[正循环旋转钻孔]:泥浆由泥浆泵以高压从泥浆池输进钻杆内腔,经钻头的出浆口射出。底部的钻头在旋转时将土层搅松成为钻渣,被泥浆悬浮,随泥浆上升而溢出,经过沉浆池沉淀净化,泥浆再循环使用。井孔壁靠水头和泥浆保护。
二、施工简单问题
回转钻成孔灌筑桩又称正反循环成孔灌筑桩,是用一般地质钻机在泥浆护壁条件下,慢速钻进,通过泥浆排渣成孔,灌筑混凝土成桩,为国内最为常用和应用范围较广的成桩方法。其特点是:可利用地质部门常规地质钻机,可用于各种地质条件,条种大小孔径(300~2000mm)和深度(40~100m),护壁效果好,成孔质量可靠;施工无噪声、无振动、无挤压;机具设备简单,操作方便,费用较低。但成孔速度慢,效率低,用水量大,泥浆排放量大,污染环境,扩孔率较难控制。适用于高层建筑中,地下水位较高的软、硬土层,如淤泥、粘性土、砂土,软质岩等土层应用。
1.机具设备
主要机具设备为回转钻机,多用转盘式,常用型号及技术性能见表7-61。钻架多用龙门式(高6~9m),钻头常用三翼或四翼式钻头、牙轮合金钻头、或钢粒钻头,以前者使用较多;配套机具有钻杆、卷扬机、泥浆泵(或离心式水泵)、空气压缩机(6~9m3/h)、测量仪器以及混凝土配制、钢筋加工系统设备等。
2.施工工艺方法要点
(1)钻机就位前,先平整场地,铺好枕木并用水平尺校正,保证钻机平稳、牢固。在桩位埋设6~8mm厚钢板护筒(无),内径比孔口大100~200mm,埋深1~1.5m,同时挖好水源坑、排泥槽、泥浆池等。
(2)成孔一般多用正循环工艺,但对于孔深大于30m端承桩宜用反循环工艺成孔。钻进时如土质情况良好,可采取清水钻进,自然造浆护壁,或加入红粘土或膨润土泥浆护壁,泥浆密度为1.3t/m3。
(3)钻进时应根据土层情况加压,开始应轻压力、慢转速,逐步转入正常,一般土层按钻具自重钢绳加压,不超过10kN;基岩中钻进为15~25kN;钻机转速:对合金钻头为180r/min;钢粒钻头100r/min。在松软土层中钻进,应根据泥浆补给情况控制钻进速度,在硬土层或岩层中的钻进速度,以钻机不发生跳动为准。
(4)钻进程序,根据场地、桩距和进度情况,可采用单机跳打法(隔一打一或隔二打一)、单机双打(一台机在二个机座上轮流对打)、双机双打(两台钻机在两个机座上轮流按对角线对打)等。
(5)桩孔钻完,应用空气压缩机清孔,可将30mm左右石块排出,直至孔内沉渣厚度小于100mm.清孔后泥浆密度不大于1.2t/m3。亦可用泥浆置换方法进行清孔。
(6)清孔后测量孔径,然后应用吊车吊放钢筋笼,进行隐蔽工程验收,合格后浇筑水下混凝土。水下
混凝土的砂率宜为40%~45%;用中粗砂,粗骨料最大粒径<40mm;水泥用量不少于360kg/m3;坍落度宜为180~20mm;配合比通过试验确定。
(7)浇筑混凝土的导管直径宜为200~250mm,壁厚不小于3mm,分节长度视工艺要求而定,一般由2.0~2.5m,导管与钢筋应保持100mm距离,导管使用前应试拼装,以水压力0.6~1.0MPa进行试压。
(8)开始浇筑水下混凝土时,管底至孔底的距离宜为300~500mm,并使导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上,在以后的浇筑中,导管埋深宜为2~6m。
(9)桩顶浇筑高度不能偏低,应使在凿除泛浆层后,桩顶混凝土要达到强度设计值。 3.施工常遇问题及防治处理方法(表7-83)
回转钻(电钻)成孔灌筑桩常遇问题及预防处理方法 表7-83 常遇问题 产生原因 1.护筒周围未用粘土填封紧密而漏水,或护筒埋置太浅 2.未及时向孔内加泥浆,孔内泥浆面低于孔坍孔 外水位,或孔内出现承压水降低了静水压力,或泥浆密度不够 3.在流砂、软淤泥、破碎地层松散砂层中进钻,进尺太快或停在一处空转时间太长,转速太快 防治措施及处理方法 护筒周围用粘土填封紧密;钻进中及时添加新鲜泥浆,使其高于孔外水位;遇流砂、松散土层时,适当加大泥浆密度,不要使进尺过快,空转时间过长 轻度坍孔,加大泥浆密度和提高水位.严重坍孔,用粘土泥浆投入,待孔壁稳定后采用低速钻进 安装钻机时,要对导杆进行水平和垂直校检修钻孔设备,如钻杆弯曲,及时调换,1.桩架不稳,钻杆导架不垂直,钻机磨损,正,部件松动,或钻杆弯曲接头不直 钻孔偏移(倾斜) 2.土层软硬不匀 3.