成孔技术（精选11篇）
成孔技术 篇1
摘要：结合工程概况,经设计变更后提出采用爆破成孔的方案,通过对工程难度的详细分析,介绍了爆破总体思路,并对爆破参数的选取、爆破安全计算及其安全措施进行了论述,从而为今后类似工程提供了参考。
关键词：爆破技术,成孔方案,设计变更,安全措施
1 工程概况
西津渡后山滑坡治理工程位于镇江市区伯先公园的北侧,近几年来出现了较为严重的滑坡,给周围人民的生命财产造成了严重危害,市斜坡地质灾害防治指挥部对该侧进行治理。
1.1 工程地质情况
根据工程勘察报告,山上大部分地段覆盖两层粉质粘土及坡积土,勘察范围内工程地质层可划分为5层:
①坡积土;②粉质粘土;③粉质粘土;④强风化闪长粉岩;⑤中风化大理岩。
1.2 工程设计方案
采用削(修)坡+混凝土格构+锚拉阻滑桩+浆砌块石挡墙+排水系统+复绿,以期获得永久性支护。
1.3 设计变更
原设计在42.5 m标高处设置一排抗滑桩,桩长8 m,或入中风化1.5 m,有效桩径1 m,人工挖孔桩桩顶用冠梁连接。但在实际人工挖孔过程中,在地面以下1.5 m～3.0 m即遇大量滚石。人工及机械均难以开挖,由于此处正处于滑坡体上,桩长必须达到设计长度。经设计变更方案变更为爆破成孔。
2 爆破的总体思路
1)采用光面爆破。
为了克服孔中强力的夹制作用而又能崩碎岩石,又要较好地形成较圆滑的孔壁,采用了光面爆破的方法,先打如图1所示的1号孔,其次为2号孔～5号孔,最后是6号孔～9号孔,使用1号孔～5号孔爆破时形成锥形掏槽的形式,以克服圆中心的夹制作用。起爆时,将先起爆1号孔,然后是2号孔～5号孔,最后是6号孔～9号孔,2号孔～5号孔为辅助孔,6号孔～9号孔为周边孔。周边孔距孔外圆边5 cm布孔且朝外侧倾斜孔底超出外圆10 cm,这样基本能形成较圆滑孔壁(见图1)。
2)采用非电ms延期雷管。
为克服孔内感应电的作用,采用非电ms起爆系统。外来电对这种系统毫无作用,在9个孔全部装填完毕,将塑料导爆管捆扎在一起,悬挂在孔内。待孔内抽水电机、照明线路全部抽出后,爆破员将一枚起爆非电起爆系统的电雷管与非电系统捆绑,这样既能在各孔间形成一定的微差,克服夹制作用,又能较好地防止外来电的作用,确保施工安全(见图2)。
3)采用抗水乳化炸药。
因孔内积水较多且渗水较快,如采用普通炸药将易潮化。为确保爆破效果,采用了乳化炸药以提高炸药的抗水性,或采用防水塑料管、塑料防水袋等将药与水隔离,确保起爆效果。
4)采用循环作业的方式。
为了加快开凿速度,清碴队伍与爆破队伍密切配合。每爆破一次,则清碴队伍立即清碴,爆破队伍到另一个孔内钻孔爆破,然后与清碴队伍轮番作业。
5)建立严格安全检查制度。
为确保施工安全,防止连续爆破振动给护壁及围岩带来的扰动而引起下落或塌方,爆破队伍、清碴队伍成立由一名技术人员为主,各派一名人员参加安检小组。每次爆破后或在施工中不定时的间隔一段时间就对护壁及围墙的完整性进行一次检查,以确保施工人员的施工安全。
6)适时地掌握起爆时间。
因施工区域复杂,在确保施工区域内提前做好准备,在没有车辆及人员的情况下,瞬间采用电起爆方法在10 s内完成整个爆破程序,只有这样才能确保爆破安全,顺利地完成成孔爆破任务。
3 爆破参数的选取
1)中间1号孔。孔深L=1.2 m,单位耗药量q=3.0 kg/m3;单孔药量C=225 g。2)辅助孔2号孔～5号孔。孔深L=1.0 m,间距a=30 cm(与中心孔);单孔药量C=180 g。3)周边孔6号孔～9号孔。孔深L=1.0 m,距设计外圆5 cm,向外倾斜,孔底超出外圆10 cm,间距a=70 cm(与中心孔),单孔药量C=180 g(见表1)。
4 爆破安全计算
1)爆破震速安全计算。
计算公式:
2)一次允许最大起爆药量。
3)爆破地震安全距离。
4)爆破飞石安全距离。
5)爆破冲击波安全距离。
以上计算是在地表以下一定深度处药包爆炸的计算结果,而成孔爆破时在孔内十几米处多孔微差且孔深小于1.5 m,因此产生的振动波较小,飞石都笼罩在孔内,即使有个别飞石从孔内穿出也是垂直向上运动,不会对周围建筑物产生损伤。因此,此校核均符合周围安全要求。
采用了爆破成孔的方法,不仅解决了常规方法难以成孔的题,还大大缩短了工期,并为今后类似工程提供了很好的借鉴。
参考文献
[1]闻广厚,金景全.现代公路工程爆破新技术与现场安全管理及强制性标准规范实务全书[M].北京:当代中国出版社,2001.
[2]杜厚俊.大直径钻孔桩基础水下爆破技术[J].山西建筑,2006,32(2):87-88.
成孔技术 篇2
关键词：土质围堰；粘土覆盖；防渗功能；调试技术；衔接
0 引言
土质围堰套抓成孔回填粘土心墙通常运用混凝土进行高压旋喷灌输，但是工期相对较长且内部工艺规范要求严格，任何疏忽状况都将造成严重的安全事故，流失一定数量的成本资金；同时为了迎合汛期度汛要求，一般不会在单位枯水期内直接完成。相比之下，运用粘土围堰手段能够合理缩短工期范围，遏制高额数量成本投入，能够顺利应对汛期内部一切不安状况。
1 土质围堰套抓成孔回填粘土心墙搭设原理以及适用状况论述
粘性土一旦进入水中就会引发团粒膨胀现象，材质内部相应地承受不均匀应力影响，使得胶质缓慢溶解并导致团粒水膜加厚，其间内部摩擦力与凝聚力同步减小，土质团粒机理结构自然稳固。日后会凭借自身、土层填土重力以及渗透压力綜合作用，令排水过渡成为单向或者双向形态，并逐渐固结成形；而架构整体防渗能力也是在含水量逐渐均匀前提下获得有效提升。为了真正令水下抛土覆盖层贯彻前期防渗技术指标，就必须适当保留水下抛土体在施工前期呈现的崩解、密实特性，确保项目体系运行过程中不至于经受不住水流冲击并衍生渗流性破坏危机。
1.1 抛投位置水深与流速特征
粘性土被抛入水中后会随着水流冲击扩散，如果流速稳定在0.5m/s以内，流失量也就不会超过15%；相应的水流速度达到1.2m/s时，材质内部机理就会遭受严重破坏并大量流失，并且细粒过分消耗会令水下抛投量扩充并降低覆盖结构防渗性能。所以，技术人员有必要尽量在水下抛投施工期内落实静水压调试职务，将流速缩小至0.5m/s以下。另一方面，在围堰挡水运用过程中，覆盖界面上的过流速度必须做出同步调整，就是做出低于保护措施允许的流速控制策略，杜绝任何激烈冲刷反应，维持覆盖结构完整性与防渗功效。需要特别注意的是，抛土工序中水深极限值与材料特性关联极深。当粘粒本身归属于含水量丰富的导体时，在水中不会轻易崩解且沉降速度快，尤其在保留水深适应条件，因此可以在深水内部实现抛填；相反如若内部粘粒含量不足就会导致重要土料的瓦解，下沉时间与水深成正比例关系，也就是说这类土相对不适用于深水抛投工程项目。依据过往水中抛填实验经验分析，涉及砾质土不允许在水深高于12米条件下进行抛投，而粘粒含量较丰富的次生黄土能够在13m水深位置形成1.46g/cm干密度凝结效果，其间覆盖体系渗透系数也会达到5cm/s。
1.2 覆盖结构地基形态
实施此类施工项目需要确保抛投区地形结构的平整前提下，适当向堰体方向倾斜，堰基如若高低不平会导致水下抛土覆盖层厚度不均劣势结果，情况严重时令抛投量急剧增长并在覆盖层轻薄位置产生集中渗流现象。但是主动向堰体外部倾斜坡度不高于自然稳定边坡时，覆盖层相对就会完整一些。为了切实稳固边坡基础，需要抛投足够数量的粘土。而当地形斜坡程度超过水下抛投自然边坡时，覆盖层自然难以完善。为了科学抑制此类隐患滋生，现场技术人员可以考虑应用石渣挡土堤予以防护，进而全面稳定水下抛土体。
2 粘土材质选用标准研究
在水下进行粘土覆盖主要是为了强化堰基防渗性能，所以抛出的土料需要在水下完成崩解与固结程序，赋予管制面域特有的防渗功效，主动迎合边坡稳定需求。
首先，土质选取上尽量确保天然含水量较高的可塑肥粘土，杜绝硬质且粉粒含量高且粘粒含量低于的17%的土质。
其次，土料含水量检测上需要透过科学实验材料证明，须知一般粘土等对水下抛土体防渗性能会造成深度影响。
