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钻孔灌注桩施工质量控制
2015-09-20 11:15:01   来源:   评论:0 点击:

概述钻孔灌注桩是指用钻孔机具在土中钻进边破碎土体,边上渣面成孔,然后在孔内放入钢筋骨架,灌注砼面形成的桩。一、钻孔方法的种类与原理

概述

     钻孔灌注桩是指用钻孔机具在土中钻进边破碎土体,边上渣面成孔,然后在孔内放入钢筋骨架,灌注砼面形成的桩。

一、钻孔方法的种类与原理

常见的钻孔方法有以政几种:

正循环旋转钻进成孔

     正循环旋转钻进成孔是利用钻具的旋转切削土体钻进,在钻进的同时,泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头,通过钻杆中心人钻头喷入钻孔内,泥浆挟带钻渣沿钻孔上升,从护筒顶部排浆孔排出至沉淀地,钻渣在此沉淀而泥浆仍进入泥浆地循环使用,连续钻进至设计标高而成孔。

反循环旋转钻进成孔

     反循环旋转钻进成孔与正循环相同的成孔原理,只是泥浆循环程序正好与正循环相反,它是将泥浆用泥浆泵送至钻孔内,然后由真空泵或空气吸泥机将泥浆与钻渣从钻杆下口吸进,通过钻杆中心排出到沉淀池,泥浆沉淀后再循环使用。

冲击钻进成孔

      利用钻锥(重为10—35KN)不断地提锥、落锥反复冲击孔底土层,把土层中的泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣,钻渣悬浮于泥浆中,利用掏渣筒取出。重复上述过程冲击钻进成孔。

      常见的钻孔方法还有冲抓钻进成孔,潜水钻机钻进成孔,空心锥冲击钻进成孔,振动钻孔机成孔,人工推钻和机动推钻成孔等方法,但最常用的是前三种方法,本章节所有工艺方法均是指前三种而言。

二、各种钻孔方法适用范围及优缺点

1、 正反循环旋转钻进成孔

     由于旋转钻进成孔的施工方法受到机具和动力的限制,一般适用于较细,软的土层,如各种塑状的粘性土、砂土夹少量粒径小于是100—200mm的砂卵土层,在实际施工中,利用反循环钻机也有钻进风化和弱风化的泥岩中。

     正循环适用于孔径80—160cm、孔深在30—100m的桩,而反循环适用 于在80—120cm、孔深在35—65m的桩。

     正反循环的共同优点是钻进与排渣同时连续进行,不象其它所有的钻进方法,在钻进时不能排渣,排渣时不能钻进。所以在适用土层中较其它钻进方法钻孔速度快的多。它们共同缺点是需要设置泥浆槽、沉淀池、储浆池等。施工地点占地较大,需用大量水和泥浆原料。

     在正反循环中,由于泥浆流向不同,所以,正循环的护壁效果较反循环要好。反循环坍孔的可能性较正循环大。但由于反循环钻进速度快,所以在实际施工中,只要不是粉砂等特别土质都会采用反循环方法。

2、 冲击钻进成孔

     冲击钻的优点是适用土质广泛,可谓“无坚不摧”。其对于含有漂卵石、大块石的土层及岩层,首选方法即是冲击钻。同时冲击锥在下冲时,有些钻渣可被挤入孔壁。可起加强孔壁防止坍孔,并增加土层与桩间的侧摩阻力作用。其缺点是钻普通土时,进度比其它方法都慢,另外冲击钻还有其它用途。在后文中再述。

     冲击钻适用的孔径为80—200cm。孔深为50m。

第一节  钻孔灌注桩准备工作

一 施工工艺流程

     钻孔灌注桩的施工有很多工序。因成孔方法的不同和现场情况各异,施工工艺流程也不会完全相同。在同时进行几根桩施工时,要注意它们之间的密切配合,避免互相干扰和冲突。同时要保证钻孔、灌注机具有足够的场地

 场地准备工作

     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,泥浆池位置,泥浆槽走向,施工方法及其它配合施工机具设施布置等情况决定。

     施工场地或工作平台的高度应考虑施工期间可能出现的高水位或潮水位,并高出其上0.5—1.2m。

     施工场地应按以下不同情况进行整理:

(一) 场地为旱地时,应平整场地,清除杂物,换除软土,夯打密实。钻机底座不宜直接置于不坚实的填土上,应垫枕木加以稳固,以免产生不均匀沉陷。

(二) 场地为陡坡时,可用机械木挑架搭设坚固稳定的工作平台。

(三) 场地为浅水时,应采用筑岛方法。当水面深,流进不大,不影响群众利益,根据技术经济比较,采取截流或临时改流方案有利时,也可改水中钻孔为旱地钻孔

(四) 场地为深水时,可搭水上工作平台,工作平台可用木桩,钢筋砼桩基桩,顶面由纵横梁、支撑架搭设。平台要有足够的强度支钻孔机具,灌注机具的重量;也要有足够的刚度,保持稳定,并考虑洪水季节能使钻机顺利进入和撤出场地。

(五) 场地在深水中,水流较平稳时,也可将施工平台架设在浮船上,就位锚固稳定后在水上钻孔。

三 护筒

护筒的作用

     护筒有固定桩位,引导钻锥方向,隔离地面水免其流入井孔,保护孔口不坍塌,并保证孔内水位(泥浆)高出地下水位,或施工水位。一定高度,形成静水压力(水头),以保护孔壁不致坍塌等作用。

护筒要求

     护筒内径应比钻孔桩设计直径大。一般应加大20—30cm护筒 的种类有多种,但现在施工中多用用钢护筒 ,一般用3—5mm钢板制作。钢护筒坚固耐用,重复使用次数多,用料较省,在无水河床、岸滩和深水中都可使用。

护筒埋设

     护筒埋设工作是钻孔灌注桩施工的开端。护筒埋设质量对成孔,成桩的质量都有重大影响。护筒埋设时,护筒中心轴线正测量标定的桩位中心,其偏差应小于5cm;并应严格保持护筒的竖直位置。护筒周围和护筒底脚应夯实紧密,不透水。入水口周围直接受水(泥浆)的冲刷,极易将护筒周围填土涮走,而导致护筒底漏水,严重时可造成孔口坍塌事故。因而入水口周围必须要注意,可用丝口袋装土夯实等方法来加固。并在钻孔过程中随时检查护筒周围是否有裂缝,发现问题及时处理。

     护筒顶面标高应高出地下水位和施工最高水位1.5—2.0m在无水地层钻孔,因护壁顶部没有溢浆口,因此筒顶也应高出地面0.2—0.3m。护筒底面应低于施工最低水位。

四 泥浆

     泥浆在钻孔中的作用是:1)在孔内产生较大的悬浮液压力可防止坍孔;2)泥浆向孔外土层渗漏,在钻进过程中,由于钻头的活动,孔壁表面形成一层胶泥,具有护壁 作用,同时将孔内外水流切断,能稳定孔内水位;3)泥浆比重大,具有浮渣作用,利于钻渣的排出。因此在钻孔过程中,孔内应保持一定稠度的泥浆,一般比重以1.1—1.3为宜。在冲击钻进大卵 层时可用1.4以上,粘度为10——25S,含砂率小于6%。在较好的粘土层中钻孔,也可灌入清水,使钻孔时孔内自造泥浆,达到固壁效果。调制泥浆以粘土塑性指数不宜小于15。

     调制泥浆时,可将粘土或膨润土倒入泥浆池中,用人工搅拌。但在施工实际中,经常是将粘土或膨润土直接倒入井孔内,钻机开机但不进尺或缓慢进尺,来完成制造泥浆并护壁的过程,直至泥浆的各项指标均达到要求,再正常 进尺钻进。

第二节 清孔

 清孔的目

     清孔的目的是抽换孔内泥浆,清除钻渣和沉淀层,尽量减少孔底沉淀厚度,防止桩底存留过厚沉淀土而降低桩的载力。其次,清孔还为灌注水下砼创造良好条件,使测深正确,灌注顺利。

     终孔检查后,应迅速清孔,不得停歇过久,使泥浆钻渣沉淀增多,造成清孔工作的困难甚至坍孔。清孔后应在最短时间内灌注砼。

 清孔的方法

清孔方法应根据设计要求,钻孔方法,机具设备和土质情况决定。

抽浆法

     抽浆清孔比较彻底,适用于各种钻孔方法的摩擦桩、嵌岩桩。但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆法清孔时,操作要注意防止坍孔。