钻机成孔时,遇较大孤石或探头石,或基岩倾斜未处理,或在粒径悬殊的砂、卵石层中钻进.钻头所受阻力不匀 遇软硬土层应控制进尺,低速钻进偏斜过大时,填入石子、粘土重新钻进,控制钻速,慢速上下提升、下降,往复扫孔纠正;如有探头石,宜用钻机钻透,用冲孔机时用低锤密击,把石块打碎;倾斜基岩时,投入块石,使表面略平,用锤密打 1.孔外水压比孔内大,孔壁松散,使大量流流砂 砂涌塞桩底 2.遇粉砂层,泥浆密度不够,孔壁未形成泥皮 1.钻头粘满粘土块(糊钻头),排渣不畅,不进尺 钻头周围堆积土块 2.钻头合金刀具安装角度不适当,刀具切土过浅,泥浆密度过大,钻头配重过轻 1.遇到透水性强或有地下水流动的土层 钻孔漏浆 2.护筒埋设过浅,回填土不密实或护筒接缝不严密,在护筒及脚或接缝处漏浆 3.水头过高使孔壁渗透 使孔内水压高于孔外水位0.5m以上,适当加大泥浆密度 流砂严重时,可抛入碎砖、石、粘土用锤冲入流砂层,做成泥浆结块,使其成坚厚孔壁,阻止流硫涌入 加强排渣,重新安装刀具角度、形状、排列方向;降低泥浆密度,加大配重糊钻时,可提出钻头,清除泥块后,再施钻 适当加稠泥浆或倒入粘土慢速转动,或在回填土内掺片石,卵石,反复冲击,增强护壁、护筒周围及底部接缝,用土回填密实,适当控制孔内水头高度,不要使压力过大 1.钢筋笼过长,未设加劲箍,刚度不够,造成变形 2.钢筋笼上未设垫块或耳环控制保护层厚度,或桩孔本身偏斜或偏位 钢筋笼偏位、变形、上浮 3.钢筋笼吊放未垂直缓慢放下,而是斜插入孔内 4.孔底沉渣未清理干净,使钢筋笼达不到设计强度 5.当混凝土面至钢筋笼底时,混凝土导管理深不够,混凝土冲击力使钢筋笼被顶托上浮 1.清孔后泥浆密充过小,孔壁坍塌或孔底涌进泥浆或未立即灌混凝土 吊脚桩 2.清渣未净,残留石渣过厚 3.吊放钢筋骨架导管等物碰撞孔壁,使泥土坍落孔底 由于粘性土层有较强的造浆能力和遇水膨胀的特性,使钻孔易于缩颈,或使粘土附在钻头上,产生抱钻、糊钻现象 做好清孔工作,达到要求立即灌筑棍凝土;注意泥浆密度和使孔内水位经常保持高于孔外水位0.5m以上,施工注意保护孔壁,不让重物碰撞,造成孔壁坍塌 除严格控制泥浆的粘度增大外,还应适当向孔内投入部分砂砾,防止糊钻;钻头宜采用肋骨的钻头,边钻进边上下反复扩孔,防止缩颈卡钻事故 针对地层特征选用优质泥浆.保持孔壁的稳定;防止或减少出现探头石,一旦发现探头石,应暂停钻进,先回填粘土和片石,用椎形钻头将探头石挤压在孔壁内,或用冲击钻冲击或将钻机(或钻架)略移向探头石一侧,用十字或一字型冲击钻头猛击,将探头石击碎。如冲击钻也不能击碎探头石,则可用小直径钻头在探头石上钻孔,或在表面放药包爆破 钢筋过长,应分2~3节制作,分段吊放,分段焊接或设加劲箍加强;在钢筋笼部分主筋上,应每隔一定距离设置混凝土垫块或焊耳环控制保护层厚度,桩孔本身偏斜、偏位应在下钢筋笼前往复扫孔纠正,孔底沉渣应置换清水或适当密度泥浆清除;浇灌混凝土时,应将钢筋笼固定在孔壁上或压住;混凝土导管应埋人钢筋笼底面以下1.5m以上 粘性土层缩颈、糊钻 1.钻进松散地层中遇有较大的圆孤石或探头石,将钻具挤离钻孔中心轴线 2.钻具由软地层进入陡倾角硬地层,或粒径孔斜 差别太大的砂砾层钻进时,钻头所受阻力不均 3.钻具导正性差,在超径孔段钻头走偏,以及由于钻机位置发生串动或底座产生局部下沉使其倾斜等 1.因首批混凝土多次浇灌不成功,再灌上层出现一层泥夹层而造成断桩 2.孔壁塌方将导管卡住,强力拔管时,使泥水混入混凝土内或导管接头不良,泥水进入管内 断桩 3.施工时突然下雨,泥浆冲入桩孔 地下水大量进入,将泥浆带入混凝土中造成夹层;另一方面,由于桩身混凝土采用分层振捣,下面的泥浆被振捣到上面,然后再灌入混凝土振捣,两段混凝土间夹杂泥浆,造成分节脱离,出现断层 力争首批混凝土灌一次成功,钻孔选用较大密度和粘度、胶体率好的泥浆护壁;控制进尺速度,保持孔壁稳定;导管接头应用方丝扣连接,并设橡皮圈密封严密;孔口护筒不使埋置太浅;下钢筋笼骨架过程中,不使碰筑完毕,灌筑桩严重塌方或导管无法拔出形成断桩,可在一侧补桩;深度不大可挖出;对断桩处作适当处理后,支模重新浇筑混凝土 施工时突然下雨,要争取一次性灌4.采用排水方法灌筑混凝土,未将水抽干,撞孔壁;
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