再次，抛土块径确认过程中由于粘圭特殊材质性能影响，包括块径过大会令水中不易软化等会衍生体系架空现象；过小会令粘土未沉入水底就瓦解完毕，后期土体含水量充裕且难以固结，制约抛土覆盖层稳定功效。因此技术人员在土质块径控制上最好稳定在10～20cm之间，同时依照块径不超过两倍含水量变化规则进行深度精确计算。例如：某类工程项目在设置低水围堰过程中，上游土体块径控制在10～20cm内部，仅仅少许达到30cm。发现部分超径土块已经被以崩解的小土块所包裹并架空，因为大土块在水中表层湿润软化现象显著，同时会在上部土重力引导下进行内部机理因素相互积压。使得抛土初期形成的架空区逐渐溃散。
最后，崩解速度调试上需要结合粘土化学性质与颗粒组成规则进行同步确认。需要注意的是，钙粘性土亲水性能不稳且容易引发分解状况；而钠粘土亲水性能较强且遇水容易分散。而肥粘土在实现浸水半小时后材质崩解量也不会超出5%，后期崩解速度会随着含水量减少而逐渐缓慢。按照客观视角审视，5cmx5cmx5cm土块入水后能够在15s内完全浸透，并且部分湿化崩解土料对于水下抛土模式适应能力更强。
3 施工其间相关工程力学性质解析
向水中抛填的粘土材质需要保留适当的密度与含水量特征，尤其在坡脚外延水平位置结构工程力学性质分布较为均匀，土体深度方向土体密度与防渗性能会缓缓增长。
3.1 水中抛土覆盖结构外观形态
壤土自身凝聚力度不足且在水中沉降期间崩解速度飞快，因此施工人员在进行此类抛填工序时会在覆盖层表面进行流动性细粒沉积效果补充；而依靠粘土完成抛填动作的覆盖层面仅仅在坡肢位置就会自动形成保有流动性的细粒沉积层，坡面由此变得平缓起来。
3.2 粘土覆盖层颗粒组成模式
结合水下粘土覆盖层异质化厚度状况进行取样实验分析，发现处于水中的粘土材质在形成覆盖层过后，除了坡脚位置一般不会因为粗细颗粒分离而同步滋生分层沉积迹象。但现实中水下如若抛投砾质土时，会在粗细颗粒分离过程中激发分离沉积特征，令粗颗粒透过顶部向下逐渐堆积，粒径均匀粗颗粒大部分便会在坡脚底层凝结。因此在进行水下抛投粘性土或者风化砂混合物料阶段中，针对结构分流与防渗性能进行综合鉴定是十分必要的。
3.3 防渗性能
向水下抛投的粘性土后期渗透系数基本都会达到10-4cm/s，并且会透过土料粉粒减小而逐渐扩充。如若颗粒含量不能超过12%，抛投体渗透系数自然就大于上述标准值，既定覆盖防渗指标就难以充分落实。须知超过塑限含水量的粘土形成的水下抛填体，基本上呈现出团粒与块粒结构形态，架空现象广布，渗透系数高涨，但是个中情况会随着时间推移产生变化。当渗透系数逐渐趋近并低于标准值时，特别是在垂直渗透状况之下，壤土崩解性能就会提升，其间抛填体基本不会轻易形成连续格式的渗流渠道，受到滲透压密作用特征相对明显一些；而粘土却产生完全相反的结果。所以，在统一密实条件下，壤土渗透系数不会超过粘土；而在水平渗透空间下，壤土又会容易受到冲击力度影响而溃散，令其渗透破坏性能不超过粘土材质。
4 粘土心墙防渗施工技术措施补充
造墙具体采用自凝灰浆、钻喷一体化、常规高喷三种工艺组合施工。自凝灰浆由水泥、膨润土、缓凝剂、分散剂与水配置而成，在用抓斗、反铲挖槽过程中，将这种浆液注入槽孔中，起固壁作用，固化后为防渗墙体。在我国虽有应用的工程实例，但在大型水电站土石围堰防渗工程中尚未应用。据规模施工前的现场试验结论看：墙体强度低，墙下第一段灌浆有被掏空的可能，宜布置在堰体填筑最早，造墙时段最长的部位，以便对墙下帷幕进行重复灌浆。由于浆液固化时间虽然可通过配比调节，但调节范围只限于24h内，当槽深较大难以在浆液固化之前成槽时不宜采用，故布置在右侧。钻喷一体化实际是常规高喷钻、喷合一的改进工艺。常规高喷钻、喷分离，施工工序有：造孔→移开钻机→喷机就位→孔口试喷、下喷管→上提开喷等。一体化简化为：钻孔→投球、上提开喷二道，工效大大提高。常规高喷一般用合金钻头或金刚石钻头及其它冲击等钻头成孔，一体化钻具采用石油勘探牙轮钻头，其结构特殊、寿命长、钻进速度快，能适应各种地层全断面钻进。鉴于一体化为改进工艺、新设备、新机具，工艺经验不多，为确保工程质量和工期，施工布置时将其放在常规高喷之间以备一体化设备出现问题时常规高喷补救。
5 结语
综上所述，实施粘土覆盖形式的心墙防渗工程并不如想象般困难，须知粘土覆盖柔性效应强烈且需要与填土体、岸坡以及现浇混凝土材质合成一体，才能全面适应心墙地基变形现象；随着泥沙不断淤积，实际上墙体结构防渗功效全面提升。由此可见，此类技术手段是值得在围堰挡水建筑中大力推广的透水地基防渗手段。
参考文献：
[1]李红涛.帷幕灌浆防渗技术在土石围堰中的应用[J].科技信息，2011，20（19）：85-103.
[2]孙磊.天桥水电站大坝上游围堰水下混凝土施工浅谈[J].四川水利，2011，20（03）：64-65.
回填块石层冲孔灌注桩成孔技术 篇3
由于目前土地资源日益紧张, 许多新建的电厂、化工等项目都建造在了以开山石为回填材料的人工场地上, 这些项目的基础工程中常常采用现浇混凝土灌注桩。而许多项目在回填施工时, 将挖掘或爆破的中等风化、微风化或未风化的大块石连同上部松散覆盖层一同进行了填方, 块石直径均较大、分布无序、间隙大, 而且有的项目填方处还是古河道, 有较多的卵石和漂石。由于这种人工地基的特殊性, 使得灌注桩的成孔中将面临塌孔、漏浆等施工难题。下面就结合工程实例, 谈一下在这类地基上的冲孔灌注桩的关键成孔技术及措施。
1 工程概况
山西国际能源集团宏光发电有限公司联盛2×300MW煤矸石发电新建项目位于山西吕梁市柳林高红循环经济示范区内, 拟建厂址为三川河改道后回填开山块石的河道、阶地及斜坡上。地貌上属三川河河谷、阶地和低山丘陵地貌, 属三川河岩质岸坡。地下水埋深23.00~28.00米。桩基采用612根准1000mm和1123根准800mm的灌注桩, 桩端持力层为 (4) 层基岩:泥岩或砂岩, 入岩深度有1m、2m、3m和0.8m, 桩长为10m~35m不等, 孔底沉渣小于50mm, 钻孔垂直度偏差小于1%。场地地层情况如表1所示。
2 施工难点
根据工程地质条件, 现场施工条件及设计要求, 循环水、输煤系统等附属建筑范围为回填的地层, 下部约2~13m的回填料以开山块石为主, 块石最大达2.5m, 填料的空隙很大, 甚至有的地段缝隙达0.5~1.2m, 上部约14m的回填料为黄土, 使灌注桩的成孔中面临塌孔、漏浆等施工难题。
3 施工设备选择
根据工程的特点, 钻机选用CZF-1200型冲击反循环钻机, 配套机具设备有:十字反循环冲击钻头, 6BS砂石泵组, 3PNL泥浆泵, 20t汽车吊。
3.1 钻机主要技术性能参数
(1) 钻孔直径:A0.6~A1.2m; (2) 最大深度:80m; (3) 适用地层:粘土层、砂层、漂卵石层、岩层; (4) 钻头重量:2300kg; (5) 冲程:0.7m、0.85m、1.0m; (6) 冲击频率:42、38、35次/min; (7) 钻机质量:8300kg。
3.2 钻机组成及工作原理
钻机主要由传动系统、冲击机构、提引系统、冲击钻头、排渣系统、钻架及底盘、电气控制柜等7部分组成。其工作原理是:用两根钢丝绳对称地提引冲击钻头, 通过同步卷筒的自动调整使两根钢丝绳受力相等。主电机通过传动机构驱动曲柄摇杆冲击机构使钻头作上下往复冲击运动, 形成极大的瞬时冲击力破碎地层。在两根钢丝绳之间放置排渣管, 排渣管的下端插入钻头中心管中, 在钻头作上下冲击运动时, 排渣管保持相对静止, 通过潜水砂石泵连续排出破碎下来的岩渣。
4 关键成孔技术
由于地质情况复杂, 且回填块石地基的形成、范围分布、石块的大小等资料反映相对模糊, 施工中常常是摸着石头过河, 桩基成孔和护壁均十分困难。因此, 如何穿越上部回填的块石层、下部的卵石、漂石层以及桩端进入中风化持力层基岩和泥浆护壁成功, 是桩基顺利成孔的关键。根据地质勘察报告, 结合现场实际情况, 通过多方案分析比较, 最终决定采用综合堵漏方法+冲击成孔的成孔方案。
4.1 人工埋设护筒护筒采用8mm的钢板制作, 其内径应大于钻头直径200mm, 其上部宜开设1个溢浆口。
