥浆的性能指标(也可掺石灰或水泥),达到护壁防塌作用,当孔内水头遇到溶洞急剧下降时,应迅速向孔内补足水、粘土、泥浆,使护筒内水位自始至终高于地下水位2.0米以上,保持孔内水头始终达0.2kg/cm2的静水压力,防止因漏浆量大而导致塌孔。
对深大溶洞顶板的击穿采取短进尺,边回填边进尺。
对无填充物的深大溶洞,先用30厘米小钻头击穿顶板,然后用低等级素砼或粘土包对溶洞进行回填,回填密实并达到一定强度后,再正常钻进施工。
3、岩溶地区钻孔主要技术措施
(1)由于岩溶地区地质情况异常复杂,每个钻机钻孔前可铺设适当长的钢板桩对钻机底座进行支垫加固,以有效防止塌孔时钻机下沉或倾斜。
(2)钻孔前在场地准备大量的片石、袋装粘土及适当数量的袋装水泥,同时要求布置两个大容量的泥浆池,配备不少于4台泥浆泵,保证一旦桩孔出现漏浆,可以马上进行补浆。
(3)进行超前钻:
对于地质资料显示存在溶洞的桩位以及经分析可能存在溶洞的桩位,特别是半填充或无填充物的溶洞,采取小钻头进行正循环超前钻,钻穿溶洞顶板直至终孔标高。
补充优质泥浆以及用锯末和粘性土加水拌成软塑状的混合物,使其填满溶洞,观察24小时后,如情况正常,再正式开钻。
(4)冲孔至离顶板1米左右时,加大泥浆比重,选用小冲程进尺,逐渐将顶板击穿防止卡钻,同时,在击穿顶板之前,安排专人密切观察孔内泥浆面的变化,发现漏浆时马上提钻,补泥浆、抛填片石、袋装粘土混合料。
等泥浆面不再下降并稳定后,采用小冲程冲锤轻大挤压形成泥石孔壁成孔。
若桩孔仍继续漏浆,则改抛片石、袋装粘土、袋装水泥混合料,采用小冲锤轻打。
慢慢将片石、袋装粘土、水泥挤压到溶洞中,堵塞溶洞通道,如此反复操作,直到不再漏浆为止,转入小冲程冲孔固壁成孔。
(5)冲锤击穿溶洞顶板后,不论是否漏浆,不论溶洞原来是否是空溶洞或半填充或溶洞内填充物为软弱粘性土或淤泥,进入溶洞后均应向孔内投入片石、袋装粘土,填超过溶洞2.5--3米,然后,用小冲程冲锤方法,冲击投下的混合物,不取渣,使其挤入裂隙溶洞中,如此反复操作,多次堵塞溶洞通道,可大大减少灌桩的砼扩散流失量,降低溶洞处理费用。
(6)冲锤冲击溶洞时,冲锤可能会滑入溶洞中,提锤时易被溶洞顶板岩石卡住而造成埋锤。
施工时严禁在溶洞范围内打松锤,应绷紧钢丝绳,采用小冲程进行低打紧固,一旦发现漏浆异常情况,马上提锤到孔上,然后采取其它措施,穿越溶洞时,要密切注意钢丝绳情况,以便判断是否斜孔,若出现斜孔,则必须进行修孔处理。
(四)岩溶地区钻孔桩常见事故及预防处理措施:
岩溶地区地质情况相当复杂,难以准确预测,因此在钻孔桩施工中漏浆、塌孔、涌沙,发生偏孔、斜孔、弯孔和卡、掉钻头等事故时有发生,还要防止探头石;而下沉护筒、岩溶区护壁、岩石斜面开孔、穿越溶洞顶板和保证水下混凝土灌注质量等工序又会遇到一系列技术问题,所以施工难度非常大,除采取和执行严格的质量标准外,还须制订相应的预防控制措施。
1、斜桩:
因钻孔桩直径大,桩径范围内基岩纵横向起伏较大,部分溶蚀导致基岩半边露头,在钻进过程中容易出现斜桩、卡钻,可采用传递能量法。
1.1偏斜原因
①钻孔中遇有较大的孤石或探头石
②在有倾斜的软硬地层交界处,岩面倾斜钻进;或者粒径大小悬殊的砂卵石层、岩溶层中钻进,钻头受力不均。
③扩孔较大处,钻头摆动偏向一方。
④钻机(回旋钻)底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。
⑤、钻杆(回旋钻)弯曲,接头不正。
1.2预防和处理
①安装钻机(回旋钻)时要使转盘、底座水平,起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上,并经常检查校正。
②由于主动钻杆(回旋钻)较长,转动时上部摆动过大。
必须在钻架上增设导向架,控制杆上的提引水龙头,使其沿导向架对中钻进。
③钻杆(回旋钻)接头应逐个检查,及时调正,当主动钻杆弯曲时,要用千斤顶及时调直。
④当岩面倾斜较大时,钻头易摆动,撞击护筒或孔壁,造成偏孔或塌孔。
这时应回填坚硬片石,以低冲程反复冲砸(冲击钻),使孔底出现一个平台后再转入正常冲孔。
⑤当钻孔倾斜(使用冲击钻成孔)时,往复扫孔修正,如纠正无效,在孔内回填片石和粘土至偏孔处上部0.5m,再重新钻进;
2、扩孔和缩孔:
溶洞没有填充物或填充物不满、不实,容易形成低压区,当钻进溶洞或裂隙处、渗透形成漏浆,破坏覆盖层孔壁,导致扩孔、缩孔、埋钻,甚至破坏整个孔位。
扩孔比较多见,在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大,易于出现扩孔,扩孔发生原因与坍孔相同,轻则为扩孔,重则为坍孔。
若孔内局部发生坍塌而扩孔,钻孔仍能达到设计深度则不必处理,只是混凝土灌注量大大增加。
若因扩孔后继续坍塌影响钻进,应按坍孔事故处理。
如果扩孔较轻,可加大泥浆比重,减慢钻机钻进速度,控制扩孔后,继续钻进。
如果扩孔较大(水位稳定不住,下降较快)则需用粘土回填至扩孔之上缘,钻机慢进尺抹壁至扩孔位置下缘,反复进行二、三次后,再进钻观察。
缩孔即孔径的超常缩小,一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。
缩孔原因有两种:
一种是钻锥焊补不及时,严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔;另一种是由于地层中有软塑土(俗称橡皮土),遇水膨胀后使孔径缩小。
各种钻孔方法均可能发生缩孔。
为防止缩孔,前者要及时修补磨损的钻头,后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进,并复钻二三次;或者钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径,直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。
对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径或露筋.
