成孔施工工艺

成孔施工工艺（共10篇）

成孔施工工艺 篇1

在建筑物施工过程中, 桩基础是一种应用较为广泛的基础类型。灌注桩属于非挤土或部分挤土桩, 具有施工简便、对环境影响小、承载力大等优点。因此, 在建筑和桥梁工程中较多选用灌注桩。而灌注桩根据成孔方式又可以分为钻孔灌注桩和人工成孔灌注桩两类。其中人工成孔灌注桩以其施工噪音小、单桩承载力高、桩身刚度大、机具简单等特点应用于房屋及民用建筑施工的基础工程中。在我国有的城市中 (如广东惠州等) 以挖孔桩为当地高层建筑的主要桩型 (占该地高层建筑用桩总量的75%左右) 。人工成孔灌注桩所支撑的建筑物层数也已达50层以上, 如北京京广大厦、深圳国贸中心大厦等, 桩身已逾50m。

下面将结合兰州石化公司综合队搬迁还建项目对人工成孔灌注桩的施工工艺进行以下的介绍。

在综合队搬迁还建项目中, 根据地勘报告, 在地下7m左右就已经出现了力学性能较好的卵石层, 而此层层面较平缓, 厚度稳定, 承载力特征值达450KPa, 是理想的持力层。最后根据以上采用了人工成孔灌注桩的形式, , 见表1。

1 施工准备

在人工成孔之前, 施工现场分别准备了线坠、吊具 (用于材料和弃土的垂直运输以及供施工人员上下工作使用) 、镐、锹等挖运工具和应急软爬梯等相关工具及相关的资料。

根据现场的实际情况, 首先对场地进行了“三通一平”处理, 然后测量员开始按施工图纸准确放线, 确定桩位中心位置, 并向桩心位置四周引出四个控制点, 以控制桩心。与此同时, 在施工地点的周围用钻孔机具先试打两个实验桩孔, 分析土质、水文等有关情况, 并采用降水工艺时刻进行抽水保证地下水位降低至桩低以下0.5m左右。由于人工成孔操作的安全至关重要, 在开挖前还需要对现场的施工人员进行全面的安全技术交底, 并对现场的成孔工具逐一进行了安全可靠的检查, 确保了施工现场的安全。另外由于这次工程的部分桩距小于4.5m, 所以在施工中采用了两种开挖的方法以保证施工的安全。一是跳桩位开挖, 另外一个是错开深度开挖, 每次开挖深度不得大于0.5m。在施工前还需专门用钢板制作护筒, 如图1所示。目的是为了防止成孔时发生塌孔。

2 人工成孔的施工过程

2.1 护壁的制作

按要求在真正成孔之前在每个孔上做了相应的护壁。为了便于挡土、挡水, 每一个护壁均高出地面150~200mm, 护壁采用的是C20素混凝土。

由于护壁的形状为一个圆台体, 所以浇筑护壁的模板相应的也呈圆台体形状。其上孔的直径等于设计桩径, 下孔的直径大于设计桩径的20cm, 整个的高度为0.5m。由3块呈曲面扇形的薄钢板制作而成, 为了防止内模因涨力而变形, 还在背后焊接了三角铁作为骨架起到支撑的作用。相邻两块模板拼缝要预留2cm的间隙, 拼接时用螺栓将相邻模板从拼缝固定, 并用木条将其余间隙填塞。每次支模均要以十字线吊中, 从而保证桩位和孔半径的准确性, 还必须把垂直度的偏差控制在了规范允许的1%以内。

为尽快达到强度要求, 在浇筑护壁的混凝土里要加入适量的速凝剂, 同时为了控制孔壁的稳定性, 把混凝土的塌落度一定要控制在了80~100mm。

由于护壁混凝土在地表以下, 温度、湿度对护壁混凝土强度的形成和增长非常有利, 经过检测, 1d混凝土的强度就能达到10Mp, 所以1d以后就进行了拆模。

2.2 成孔

在浇筑完护壁后, 开始在孔口安装了相关的垂直运输支架。在人工成孔之前, 要求现场的施工人员挖孔时必须做到所有开挖孔的侧壁要光滑平整, 底面要水平, 挖出的土方要及时的外运, 不得堆放在孔边。

成孔的方法采用的是由人工自上而下用镐、锹逐层进行挖土, 同一段内按照先中间后周边的次序挖土。在每一节成孔结束后, 为了防止无关人员坠落, 必须用活动的安全盖板对孔进行了遮盖。

根据地勘报告, 在人工挖掘到地下7m左右就已经出现了力学性能较好的卵石层, 是理想的持力层。

2.3 检查验收

在全部成孔结束以后, 还必须对桩身直径、成孔尺寸、孔底标高、桩位中线、虚土厚度进行了全面的测定, 做好了施工记录, 办理了相关的隐蔽验收手续。

2.4 人工成孔施工要点

对于一个人工成孔的灌注桩, 从表2中能清晰的看出, 在成孔的过程中, 桩的直径和成桩的垂直度是成孔过程中非常重要的控制问题。

垂直度和桩身直径:事先分别按照JZ-1和JZ-2的尺寸做几个长为0.5m和0.6m的尺杆, 每节桩孔护壁做好后, 每下挖1m都用全站仪观测找到孔口的中心, 同时采用十字线对中, 吊线锤向井底投设, 随着成孔深度的变化线锤的长度也会发生变化, 与此同时用尺杆对桩身直径进行校正, 同时检查孔壁的平整度, 对有问题的孔要及时进行修边。

3 钢筋笼的制作与安装

3.1 钢筋笼的制作

钢筋笼的制作多为施工工地现场制作。考虑到钢筋笼的长度, 同时为了保证吊装过程中不发生变形, 必须每隔两米在主筋的内侧做一条加强筋。

在制作完每一个钢筋笼, 必须按表3对加工制作好的钢筋笼进行逐一的检查和校正。

3.2 钢筋笼的安装

在吊放钢筋笼之前, 需要检查孔内的情况, 以确定孔内无塌方和沉渣, 安放时要对准孔位, 扶稳、缓慢、顺直, 以避免碰撞孔壁, 严禁墩笼和扭笼。放入后应反复校正设计标高。为了防止钢筋笼在浇筑混凝土的时候发生变形和钢筋移位, 在安装好钢筋笼后, 必须用架杆或其他物体将钢筋笼束缚在一个相对稳定的状态下。

4 桩身混凝土的浇筑

当钢筋笼正确放入孔中后, 为了防止浮浆, 可以采用塌落度较大的混凝土进行浇筑。

在浇筑混凝土的过程中, 应继续抽取地下水, 防止地下水进入孔中, 影响浇筑混凝土的效果。混凝土边浇筑边插实, 采用插入式振动器和人工插实相结合的方法, 以确保混凝土的密实度。在进行浇筑的同时, 相邻10m范围内的挖孔作业应停止, 并不得在孔底留人, 防止因各种原因造成的相邻桩坍塌而引发的事故。浇筑完后, 每根桩应留不得少于1组 (3块) 的试块, 并及时提出实验报告。

5 基桩的检测

检测数量及方法:采用低应变法和高应变法检测桩身完整性。 (本工程以低应变法检测18根桩身的完整性)

检测目的:判断工程所检测桩承载力是否满足要求;检测桩身缺陷及其位置, 判断桩身完整性类别。

基桩的检测, 必须严格依据《建筑基桩检测技术规范》执行。被检测桩均需被凿去浮浆及破损部分, 露出新鲜密实的混凝土;每根桩布置2~4个检测点。

经分析低应变抽检的18根工程基桩, 根据表4, 16根基桩桩身完整, 根据桩身完整性评价的原则, 评价为Ⅰ类;2根基桩的桩身有轻度缺陷, 评价为Ⅱ类, 检测结果汇总见表4。

6 结束语

人工成孔灌注桩采用人工挖土成孔, 灌注混凝土浇捣成桩, 相比机械钻孔灌注桩具有绿色环保、施工灵活方便、单桩承载力高等优点, 所以在桩基中应用较多。

参考文献

[1]蒋建平.大直径灌注桩竖向承载力性状[M].上海:上海交通大学出版社, 2007, 1.

[2]徐至钧, 张晓玲, 张国栋.新型桩挤扩支盘灌注桩设计施工与工程应用 (第二版) [M].北京:机械工业出版社, 2007, 7.

[3]梁炳钊, 陆建武, 彭琼.人工成孔灌注桩施工工艺在桩基施工中的应用[J].森林工程, 2008, 24 (2) :56-59.

[4]刘大勇.地基基础工程施工细节详解[M].北京:机械工业出版社, 2008, 9.

[5]高大钊.桩基础的设计方法与施工技术[M].北京:机械工业出版社, 1999, 10.

[6]朱奎.桩基质量事故分析与对策[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009, 8.

成孔施工工艺 篇2

【关键词】强造斜;大口径;灌注桩;成孔工艺方法

1.工程概况

长沙三汊矶湘江大桥是长沙市二环线北段跨越湘江的特大桥，全长1577米，桥面净宽29米，双向六车道，设计时速60公里/小时。主桥采用主孔跨径328米，边跨132米，两对称分布的自锚式悬索桥方案，建成后将成为国内跨度最大的自锚式悬索桥。大桥1#墩基础为φ3500mm钻孔灌注桩，桩长为41.8m；3#墩基础为φ3500mm钻孔灌注桩，桩长为43.5m。地质情况比较复杂：护筒以下2～10m左右是淤泥、细砂等典型滩涂淤积形成;中间夹杂部分不透水粘泥层;10～27m左右为卵砾、砾石、卵石和粗砂，该层中含大量粒径在25～30cm的漂石，在该层中反循环钻进经常发生堵管，排除堵管较烦锁，影响施工进度。

2.施工工艺和设备的选择

2.1施工工艺的选择

根据地质资料，钻孔灌注桩施工采用回转钻进，泵吸反循环成孔。

2.2钻孔机具的选择

考虑到本工程施工桩孔口径大，桩尖嵌岩深度大等问题，要求选用的钻机必须具有足够大的扭矩，钻机的扭矩是影响钻孔施工进度的关键因素。为此，我们选用江西金泰机械有限公司的GW-35B型钻机。该钻机成孔能力为φ3500mm，转盘扭矩为210KN.m，油缸最大提升力为1200KN，钻机成孔深度h=80～100m，气举或泵吸反循环装置兼备。

上部覆盖层采用四翼刮刀钻头，该钻头有四枚阶梯形垂直切削齿，切割度大，排渣导流性能好、强度高，导向性能好，钻进砂砾层非常有效。下部基岩采用焊齿滚刀钻头钻进，钻头配30t配重块，以防止孔斜与提高钻进效率。