验收完桩点后, 采用“四角桩法”将桩点引至四个定位钢筋柱上, 然后采用铁锹、镐进行挖方, 挖方直径略别护筒直径大10cm左右, 待挖好后, 将护筒用钻机卷扬下入坑内, 溢浆口对准泥浆通道后, 在护筒周围分层填入粘土并捣实。要求护筒埋设深度不宜小于2.0m, 护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm, 垂直度不宜大于1%。
4.2 冲击成孔
4.2.1 护壁技术
(1) 采用红粘土和纯碱配制泥浆。该泥浆具有悬浮钻碴和堵漏防塌的能力较强, 工程造价低的特点。施工时, 就地取当地质量较好的红粘土颗粒投入到钻孔内, 采用低锤慢击 (冲程0.7m) , 在孔内进行造浆, 同时保持孔内的水头压力。由于红粘土在钻头冲击力作用下, 向钻头四周挤压, 粘结和挤入到孔壁表面和内部一定深度, 在孔壁表面形成泥皮, 起到了护壁的效果。泥浆性能指标如表2所示。
(2) 设置泥浆循环系统。根据工程实际情况, 加强了泥浆系统质量管理, 现场设置了泥浆循环系统, 后续孔使用前孔处理合格的泥浆。施工过程中, 经常检测泥浆性能指标是否达到设计要求。若遇孔内泥浆比重、粘度下降时, 要及时向孔内投放粘土球或粘土水泥球以改善泥浆性能, 确保孔壁稳定。
4.2.2 堵漏技术
开始在循环水、输煤系统等附属建筑范围为回填的地层中, 采用冲击钻机成孔时, 钻至14m左右时漏浆严重, 在短短几秒钟内, 满孔泥浆从孔口直接漏到孔底, 甚至有时出现了塌孔现象。施工时, 采用了以下堵漏技术:
(1) 对于块石间空隙较小、漏浆不特别严重的钻孔采用在漏浆位置填入“人工加工的团块状红粘土”的方法进行堵漏。
原状红粘土中大团块与小团块共存, 且含水量较低, 团块间的粘结力较低, 直接放入钻孔时小团块悬浮在泥浆中, 堵漏时粘土消耗量很大, 效果较差。因此, 我们事先对粘土进行了加工:先将粘土用水浸透, 再用挖掘机或装载机等施工机械进行碾压揉搓, 晾晒48小时后获得堵漏用团块状粘土。经加工的粘土块不易分散解体, 大部分能够沉落到孔底, 在受到钻头的挤压刮碾后, 进入岩土颗粒间的缝隙深部, 起到粘接地层颗粒和封堵缝隙的作用, 还可以有效防止粘土颗粒流失, 减少粘土的消耗量。
(2) 对于块石间孔隙特别大、漏浆特别严重的钻孔, 我们采用了渐进式堵漏法, 即“废弃泥浆”+“块石”+“人工加工的团块状红粘土”的堵漏方法。
施工时在漏浆严重区域的中心位置先钻两个钻孔, 漏浆后做好孔口防护将钻机撤离, 把不漏浆区域钻孔产生的废弃泥浆用罐车倾倒在这两个钻孔内, 既解决了泥浆排放问题, 又起到了先期堵漏作用, 并降低了施工成本。
正式施工时, 我们将加工团块状粘土与块石 (直径在40~80cm) 混合, 分层进行回填, 回填厚度2.0~3.0m, 钻进一定深度后若漏浆, 再次填入加工的粘土块与块石混合物, 漏浆减轻后填入“加工团块状粘土”, 直至钻孔完成。采用此方法后比只填粘土块钻进效率提高约1/3 (单孔成孔时间由20天降低到12天) 。
4.2.3 成孔过程控制
(1) 钻机就位前, 检查好钻机底座是否平整、牢固, 钻机前是否铺垫了方木。 (2) 冲击成孔采用分离桩位、交错布置、间隔跳打的方式, 即2台钻机间隔3-4根桩位分别进行冲击作业, 避免冲击振动相互影响而难以护壁, 引起桩孔坍塌。 (3) 成孔过程中泥浆仍会不断渗漏, 需进行补充泥浆。采取停钻后项孔内投入一定量的红粘土和纯碱, 再注入清水, 采用低锤慢击的冲击方式充分完成孔内造浆后, 再加大冲程进行钻进;当孔内泥浆突然缺失时, 选择上述堵漏技术进行堵漏作业, 保证泥浆面不再下降。 (4) 开钻时采用低锤密击方法钻进, 在开始冲击过程中及时投人碎片、红粘土反复冲击使孔壁挤压密实, 确保孔内泥浆液面保持稳定。待泥浆完全淹没钻头顶部时, 改用大冲程钻进, 每钻进100~500mm清孔冲渣一次。经常检测泥浆指标, 泥浆稠度太大, 由于浮力作用影响钻进效率, 且易发生桩孔偏移;泥浆稠度太小, 难以起到护壁作用。 (5) 钻进过程中, 每2m检查一次成孔的垂直情况, 发现偏斜立即停止钻进, 采用回填200~300mm厚块石使孔底略平, 然后低锤快击使其成一紧密平台再进行正常冲击, 同时加大冲击能量。 (6) 冲孔过程中要提醒操作人员时刻注意均匀进尺, 防止钢护筒底边缘卡锤。冲击过程中遇到探头石, 采用合金齿的十字形钻头低锤密击间断冲击的办法, 清除障碍, 严禁冲锤重击, 防止出现塌孔。 (7) 在漂卵石层钻进时, 钻进速度控制在0.25~0.35m/h;入岩段钻进时, 钻进速度控制在0.15~0.25m/h;土层钻进时, 0.5~2m/h。钻进过程中要有专人负责钻头进尺速度和成孔记录。成孔记录应详细记录地层变化、钻进过程中出现的有关问题、处理措施及效果等, 机长和验收人必须在钻孔记录上签字。
4.2.4 测定入岩深度
按照设计要求, 桩端入持力层为 (4) 层基岩:泥岩或砂岩, 入岩深度有1m、2m、3m和0.8m四种。为确保入岩深度, 保证桩端承载力, 在施工中采取2次取样鉴定的方法进行施工。
(1) 对照地质勘察报告, 以地形图中的等高线、平面图中的平面位置和相邻桩的入岩深度作为参考, 结合钻机震动发声、钻机进尺进度记录进行分析, 用均匀布置在钻头上的三个直径为50mm钢管进行第1次水下取样, 进行鉴定, 以确定初次入岩时间及深度。 (2) 当钻至规定深度后, 采用长2-3m的捞渣筒进行取样。将筒内的杂物清理干净, 然后从筒底取出筒内岩屑, 用清水冲洗干净供岩性鉴定用, 确定入岩深度, 岩样留置封存。
4.2.5 排渣技术
当钻进达到终孔深度, 且后续工作能够顺利衔接时, 经现场监理工程师确认后, 进行清孔。清孔初期, 应将泥浆池中岩渣再次清理一遍, 然后继续保持使用原有的浓泥浆通过潜水砂石泵循环一段时间后, 开始向泥浆池中加入清水, 并在孔口用筛网过滤泥浆中的岩渣, 以便孔内沉渣尽量多地被携带排出。
钢筋笼安放、导管下发完毕后, 采用反循环方法进行清孔, 逐步调整泥浆指标至浇灌混凝土所要求的标准:比重小于1.25, 粘度≤28s, 含砂率≤8%, 并最终保证孔底沉渣厚度小于5cm。
5 存在问题
(1) 提高操作人员的素质, 由于操作人员没有经过专业培训, 操作不熟练, 发生异常时不能迅速准确地予以解除, 故辅助钻进时间占了很大比重, 影响了纯钻进时间, 这方面应有较大潜力可挖, 从而进一步提高施工效率。 (2) 钻具方面:第一根导管太短, 在冲击或提拉钻头时, 钻头碰接箍, 导管易被冲断。另外排渣管接头装卸较困难, 工作过程中易脱落, 建议厂家进一步改进设计。 (3) 卵砾石堵阀、上胶管漏气、砂石泵真空起动难掌握等问题都有待进一步研究。
6 结束语
本工程通过成孔护壁和堵漏技术, 并严格过程控制共完成基桩1735根, 漏浆严重的钻孔仅55根, 平均充盈系数为1.32。与此地区同类施工相比, 仅灌注桩灌注混凝土的充盈系数就降低了0.2, 节约了成本约3992×400≈160万元, 经济效益显著。同时, 通过722根低应变检测、115根超声波检测、10根钻孔取芯和90根高应变检测, 桩身质量全部达到设计要求, 优良品率达到95.8%。
摘要：本文以山西国际能源集团宏光发电有限公司联盛2×300MW煤矸石发电新建项目为实例, 介绍了冲孔灌注桩在古河道上回填213m厚的块石层中施工的设备选择及其护壁、堵漏等关键成孔技术。
关键词：回填块石层,冲孔灌注桩,成孔技术
参考文献
[1]沈保汉.桩基础施工新技术专题讲座 (二十六) :冲击钻成孔灌注桩.工程机械与维修, 2013 (1) :138-145.
[2]曾祥熹, 陈志超等.钻孔护壁堵漏原理[M].北京:地质出版社, 1986.
[3]隆威, 舒带旺.深厚卵砾石层桩基成孔技术[J].地质与勘探, 1998, 34 (3) :55-56.
大孔径深孔钻孔桩成孔工艺 篇4
在桥梁施工中,钻孔桩形式不同施工工艺也多种多样,通过成功的`实例对大孔径深孔钻孔桩成孔工艺进行了简单介绍,说明钻孔桩两次清孔对钻孔桩质量的重要影响.