     1.1 用反循环钻孔时,可在终孔后停止进尺,利用钻机的反循环系统的泥浆泵持续吸渣5—15分钟左右,使孔底钻渣清除干净。

     1.2 以导管作为吸泥泵的吸浆管清孔,清孔完毕,将特制弯管拆除即可开始灌注水下砼,争取时间。

换浆法

     正循环终孔后,用1.1—1.25比重的纯泥浆中迅速压进孔内,把孔内悬浮钻渣较重的泥浆换出。其方法最适宜正循环钻孔。

喷射清孔法

     本方法是在灌注砼前对孔底进行高压射水或射风数分钟,使沉淀物漂浮后,立即灌注水下砼。常与其它方法清孔后或清孔过程中配合使用。钻孔工作完毕,由于有拆卸钻杆、钻头、下钢筋骨架及导管等工序,沉淀厚度可能会增大,以致导管无法插至孔底,故常用喷射法,将沉淀层冲起飘浮。但此法在灌注砼后期易使沉淀物增厚,不易测准标高。

     此外,还有掏渣、用砂浆置换钻渣清孔法等清孔方法。

 孔的质量要求

摩擦板

     清孔后的泥浆指标含砂率4-8%,比重1.1-1.25,粘度18-20S。孔底沉淀土的度中.小桥应小于0.4-0.6倍桩直径,大桥按6设计文件规定。

1. 3骨架的起吊和就位

     钢筋骨架可利用钻机搭架,人字扒杆,独脚扒杆或缆索,吊车等机具起吊。施工 应用中常用吊车起吊,此方法方便简单,灵活,并且吊车还可用于随后的砼灌注,为了保证骨架起吊时不变形,对于长骨架,起吊前应在骨架内部临时绑扎数根杉木杆,以加强其刚度,以吊车起吊为例,吊点的位置一般在骨架的三分之二处,若骨架超过20米,则应设在离上端四分之一处,用长钢丝绳配合吊环,将骨架慢慢吊起垂直地面。离开地面后,将其摆正,徐徐放入孔口。严禁摆动碰撞孔壁。骨架进入钻孔后,可由下至上地逐个解去绑扎杉木杆的绑点。解去后,杉木杆受水的浮力自行浮出水面后即可取去。但在杉木杆上浮过程中,要时查数木杆的个数,以防被钢筋骨架卡住,带入孔内, 若发现缺少木杆,一定要把钢筋笼吊起,找到木杆后再续降骨架,当骨架下降到吊点附近的加劲箍筋接近孔口时,可用木杆或钢钎(视骨架轻重而定)等穿过加劲箍筋的下方,将骨架临时支承于孔口的枕木或木方上,将吊环移至骨架上端,取出临时支承,下降到骨架最后一个加劲箍处,再临时支承。然后吊起第二节骨架,对正后同第一节骨架焊接,接头完成后,再骨架下降,如此循环直至全部骨架降至设计标高为止。由于有时骨架的标高要在孔口以政几米处,无法卸吊环及控制标高,此时可在最后一节骨架顶端用粗钢筋 加焊两至四个大吊钩,或焊接引来吊骨架并控制标高,可用枕木调节吊钩与护筒顶标高的高度来控制钢筋骨架的顶标高,最后标高偏差不大于5厘米。

第三节 灌注水下砼

 灌注机具的准备

导管

     导管是灌注水下砼的重要工具,用钢板卷制焊接而成。

     导管分节长度应便于拆装和搬动。并小于导管提升设备的提升高度,中间节一般长2-4米左右。下端节可加长至4-6米。为便于调节漏斗高度及封底时导管高度,可在漏斗下配一根长约1米的上端导管。中间节两端和下端节上端焊有法兰盘,以便用螺栓互相连接。管与管的法兰盘之间加一胶皮垫以防止导管漏水。每使完一次,都要检查导管是否有漏水现象,胶皮垫是否老化漏水。如有应及时更换胶皮垫,导管有眼孔时,及时焊补。长提出一节用完的导管后,都应及时将导管用水清洗干净。码放整齐以备下次应用。


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