3.钻孔

3.1开钻前的准备

由于钻机自重大，主机、钻具总重接近100t。钻机安装在道轨上，道轨下铺设道木。由于桩孔直径为3.5米，道轨对护筒两边的土侧压力很大，不加固处理，遇水软化，极易坍塌。为防止坍塌、沉降量过大造成钻孔事故，采用护筒四周开挖一定宽度和深度的土，浇以砼来代替，有效地加固了井口。在护筒上做好标记，保证钻孔中心不变，钻机对中整平稳定后，以红油漆标好钻机在道轨上的前后位置，方便走机换钻头后能回到同一位置。

3.2泥浆配制

在反循环成孔施工中，泥浆的主要作用是护壁和润滑。泥浆的护壁原理是通过孔内水位和泥浆浓度高于外部，产生正压力作用来实现的，泥浆中悬浮的阴性材料颗粒与孔壁土壤阳性颗料发生离子交换，泥浆颗粒吸附在孔壁上形成泥膜护层。地质资料显示，1#墩第四系残积亚粘土层厚，造浆能力极强，可利用地层造浆。3#墩砂层厚，地层无造浆能力，采用膨润土造浆，同时加入纯碱对膨润土进行钠化改良。泥浆比重控制在1.10左右，粘度在20~25秒左右，PH值在8~10左右，处于碱性，能提高膨润土的分散度。具体配比如下：每百立方米泥浆用膨润土6t，工业用纯碱500kg，新型增稠剂聚丙烯酰胺100kg。按以上指标控制泥浆性能，使泥浆具有一定的液柱压力，以达到平衡孔壁外围地层压力，稳定孔壁，满足反循环施工工艺的要求。

3.3钻进

钻进技术参数常规值为：钻压：10KN~20KN/每把滚刀；转速：6~8r/min；开孔钻进，轻压慢转，以保持钻具的稳定性和导向性。亚粘土层保持低转速慢进尺，造好浆备用，卵砾层中保持低转速快进尺。换滚刀钻头后，加配重30t，钻头自重15t，钻头有23把刀，每把刀的钻压为20KN左右，比较理想，能使钻机最大限度发挥效能。因为设计嵌岩深度大，弱风化板岩加微风化板岩深度在10~17米深，对钻头的磨损比较大，易造成缩径，我们采用高强耐磨钢块，中间刨槽镶入硬质耐磨合金，以电焊堆满焊牢，有效地保证了岩层中的桩孔直径，同时有效保证了孔壁的顺滑，确保钢筋笼的顺利安放。整个钻进过程中，要保持一定的水头高度，防止因水头高度落差太大而塌孔。值得一提的是在1#墩第四系残积亚粘土层中钻进时，因该层呈硬塑-坚硬状，夹有砾卵石和风化岩块，且该层厚度较大，是全孔钻进中用时最多，四翼刮刀钻头磨损最厉害的地层，钻进中还出现钻头咬入地层而不能回转，以后可考虑在残积胶结土层中采用三翼刮刀钻头。设计要求桩尖嵌入微风化板岩层在4~6米之间，由于该层质地坚硬，对焊齿滚刀钻头磨损大，滚刀刀齿极易崩裂（高齿滚刀），后来改用低齿滚刀就好得多。

3.4桩身垂直度控制

造成钻孔弯曲的根本原因是钻具轴线偏离钻孔轴线。板岩属变质岩，而钻具在变质岩中钻进时的弯曲强度最大，据地质资料反映，地层倾角为45~70o，且有多层软硬互层，极易产生钻孔向垂直于层面的方向弯曲。地质因素是客观存在的，只能通过工艺技术措施来减弱甚至抵消它的促斜作用。我们的应对措施是将钻头导正体加长到1.2米（滚刀钻头），在钻头与配重块之间加钻孔导正圈，导正圈可以减小下部钻具的倾斜角和增斜力。加入30t配重塊，尽量使钻头的重量达到理想状态，形成“钟摆式”钻具结构；另外，加大钻头的质量（可在钻头腹腔中加入铸铁块），也可增大减斜力；钻具法兰螺栓连接采用双螺帽紧固并拧死，既有效提高了钻具的刚度，减小了钻孔弯曲强度，又防止掉钻头等事故。进入倾斜岩层时，在保证悬吊钻进的前提下保证孔底有最大的钻压，利用钻头自重防止钻孔沿层面倾斜。

4.清孔

清孔的目的是降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标，满足施工规范要求；清除钻渣，减少孔底沉渣厚度，防止沉渣过厚而降低桩的承载力，同时为灌注水下砼创造良好的条件。施工中我们采用二次清孔法：第一次清孔是在钻进达到设计孔深后，将钻头提高孔底20cm左右，用泥浆分离器泵吸反循环加清水清孔；第二次清孔是在钢筋笼下放完毕后，用空压机通过导管进行气举清孔。二次清孔可以有效控制沉淀层厚度，保证钻孔桩的成桩质量。

5.结语

在公路桥梁基础施工领域中，钻孔灌注桩基础已占据了重要地位，并向大直径、多样化方向发展。陆上大口径钻孔桩成孔工艺的实践成功，为我们在大口径钻孔领域积累了宝贵的资料和经验，为我们以后往水上超深大口径发展奠定了基础。■

【参考文献】

［１］长沙三汊矶湘江大桥工程1#、3#墩一般构造图.

［２］长沙三汊矶湘江大桥钻孔柱状图.

［３］公路桥涵施工技术规范.

泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺分析 篇3

灌注桩是直接在桩位上就地成孔, 然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。灌注桩能适应各种土层, 无需接桩。与预制桩相比, 可节约钢材、木材和水泥、且施工工艺简单、成本较低, 同时可制成不同长度的桩以适应持力量堂譬伏变化, 施工时无振动、无挤土、噪声小, 宜在建筑物密集地区使用。其缺点是施工操作要求较严, 技术间隔时间较长, 不能立即承受荷载, 成孔时大量土渣或泥浆排曲。根据成孔工艺不同, 分为泥浆护壁成孔灌注桩、套管成孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、干作业成孔灌注桩和爆扩成孔灌注桩等。灌注桩施工工艺近年来发展很快, 还出现夯扩沉管灌注桩、钻孔压浆成桩等一些新工艺。

2 泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺

塑浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔。

⑴埋设护筒。护微是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利钻孔的辅助工具, 起保护孔口、提高孔内的泥浆水头和防止塌孔的作用。护筒一般用3~5mm的钢板制成:其直径比桩孔直径大100~200mm。安设护筒时, 其中心线应与桩中心线重合, 偏差不大于50mm。护筒应设置牢同, 它在砂土中人士深度不宜小于1.5m, 在黏土中不小于lm, 并应保持孔内泥浆液面高出地下水位2m以上。护筒与坑壁之间应用黏土填实, 以防漏水。护筒顶面宜高出地面0.2~0.6m, 防止地面水流入。当采用潜水钻成孔时, 在护筒顶部应开设l~2个溢浆口, 便于泥浆溢出而流回泥浆塑池, 进行回收和循环。

⑵泥浆制备。泥浆的作用是:护壁、携渣、冷却和润滑, 其中以护壁作用最为主要。泥浆具有一定的密度, 如孔内泥浆液面高出地下水位一定高度, 在孔内对孔壁就产生一定的静水压力, 相当于一种液体支撑, 可以稳固土壁, 防止塌孔。泥浆还能将钻孔内不同土层中的空隙渗填密实, 形成一层透水性很低的泥皮, 避免孔内壁漏水并保持孔内有一定水压, 有助于维护孔壁的稳定。泥浆还具有较高的黏性, 通过循环泥浆可将切削破碎的土石碴悬浮起来, 随同泥浆排出孔外, 起到携渣、排土的作用。此外, 由于泥浆循环作冲洗液, 因而对外头有冷却和润滑作用, 减轻外头的磨损。

⑶成孔方法。潜水钻成孔法是利用潜水候机中密封的电动机、变速机构, 直接带动钻头在泥浆中旋转削土, 同时用泥浆泵压送高压泥浆 (或用水泵压送清水) , 从钻头底端射出, 与切碎的土颗粒混合, 然后不断由孔底向孔口溢出, 或用沙石泵或空气吸泥机采用反循环方式排泥渣, 如此连续钻进、排泥渣, 直至形成所需深度的桩孔。

⑷安放钢筋笼。当钻孔到设计深度后, 即可安放钢筋笼。钢筋骨架应预先在施工现场制作, 主筋不宜少于6+l0~6+16m, 长度不小于桩孔长的1/3~1/2, 间距200~300mm, 保护层厚40~50mm, 在骨架外侧绑扎水泥垫块控制。骨架必须在地面平卧, 次绑好, 直径1m以上的钢筋骨架, 箍筋主筋间应间隔点焊。为防止钢筋笼的变形, 应设置加劲箍, 加劲箍应在主筯外侧, 主筋一般不设弯钩, 根据施工工艺要求, 所设弯钩不得向内伸露, 以免妨碍导管提升。

吊放钢筋笼应注意勿碰孔壁, 并防止坍孔或将泥土杂物带入孔内, 如钢筋笼长度在8m以上, 可分段绑扎、吊放。可先将下段钢筋笼挂在孔口, 再吊上第二段进行搭接或帮条焊接, 逐段焊接, 逐段下放。钢筋笼放入后应校正轴线位置、垂直度。钢筋笼定位后, 应在4h内浇筑混凝土, 以防坍孔。

⑸浇筑水下混凝土。水下浇筑混凝土不能直接将混凝土倾倒于水中, 必须在与周围环境水隔离的条件下进行。水下混凝土浇筑的方法很多, 最常用的是导管法。导管法是将密封连接的钢管 (或强度较高的硬质非合金管) 作为水下混凝土的灌注通道。混凝土浇筑时沿竖向导管下落。导管的作用是隔离环境水, 使其不与混凝土接触。导管底部以适当的深度埋在灌入的混凝土拌合物内, 导管内的混凝土在一定的落差压力作用下, 压挤下部管口的混凝土在已浇的混凝土层内流动、扩散, 以完成混凝土的浇筑工作, 形成连续密实的混凝土桩身导管法采用的主要机具有:导管、漏斗和储料斗、隔水塞等。

3 施工中常见的问题和处理方法

⑴护筒冒水。护筒外壁冒水如不及时处理, 严重者会造成护筒倾斜和位移、桩孔偏斜, 甚至无法施工。冒水原因为埋设护筒时周围填土不密实, 或者由于起落钻头时碰动了护简。处理办法是:如初发现护筒冒水。可用黏士在护筒四周填实加固;如护筒严重下沉或位移, 则返工重埋。

⑵孔壁坍塌。在钻孔过程中, 如发现在排出的泥浆中不断有气泡, 有时护筒内的水位突然下降, 这都是塌孔的迹象。其主要是由于土质松散、泥浆护壁不好、护筒水位不高等造成。处理办法是:如在钻孔过程中出现缩颈、塌孔, 应保持孔内水位, 并加大泥浆相对密度, 以稳定孔壁;如缩颈、塌孔严重, 或泥浆突然漏失, 应立即回填黏土, 待孔壁稳定后再进行钻孔。

⑶钻孔偏斜。造成钻孔偏斜的原因是钻杆不垂直、钻头导向部分太短、导向性差, 十质软硬不一, 或遇上孤石等。处理办法是减慢钻速, 并提起钻头, 上下反复扫钻几次, 以便削去硬层, 转入正常钻孔状态。如离孔口不深处遇孤石, 可用炸药炸除。

摘要：文章简明扼要的阐述了泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺以及施工中常见的问题和处理方法。

关键词：灌注桩施工,工艺,泥浆护壁

参考文献

[1]陶聿君.对深基坑工程支护技术的论述[J].四川建材, 2006 (4) :148～149.[1]陶聿君.对深基坑工程支护技术的论述[J].四川建材, 2006 (4) :148～149.