作 者：陈品富 惠少卿 作者单位：陈品富(东方红林业局物资公路管理处)
惠少卿(东方红林业局工程处)
钻成孔事故原因及处理 篇5
关键词：孔壁坍塌 泥浆相对密度 承压水 护筒埋置 成孔偏斜 扩径和缩径 钻杆折断等。
一、成孔时孔壁坍塌事故
工程实例：长沈高速路辽宁开原金钩子桥桩，设计孔深约22.5M，孔径2.2M。地质条件（自上而下）为2.2—3.3M粉质粘土；5.1—8.5M为粗砂含卵石；14.7—15.2M为泥岩层的摩擦桩工程由我勘探公司负责钻成孔。我单位采用反循环钻机方案，护筒高1.8M，埋置深度0.3M。技术组成浆材料调制材料，经测试泥浆比重为：1.28t/m3;用此泥浆试成孔（非工程桩），钻具垂直度：1.5%；至21.5M提钻清孔发现已坍孔。经分析、测量调查孔壁坍塌位置在3.5—6.1M。组织技术力量调查找出原因和处理方法：
孔壁坍塌原因：1.泥浆相对密度不够及泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成稳定泥皮。2.由于河水上涨孔内出现承压水。3.护筒埋置太浅，下端孔口进水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，同时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.提出钻具钻进，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，使孔内水位低于地下水位。
孔壁坍塌的预防及处理方案：1.在松散粉砂土或流砂中钻进时，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;后现场泥浆比重调至1.51t/m3。2.水位变化过大时，应及时采取提高护筒，增高水头，保证水头相对稳定。3.发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒保证上口高于地面30-40㎝或地下水面1.5M以上再钻。4.如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混和物到坍孔处以上1～2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。5.严格控制冲程高度和炸药用量。6.清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供浆（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孔中，可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过1.5～1.6倍钻孔中水柱压力。7.吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。8.钻具垂直度保证1%以下。在保证技术部的技术要求后，施工72根桩成孔时没有再发生孔壁发生坍塌事故。
二、成孔偏斜
工程实例：长四高速路刘家房子桥桩，设计孔深约18.3M，孔径2.5M。地质条件（自上而下）为3.6-5.8M粘土；11.4—12.6M为砂层；1.5—4.3M为泥岩层的端乘桩工程由我勘探公司负责钻成孔。我单位采用正循环钻机方案。我单位在第五根桩成孔经验收成孔倾斜大于5.6%，经测量调查孔斜位置自12.8M。经技术调查找出原因和处理方法：
偏斜原因：1.钻孔中遇有倒木或较大的孤石、探头石。2.在有倾角的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻孔；或者粒径大小悬殊的砂卵、砂砾石层中钻孔，钻头叶片受力不均。3.扩径较大处，是因为钻头摆动总是偏向一方。4.钻机平台未安置水平或钻机支撑脚产生不均匀沉陷、位移。5.所用钻具弯曲，接头不正。
预防和处理：1.安装钻机时要使转盘、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，并经常检查较正。2.由于主动钻杆较长。转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向平台，使其沿导向架对中钻进。3.钻杆接头应逐个检查，及时调整，当主动钻杆弯曲时，要把弯曲钻杆运回机械加工厂调直或现场用千斤顶及时调直。4.在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进，或回填片、卵石冲平后再钻进。用检孔器等查明钻孔偏斜的位置和偏斜的情况后，一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时应回填砂粘土到偏斜处，待沉积密实再继续钻进。冲击钻进时，应回填砂砾石和黄土待沉积密实后再继续钻进。偏斜严重的可在开始偏斜处设置少量炸药（少于1kg）爆破，然后用砂类土和砂砾石回填到该位置以上2m以上，重新转成孔。本孔是因为钻头遇到倒木致使孔径偏斜；采用了回填粘土到偏斜处，待沉积密实再继续钻进，保证了工程质量。
三、地质钻孔的扩径和缩径
工程实例：高铁四平北站桩基，设计孔深约12.2M，孔径0.6-0.8M。地质条件（自上而下）为3.6-5.8M粘土；2.3—4.1M为砂砾层；1.5—4.3M为泥岩层的端乘桩工程由我勘探公司负责施工。我单位采用正循环钻机方案。我单位在试成孔时发现缩径（3-5cm）。经技术调查找出原因缩径原因为地层中有软塑土,并采用扩大钻头直径(8cm)进行了控制达到了设计要求：扩径比较多见，一般表现为局部的孔径过大。在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻头摆动较大，易于出现扩径，扩径发生原因同坍孔有相似处，轻则为扩径，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩径，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量有所增加（或须重新设计钢筋混凝土桩）。若因扩径后钻孔时孔壁继续坍塌影响钻机的正常鉆进，应按坍孔事故处理。缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提钻异常因难的迹象。缩孔原因有两种：一种是钻头焊补不及时，严重磨耗的钻头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。各种钻孔方案均可能发生缩径。为防止缩径，前者要及时修补磨缩的钻头，后者要使用失水率小的高质量泥浆来护壁并须快转慢进，并复钻几次，测量后达到设计要求后方可。；或者使用卷扬机吊住钻头上下，反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计孔径要求为止；也可以采用扩大钻头直径2-5cm（视情况而定）。
四、钻杆折断
折断原因：1.用水文地质或地质小径钻杆来钻孔桩用，其强度、刚度太小，容易折断。钻进中选用的转速不当，使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大，因而折断。2.钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。3.地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。4.孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。预防和处理：1.选择钻杆直径和管壁厚度尺寸时，应进行计算决定。2.不使用弯曲严重的钻杆，要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头的连接丝扣完好，以螺套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。3.钻进过程中应控制进尺速度。遇到坚硬、复杂的地质，应认真仔细操作。4.钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是否足够。不合要求者，及时更换。5.在钻进中若遇异物，须经处理后再钻进。6.如已发生钻杆折断事故，可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。
谈钻孔灌注桩成孔施工技术 篇6
随着近代科学技术的发展, 桩的种类和桩基形式、施工工艺和设备以及理论设计方法都有了很大的发展, 钻孔灌注桩在工程实践中得到广泛应用。成孔是混凝土灌注桩施工中的一道关键工序, 在施工中必须严格按照操作要求进行, 才能保证成孔质量, 其质量如控制得不好, 则可能会发生塌孔、孔径达不到设计要求扩孔及缩孔、孔位倾斜、孔底沉渣超标、孔深达不到设计要求等问题, 还将直接影响钻孔灌注桩本身的质量。因此, 本文介绍成孔施工技术和施工质量控制方面需要着重做好的几项工作。
1.1 保证桩身成孔垂直度
为保证桩身成孔垂直度, 需采取以下措施:钻机就位前, 先平整施工场地, 铺设砂垫层, 铺好枕木并用水平尺校正, 保证钻机平稳、牢固;钻进时采取减压钻进;保证一定的配重;遇地层变化时, 降低钻进速度;经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施。
1.2 采取跳孔施工顺序
钻孔施工时, 附近土层因受到震动而影响到邻孔的稳固, 所以成孔的顺序应该事先规划好。根据场地、桩距和施工进度情况采取跳孔施工顺序, 既能保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔, 又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
1.3 确保桩位和成孔深度
在护筒定位后应及时复核护筒的位置, 保证安装的护筒的中心与桩中心重合, 同时保证护筒在平面内误差50mm之内, 并认真检查护筒四周回填土是否密实, 以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地面的标高会发生一些变化, 为准确地控制钻孔深度和成孔深度, 宜在正常施工过程中测量护筒及机架底梁的标高, 并作好记录, 计算成孔深度。
2 灌注桩成孔施工中常见问题产生的原因及预防和处理措施
2.1 塌孔
塌孔是一种最常见的事故, 在钻孔过程中或在成孔后都有可能发生[1]。
2.1.1 原因
1) 施工人员操作不当, 如提升钻头或放钢筋骨架时碰撞孔壁。
2) 护筒埋置太浅, 周围封填不密实而漏水。
3) 泥浆稠度小, 护壁效果差, 出现漏水。
4) 泥浆相对密度过小, 水头对孔壁压力小。
5) 钻孔附近有大型设备作业或车辆经过引起周边土层松动。
6) 在松软砂层中钻进, 进尺太快, 泥浆护壁形成较慢, 孔壁渗水。
7) 清孔后未能及时灌注混凝土, 间隔时间过长。
2.1.2 预防
1) 在提升钻头或下钢筋骨架时应保持垂直, 尽量不要碰撞孔壁。
2) 埋设护筒时, 四周要回填密实, 汛期施工要适当提高护筒高度。
3) 严格按照设计部门提供的地质勘探资料, 在不同土层的钻压、转速、钻进速度、泥浆指标的控制参数都不一样, 应选用适宜的泥浆密度、泥浆黏度和不同的钻进速度。如在松软件砂质土等易坍塌地层中钻进时, 选用较好的造浆材料, 加大泥浆稠度, 提高泥浆黏度, 以加强护壁。
4) 适当放慢成孔速度, 以确保泥浆的形成, 使之具有良好的护壁功能。
5) 成孔过程中尽量避免大型设备作业或车辆经过。
6) 尽量缩短二次清孔与第一次灌注混凝土之间的时间间隔。
2.1.3 处理
1) 在灌注过程中发生塌孔, 如果程度较轻微的, 应立即提高混凝土标号, 提高泥浆水头, 增大水头压力。
2) 孔口坍塌不深时, 可拆除护筒改用深埋护筒, 护筒周围夯实, 重新再钻。
3) 如果坍塌严重, 甚至要影响到桩质量的, 应马上用片石或砂类土将孔填埋, 待填料稳定后, 重新定位钻孔。
2.2 孔径达不到设计要求, 出现扩孔及缩孔
2.2.1 原因
1) 扩孔是因孔壁坍塌而造成的结果, 一般遇到极软淤泥质土或粉质土层时造成孔壁塌落而扩孔, 或者钻孔过程中钻具晃动或摆动过大而造成扩孔。
2) 缩孔原因有3种:钻锥补焊不及时, 磨耗后的钻锥直径缩小, 钻出的孔径会比设计孔径小;地层中有软塑土等, 遇水膨胀后使孔径缩小;地质构造中有软弱层, 在土的压力下, 向孔内挤压而形成缩孔。