3、坍(塌)孔:
各种钻孔方法都可能发生坍孔事故,坍孔的特征是孔内水位突然下降,孔口冒细密的水泡,出渣量显著增加而不见进尺,钻机负荷显著增加等。
3.1坍孔原因
①泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求,使孔壁未形成坚实泥皮。
②由于出渣后未及时补充泥浆(或水),或河水上涨,或孔内出现承压水,或钻孔通过砂砾等强透水层,孔内遇到溶洞水流失等而造成孔内水头高度不够。
③护筒埋置太浅,下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软,或钻机直接接触在护筒上,由于振动使孔口坍塌,扩展成较大坍孔。
④在松软砂层中钻进进尺太快。
⑤提出钻锥钻进,回转速度过快,空转时间太长。
⑥水头太高,使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。
⑦清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低,用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆(或水),使孔内水位低于地下水位。
⑧清孔操作不当,供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长。
⑨吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
3.2坍孔的预防和处理
①在松散粉砂土或流砂、岩溶中钻进时,应控制进尺速度,选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。
②发生孔口坍塌时,可立即拆除护筒并回填钻孔,重新埋设护筒再钻。
③如发生孔内坍塌,判明坍塌位置,回填片石和粘质土混合物到坍孔处以上1m-2m,如坍孔严重时应全部回填,待回填物沉积密实后再行钻进。
④清孔时应指定专人补浆(或水),保证孔内必要的水头高度。
供水管最好不要直接插入钻孔中,应通过水槽或水池使水减速后流入钻中,可免冲刷孔壁,不宜超过1.5-1.6倍钻孔中水柱压力。
⑤吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入,严防触及孔壁。
⑥司钻人员随时对照地质钻探资料检查孔内水头高度、泥浆稠度,钻头负荷是否正常,碴样是否与抛填物和所提供地质钻探资料相符等,发现异常及时处理。
4、钻孔漏浆
4.1漏浆原因
①在透水性强的砂砾或流砂、岩溶中,特别是在有地下水流动的地层或溶洞中钻进时,稀泥浆向孔壁外漏失。
②护筒埋置太浅,回填土夯实不够,致使刃脚漏浆。
③护筒制作不良,接缝不严密,造成漏浆。
④水头过高,水柱压力过大,使孔壁渗浆。
4.2处理办法
①凡属于第一种情况的回转钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。
冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石、碎石反复冲击增强护壁。
②属于护筒漏浆的,如接缝处漏浆不严重,可由潜水工用棉、絮堵塞,封闭接缝。
如漏水严重,应挖出护筒,修理完善后重新埋设。
5、偏孔:
当岩面不平时先抛填片石、碎石和块状黄土,以45cm小冲程冲击(冲击钻),待冲到原位后再次抛填混合料以80cm大冲程造孔。
反复冲填后还偏孔则以C20级水下混凝土封底,待强度达到20MPa后再继续造孔。
(不分散砼水下封堵法)
穿越溶洞顶板时由于岩层厚度不均造成的偏孔,施工时在距顶板0.5m开始采用小冲程(冲击钻),同时观察孔内泥浆稠度及颜色变化,若带有漏浆则抛填0.5-1.0米厚片石、粘土等的混合物,直至充填物完全挤入溶洞为止。
再加大冲程造孔。
6、掉钻落物
钻孔过程中若发生掉落钻杆、钻具事故,可用打捞工具打捞,如被泥砂埋住,采用空气吸泥机清除泥砂,再行打捞。
6.1掉钻落物原因
①掉钻落物原因
卡钻时强提强扭,操作不当,使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。
②钻杆接头不良或滑丝。
③电动机接线错误,钻机反向旋转,钻杆松脱。
④转向环、转向套等焊接处断开。
⑤操作不慎,落入扳手、撬
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