[2]张雪松.建筑基坑支护工程安全的影响因素分析[J].黑龙江科技信息, 2007 (13) :262.[2]张雪松.建筑基坑支护工程安全的影响因素分析[J].黑龙江科技信息, 2007 (13) :262.

成孔施工工艺 篇4

【关键词】旋挖钻机；黄土地区；施工

0.前言

随着高速公路的迅速发展，钻孔灌注桩在公路桥梁基础工程中的应用日益广泛，在大中桥梁中的运用显得愈来愈重要，同时也促进了桥梁钻孔灌注桩施工技术的快速发展。近年来，旋挖钻机是钻孔灌注桩施工中一种较先进的施工方法，该施工方法主要特点是施工效率高、成孔速度快、场地适应性强等，有利于加快施工进度、提高工作效率。在平定高速公路PD9合同段的桥梁桩基础施工中发挥了重要的作用，有效的缓解了工期压力并满足了设计和质量要求。

1.工程概况

平定高速公路PD9合同段位于甘肃省静宁县三合乡及界石铺镇，路线总长16km，本合同段桥梁共有8座大桥，1座中桥。桥梁基础全部为桩基础，共有钻孔灌注桩272根，总工期30个月，地形条件复杂，所有桥梁地质条件均为黄土，施工工期紧、任务重。故我项目部在施工过程中根据工期进度要求和水文地质资料情况，部分采用了旋挖钻机成孔的方法，在计划工期内有效保证了所有桩基础的顺利完工。

2.旋挖钻机设备特点

旋挖钻机是一种多功能、高效率的灌注桩成孔设备，在各类工程施工中得到广泛应用。旋挖钻机具有大扭矩、机动灵活、施工效率高（一般无水的黄土地层能有效的代替人工挖孔桩，成孔速度大概10m/h）、低噪音、低污染及维护方便等特点，另外，相对于传统的人工挖孔桩，旋挖钻机更体现出了施工速度快和高安全性的特点。

我标段用于桩基施工的旋挖钻机是三一SYR220旋挖钻机，适用于黄土、粘性土、粉质土、砂土等土层施工，并具有功率大、钻孔速度快、机动灵活、定位准确、工作效率高、噪音小、环保的特点。

3.桩基施工

3.1施工方案确定

根据各桥桩基础的水文地质情况，将适合旋挖钻机工作的桩基础（场地条件好、地层条件无淤泥、坚硬未风化基岩等不利于旋挖钻成孔的桩基）按行进路线总体规划。根据黄土地区土质特性，我项目部对冲击钻孔、人工挖孔和旋挖钻机成孔做出经济性对比，旋挖钻机成孔相对其他两种方案具有速度快、成本低、利于环保等有点，故我项目部将设计资料中桩长范围内无地下水且全部为黄土条件的桥梁作为旋挖钻机成孔方案。

3.2施工准备

根据图纸所提供的地质资料，选择桩长范围内无地下水位且无未风化岩层的桩基进行旋挖钻机施工。根据桩位平面位置及高程进行场地平整，并根据现场情况修建施工便道，以满足砼罐车通行需要。桩位处地面高程尽量控制在高于桩顶高程2.0m左右，这样可以避免桩顶预留钢筋露出地面，为桩基砼灌注造成困难，不利于桩基砼灌注连续施工。

准备好泥浆池及造浆材料，避免因实际与设计地质条件不符，如地下水位过高引起的坍孔，可及时准备泥浆护壁。旋挖钻机施工时，如遇地下水，在黄土条件下，很容易引起坍孔造成桩基灌注中砼的超方。因此，应储备充足的砼原材料。

机械设备投入旋挖钻机三一SYR220型1台，配备泥浆泵，16T、25T汽车吊各1，3m3砼罐车4台，750型强制式搅拌机2台，装载机1台等设备。

3.3施工工艺及控制要点

3.3.1机械就位、护筒埋设

施工场地平整处理，保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实，避免在钻进过程中钻机产生失稳及沉陷。

桩位放样后，利用十字线放出四个控制桩位，并以四个控制桩为基准进行埋设护筒。护筒由厚度4-6mm钢板制成，护筒直径比桩基孔径大200-300mm，每节护筒长度1.5-3.0m，护筒至少高出地面30cm。以防止杂物、泥水流入孔内。

3.3.2泥浆调制

因钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水等作用，因此，在出现地下水的情况下泥浆是保证孔壁稳定的重要手段。在黄土地层中如遇地下水，黄土的湿陷性导致黄土孔壁更容易坍塌，因此，调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要。由于旋挖钻机钻进中首先视为干孔作业，施工中如遇地下水，必须以最快速度注入泥浆进行护壁处理，否则极易造成黄土孔壁的坍塌。在实际施工中，调制的泥浆相对密度为1.02-1.10，粘度：18-22s，砂率≤4%，泥皮厚度：<2mm，PH值：大于7。

3.3.3钻孔施工

旋挖钻机采用筒式钻斗。钻机就位后，调整钻杆垂直度，然后进行钻孔。当钻斗下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸于堆放地点。钻机施工过程中通过钻斗的旋 转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。

旋挖钻机钻机过程中应严格控制钻进速度，避免钻进速度过大，造成埋钻事故。若钻机升降钻斗时速度过快，钻斗外壁和孔壁之间碰撞，再加上钻斗下部产生较大负压作用，造成孔壁颈缩、坍塌现象。所以钻斗升降时应严格控制其速度，经现场实践得知，钻斗升降速度保持在0.75-0.80m/s。

在施工中应随时观察钻斗钻出黄土的含水量，如发现含水量过大，应马上提出钻斗，进行泥浆护壁，泥浆注入孔内后，再进行钻孔施工。钻孔→泥浆护壁→再次钻孔施工→成孔应以最快时间结束，否则在黄土混合泥浆后，时间过长则容易因坍孔造成废孔。由于加入泥浆后的旋挖钻机施工中无法进行泥浆循环，加入泥浆后的桩基成孔，应根据实际情况进行超挖，超挖深度根据现场实际情况确认。

3.3.4成孔后的施工

成孔后的施工工艺不再赘述，应为钢筋笼安装及桩基砼灌注。

成孔后，应及时腾出场地，尽快使吊车就位，进行钢筋笼安装。钢筋笼安装前后对孔深进行观测，如孔深无变化，说明孔壁稳定，可以进行砼灌注施工。如孔深前后变化过大，则会导致钢筋笼无法放入，造成废孔。

砼灌注施工必须做好充分的施工准备工作，以确保在钢筋笼安放到位后能够及时进行灌注，如不能及时灌注，时间越久，黄土孔壁越容易坍塌。灌注砼应严格控制施工配合比，确保砼和易性和强度要求。配备足够的运输车辆及备用车辆，以保证桩基砼灌注的连续性。

3.4施工注意事项

（1）由于钻机设备较重，施工场地必须平整、宽敞，并有一定硬度，避免钻机发生沉陷。

（2）泥浆初次注入时，垂直向桩孔中间进行入浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。

（3）钢筋笼向孔内放置时，应由吊车吊起，将其垂直、稳定放入孔内，避免碰坏孔壁，使孔壁坍塌，在砼浇筑时出现废桩事故。

（4）其他施工工艺，应严格按照桥涵施工技术规范和标准进行施工。

3.5旋挖钻机在黄土条件下成孔优缺点

（1）因该钻机操作由全液压系统控制，能保证桩基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各项指标全部达到施工规范要求。

（2）成孔效率高，40m桩径1500mm的桩约5-6h左右即可成孔，1天成孔3-4个，是该桥回旋钻机成孔的5-6倍。

3）在黄土土层有地下水的情况下，孔壁稳定性差，对施工工序衔接速度要求高。

（4）在黄土地区，遇饱和黄土做泥浆护壁时，需要及时灌注（灌注开盘时间必须在成孔时间后6小时内），所以在成孔之前必须做好所有灌注准备工作，配合紧密，并在成孔后加强孔底沉淀观测（一般20分钟一次），确保因放置时间过长造成孔底沉淀过多，造成废桩。

4.结束语

通过在本标段旋挖钻机成孔的桩基施工中，对黄土地区旋挖钻机施工控制进行部分总结，希望对类似工程地质条件下旋挖钻机桩基施工有部分借鉴作用。 [科]

【参考文献】

[1]张晓军.浅谈旋挖钻施工工艺与特点.中小企业管理与科技（下旬刊），2011（10）.

成孔施工工艺 篇5

1.1该建筑工程基础设计为钻孔灌注桩, 桩基安全等级为二级, 桩径为600mm, 设计桩长26m。总桩数为445根。桩身采用C35混凝土。试桩极限承载力为2400k N/根。

1.2工程地质情况:第一层杂填土厚度1m~3m, 第二层湿陷性粉土夹杂部分盐渍土厚度2.0m~6.50m, 第三层粉土, 湿, 夹杂较多盐渍土厚度7.2m~11.20m, 第四层粉土, 湿, 局部呈现淤泥状厚度1.80m~5.20m, 第五层粉土, 湿, 局部夹粉细砂, 厚度7.00m~11.90m。该场地地下水位在自然地面以下2.69m~7.30m, 含水层为弱透水层, 属潜水, 第二层和第三层的区域在长期浸水的情况下, 对钢筋混凝土结构具有微腐蚀性, 在干湿交替的情况下具有中等腐蚀性。

盐渍土是本工程的主要特点, 也是主要难点, 必须对盐渍土的特性进行认真分析和研究。从盐渍土三相组成来看, 气相与非盐渍土相似;液相为水盐溶液;固相除土颗粒外, 还包含难溶结晶盐、易溶结晶盐。盐渍土的盐分随外界环境变化在土体中固相和液相之间相互转化。在温度变化和足够的水浸入盐渍土时, 固相可溶盐分被溶解, 变呈液相, 这时土体结构失去盐质胶结作用而变得松散, 土体孔隙增大, 强度降低, 压缩性增大。当盐渍土干燥时, 液相水盐溶液中的盐分析出, 呈固态, 部分盐分可对粗颗粒地基土起到胶结左右, 强度稍有增强, 对细颗粒大多在地表附近形成盐霜, 破坏土体结构, 严重时形成云朵状凸起松散层。