2.2.2 预防
1) 钻孔过程中平稳进尺, 防止钻具摆动过大。
2) 根据设计部门提供的资料、地层情况选择合适的钻头尺寸, 施工过程中要经常检查钻头尺寸, 如钻锥磨损严重时要及时补焊。
3) 采用优质泥浆护壁, 要提高泥浆密度, 易缩径段要分段扫孔。
4) 施工人员要严格遵守操作规程, 现场配备钻孔事故处理工具, 如发生状况及时处理。
2.2.3 处理
1) 遇到极软淤泥质土或粉质土层造成孔壁塌落而扩孔时, 应调整泥浆比重, 提高泥浆性能。
2) 采用孔径仪或探孔器测量桩孔缩径程度及部位。
3) 缩孔段分段用钻头反复上下扫孔。
2.3 孔位倾斜
2.3.1 原因
1) 施工场地土质松软或地面不平整, 钻机未处于水平位置, 桩架不稳, 钻杆导架不垂直, 部件松动。
2) 土层软硬不均匀, 或遇到较大孤石或探头石, 导致钻头受力不均匀。
3) 在原有建筑物位置钻孔, 遇到障碍物, 钻头摆动偏向一方。
4) 钻杆弯曲, 接头松动, 钻头摆动范围过大, 使钻头钻杆中心线不同轴。
2.3.2 预防
1) 钻机就位前, 应先平整施工场地, 铺设砂垫层, 并且铺垫枕木, 然后把钻机调整到稳固、水平状态。保证钻机顶部滑轮槽、固定钻杆的卡孔和桩位中心三者在同一条轴线上, 并经常检查量测钻机移动或摆动情况, 随时进行校正。
2) 如果土层软硬不均匀, 先仔细查明地质情况, 控制进尺, 钻进过程中应减压钻进;如遇到较大孤石或探头石时, 应掌握详细的地质情况, 收集孤石的大小、形状等资料, 然后填入硬度大小相近的片石和适量粘土后再进行钻进。
3) 在原有建筑物位置钻孔时, 提前做好探测调查工作, 如发现障碍物, 应改用冲击钻。
4) 下钻前检查钻杆, 发现弯曲, 接头松头状况时, 立即更换。
5) 如有必要, 钻进时钻具配有扶正器, 钻进时压力均匀, 以防钻孔倾斜。
2.3.3 处理
1) 孔位倾斜的发生会影响钢筋笼、导管的下放, 甚至对灌注混凝土造成影响, 在易造成孔斜处, 采用悬吊慢钻进行钻进。
2) 当孔位倾斜超过规范要求时, 先进行桩孔位倾斜度的检测, 根据实测数据, 对钻孔实行定向纠斜, 再恢复正常钻进, 必要时重新钻孔。
2.4 孔底沉渣超标
2.4.1 原因
1) 清孔时间不够导致清孔不干净或未进行二次清孔, 泥浆性能差。
2) 二次清孔结束至灌注混凝土开始间隔时间长。
3) 人为加大孔深。
2.4.2 预防
1) 采用二次清孔, 清孔时间要充分, 直至符合要求, 清孔时要净化泥浆, 降低泥浆黏度、密度并保持孔壁稳定性。
2) 二次清孔结束沉渣控制在100mm以内, 用泥浆密度计和漏斗黏度计测定, 泥浆密度和黏度符合要求并经监理工程师同意后方可进行混凝土灌注, 并在二次清孔后30min内灌注首批混凝土。
3) 严禁使用人为加深孔底深度的方法代替清孔。
2.4.3 处理
1) 灌注混凝土前, 应重新测定沉淀厚度。
2) 如果沉淀量不符合规范要求, 则应利用导管进行再次清孔, 直至沉淀厚度、泥浆密度等均符合规范要求。
2.5 孔深达不到设计要求
2.5.1 原因
1) 钻具长度丈量错误, 致使孔深计算错误。
2) 桩端持力层判断错误, 达不到设计要求。
2.5.2 预防措施
1) 仔细认真地测量地面标高、护筒标高和丈量钻具长度并校核, 终孔前准确丈量机上余尺。
2) 桩端持力层判别是钻孔灌注桩成败的关键, 施工中必须给予足够的重视。对于非岩石类持力层, 判断比较容易, 可根据设计部门提供的地质资料深度, 结合现场取样进行综合判定。对于桩端持力层为强风化岩或中风化岩的桩, 判定岩层界面难度较大, 可采用以设计部门提供的地质资料的深度为基础, 结合钻机的受力、主动钻杆的抖动情况和孔口泥浆返浆颜色、岩屑样进行综合判定, 必要时进行原位钻芯取样验证持力层深度。
3 结论
钻孔灌注桩成孔质量的影响因素是众多的, 只有充分弄清问题的原因, 并准备周详的处理预案, 才能真正做到提前预防和控制, 即使出现故障也能很快处理, 在施工中应该从大量的实践情况着手, 用归纳方法指导工作, 要理论联系实际, 辨清众多影响因素不致相互干扰, 才能更好地连续进行下一道工序。
摘要：论述了钻孔灌注桩成孔施工技术, 详细介绍了灌注桩成孔施工中常见的塌孔、孔径达不到设计要求扩孔及缩孔、孔位倾斜、孔底沉渣超标、孔深达不到设计要求等问题产生的原因以及预防和处理措施, 以减少工程经济损失。成孔作为灌注桩施工中的关键步骤, 应当引起人们的重视。
关键词：钻孔灌注桩成孔,问题,原因,预防及处理措施
参考文献
成孔技术 篇7
桩基工程是哈大铁路客运专线最主要的基础结构形式。由于桩基工程量大、重复作业性强的特点，桩基施工过程中质量控制尤为重要。先根据桩基施工过程中的一些特点谈一下桩基施工的质量通病和控制要点。
桩基工程的主要特点： (1) 工程量大：就我经理部管段桩基二万一千多根。 (2) 结构单一：几乎全部采用1.0米直径，只有少量设计有1.25米桩基。 (3) 施工工艺单一：所有桩基基本在40～50米之间，且大部分地质状况相同，均采用钻孔灌注施工。 (4) 作业重复性强，最容易进行标准化、规范化施工，但是由于采用水下灌注桩，所以也最容易发生质量事故，过程控制比较复杂。
冲击钻孔成桩虽然在公路上桩基施工经验很成熟，但是由于铁路客运专线的特点，桩基施工中更容易出现一些质量通病和事故，现在就桩基施工中存在的一些质量通病和控制要点作如下阐述：
2 钻孔钻进
2.1 基本工作
2.1.1 钻孔作业要求
钻孔就位前，应对钻孔的各项准备工作进行检查，包括场地与钻孔坐落处的平整和加固，主要机具的检查与安装;需及时填写施工记录表，交接班时应交代钻进情况及下一班应注意的事项;每班检查孔体偏斜情况，及时采取纠偏措施。
2.1.2 钻具和钻头可按下列规定选用
在一般黏性土、淤泥、淤泥质土以及沙土中，宜采用笼式钻头;在砂卵石层、强风化层中，可用镶焊硬质合金刀头的笼式钻头;遇孤石或旧基础结构时，可用带硬质合金刀的筒式钻头;在硬岩中，可用牙轮钻头;冲孔式钻孔一般采用十字形冲击钻头。
2.1.3 钻进速度的确定
钻孔时，应根据土层类别、孔径大小、钻孔速度及供浆量来确定相应的钻进速度，在淤泥和淤泥质土层中，应根据泥浆补给情况，严格控制钻进速度，一般不宜大于一米每分钟;在松散沙层中，钻进速度不宜超过三米每小时;在硬土层中或在岩层中的钻进速度以钻机不发生跳动为准。
2.2 冲抓钻孔法
采用冲抓钻机，施工时使三脚立架固定滑轮，绕过滑轮的钢丝绳下端吊着由三块钢锥片组成的锥头，锥头张开的最大外围尺寸与桩孔直径相同。锥头对准桩孔中心，放开制动，锥头在自重作用下下落，打入孔底土层中，卷扬机提升拉索使锥头合拢，沙土被封闭在锥头内提出。锥体提出孔口后，在井口放置一块钢盖板，将手推车放在钢板上接受渣土。只要打开锥头控制栓，锥头自行张开，渣土排出。
注意事项：应小冲程稳而准的开孔，待锥具全部进入护筒后，再松锥进行正常冲抓。提锥应缓慢，冲击高度一般为1.0到2.5mm。
2.3 冲击钻进法
2.3.1 采用冲击钻机
使用卷扬机起吊锥头时，卷扬机钢丝绳通过三脚立架上端的滑轮与锥头连接，放开卷扬机，锥头自然下落，锥头的冲击作用使岩土破碎，部分被挤入孔壁。泥浆将渣土悬浮排出孔外，同时平衡部分孔壁土压力和水压力，保持孔壁稳定。
2.3.2 冲击钻孔作业要求
开孔时应低垂密击。开始钻基岩时应低垂密击或间断冲击，以免偏斜。如果发现钻孔偏斜，应立即回填片石至偏孔处上部0.3到0.5m，重新钻进。必须准确控制松绳长度，避免打空锤。
2.3.3 注意事项
施工时应注意以小冲程开孔，使初成成孔坚实、竖直、圆顺，起导向作用，钻进深度超过钻锥全冲程后才能正常冲击。
3 常见通病及控制措施
3.1 通病1:
泥浆池开挖太大，导致靠近泥浆池一排桩基离泥浆池太近，容易发生穿孔。控制要点： (1) 开挖前由测量人员根据放坡精确放样泥浆池开口大小，用白灰标示界。 (2) 根据地质情况，在桩基施工过程中，清理泥浆的时候，不要靠近泥浆池壁挖泥浆。 (3) 开挖的基坑不要长时间搁置不用，容易产生风化，导致泥浆池坑壁土质松散。
3.2 通病2:
埋设护筒短，导致护筒底部被泥浆冲刷，形成大桩头或串孔。控制要点：根据地质情况埋设符合工艺尺寸要求的护筒，并在埋设护筒时，用粘土将孔壁与护筒外侧之间用粘土填塞并夯实。
3.3 通病3:
钢筋笼主筋对接偏心超出规范要求。(≧0.1d)。控制要点： (1) 将钢筋原材顶部弯曲或扁的部分在对焊前用砂轮锯切掉，切平。 (2) 在对焊机上面，调整两根对接钢筋接头吻合，并调制其在一条直线上。 (3) 闪光后，等对焊接头冷却后再从焊台上往下取钢筋，轻取轻放。
3.4 通病4:
钢筋笼主筋与加强筋连接时，咬筋现象严重，个别焊点不牢固，导致钢筋笼散架。控制要点： (1) 正式焊接前，调节焊机电流进行试焊，掌握好焊接参数再进行成批焊接。 (2) 焊接时，先从加强筋上面起弧，把握好咬入力度，焊点饱满即可。 (3) 在第一道加强筋及吊点地方的加强筋与主筋连接处适当加焊。
3.5 通病5:
钢筋绑扎时箍筋绑扎不牢固，导致箍筋错位和箍筋间距严重不均匀。控制要点： (1) 每个绑扎点采用两根扎丝，绑扎时用力扎紧。 (2) 绑扎点采用八字绑扎，扎丝不能保持同一个方向。 (3) 箍筋定位时采用模具卡住，保证箍筋间距。
3.6 通病6:
钢筋笼运输过程中导致钢筋笼变形。控制要点： (1) 制作加长炮车，炮车材料采用型钢，保证炮车的整体刚度和稳定性。 (2) 钢筋笼上炮车时采用斜杠(坡道)，人工滚动上车。坡道间距以2米或4米为宜，且最好与钢筋笼加劲圈靠近。 (3) 钢筋运输车匀速慢行，避免冲撞。
3.7 通病7:
钻孔过程中，由于控制检测不严格，造成超钻，不但费人工，还浪费了混凝土。控制要点： (1) 钻孔过程中，勤量勤测，快要钻至孔底时，适当放慢钻进速度。用测绳适时测量进尺深度。 (2) 根据地质情况和钻头类型，钻至孔底时，沉淀一段时间测量后再钻到设计孔底位置。
3.8 通病8:
钢筋笼吊装入孔后，对中不严格。导致钢筋笼中心与孔位中心偏差太大。控制要点： (1) 吊装钢筋笼时采用杉杆等加劲措施保证钢筋笼竖直和不变形。 (2) 钢筋安装前，在钢筋笼四周绑扎符合要求的混凝土保护层垫块。 (3) 钢筋安装时，采用矿泉水瓶或垂球等措施调整钢筋笼第一个加劲圈的中心位置与护桩中心位置重合。 (4) 用U型定位筋把钢筋笼固定在护筒上。
3.9 通病9：
导管安装时接口不密封，导致导管进水。控制要点： (1) 安装前检查管口密封圈是否脱落或破损，如有以上情况，及时更换密封圈。 (2) 安装前将管口及丝扣上面的混凝土渣子或土用刷子清理干净。 (3) 拼装道管时，导管应严格按顺序编号连接拼装，同时在导管丝扣处涂刷适量黄油。
3.1 0 通病10:
清孔不彻底，导致灌注前孔底沉淀厚度超标。控制要点： (1) 清孔时，换浆要形成循环(泥浆池与孔里面泥浆)，保证孔底沉淀被有效换出去。 (2) 根据地质情况，适时量测和控制泥浆比重和含砂率符合清孔灌注要求。 (3) 清孔完成后，尽早进行混凝土灌注，之间间隔时间不要太长。
3.1 1 通病11:
由于施工操作不当等因素造成水下混凝土灌注过程中发生堵管或卡管。控制要点： (1) 检查到场混凝土的坍落度和和易性，严禁指标不合格的混凝土进孔。 (2) 封底混凝土要连续不间断。 (3) 水下混凝土灌注过程中，要适时拆除导管，避免导管埋深太大。 (4) 卸料时，严禁对着导管口下料，最好顺着漏斗壁下料。
3.1 2 通病12:
灌注水下混凝土过程中浮笼。控制要点： (1) 钢筋笼安装定位时，对中完成后，用U型定位筋将钢筋笼顶部与钢护筒连接起来。 (2) 水下混凝土灌注过程中，灌注速度不能太快，要保持匀速放料。避免猛冲下料，尤其在混凝土面上升到钢筋笼底部后。
4 结束语
冲击钻钻孔灌注桩是近年来桥梁建设中采用的基本方法之一，怎么掌握好冲击钻钻孔灌注桩的施工工艺及病害的处理也是难题之一。总之，采用正确的冲击钻钻孔工艺和配制高质量的泥浆是保证成孔的关键，用不同型号的钻锥正循环冲击成孔，可加快成孔速度，正确判定桩端入岩深度是确保嵌岩桩质量的关键。
摘要：随着交通桥梁在我国的飞速发展, 我国的钻孔灌注桩技术也得到了长足发展, 积累了丰富的施工经验, 但复杂地质条件下的冲击钻钻孔灌注桩及病害的处理还是一大难题, 下面通过在施工中桩基础施工经验, 介绍在施工中冲击钻孔灌注桩成孔施工及相应质量控制要点, 以及对施工过程控制处理方案, 仅供参考。
关键词：冲击钻孔,施工技术,质量通病,控制要点
参考文献
[1]交通部第一公路工程总公司-公路施工手册桥涵-人民交通出版社.