盐渍土的溶陷性主要是因为土中可溶盐在浸水作用下, 盐分溶解并被水带走, 导致土体强度丧失, 盐渍土溶陷性的判断多以筛分试验结果进行, 当洗盐后粒径大于2mm的颗粒不到全部体积的70%时, 考虑到影响颗粒组分的骨架作用, 就必须考虑溶陷性的影响。

盐渍土的工程特性除了要考虑溶陷性的工程特性外, 还应对其腐蚀性格外注意。其腐蚀性对工程的影响非常大。严重时会导致混凝土的强度减少甚至丧失, 钢筋的锈蚀导致钢筋断面削弱。影响混凝土结构腐蚀性的离子主要为盐渍土中的SO42-, 盐渍土中的CL-离子对钢筋混凝土结构中的钢筋产生腐蚀性。埋置于钢筋混凝土中的钢筋具有一层碱性保护膜, 钢筋在碱性环境中不致锈蚀, 但土中的氯离子通过混凝土的孔隙可破坏碱性保护膜, 造成钢筋锈蚀。所以, 盐渍土对钢筋混凝土结构的影响是非常大的, 需要就此进行专项施工方案的研究和部署。

在桩基工程施工中, 由于盐渍土的溶陷性, 导致钻孔过程盐渍土受到水的浸泡而丧失土体强度, 从而引起塌孔。所以, 盐渍土的溶陷性是本工程成孔施工过程中重点考虑的问题。由于盐渍土的腐蚀性, 选择混凝土的类别和钢筋保护的措施, 是本工程材料选择和加工制作重点考虑的问题。

2施工工艺

本工程采用泥浆护壁钻孔灌注桩。

2.1钻孔工艺

钻孔灌注桩可以分为正循环和反循环两种工艺。

正循环回转钻机成孔的工艺原理是由空心钻干内部通入泥浆或高压水, 从钻杆底部喷出, 携带钻下的土渣沿孔壁向上流动, 由孔口将土渣带出流入泥浆池。正循环具有设备简单, 操作方便, 费用较低等优点;适用于小直孔 (Φ<0.8m) , 但排渣能力较弱。

反循环回转钻机成孔的工艺原理与正循环回转钻机成孔的情况相反。反循环工艺泥浆上流的速度较高, 能携带大量的土渣。反循环成孔是目前大直径桩成孔的有效的一种施工方法。适用于大直径孔 (Φ>0.8m) 。

因为本工程设计桩径6 0 0, 小于800mm, 所以采用正循环回转钻机成孔。

2.2泥浆制备与处理。采用优质黏土拌制泥浆, 施工时保持浆液面稳定。浇注灌注桩混凝土以前, 进行第二次清孔, 同时检验一次泥浆性能, 检测的内容, 包括密度、含砂率和黏度。

2.2.1泥浆的配制

护壁泥浆一般由水、黏土 (或膨润土) 和添加剂按一定比例配置而成, 通过机械在泥浆池、钻孔中搅拌均匀。泥浆池容量不小于桩体的3倍。

为保证第二层和第三层盐渍土易塌孔地质层的成孔质量并将孔底清理干净, 对泥浆的比重与粘度明确指标, 泥浆配和比为水:膨土:粘土:Na OH=1000∶100∶60∶1.5。

良好的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大渗透性差的泥皮, 这层泥皮可防止孔内泥浆外渗, 大大减缓孔内水头降低的速度, 这也是使孔壁稳定的有效措施。

膨润土是决定泥浆好坏的一项重要指标。膨润土是一种黏土岩、亦称蒙脱石黏土岩、一般为白色、淡黄色, 硬度1~2, 密度2g/cm3~3g/cm3。膨润土的主要矿物成分是蒙脱石, 含量在85%~90%。

我们将某些分子聚集在膨润土表面的现象, 称为膨润土的吸附作用。钻井和打桩成孔的泥浆经常利用膨润土矿物的吸附特性来调整不同使用目的的泥浆参数, 如添加降滤失剂, 就是通过高分子聚合物一端吸附在膨润土颗粒表面, 另一端溶于水使膨润土颗粒和水分子之间产生了一种间接的联系。形成了一种桥联作用, 减少了泥浆中的自由水, 改变了泥浆的性能参数, 达到降低滤失率的目的。

2.2.2泥浆的处理

为保证泥浆指标满足规范要求, 分别开挖造浆池 (制浆池) , 沉淀池和循环池 (泥浆池) , 用优质土在造浆池内按规定比例配制泥浆, 通过泥浆泵将泥浆由钻杆压入钻孔内, 再由孔内流入沉淀池, 经过沉淀的泥浆循环使用, 便于排渣。

2.2.3埋设护筒

将护筒周围0.5m~1m范围内土挖除, 夯填粘土至护筒底0.5m以下。护筒四周用粘土夯实或碎石土填实, 护筒顶端的泥浆溢出口高出地下水位1.5m左右, 护筒埋深至少1m~1.5m, 并高出地面0.3m左右。

2.3成孔

用钻孔机械进行灌注桩成孔时, 为防止塌孔, 钻孔作业要经常对钻孔泥浆进行监测和试验, 钻孔时根据地质情况的变化而调整泥浆浓度, 钻速、钻压和泥浆泵量。泥浆的比重, 粘土夹亚粘土层时泥浆比重1.20左右, 亚粘土层时, 泥浆比重调制为1.25左右, 盐渍土土层需要增大到1.3~1.5。泥浆通过钻杆中心压至钻头底部边冲刷边旋转切削, 同时利用孔内泥浆的压力和水压力起护壁作用。当达到设计深度后, 要保持孔内水位高于地下水位1m~1.5m。

在亚粘土、粘土层用稀泥浆护壁, 即适当减少钻进泥浆的比重和粘度, 目的是使孔壁达到基本稳定, 不出现塌孔。在盐渍土层中即在钻进时采用比重、粘度较大的泥浆。应慢速、稠泥浆 (比重≥1.30) 钻进, 在进入重度盐渍土层后, 低档慢速钻进。

孔底沉淀层厚度在清孔后和混凝土灌注前必须满足图纸要求或小于规范要求, 严禁使用增加钻孔深度代替沉淀层厚度, 以免影响桩体底部的承载力要求。

终孔与清孔:钻至设计规定的孔深后, 按规范规定, 进行终孔和沉渣的检查。清孔分两次进行。

第一次清孔时:在钻孔深度达到设计要求时, 对孔深、孔径、孔的垂直度等进行检查, 符合要求后进行第一次清孔。以原土造浆的钻孔, 清孔可用射水法, 同时钻机只钻不进, 带泥浆相对密度讲到1.1左右即认为清孔合格。第二次清孔:钢筋骨架、导管安放完毕, 混凝土浇筑之前, 进行第二次清孔。第二次清孔根据孔径、孔深、设计要求采用正循环、泵吸反循环、气举反循环等方法进行。一般应满足下列要求:沉渣厚度:摩擦桩≤300mm, 端承桩≤50mm, 摩擦端承≤100mm;泥浆性能指标在浇筑混凝土前, 孔底500mm以内的相对密度≤1.25, 黏度≤28s, 含砂率≤8%。

3混凝土工程

3.1对于盐渍土地质的腐蚀性, 混凝土选取应为普通硅酸盐水泥制作, 注浆所选用的水泥也是普通硅酸盐水泥。另外, 混凝土保护层按照50mm确定, 以确保钢筋不受到盐渍土锈蚀。

3.2混凝土灌注前, 混凝土坍落度应介于180mm~200mm时方可使用。每根桩前七罐混凝土的水灰比适当减少, 因为地下水较丰富, 以减少地下水对混凝土的影响。

控制首罐混凝土灌注量不小于1.5m3, 确保导管埋深不小于2.0m。随着混凝土面的上升, 及时适当的提升和拆卸导管, 导管埋入混凝土中的最大深度不超过5.0m, 导管底端埋入混凝土面以下不小于2.0。

3.3混凝土的充盈系统应满足试桩确定下来的参数值, 不能小于1.2。

3.4为确保桩顶质量, 在桩顶设计标高以上应加灌一定高度, 一般为0.5m~1.0m, 以保证桩头混凝土强度, 灌注结束后将此段混凝土清除。在拨除最后一段长导管时, 拔管速度要慢, 防止起拔过快或护向倾伴造成桩顶部位砼疏松、夹泥、夹砂等。

结语

盐渍土地区施工钢筋混凝土灌注桩, 是我们遇到的一个新课题, 经过研究和专家探讨, 我们成功地解决了成孔中的塌孔问题和盐渍土对于地下钢筋混凝土的腐蚀问题。工程施工经检测, 达到了设计效果。

参考文献

[1]JGJ106-2003, 建筑桩基检测技术规范[S].

成孔施工工艺 篇6

操作要点分析:

1) 桩位放线。根据现场前期放线设置的罐中心点, 利用全站仪和钢卷尺, 放出每根桩的桩位线。桩位偏差控制为:中心桩桩位偏差≤1/2D, 环梁桩桩位偏差≤1/3D, 其中D为PHC管桩直径, 即D=800mm。

2) 钻预留孔。

3) 钻孔。

a.桩机就位。桩机为履带式潜孔锤桩机, 型号TUY808, 重量达140T, 高度达44.3m, 为保证平稳性与安全, 在桩机行走的路线上铺设20×3000×10000的钢板, 前后相连, 钢板整体长度大于桩机履带长度, 这样始终确保履带在钢板上方。将潜孔锤桩机开至已经放好的桩位线附件, 桩机行走路线应在植桩未施工的区域, 方便行走与流水施工。

b.下压护筒。根据设计桩径Φ800, 选择直径Φ825的潜孔锤钻头及外径Ф912的钢护筒。根据地质勘查报告, 对于不同深度区域应当选择不同长度的护筒, 应始终确保护筒上端高出地面不小于0.5m, 既保证护筒可以下沉到强风化层表面, 又可保证钻孔完成后的护筒起拔。将护筒对准桩位线, 控制同心度偏差≤5cm, 先压下护筒10cm, 调整护筒垂直度, 保证垂直度偏差≤0.1%, 之后将护筒压至20cm左右。

c.开启空压机与动力头。先启动空气压缩机, 空气压缩机型号为1070HP, 钻进过程中气压值为24Mpa, 进入岩石层电流表参数值为220A。当空压机气压值达到24MPa时, 启动潜孔锤桩机的上、下动力头。上下动力头型号均为200马力, 韩国进口设备。上动力头带动长螺旋钻杆及潜孔锤钻头旋转, 空压机的空气管与潜孔锤钻头连接, 随着钻杆下沉而下沉;下动力头带动护筒, 随着潜孔锤钻头钻进而使护筒旋转跟进, 确保护筒与钻头同步上升、同步下降, 解决了桩孔坍孔、卡钻、埋钻等问题。

d.钻桩孔。钻孔开始时应当慢速冲击, 匀速钻进, 地质表层为塘渣层, 易碰到大石块, 钻孔时明显的特征是有振动、声音较大, 在塘渣层的钻进速度大约0.2~0.4m/min。地质第2层为淤泥层, 阻力小、振动很微弱、声音小, 此时可适当加速钻头下沉速度, 加快施工效率, 在淤泥层的钻进速度可达1.0~1.5m/min。地质第3层为强风化层, 钻孔时特征与塘渣层相似, 钻进速度大约0.1m/min, 钻至强风化层表面时, 下动力头停止工作, 护筒停留在强风化表层, 既可以防止桩孔坍塌、卡钻等现象, 又避免护筒的磨损, 提高使用寿命。最后一层持力层为中风化层, 也就是岩层, 钻头开凿岩层时声音比较响亮、可以明显看出钻头由强风化层进入中风化层的变化, 便于控制入岩深度, 为了保证工程质量, 潜孔锤钻头须钻入中风化岩层不小于1.0m。

e.停止钻孔。确认钻入中风化层不小于1.0m后, 根据桩架上的高度标志, 利用钻杆的长度与上动力头此时相对于地面的标高值, 计算出桩孔的深度, 从而计算出配桩长度。然后将动力头反向工作, 反向旋转, 进入后续清孔等工序。