成孔技术 篇8
淤泥质软土作为特殊性质的土质, 其显著的特征就是被扰动后结构强度骤减。在采用旋挖钻机钻孔施工穿越层厚较大的淤泥质软土时, 由于钻头在钻进时会对桩孔周边土体产生剪切扰动, 从而引起桩孔周边饱和土体产生超孔隙水压力并发生液化, 进而引发桩孔周边土体缩颈甚至塌孔, 造成桩孔周边地面沉降、混凝土灌注施工超方甚至断桩等工程质量事故。
2 注浆预处理辅助旋挖成孔
2.1 工程实例
某建筑物灌注桩地基处理工程, 根据地勘报告, 灌注桩施工场地地层的上部第①层素填土层, 位于地下水位附近, 呈松散软弱状态, 层厚约10 m~13.0 m。旋挖钻机在该地层中钻进成孔发生严重“缩孔”及“坍孔”现象, 施工无法正常进行。
针对该淤泥质软土层, 分别采用了埋设护筒穿过软土层的成孔工艺和冲击钻机挤密成孔施工工艺, 在施工进度和施工成本方面, 无法解决该地层对旋挖成孔的影响。
通过现场试验, 采用高压旋喷注浆加固软土地基工艺, 对桩体周边区域进行旋喷注浆加固处理, 提高桩体周边土体强度, 从而使施工质量、施工进度及施工成本都得到大幅提高, 能满足旋挖成孔的作业要求。
2.2 注浆处理施工方法
本工程旋喷注浆采用双管法。为确保下一步旋挖成孔的需要, 旋喷注浆有效处理范围不小于灌注桩直径的2倍, 处理深度为整个淤泥质软土层。
2.2.1 注浆工艺参数
通过现场施工试验, 具体的注浆工艺参数如下:
1) 喷浆压力:28 MPa~30 MPa;
2) 喷浆流量:80 L/min~100 L/min;
3) 每米注浆量:不小于150 kg;
4) 钻杆提升速度:25 cm/min;
5) 空气压力:0.7 MPa。
2.2.2 注浆施工流程
浆液配置→测放注浆孔→机具就位、钻孔→喷射注浆→拔管→冲洗。
1) 浆液配置。注浆加固材料选用水泥浆液固化剂。现场采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥, 水泥浆液的水灰比为1.2。
每罐浆体的水泥量及水量按照配比计算确定, 通过水泥搅拌机充分搅拌均匀。根据工程需要, 浆液搅拌过程中, 加入早强外加剂, 再将水泥浆经筛网过滤至储浆罐, 准备灌浆。
2) 测放注浆孔位。用全站仪测定旋喷注浆孔位点。喷射孔与高压注浆泵的距离不宜小于50 m。钻孔位置的允许偏差为50 mm, 垂直度允许偏差为1%。
3) 机具就位、钻孔。注浆设备采用链条式MGJ-50钻机型旋喷钻机, 电机功率22.5 k W/台。天津巨能GY-90-D型高压注浆泵, 电机功率90 k W/台。
机具就位后, 将钻头对准桩位, 复核无误后调整钻机垂直度, 垂直偏差小于1%。钻进采用合金或金刚石钻头, 带水钻进, 水压1 MPa, 钻进时通过观察返浆, 钻进速度, 钻机震动判断扰动地层, 并和地质报告确定的地层深度相对比, 遇特殊地层情况报请建设单位及监理单位, 调整注浆参数和处理深度, 钻进至预定位置封闭出水孔待喷。
4) 喷射注浆。当喷射注浆管贯入土中, 喷嘴达到设计标高时, 即可喷射注浆30 s, 随即按旋喷的工艺要求, 提升喷射管, 由下而上旋转喷射注浆。提升速度及旋转速度用秒表进行标定, 提升速度为25 cm/min, 直至设计标高。换接钻杆或因故障停喷时间大于20 min后, 重新开始喷射注浆时, 保证前后土体加固段搭接长度不得小于100 mm, 使得前后加固体形成整体, 不出现断层。
喷射注浆过程中, 水泥浆液应不停缓慢搅拌, 搅拌时间不大于浆液初凝时间。浆液在泵送进入管路前还要进行第二次过滤, 防止堵塞管路及喷嘴。
5) 拔管、冲洗。注浆完毕或注浆过程中因故中断, 短时间 (小于或等于浆液初凝时间) 内不能继续喷浆时, 必须立即拔出注浆管清洗备用, 防止浆液凝固后拔不出管来。
注浆过程中分次拆卸的注浆管, 应及时清洗干净, 没经清洗的喷浆管不得使用。
2.3 旋挖成孔主要控制点
通过试验确定, 高压旋喷注浆结束5 d后, 桩孔周围土层硬化, 适宜进行灌注桩旋挖成孔。旋挖钻机在该地层中钻进, 重点注意以下事项:
1) 护筒用8 mm厚钢板制作, 其内径大于钻头直径100 mm, 上部宜开设1个~2个溢浆孔。护筒埋设要准确、稳定, 护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50 mm。护筒的埋设深度不小于1 m。
2) 旋挖钻机成孔应采用跳挖方式。钻机在钻进淤泥质软土层时, 单次钻进深度不得大于30 cm, 动力头转速及提落钻速度宜慢不宜快, 并在提升时适当辅以反钻以增加护壁效果, 同时减少对桩体周边已加固土体的扰动。
3) 钻孔前, 采用优质膨润土制造高级泥浆, 泥浆比重不得小于1.15。泥浆制备的能力要大于钻孔时的泥浆需求量。钻进过程中, 根据钻进速度同步补充泥浆, 保持所需的泥浆面高度不变。
4) 成孔前和每次提出钻斗时, 应检查钻斗和钻杆连接销子、钻斗门连接销子以及钢丝绳的状况, 并应清除钻斗上的渣土。钻斗倒出的土距桩孔口的最小距离不得大于6 m, 并及时清除。
3 结语
经过实际施工检验, 采用高压旋喷注浆加固桩孔周围较厚软土层辅助旋挖钻机成孔的施工方法, 相对于其他处理方法优点突出, 如:
1) 通过注浆对桩体周围软土的处理, 彻底解决了软土地层对桩体产生的负摩擦力, 提高了灌注桩的单桩承载力;
2) 注浆处理方法相对于采用振动锤埋设长护筒工艺, 安全系数高, 且浇筑混凝土的充盈系数低, 降低了施工成本;
3) 采用注浆处理方法, 不影响旋挖成孔的整体施工进度。
高压旋喷注浆加固桩孔周围较厚软土层辅助旋挖钻机成孔的施工方法, 是一项值得推广的施工技术。
参考文献
[1]JGJ 79—2012, 建筑地基处理技术规范[S].
[2]GB 50202—2002, 建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].
[3]GB 50007—2011, 建筑地基基础设计规范[S].
论基桩成孔质量的超声波检测技术 篇9
钢筋混凝土钻孔灌注桩以其承载力高、施工低噪声、低振动以及工程造价低等特点, 成为建筑物常用的基桩形式之一。它将上部结构的荷载传递到深层稳定的土层或岩层, 减少基础和建筑物的不均匀沉降。黑龙江省位于我国北部, 省内除山区外, 多为平原或微丘地形, 地势平坦宽阔, 地质多属第4纪冲积和洪积层, 表层土壤为粉质中液限粘土, 中层为冲积形成的砂砾、圆砾, 底层为白垩系的砂岩, 岩层埋置深度大。所以我省在桥梁建设中, 经常采用钻孔桩基础, 以适应当地的基底条件、满足承载力要求。另外, 近年来随着城市建设的不断发展, 30层以上的超高层建筑大规模兴建, 大直径钻孔灌注桩也被广泛用于楼房建筑中。但由于成桩质量问题引起基础不均匀沉降而危及国家和人民生命财产的工程事故时有发生。为了保证结构的安全, 钻孔灌注桩成桩质量必须进行检测, 避免出现断桩、缩扩径、离析等严重影响桩基础承载能力和使用寿命的病害发生。
近年来工程上比较成熟的桩基质量检测技术, 包括预埋超声波探测管法和激振应力反射波法。但这些技术都是在桩基础浇筑完成并形成一定强度后对成桩的完整性进行的探测, 经技术检测确定桩基是否满足设计要求。一旦检测出成桩有断桩、缩扩径、离析等严重病害时, 只能废掉该桩进行重建, 往往会造成很大的资金浪费。因为补救一根废桩, 通常需要在其两侧同时修建两根新桩并建一个承台。因此, 为避免出现废桩, 必须对桩基础的整个施工过程进行质量监控。
1 检测成孔质量的必要性及相关标准
灌注桩的施工可分为成孔和成桩两阶段, 其中成孔是灌注桩施工中的第一个环节。成孔作业由于是在地下、水下完成, 质量控制难度大, 复杂的地质条件或施工中的失误都有可能产生塌孔、缩径、桩孔偏斜、沉渣过厚等问题。
成孔质量的好坏直接影响到混凝土浇注后的成桩质量:桩孔径偏小则使得成桩的侧摩阻力、桩尖端承力减小, 整桩的承载能力降低;桩孔扩径将导致成桩上部侧阻力增大, 而下部侧阻力不能完全发挥, 同时单桩的混凝土浇注量增加, 费用提高;桩孔偏斜在一定程度上改变了桩竖向承载受力特性, 削弱了桩基承载力的有效发挥, 并且孔斜还易产生吊放钢筋笼困难、塌孔、钢筋保护层厚度不足等问题;桩底沉渣过厚使桩长减小, 对于端承桩则直接影响桩尖的端承能力。因此, 灌注桩在混凝土浇注前进行成孔质量检测对于控制成桩质量显得尤为重要。交通部《公路桥涵施工技术规范》 (JTJ041-2002) 对钻、挖孔混凝土灌注桩的成孔质量作了规定, 另外《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 (GB50202-2002对混凝土灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差也作了相应规定。
2 超声波检测成孔质量的原理与方法
超声波检测的基本原理是利用超声波反射技术, 获取孔壁信息并进行数据分析, 对成孔质量进行综合检测, 如图1所示。超声波检测成孔质量比较成型的仪器是超声波孔壁测定仪, 它由超声仪、声波探头 (由发射和接收换能器组成) 、记录仪 (或由计算机组成的数据采集系统) 和提升机构等组成。
将超声波探头沿充满泥浆的钻孔中心以一定速率下放, 在连续下放过程中, 发射探头垂直孔壁发射超声波脉冲, 接收探头接收孔壁反射信息。当孔壁坚实牢固 (或缩径) 时, 超声波传播双程旅行时间短反射强度大;当孔壁疏松、塌孔 (或扩径) 时, 超声波传播双程旅行时间长、反射强度小甚至接收不到反射信号。这样, 从孔口到孔底通过记录反射时间和反射强度, 可计算出钻孔在不同深度处的孔径值并可反映出孔壁状况, 进而还可计算出孔深、垂直度等参数。
现场实测时, 超声波探头的下放与提升由绞车自动控制完成, 反射信号从接收探头传至地面的记录仪, 通过计算打印成图。超声波探头上共布置4组换能器, 4组探头成正交十字探测钻孔两个方向的孔壁剖面。探头下到孔内某高程测点时, 超声仪振荡器产生一定频率的电脉冲并同时打开计时门, 电脉冲经放大后由发射换能器转换为声波并射入钻孔内的泥浆中向孔壁方向传播, 当声波穿过泥浆到达孔壁后, 由于泥浆的声阻抗远小于土层 (或岩石) 介质的声阻抗, 声波几乎从孔壁产生全反射, 反射波经过泥浆传播后被接收换能器接收, 超声仪在接收到第一个声波信号后计时门关闭并记录下声波从发射到接收所经过的时间, 该时间就是声波在孔内泥浆中的传播时间t, 简称声时。
假设泥浆的声波速度为c (c可通过实测得到) , 就可通过下式计算出发射面 (探头) 到反射面 (孔壁) 之间的距离undefined。通过在该断面声波4组探头测得正交4个方向的探头至孔壁的距离, 可确定孔壁的物理特征, 如孔径、孔心和垂直度等, 并绘制成图由打印机输出。
3 成孔质量检测工程实例
下面列举我省桥梁基础施工中的一些比较典型的工程实例, 结合实测曲线说明大直径钻孔灌注桩在成孔阶段中常见缺陷的超声波曲线图的判读方法, 并分析其成孔质量。
3.1 合格孔
图2所示的实测记录为正循环回转法施工成孔, 桩长35.0 m, 直径1.0 m。从图2中可以看出, 钻孔垂直, 孔深孔径满足设计要求且孔壁状况良好, 说明钻孔及泥浆护壁效果很理想, 这是典型的合格孔。
3.2 缩径和扩径
缩径和扩径在钻孔过程中是经常发生的, 这与地层和泥浆调浆都有关系, 它直接影响到成孔以后的各步工序, 特别是成孔后下放钢筋笼, 如遇到较为严重的缩径, 钢筋笼就不能下放到预定的位置, 在拔起钢筋笼重新对钻孔进行处理时很可能使钢筋笼变形, 造成损失且延误工期。
图3为浅部缩径孔实测记录, 此孔设计孔径为1.0 m。由图3可见, 1.0 m～5.0 m孔段明显出现缩径, 5.0 m以下孔径正常。图4为中部扩径孔实测记录, 此孔设计孔径为1.0 m。由此可见, 15.5 m～19.5 m孔段明显出现扩径, 最大孔径达1.35 m。
3.3 钻孔倾斜
由于钻机安装时没有使转盘与钻架上吊轮在同一垂直线上或者正常钻进中没有根据不同方面地质条件采取相应控制进尺措施, 钻孔常会发生倾斜, 严重者对其单桩承载力有很大的不利影响。图5为孔实测记录为正循环施工成孔。由图5可见, 钻孔上部较为垂直, 从中部开始明显出现倾斜。
3.4 泥浆比重过高在钻进过程中, 泥浆比重不宜过高。
按照规范规定, 在浇注混凝土之前, 孔底500 mm以内的泥浆相对密度应小于1.25。工程实例表明泥浆相对密度过高会造成孔底沉淤和堵管等工程问题, 更严重的是产生泥皮对成桩侧摩阻力的发挥有很大影响。
通过超声波检测可以反映出泥浆比重偏高和过高的情况, 图6为实测记录。图6中可以看到, 在孔壁附近有一些虚的振荡线出现, 这在理论上称为“噪音”, 它是超声波行进过程中在到达孔壁之前由泥浆颗粒反射形成的, 这是一个典型的泥浆相对密度偏高的实例。假如泥浆相对密度过高, 钻孔中的浮力偏大, 待超声波探头下放过程中其重量与浮力相等时就无法继续测至孔底。
4 孔径、孔心、垂直度计算方法
超声波法测量孔径、孔心和垂直度等成孔指标主要通过两种方法对测量结果进行判断。一种是直接利用测量所得到的孔径剖面图判断孔径的大小和垂直度结果, 由于孔径剖面图上一般都有刻度尺寸, 孔径的大致尺寸可以直接读出;垂直度可在图上量取某位置深度H的偏移量E, 然后以偏移量E与深度H之比的值乘以100%, 即得到桩孔在深度H处的垂直度K。该方法比较简便、快速, 但得到的结果比较粗糙;另一种方法是利用测量得到的声学参数值, 通过计算得到桩孔深度上每一测点的孔径、垂直度的具体值, 该方法的优点是比较精确。以下介绍的是后一种孔径、垂直度的计算方法。
4.1 孔径计算
孔径的计算方法是基于声波探头处于桩孔的心点位置上。但在实际测量中, 探头大多数情况下是偏离桩孔中心的, 此时测量的孔径剖面测点并未通过孔的直径, 即实测孔径要小于实际孔径, 因此, 需要通过一定的计算方法求得实际孔径值。
如图7所示, 假设已测得桩孔某位置深度上探头中心与4个方向孔壁的距离l1、l2、l3、l4值, O为桩孔中心点, O′点为探头中心点。
当l1≥l2, l3≥l4, 时
undefined
式中, l1为探头换能器方向I至孔壁的水平距离, l2为探头换能器方向Ⅱ至孔壁的水平距离, l3为探头换能器方向Ⅲ至孔壁的水平距离, l4为探头换能器方向Ⅳ至孔壁的水平距离, R1、R2为桩孔半径。
当l2≥l1, l4≥l3或其它情况时, 同以上方法一样可以求得孔径。只要在计算机进行数据处理时, 在程序中对l1、l2、l3、l4的大小加以判别, 采用相应的公式就可以求得桩孔的平均直径D。
4.2 垂直度计算
为计算成孔的垂直度, 首先应计算出孔中心位置与探头的相对偏差。计算方法如图8所示, 图中O为探头中心点, O0为第1测点桩孔中心点, On为第n测点桩孔中心点。设第1个测点时声波探头中心相对于桩孔中心点的偏离坐标为X0、Y0, 第n个测点时声波探头中心相对于桩孔中心点的偏离坐标为Xn、Yn, 那么
式中, l10、l20、l30、l40为第1个测点时, 探头中心沿水平方向至孔壁的4个方向的距离, l1n、l2n、l3n、l4n为第n个测点时, 探头中心沿水平方向至孔壁的4个方向的距离。
设桩孔的第n个测点时的偏心距为En, 有
undefined那么桩孔在第n个测点时的垂直度Kn为
undefined
式中, Hn为第n个测点的孔深值。
5 结束语
机械成孔灰土挤密桩施工质量控制 篇10
关键词：灰土挤密桩地基处理中的应用质量控制
0 引言
灰土挤密桩施工设备简单，工程造价低，相当于一般灌注桩、预制桩基础造价的50％左右。可以弥补其它桩断桩、离析等桩身质量问题，被广泛应用于我国华北、豫西等地区湿陷性黄土的地基处理。