4) 清孔。

a.钻孔达到设计孔深后潜孔锤孔底通过空压机气压清孔2~3min, 在潜孔锤桩机螺旋钻杆头端部设有排渣通道, 凿除的渣可利用空压机提供的压力, 以风为介质由排渣通道排到长螺旋钻杆上, 随后上动力头反向工作, 将长螺旋钻杆提升, 钻孔产生的沉渣就可排出桩孔外。

b.螺旋钻杆提升2~4m之后, 上动力头再次正向工作, 使螺旋钻杆旋转至孔底, 空压机继续清孔2~3min, 之后再反向工作, 提升螺旋钻杆排出沉渣。

c.螺旋钻杆全部提升出护筒之后, 旋转桩机机身, 用测量绳, 一端悬挂重物, 深入护筒内测量孔深, 用停止钻孔时计算出的桩孔深度减去测量的孔深, 得到沉渣厚度。

d.如沉渣厚度在10~20cm, 厚度比较适宜。后续下放管桩的工序时, 沉渣在管桩与岩层之间起到缓冲作用, 保护管桩不会因猛烈碰撞而造成桩头爆裂。因沉渣厚度不大, 也能保证管桩不会下沉, 满足质量要求。

e.如沉渣厚度大于20cm, 需再次清孔, 重复清孔的步骤, 直至满足沉渣厚度不大于20cm的要求。

5) 植入管桩施工。清孔完成之后, 桩机后退一段距离, 准备下放管桩。下放管桩之前的管桩对接焊接等工作可与钻孔、清孔等工序同时进行, 这样节省了许多时间, 提高工作效率。

6) 拔出护筒。管桩下放完成, 检查无误后, 桩机前进一段距离, 使下动力头与护筒相固定。启动下动力头, 反向工作, 使护筒旋转提升, 缓慢将护筒拔出桩孔, 最终护筒底部距离地面0.5m左右。

7) 锤击。a.护筒拔出后, 旋转潜孔锤桩机角度、并移动桩机位置, 使桩机自带的5T重锤对准已经下放的管桩。b.清理已下放的管桩上面的渣土, 保证管桩顶部干净, 这样重锤锤击时锤与桩端面紧密接触, 避免局部受力而造成的桩头爆裂。c.设置重锤的限位机构在距离地面2.0左右的高度, 提升重锤, 重锤在限位装置的作用下自由下落, 锤击管桩。限位装置不得太高, 否则重锤落差高度过大, 冲击力可能使桩头爆裂。d.锤击管桩5次, 用远处已经架设好的水平仪观察, 管桩不下降时停止锤击, 完成锤击工序。e.锤击完成后, 单根管桩的施工完成, 进入下一根管桩的植桩施工。

2 质量控制措施

2.1 采取的主要质量控制措施

1) 建立项目部管理体系、质量保证体系。2) 建立现场施工管理制度和质量检验制度, 项目经理对整个工程质量全面负责, 专职质检员负责质量的检查验收, 并严格实行“三检制”, 上道工序不合格不准转入下道工序施工, 对施工中出现的质量问题坚决返工, 不留隐患。3) 建立本工程的QC小组开展群众性的质量、管理活动, 以保证每道工序的质量。4) 开工前由项目部组织人员进行安全、质量技术交底, 阐明本桩基工程的重要性、质量保证措施、安全防护措施、施工要点及文明施工注意事项, 明确责任、目标、保证工程质量。5) 施工期间, 项目部管理人员全过程跟踪检查, 随时接受建设方、监理方代表对施工进行检查、监督。6) 施工中都有详细、准确的施工记录, 本工程具备以下记录:a.测量放样记录;b.技术复核;c.施工记录;d.隐蔽工程验收记录;e.施工日记。

3 安全控制措施

采取的主要安全控制措施:1) 建立项目部安全保证体系, 确保对施工过程中可能影响安全生产的因素进行控制, 确保施工生产按安全生产的规章制度、操作规程和顺序要求进行。2) 落实施工机械设备、安全设施、设备及防护用品进场的计划。3) 开工前对施工现场操作人员进行安全教育, 并在每道工序施工前对操作人员进行安全交底。4) 办理职工意外伤害保险“五证”登记造册。5) 施工现场管理人员, 特种作业人员必须持证上岗, 对电工、机械操作人员、司索指挥、起重工必须有符合本工种的有效证件, 并由项目部及项目安全部门确证。6) 进入施工现场必须戴好安全帽, 严禁在高空作业时抛掷物品, 上高空作业时须系好安全带, 严禁赤脚或穿高跟鞋、拖鞋进入施工现场。建立健全各种安全保证措施, 在施工危险区域要设立醒目的警示标志, 采用必要的警戒措施。7) 电机绝缘电阻应大于0.5兆欧;专用控制箱应漏电保护器和过载保护装置, 有防雨措施;桩机还应采取保护接零措施, 电缆线应绝缘良好, 无接头、不乱拖乱拉、不压物浸水。8) 机械设备防护装置一定要齐全有效, 各种钢丝绳及配套设备的规格必须符合要求。

4 潜孔锤嵌岩成孔植桩施工工艺优点与不足

4.1 主要优点与先进性

1) 施工速度快, 功效高, 在超厚塘渣层和强风化岩层特别厚的区域钻孔, 钻进速度特别快, 并易于判断入岩深度。2) 施工质量可靠, 桩基静载荷检测、低应变检测结果满足规范和设计要求。嵌岩植桩工艺成桩无扩径, 无缩径, 无桩瘤, 桩身不易破损, 有效避免了塌孔。3) 性价比高, 降低了人工劳动强度。在单位工程量里可减少用工量70%左右, 在超厚塘渣层里成孔可减少钢护筒工程量。4) 设备功能齐全, 能满足多项工序的施工。极大的减少了材料的种类、设备的数量, 解决了场地面积紧张的问题。5) 施工节能绿色环保, 嵌岩植桩工艺无泥浆产生, 改善了施工环境较好的解决了环境污染问题。机械施工时噪音小, 在城市里、居民区附近均适合施工。成孔时不需要用水, 也无泥浆。既节约

2014年2月 (下)

了水资源, 又避免了泥浆排放, 环保经济。沉桩过程无挤土效应和锤击震动现象。6) 嵌岩植桩施工工艺适用于各种复杂地质条件, 如易坍塌的回填方, 碎石, 淤泥, 泥灰岩地质等。入岩速度快, 施工效率高, 可以嵌入高强度花岗岩以下各类岩石。

4.2 不足与改进之处

1) 本工艺不宜应用于基岩埋深大于30m以上的软土地区。2) 应进一步优化清渣措施与沉渣检测措施。3) 锤击时应该加强桩端结构、如采取钢靴等方法。4) 应加强焊接接头的防腐质量控制。5) 桩机重量大, 应适当加大桩机履带的宽度与长度。6) 桩机高度高、风险大, 宜适当降低主杆高度。7) 桩机驾驶员与吊装指挥人员应当配备对讲机等及时通讯设备。

5 结论

潜孔锤嵌岩成孔植桩施工工艺具有施工高效、绿色环保、质量可靠、性价比高等特点, 尤其适用于沿海地基基岩埋深在30m以内的各类复杂地质条件的地基处理。本施工工艺在国内具有领先水平, 具有推广应用价值。

参考文献

[1]建筑桩基技术规范 (JGJ94-2008) .

成孔施工工艺 篇7

CFG桩按正三角形布置, 桩径0.4m, 桩间距1.4～1.8m, 桩间距由密到疏进行渐变;90天单桩承载力不小于200kN, 单位复合地基承载力不小于130KPa、140KPa、150KPa (对应于桩间距1.8m、1.6m、1.4m) 。

2 施工工艺流程简介

2.1 施放桩位。

严格按照施工设计图纸要求, 选择带有一定直径和深度的白灰点来表示桩位, 确定建筑的控制轴线, CFG桩应精确的放到CFG桩作业面的相关位置。

2.2 打桩机就位。

打桩机就位有比较严格的技术要求, 钻机到达预定位置后, 钻杆与桩位中心应垂直对应, 其偏差应在1%范围内。

2.3 混合料搅拌。

商品砼进场后应核对商砼标号、进行塌落度实验。混合料塌落度控制在18～22cm。在泵送前混凝土泵料斗、商砼运输车应备好充足混凝土。

2.4 钻进成孔。

钻孔开始时及成孔过程中, 要严格按照要求施工, 避免钻杆、钻具损坏等事件的发生, 钻进的深度取决于设计桩长, 当钻头到达设计桩长预定标高时, 应在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记, 作为施工控制桩长的依据。

2.5 灌注、拔管及移机。

施工中, 一旦出现不连续灌注现象, 应立即作出相应诊断措施, 查阅勘察报告和现场土质情况, 严禁在这些土层内停机。灌注成桩完成后, 桩头一般都要用水泥袋保护。当上一工序完工后, 需移动钻机, 钻机移动过程中应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核, 保证桩位准确。

2.6 主要质量技术控制指标如下。

要求CFG桩成桩后桩径≮400mm, 有效桩长达到要求, 桩身强度达到C20, 桩的施工偏差满足下述要求: (1) 轴线点位偏差≯2cm, 桩尖对位偏差≯2cm; (2) 成桩偏差轴线方向≯20cm, 垂直轴线方向≯20cm; (3) 成孔垂直度偏差≯1%, 桩径偏差不大于2cm; (4) CFG混合料塌落度160～200mm; (5) 桩位允许偏差不大于0.4d; (6) 成桩高度不小于设计有效桩长的0.5cm。

3 施工常见问题及原因分析

3.1 问题:

缩颈 (灌筑混凝土后的桩身局部直径小于施工图标示尺寸) 。原因分析:a.地下水位或饱和淤泥质土中, 水和空气扩散的比较慢, 土受到的扰动挤压比较强烈, 由此, 可以导致出现空隙水压力现象。在这一状态下, 拔出套管过程中, 桩体受挤出现缩颈。b.流塑淤泥质土中的淤泥由于不能得到很好的混凝土浇灌, 形成缩颈。c.桩间距离小、拔管的速度太快、混凝土过于干硬或和易性差等情况, 由于邻桩挤压、泥土填充、管内混凝土量过少, 混凝土出管的扩散性差等造成缩颈。

3.2 问题:

断桩、桩身混凝土坍塌 (桩身局部残缺夹有泥土;或桩身的某一部位混凝土坍塌, 上部被土填充) 。原因分析:a.桩下部遇软弱土层, 桩成型后, 还未达到初凝强度时, 在软硬不同的两层土中振动下沉套管, 由于振动对两层土的波速不一样, 产生了剪切力, 把桩剪断。b.拔管时速度过快, 混凝土尚未流出套管, 周围的土迅速回填, 形成断桩。c.在流态淤泥质土中, 孔壁不能自持, 灌筑的混凝土密度大于流态淤泥质土, 造成混凝土在该层中坍塌。d.桩中心距过小, 打邻桩时受挤压 (水平力及抽管上拔力) 断裂, 混凝土终凝不久, 受振动和外力扰动。

3.3 问题:

拒落 (灌筑混凝土后拔管时, 混凝土不从管底流出, 拔出一定高度后才流出管外, 造成桩的下部无混凝土或混凝土不密实) 。原因分析:a.在低压缩性粉质黏土层中打拔管桩时, 灌筑混凝土开始拔管时, 活瓣桩尖被周围土包围压住而打不开, 使混凝土无法流出而造成拒落。b.在有地下水的情况下, 封底混凝土过干, 套管下沉时间较长, 在管底形成“塞子”堵住管口, 使混凝土无法流出。c.预制桩头混凝土质量较差, 强度不够, 沉管时桩头被挤入套管内阻塞混凝土下落。

4 针对问题所采取的解决措施

4.1 预防措施及处理方法。

施工时每次向桩管内尽量多装混凝土, 使其自重抵消桩身所受的孔隙水压力。一般使管内混凝土高于地面或地下水位1.0～1.5m, 使之有一定的扩散力;桩间距过小, 宜用跳打法施工;沉桩应采用“慢插密击 (振) ”;拔管速度不得大于0.8～1.0m/min;桩身混凝土应用和易性好的低流动性混凝土灌筑。

桩轻度缩颈时, 可采用反插法, 每次拔管高度以1.0m为宜;局部缩颈宜采用半复打法;桩身多段缩颈宜采用复打法施工。

4.2 预防措施及处理方法。

采用跳打法施工, 跳打应在相邻成形的桩达到施工图标示强度的50%以上进行;认真控制拔管速度, 一般以1.2～1.5m/min为宜;对于松散性和流态淤泥质土, 不宜多振, 以边振边拔管为宜。

已出现断桩, 采用复打法解决, 在流态淤泥质土中出现桩身混凝土坍塌时, 尽可能不采用套管护壁成桩;控制桩中心间距大于3.5倍桩直径;混凝土终凝不久避免振动和扰动;桩中心过近, 可采用跳打或控制时间的方法。

4.3 预防措施及处理方法。

根据工程和地质条件, 合理确定桩长, 尽量使桩不进入低压缩性土层;严格检查预制桩头的强度和规格, 防止桩尖在施工时压入桩管;在有地下水的情况下, 混凝土封底不要过干, 桩管下沉不要过长, 套管沉至施工图标示高程后, 应用浮标测量预制桩尖是否进入桩管, 如桩尖进入桩管, 应拔出处理;灌筑混凝土后, 拔管时应用浮标经常观测测量, 检查混凝土是否有阻塞情况;已出现拒落, 可在拒落部位采用翻插法处理。

结束语

鉴于此技术在复合地基处理方面具有造价低、效果好等优点, 长螺旋钻机成孔管内泵压灌注CFG桩施工技术应用过程中, 在保证职工质量的前提下, 给我公司带来较好的经济效益。施工过程中, 虽然出现了一些问题, 但是施工人员只要明确设计标准、相关施工工艺流程。在施工过程中, 严格按照相关施工操作规程施工, 针对一些难题, 进行经验总结, 不断改进, 相信在不久的将来, 该项施工技术将广泛应用于建设施工领域。

摘要：长螺旋钻机成孔管内泵压灌注CFG桩施工技术由于其操作方便、成本低廉等优点, 近年来, 应用的非常广泛, 其相关技术在应用过程中也不断得到完善。根据沿海高速沧州段土建四合同段长螺旋钻机成孔管内泵压灌注CFG桩工程经历, 本文主要分析了长螺旋钻机成孔管内泵压灌注CFG桩施工工艺及常见问题的处理方法。

关键词：CFG桩,工艺,常见问题,处理

参考文献

[1]陈耀光, 等.长螺旋钻孔管内泵压CFG桩承载力性状的对比试验分析[J].建筑科学, 2000 (4) :53-56.

[2]郑俊杰, 等.软土地区长螺旋钻孔压灌桩试验研究[J].华中科技大学学报, 2002 (9) :101-103.

[3]张琴, 朱守东.长螺旋干成孔泵压混凝土灌注桩施工技术与质量控制[J].建筑技术, 2004 (3) :28-29.

成孔施工工艺 篇8

住宅S1-S12、休闲中心、地下车位工程位于佛山市禅城区丝绸路北侧,由佛山市新德房地产开发有限公司投资兴建。该工程地下二层,局部一层。地上由1栋2层高的休闲中心、2栋7层高住宅(S11-S12)及10栋16层高住宅(S1-S10)组成。总建筑面积73411m2,其中地上49352m2,地下24058m2。负二层地下室面积7600m2,底板面标高为-8.6m,底板厚500mm。

本工程基础为钢筋混凝土预应力管桩基础,设计图纸要求负二层塔楼外地下室车库部位承台设抗浮锚杆,每个承台内锚杆数量2～4根,锚杆总数量240条,锚杆成孔直径为Ф200mm,锚筋4Ф32(HRB335),进入承台或地下室底板锚固长度为1400mm,注浆材料采用普通硅酸盐水泥(标号42.5R)拌制的纯水泥浆,水灰比0.4。锚杆深度约为20～25m。锚杆抗拨力特征值为430kN(安全系数取2,即2×430=极限抗拔力),锚杆入岩深度按以下原则确定:35*L1+65*L2≥430,L1为锚孔进入强风化层深度,L2为锚杆进入中微风化岩的深度。

2 场地地质、水文条件

地貌上属珠江三角洲冲积平原带,现地面珠江高程+2.50m～+2.6m,场地地势比较平坦。根据地质勘察报告,本场区由上至下为人工填土层,粉砂、淤泥质粉砂层,中砂层,强风化岩、中风化岩、微风化岩组成。地下水埋深在+0.95～+2.00m。场地地下水主要为第四系潜水,主要富存在粉砂层。场区内地下水含水量丰富,涌水量大。地下水补给来源于大气降雨和地下水循环。

场地内砂层深厚,为松散状粉砂、淤泥质粉砂,中砂层深度由锚杆成孔面下约20m,且基坑支护深层搅拌桩未穿过含水砂层,地下水补给非常丰富。锚杆在较厚砂层施工,容易塌孔。

3 主要施工机具

XY-1工程钻机5台,YzB8-注浆泵1台,HJ200灰浆搅拌机1台,电焊15KW 1套,Ф200mm三翼无芯组合钻具及Ф200mm岩芯管。

4 成孔工艺

4.1 施工工艺流程:锚孔定位编号→钻机就位→钻孔→下锚杆→清孔→注浆→二次注浆。

4.2 成孔施工:

(1)泥浆配制及处理:泥浆采用泥粉、水配制。试钻时泥浆比重按水:泥粉=100:20的比例配制,泥浆相对密度为1.05～1.2,粘度T=17～22S。试钻过程粉砂层出现了不同程度的塌孔,无法正常钻进。根据实际情况对砂层成孔的泥浆密度作了调整,泥浆比重调整为1.3～1.5,粘度T=22～28S。泥浆比重调整后,砂层成孔基本能达到要求。钻孔时采取在现场就地挖泥浆池的施工方法。为了方便锚杆成孔,在基坑内设置临时储浆池。在清孔过程中,将锚孔内排出的泥浆临时存放到泥浆池内。当泥浆池内沉渣淤积到一定程度后,利用泵排至临时储浆池内。所有废浆定期集中处理。

(2)钻孔:钻机就位后,根据施工图纸对锚杆孔位进行校核,保证锚杆轴心平面位置误差不得大于85mm,经复核无误后进行钻孔。钻孔机械选用5台XY-1钻机。根据设计图纸、场地工程地质报告提供的地质情况,场区地层内存在较厚的砂层。抗浮锚杆钻孔方法采用回转钻进,循环液护壁的湿作法工艺成孔,如孔内正常状态下钻进采用低压力、中转速、慢钻进、大泵量循环的原则钻孔,确保钻孔顺直,砂土从充盈循环液中随循环液排出。对于不同的地层,采用不同钻进参数。钻进粉砂、淤泥质粉砂层时,采用“慢转速小压力、小泵量”工艺;钻进中砂层时,采用“慢转速小压力、大泵量”工艺;施工时作好成孔原始记录。根据钻进速度、孔口返出的岩粉和钻屑成分、钻进反需压力变化及钻杆钻进时发出的响声等判断地层的变化情况。

(3)成孔要求:抗浮锚杆钻孔直径为200mm,根据抗浮锚杆的设计长度要求,判断控制所进入的目的岩层及深度,以保障抗拔锚杆的有效抗拨力,实际钻孔深度比该抗拔锚杆所需长度深0.2m左右即可。由于该场地各地层埋藏深度变化大,钻孔前需掌握地质资料揭示的地层状况,依据钻进状态、地质资料揭示深度或抽芯结果来判断实际到达的地层及进入的有效深度。严格按设计要求控制进入目的岩层的有效深度。钻至目的深度后,在钻具回转状态下继续冲洗孔,然后提出钻具,进入锚杆杆体安装入孔施工环节。钻孔施工过程及时认真填写钻孔原始记录表,尽量详细记录施工时间、钻进状况、地层变化及其它特殊情况。

(4)防塌孔措施:循环液宜采用泥粉拌制高浓度泥浆,泥浆比重1.3～1.5。成孔过程循环用高浓度泥浆护壁,以确保在砂层中成孔效果。如遇地下水丰富且流动性大的砂层则在泥浆中渗入适量水泥,以提高浓度确保孔内护壁效果。

(5)岩样验收及验孔:施工进入强风化、中风化岩层后应及时通知相关单位人员进行岩样判别,终孔验收,经终孔验收后方可进行下一工序施工。

5 锚杆体(钢筋笼)制安

杆体的制作与安装是抗拔锚杆施工的第二道重要工序,杆体制作的质量直接影响杆的质量及可靠性。

5.1 杆体制作:

杆体材料为4Ф32钢筋,锚杆体钢筋接长采用直螺纹套筒焊接。相邻钢筋接头按50%相互错开,错开长度满足规范要求。抗浮锚杆保护层厚度50mm,杆体4Ф32钢筋骨架采用与Ф48短钢管焊接固定成型,短钢管长度约50mm,钢管沿杆体长度按间距2000mm设置,锚杆体外侧沿杆体按间距2000mm焊接对中支架。对中支架为4Ф8钢筋,长度180mm,以确定杆体在孔内的位置。对中支架见图1大样。

注浆管:注浆管采用直径20mm PVC管材,设二条,一条供一次注浆用,随注浆拨出;一条供二次注浆用,在一次注浆凝固收缩后进行二次注浆,注浆管不拨出。一次注浆管从杆体中间固定杆体的钢管内沿杆体通长设置,二次注浆管由杆体底部上3米处开始设置,锚杆体及注浆管见图2大样。

5.2 锚杆体安装:

经终孔验收后,立即进行锚杆体安装。根据现场实际情况,地下室内塔吊能覆盖的锚杆施工范围,锚杆体制作采取先制作24m长杆体,之后按抗浮锚杆需要长度截取或接驳,成孔后采用塔吊配合下料安装;局部塔吊不能覆盖的锚杆施工范围,锚杆体制作采取先制作6m长杆体,之后按实际需要长度接驳,杆体下料采用成孔机械配合下料安装。

安装入孔内前应检查锚杆组装质量、规格、长度,做好记录,并办理隐蔽验收,验收合格后方可安装。

搬动、装入孔内时应防止扭压、弯曲锚杆体。杆体装入孔内的角度、方向应竖直向下,避免扭转、抖动。入孔后按设计要求调整杆体上端面的水平高度,达到要求后在孔口将抗拔锚杆体固定牢。安装好后进入注浆环节。

如不能顺利有效装入孔内,需查找原因,并作相应处理。抽拨出的抗浮锚杆体需清洗干净,重新组装。

6 清孔

钻孔达到岩层深度,锚杆体安装后即进行清孔。清孔用注浆泵和自来水进行,注浆管与预埋好的PVC管连接,对锚杆孔位进行清孔,直到流出清水为止,每个孔清孔时间约1小时30分。

7 注浆

当锚杆体安装入孔内并清孔后,即可进行注浆。浆液材料:42.5R普通硅酸盐水泥配制的水泥浆。调配比例:注浆水灰比为0.4,水泥浆液应搅拌均匀,随伴随用,浆液应在初凝前用完,并严防石块,杂物混入浆液。要求:注浆压力1.0MPa,严格按配比要求,注浆充填饱满,量合适。

注浆为常压注浆,采用排水法自孔底向外排水注入,浆液通过装入孔内的注浆管输送至孔底。因水泥砂浆液的比重大于水,在重力及注浆泵推力的作用下,孔内的水被逐渐排出,空间被水泥浆充填,至水泥浆完全溢出孔口。

水泥浆溢出孔口后,在继续送浆的状态下向外逐渐将注浆管拨出,一边拔一边注浆,缓慢进行。拔出过程应保持孔内浆液饱满,注浆管拔至孔口时,封堵孔口加压注浆,压力保持在1.0MPa左右。使水泥浆可充分渗入锚杆周边砂层内,确保注浆施工质量,孔口再次返浆后即可停止注浆。第一次注浆时间约需1小时30分。

第一次注浆完成待水泥初凝后(约4小时),对锚杆进行第二次注浆,注浆压力2.5～3.0MPa。注浆时间约35分钟。

8 工程效果

成孔施工工艺 篇9

关键词：火山碎屑岩地质 冲击成孔 质量控制

浙江国华宁海电厂二期海水冷却塔位于浙闽粤沿海燕山期火山活动带的北端，燕山晚期强烈的火山爆发形成了巨厚的火山碎屑岩。厂区地层主要有第四系土层、白垩系下统馆头组凝灰质粉砂岩和侏罗系上统磨石山组e段的凝灰岩。该厂地不存在地震断层破裂效应、地震砂土液化、边坡稳定性和软土地震震陷可能，但场地位于海洋和边坡的边缘，上部分布厚层软弱土，地基土成因、岩性和状态在平面分布上明显不均匀，工程场地为抗震不利地段。该厂地地层的分布情况由上而下分别为：人工回填素填土；海積淤泥；冲、洪积软可塑粉质粘土；硬可塑粉质粘土（或混碎石）；角砾状凝灰岩的全风化、强风化、中风化岩石。

根据冷却塔地段的岩土分布特点和岩土工程条件，结合建筑物地基设计方案，确定采用冲击成孔灌注桩。本文将对火山碎屑岩地质条件下的冲击成孔进行分析。

冲击成孔原理：在冲击式钻机或卷扬机的协助下，带动冲击钻头进行作业，提升钻头到一定高度，然后再将其放下，让其做自由降落，在冲击动能作用下冲挤土层或破碎岩层形成桩孔，排除钻渣时可以使用掏渣筒，也可以采取其他的方法。冲击钻头在钢丝绳转向装置带动下，每次冲击转动一定的角度，从而使桩孔得到规则的圆形断面。

1 根据地层构造，各地层采用不同的操作方法

1.1 回填石渣段 开孔时回填粘土进行冲击，冲击护筒内或护筒底部时速度要慢，少放绳。护筒下如遇大石块要轻捶击，防止护筒偏移或偏孔。孔内浆液比重宜为1.20～1.25g/cm3，以保证孔内护壁良好，不形成塌孔。冲击回填石渣段时，每次冲击不超过1.0m，并采用正循环清孔。

1.2 淤泥层、粘土层及全风化凝灰岩段 冲击时，根据地层情况控制钢丝绳的放绳量。冲击淤泥时，少放勤放钢丝绳，进行低锤冲击，防止活塞效应卡钻；冲击粘土层时，加快进尺速度。钻进过程中，操作手要观察泥浆面变化情况，当发现泥浆面较低或泥浆较浓时，及时补浆换浆。施工时严格控制钻头直径，边齿磨损较严重时，及时补焊或更换。

1.3 强风化及中风化凝灰岩段 凝灰岩段低锤冲击，每钻进100～300mm用正循环清孔一次，将孔底稠泥浆及悬浮在泥浆中的岩石碎块清除，以提高施工效率。根据勘察报告，基岩面较陡，此时注意钻孔偏斜，发现钢丝绳偏离桩孔中心，及时回填片石至偏孔上方300～500mm处，然后重新冲击。当明显感觉到地面震动或进尺速度减慢时，提出钻头检查取样筒内是否有岩样，当全断面进入中风化凝灰岩后，经确认达到设计要求后终孔。

2 施工过程中出现的问题分析及预防处理措施

2.1 桩孔不规则 造成桩孔不规则的主要原因有：钻头转向装置没有正常工作，在进行冲击的时候钻头停止转动；泥浆黏度太高，具有较大的冲击转动阻力，钻头转动困难；冲程不大，钻头转动时间不够或者是没有进行较大的转动。

相关解决办法：要对转向装置做好实时的检验工作，保证其灵活性；合理的调配泥浆的黏度，使其占有适当的比例；用低冲程时，随着时间的推移，逐渐提高冲程，交换冲击修整孔形。

2.2 钻孔偏斜 造成钻孔偏斜的主要原因有：冲击时有不均匀的探头石、漂石，钻头不能够均衡受力；基岩面不够缓；钻机底座发生倾斜。

相关解决办法：如果有探头石，要回填碎石，或者是把钻机稍微向探头石的方向移动，采用高冲程对探头石进行猛烈的冲击，先把探头石弄碎，然后进行钻进；如果是有基岩就用低冲程，保证钻头的正常运转，保证达到一个更高的冲击频率，遇见基岩后换高冲程再进行钻进。

2.3 桩身倾斜、桩位偏差较大 造成这种现象的原因包括施工人员在放样时违背了某些要求，或者是在钻孔机械定位上不够准确；在钻孔时出现了障碍物或孤石，还可能是在软硬土层交界处和岩石倾斜处，钻头不能够均衡的受力，这些都会造成桩孔倾斜。若是钻杆发生弯折或者是未能连接准确，钻头钻杆中线不同轴线，也是会使桩孔偏斜的。而且，场地凹凸不平或者是未对钻架进行合理的调整等情况都可能导致倾斜的状况。桩孔如果过大，护筒中心不同轴线等方面的原因也同样会使桩身出现一些倾斜。一开始挖基坑时，如果挖土太深，就会由于土侧压力而导致桩位发生变化。基坑开挖后，要严格的检查桩位是不是在要求的范围内。

相关解决办法：在解决这种问题时，要具体问题具体分析，根据产生问题的不同原因制定合理的解决方案；如果桩位变化过大，要找到相关的设计人员进行核实，必要时在基础底板内增设暗梁。

2.4 冲击钻头被卡，提不起来 原因分析：钻孔不规则；遇较大的探头石；石块落在钻头与孔壁之间；未及时补焊钻头，孔径逐渐变小，冲击时被卡；粘土层中冲程太大，泥浆黏度过高导致吸钻。

预防处理措施：如果钻孔不圆，钻头还能继续向下运动，可让钻头向下活动直至转动到孔径比较大的地方再提起钻头；使钻头向下活动不在卡点上；通过钻头的上下运动让石块落下；做好钻头修补工作，如果孔径减小了，要注意保持合适的钻头直径，保证合理的孔径设计；向孔内泵送泥浆，保证泥浆质量过关，替换孔内黏度过高的泥浆。

2.5 钻头脱落 原因分析：大绳在转向装置连接处被磨断，绳卡松脱，或冲锥本身在薄弱断面折断；转向装置与顶锥的连接处脱开。

预防处理措施：用打捞活套、打捞钩打捞，或用冲抓锥来抓取掉落的冲锥；勤检查易损坏部位。

2.6 孔壁坍塌 造成孔壁坍塌的主要原因有：孔壁被供水管直接冲刷，或在松散砂土中钻进的速度非常快，或停在某个地方有较长的时间空钻；冲击锥或捣渣筒倾斜撞击孔壁；成孔后停滞时间过长，没有进行灌注；相邻施工的桩间距太小。但是最关键的是未考虑到土质条件，采用合适的成孔工艺以及合适的泥浆质量，特别是在选用护壁泥浆时，一定要保证其质量过关。若是泥浆密度不大或护筒埋置不够深、护筒的回填土和接缝处出现漏水漏浆情况，最终使孔内液面达不到要求的高度或者孔内有承压水，孔壁的静水压力变小等，这些情况都会导致坍孔。而且，清孔后泥浆密度变小，粘度也会变小，无法保证孔壁的稳定。

相关解决办法：首先应该找到坍孔的部位。随后，将粘土和砂土回填到高于坍孔1到2米的地方；如果出现了严重的坍孔，就要全部回填，直到回填物沉积密实再重新钻孔；成孔后立即进行灌注，停滞时间长时加泥浆进行护孔；调整好施工顺序，适当加大相邻桩位施工时间间隔。

2.7 桩身混凝土出现蜂窝、孔洞及断桩事故 出现这一状况的主要原因有：没有调整好混凝土的配合比，原材料不合格，可能是水泥已经过了有效期，出现结块的现象，强度不够、没有严格控制好加水量及外掺剂等。因为混凝土不具备很好的和易性、坍落度，在灌注混凝土时就很可能出现卡管的情况，也就是说混凝土会囤积在导管内，导管被混凝土或钢筋笼卡住无法提上来；混凝土不具备较大的坍落度以及较好的流动性，没能够均匀的搅拌混凝土；也可能是提升导管过多了，这样就会使桩身夹泥或断桩。

相关的解决办法：我们可以通过在桩身混凝土中钻孔，用压力灌浆加固或采用换桩芯及补桩等方法来解决。

2.8 吊脚桩 清孔后泥浆相对密度不会很高，孔壁坍塌或孔底有泥砂进入，或者是没有及时的灌筑混凝土；没有清渣干净，有较多的残留沉渣；钢筋骨架、导管等物碰撞到孔壁，使孔壁坍落孔底。

相关的解决办法：一定要将钻孔清查干净，在合适的时候及时的进行灌筑混凝土；保证合适的泥浆浓度；保护好孔壁不要被重物碰撞。

3 总结

冲击成孔是比较适用于火山碎屑岩地质条件的，它能有效的控制混凝土的充盈系数和桩基质量。桩基成孔是桩基施工的一个重要环节，成孔质量直接影响桩基质量，我们必须充分了解场地的地址和水文条件，全面分析各种复杂地质条件对工程施工的影响，合理的选择成孔方式和施工措施，确保桩基质量，避免造成严重的质量安全隐患和经济损失。

参考文献：

[1]张军.灌注桩基工程机械冲击成孔施工工艺[J].石家庄铁路职业技术学院学报.2009(04).

[2]艾利群，刘小亭.增加孔壁粗糙度提高钻孔灌注桩承载力的原理及施工措施[J].新余高专学报.2006(03).

[3]陈彬.冲击成孔灌注桩的成孔质量控制[J].西部探矿工程.

物理成孔剂水洗工艺的改进 篇10

水洗是指用水将成孔剂溶析出来。传统的方法一般采用提高水洗温度、加快换水频率等来提高成孔剂的溶析速度, 但存在着能耗大, 时间长等缺点。而目前, 能源短缺已成为我国经济社会发展的一个“软肋”, 建设节约型社会是我国现今发展的方向, 传统的水洗方法显然不适合当前的发展形势。表面活性剂是指活跃于表面和界面上, 具有极高的降低表面、界面张力的能力和效率的一类物质[8,9], 其具有分散、洗涤、润湿等多方面的功能, 广泛应用于化工生产、水处理、生物工程等领域的分离过程[10,11,12,13,14,15], 起着重要的作用。本研究将表面活性剂引入到硅橡胶泡沫成孔剂的水洗工艺中, 来提高成孔剂的溶析速度, 达到降低能耗, 减少水洗时间的目的, 为硅橡胶泡沫的工业化生产提供一定的参考。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

HH-4智能数显恒温水浴锅, 巩义市予华仪器有限责任公司;DHG-9243BS-Ⅲ电热恒温鼓风干燥箱, 上海新苗医疗器械制造有限公司;BS 124S电子分析天平, 赛多利斯科学仪器 (北京) 有限公司。

TX-10, OP-10, 所有试剂均为化学纯, 所有用水均为去离子水。

硅橡胶泡沫样品 (后面简称样品) , 物理成孔法制备, 未水洗, 成孔剂的质量分数约为30%。

1.2 表面活性剂的选择

水洗是将成孔剂用水溶析出来。因此, 选择的表面活性剂必须要能够溶解于水。此外, 所选择的表面活性剂在水中的稳定性应比较高, 且在固体表面应不发生吸附, 以方便最后的清除。非离子表面活性剂在水中不发生电离, 稳定性高, 不易受无机盐及酸碱的影响, 能与水完全混溶, 且在固体表面不易吸附, 用清水浸泡, 并且用流水冲洗便可去除。所以, 在本研究中选择了TX-10、OP-10这三种非离子型表面活性剂来进行水洗试验。

1.3 实验方法

1.3.1 水洗称重法测定样品中成孔剂的含量

对样品进行编号, 将样品完全浸没在水中进行浸泡。在多次浸泡和冲洗后, 将样品放入烘箱烘干, 在样品充分干燥后称重。重复上述的步骤多次, 直到烘干后的样品表面不再有成孔剂析出, 而且最后两次样品在干燥后的重量变化在0.001 g以内时, 则可以认为成孔剂基本上已经全部溶出。

1.3.2 不同表面活性剂的水洗试验

分别配制质量分数为0.1%的表面活性剂TX-10、OP-10的水溶液, 储存备用。用这两种表面活性剂的水溶液与去离子水在常温下同时对样品水洗相同时间, 并对比它们的水洗效果, 以便选择效果最好的表面活性剂进行后续的试验。

1.3.3 正交试验

在选择水洗效果最好的表面活性剂的基础上, 采用正交试验法研究水洗的温度、表面活性剂的含量、样品与表面活性剂水溶液的质量比以及换水频率等四个因素对水洗效果的影响。选用正交表L9 (34) 进行正交试验, 选用的因素及水平编码见表1。

2 结果与讨论

2.1 样品中成孔剂的含量

通过水洗称重法, 得到样品中成孔剂的质量分数为31.07%。故用水洗称重法是较为准确的。

2.2 不同表面活性剂对水洗效果的影响

根据式 (1) 计算水洗相同时间后成孔剂的溶出率v, 再以水洗时间为横坐标, 以成孔剂总的溶出率v为纵坐标, 得到成孔剂溶出率与水洗时间的关系图, 具体见图1。

式中:m0———未水洗前样品的质量, g

w0———未水洗前样品中成孔剂的质量分数, %

mj———第j次干燥后品的质量, g

vj———第j次水洗完后成孔剂总的溶出率, %

从图1中可以看出, 在水洗初期, 由于样品中成孔剂的含量较多, 成孔剂的溶出速率相应的都比较快, 三种溶液水洗的效果差距不大。然而, 随着水洗时间的逐渐延长, 硅泡沫中成孔剂的含量越来越少, 其溶出速率也随之减慢。其中, 用去离子水进行水洗时, 成孔剂的溶出速率减慢的最快, 要将成孔剂溶析出来也越来越困难。而反观OP-10、TX-10这两种非离子表面活性剂水溶液的水洗效果, 虽然成孔剂的溶出速率也在减慢, 但与去离子水相比, 仍较易将成孔剂溶析出来, 这表明将非离子型表面活性剂引入到成孔剂的水洗工艺中可以提高水洗效果。此外, OP-10、TX-10这两种非离子型表面活性剂不易与固体吸附, 只起到一种将水带入到硅泡沫内部的作用, 并不发生任何化学反应。样品在水洗并充分干燥后, 通过观察, 没有发现使用非离子表面活性剂会对硅泡沫的表观质量产生不良的影响。因此, 将非离子表面活性剂引入到成孔剂的水洗工艺是可行的。且由图1容易看出OP-10的水洗效果最好。因此选择使用OP-10来对成孔剂的水洗工艺进行改进。

2.3 水洗工艺的优化

在确定选择使用非离子型表面活性剂OP-10的基础上, 采用正交试验法进一步考察了水洗温度、OP-10的质量分数、样品与OP-10水溶液的质量比以及换水频率对成孔剂水洗效果的影响。根据式 (1) 计算了在水洗了24 h后成孔剂总的溶出率v。以溶出率v为指标, 对正交试验进行直观分析, 结果如表2所示。同时, 为了更直观地反映出各因素对试验指标的影响规律和趋势, 以因素水平为横坐标, 以各因素的试验指标的平均值为纵坐标, 绘制了因素———指标趋势图, 如图2所示。

根据表2得到各因素的主次顺序为:C>A>D>B, 同时, 得到较佳的水洗工艺条件:C1A1D1B2, 即水洗温度为60℃, OP-10的含量为0.3%, 换水频率为1/3 h-1, 样品与OP-10水溶液的质量比为1∶10。该工艺条件没有出现在正交试验的9次试验之中。

从图2可以看到, 换水频率、样品与溶液的质量比对水洗的效果影响相对较小, 不是影响成孔剂溶出率的主要因素。而水洗温度和OP-10的含量对水洗效果有着较大影响。其中, 温度对成孔剂溶出率的影响最大, 升高温度有利于成孔剂的溶析, 能加快成孔剂的溶出速率。然而, 虽然提高水洗的温度, 可加快成孔剂的溶出速度, 显著提高水洗的效果, 但随着温度的升高, 所需的能耗也相应的加大了, 温度越高, 能耗越大。此外, 非离子型表面活性剂在水中的溶解度会随着温度的升高而降低, 因此, 温度过高反而不利于OP-10在水中的溶解。通过实验发现, 当水洗温度为60℃时, 在水洗24 h后, 成孔剂的溶出率就达到了85%以上, 水洗效果较好。所以, 在保证有较好的水洗效果的前提下, 同时考虑减少能耗, 确定水洗的温度为60℃。

根据正交试验的结果, 在水洗温度为60℃, OP-10的含量为0.3%, 换水频率为1/3 h-1, 样品与OP-10水溶液的质量比为1∶10的工艺条件下对样品进行水洗。水洗56 h后, 样品中的成孔剂基本上已经全部溶出, 溶出率达到97.61%。

3 结论与展望

将表面活性剂引入到硅橡胶泡沫成孔剂的水洗工艺中, 可以有效的提高成孔剂的溶析速率, 降低了能耗, 减少了水洗的时间, 对物理成孔法制备硅橡胶泡沫提供了一定的参考。

随着全球经济的发展和科学技术领域的开拓, 表面活性剂得到了长足的发展, 其种类越来越多。而近年来, 出于对环保和生物安全性的需要, 开发和使用环境友好的表面活性剂日益受到世界各国的重视。未来, 表面活性剂应用的主要方向将是节能、节省资源和减少环境污染。本研究中所使用的非离子表面活性剂OP-10和TX-10属于烷基酚聚氧乙烯醚 (APEO) 类, 含有芳香基团, 具有一定的毒性, 且不易降解。因此, 寻找生物降解性能好, 对人体健康不会造成危害的表面活性剂来替代APEO将是我们下一步的工作。

摘要：将表面活性剂引入到硅橡胶泡沫成孔剂的水洗工艺中, 结果表明, 加入非离子表面活性剂能有效提高尿成孔剂的水洗速率, 当非离子表面活性剂OP-10的质量分数为0.3%, 水洗温度为60℃, 换水频率为1/3 h-1, 样品与OP-10水溶液的质量比为1∶10时, 水洗56 h后, 成孔剂基本上全部溶出。