该类型桩的质量受到成桩工艺、机械设备、施工队伍素质等影响，施工质量控制的难度较大，特别是用于高耸建筑物湿陷性地基的处理，因其隐蔽于地下，一旦出现质量问题，将严重影响工程安全，且不易补救。由此可见，灰土桩加固湿陷性地基的施工质量控制显得尤为重要。本文章，结合豫西某地区某电厂70m高冷却塔工程的施工监理，谈谈灰土挤密桩的施工质量控制：
1 工程概况
1.1 该工程位于洛阳市吉利区洛阳石化总厂厂区内，本场地属非自重湿陷性黄土场地，地基湿陷等级为Ⅱ级(中等)，上部4层均具湿陷性，最大湿陷性黄土分布深度12.1m。该地基土非饱和的欠压密土，具有较大的孔隙率和较小的干密度，在自重力和附加力作用下受水浸湿后结构迅速破坏而发生显著下沉。
1.2 灰土挤密桩桩端位于4层黄土状粉土夹粉质粘土，属中压缩性土层，厚度7.50 ～7.90m，埋深为11.40～12.90m。
1.3 该工程设计桩径为400mm，有效桩长为10.0m，采用正三角形布桩，其设计要求如下：①桩身土料采用就地挖出的粘性土，现场过筛颗粒不应大于15mm，并对土料中的有机杂质和耕植土进行清除。②桩身石灰采用Ⅲ级以上的新鲜块灰，适用前1-2天消解并采用孔径小于5mm的筛子还筛，将未熟化的生石灰块清除掉，以保证其颗粒≤5mm。③桩身所用材料的灰土体积比为3：7。④复合地基承载力要求达到设计值F≥230kpa。⑤施工操作质量检验严格执行《湿陷性黄土地区建筑规范》。⑥施工顺序为隔排隔行，间隔1～2孔跳打，成孔后立即回填。
2 灰土挤密桩的主要施工质量问题及原因分析
2.1 单桩或复合地基承载力低于设计要求。主要表现为：灰土挤密桩的质量低劣，桩的灰掺量不足，桩的均匀性、整体性差，桩身夹有树根、有机杂物等。灰和土没有拌合均匀，呈隔层状，桩长不够等。造成以上问题的原因如下：①没有做工艺试桩，施工参数或灰土不符合设计要求。如：一次填入灰土量过大、夯实次数、夯机提升高度不够、落锤高度、锤击数未按规定施工。②未按规定工艺进行施工，把重复拌合的工艺省去，或在拌合过程中对桩体材料未进行过筛，拌合次数不够，灰和土没有充分融合等。
2.2 桩孔垂直度差，桩体挤密效果差，造成原因如下：①桩机安装不平整稳固、桩锤重心与桩孔中点不在同一垂线上，未遵守成孔挤密的顺序， 即先外排后里排，同排内间隔1～2孔，施工中震动挤压造成缩孔或塌孔，影响垂直度。②地基土的含水量未达到最佳含水量，桩孔回填料与计量不相符，夯锤重量不符合要求，夯击次数不够影响桩体机密效果。
3 施工前的质量控制
3.1 严格要求施工单位根据设计要求做工艺试桩，根据工艺试桩，掌握机械设备的状况，并经设计、业主、监理同意确定了如下的施工工艺和施工参数： ①根据灰土桩施工工艺《孔内深层强夯法》施工，即用机械洛阳铲捣土成孔，选用的灰土应过筛，粒径不大于15mm，有机质含量不大，用作灰土的熟石灰也应过筛，粒径不大于5mm，并不得夹有未熟化的生石灰块和含有过多的水分。采用3：7(石灰：土)进行搅拌，直到均匀。②桩孔内的填料逐层以量斗计量向孔内下料，逐层夯实，每次回填厚度350～400mm，落锤选用1.8T炮弹试重锤，落锤高度不小于2m，每层落锤次数8～12下。③孔底在填料前夯实3～4锤，捣孔直径400mm，成桩后桩体直径550 mm。④桩孔中心距为1m，孔位呈正三角形布置。⑤15m桩总成桩时间控制在35～45。
3.2 严格开工报告的审批手续，开工前应做好如下工作：①检查施工单位的场地平整情况，并对桩位标高及桩机定位情况进行复测，确保桩位偏差不超过160mm。②桩机就位后，检查桩机下地表土的情况，防止地表土过软，桩机失稳倾斜，确保桩身垂直度不超过1.5％。③检查填料的灰土比，夯填量，夯实次数，单桩夯填时间，施工工艺等技术参数，挂牌上机情况。
4施工中的质量控制
4.1由于灰土挤密桩在施工过程中要严格按施工工艺、施工参数施工，这对施工单位的工程技术人员、操作人员的技术水平、工作责任心有很高的要求。监理人员坚持24小时全过程跟踪监理。
4.2抓施工单位的自检、自控，抓每台桩机的交换班记录，每桩机设专职记录员详细记录每根桩的施工过程，不得弄虚作假，确保原始记录的真实，监理人员每台班每桩机随机记录每根桩的打桩记录。
4.3监理人员在施工过程中，重点控制关键工序的施工质量。①随时抽检灰土桩的成孔深度，填料的灰土体积比例，使灰土比为3：7。在夯填过程中要求分层夯填、计量送料，确保桩体的挤密性和桩身的密实性。②控制每根桩每层夯实的次数和时间，确保桩身的灰土掺量及桩身的整体性和均匀性。监理人员在监理过程中，可通过控制成桩时间、限定每台桩机每台班的产量使施工队保证成桩时间，最终保证成桩质量。
5施工后的质量控制
5.1对所有已完灰土桩的施工记录进行汇总分析，对质量有疑问的桩做为检查的重点。
5.2基坑开挖过程中，用机械开挖桩顶标高以上0.5m要求用人工开挖，以保护桩头质量不被破坏。
5.3通过对灰土挤密桩抽取6根桩进行复合地基静载荷试验，最大荷载量为450mpa，最大沉降量均未超过7.59mm，在整个试验过程中未见异常情况且极限荷载未出现，按相对值确定的承载力特征值大于最大加荷量的一半。经处理后灰土挤密桩均满足设计要求，地基承载力特征值frpa≥230kpa。
6 几点体会和建议
6.1 灰土挤密桩的设计人员虽然根据地质勘察报告，提出了设计要求和参数，但因施工地质条件可能与地质报告有出入，施工机械设备不尽相同，正式施工前，工艺试桩是必不可少的保证质量措施。
6.2 监理工程师参加施工技术交底，进行监理工作交底，以便了解施工单位对设计要求、施工工艺、施工参数理解和掌握的程度，沟通与施工队之间的关系，便于监理工作的开展，施工前监理工程师督促施工单位建立三级质保体系，有助于施工单位对工程质量的自检、自控。
6.3 灰土挤密桩的施工质量，由于具有隐蔽性，为此，监理工程师在坚持24小时跟踪旁站监理的同时，更要注重抓分层填实厚度，夯击次数，夯实后密度以及桩心距，桩径大小等关键工序。其中根据单桩成桩时间限定每台桩机的台班产量不失为一种好方法。
参考文献：
[1]GB50025——2004.《湿陷黄土地区建筑规范》.
[2]JGJ79——2002.《建筑地基处理技术规范》.
[3]麦海强.钻孔夯扩挤密复合桩地基处理技术.工业技术.2007(02).
泥浆护壁旋挖成孔灌注桩施工技术 篇11
旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺”, 这项施工技术能在保证工程质量的前提下提高工作效率, 而且不会造成严重的尘土泥浆污染。它主要是采用国际先进设备—旋挖钻机施工, 自动定位, 垂直旋孔, 能保证成孔质量。这项施工技术具有很高的自动化程度及钻进效率, 旋挖斗能子啊短时间内迅速穿过各种含石量少的复杂地层, 凭借这些技术优势, 旋挖钻孔灌注桩技术可广泛应用到桩基施工尤其是城市桩基项目施工中。
1 工程概况
某铁路工程, 基础为桩基为钻孔灌注桩, 桩径分别是1000m m、1200m m、1500m m。桩长18~20m不等, 共计376根。地质情况:土层自上而下依次为, 杂填土厚8~9.2m, 灰黄色-灰黑色, 以砂岩块、煤渣为主, 稍湿、稍密, 细砂层:6.3~9.5m浅黄色, 成分以石英、长石为主, 局部夹有中砂、砾石, 稍湿、饱和, 稍密-中密.圆砾层:厚2.4~4.0m, 灰黄色, 成分以砂岩、页岩、石英岩为主, 中密.砂岩层:厚1.2~5.0m, 黄绿色-青灰色, 成分以石英、长石为主, 强风化-弱风化。持力层为圆砾层, 进入圆砾层的深度大于或等于桩深直径。
2 桩基施工方案的选择
桩基工期只有45天, 且面对复杂地质情况, 功率为55kw, 在目前地质情况下, 一台冲击钻冲击钻每天成孔0.5个, 在规定工期内, 需要17台冲击钻, 用电功率为935kw, 配发电机成本高, 由于供电段只能提供200kw的施工用电能力, 因此此种方案不可取。
一台全自动状态好的旋挖机24小时成孔可以达到20个, 加上清渣、安装钢筋笼、安装导管、水下混凝土浇筑的时间影响, 每天可以成桩5个。旋挖机的动力为柴油机, 无需用电, 这样解决了电力不足的矛盾。但是在杂填土层, 旋挖机面对石块无能为力。根据这种情况, 杂填土的块石采用人工挖孔, 混凝土护壁。保证足够的人力, 人工挖孔清理块石的半成孔数量大于等于旋挖机的成孔数量, 这样既能保证工期又能解决电力不足的问题, 由于施工速度快, 降低了成本。综上所述, 选择杂填块石层采用人工挖孔, 其余地层采用旋挖机成孔, 泥浆护壁, 水下混凝土浇筑成桩。
3 施工工艺与技术控制
3.1 钻机定位
根据施工规范对桩位进行复核, 埋设好护筒, 并测定地坪和护筒的标高以后, 才能安排钻机的位置。根据“水平、垂直、准确、稳固”的要求对桩机进行定位, 钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。
3.2 泥浆制备
为避免钻孔灌注桩在施工过程中发生坍孔, 稳定孔内水位及便于挟带钻碴, 通过澎润土制成泥浆进行护壁。泥浆护壁主要依靠地下水和泥浆间的压力差来对水压力进行有效的控制, 从而保证孔壁性能稳定, 而泥浆在维持压力差的过程中发挥着重要的作用。若钻孔中泥浆的比重达不到设计要求, 则在阻挡土体坍塌的问题上, 泥浆护壁就很难发挥其应有的作用;泥浆比重若超出了设计要求, 则极易堵塞泥浆泵, 严重时会影响混凝土的置换, 这样就无法确保成桩质量。选择何种指标往往决定着泥浆作用的发挥。以本工程现场施工情况为例, 只考虑细砂层和圆砾层, 综合考虑选择泥浆的比重为1.15。
3.3 钻进成孔
成孔前, 一定要对钻斗保径装置进行检查, 重点检查钻斗的直径及其磨损情况, 施工时检查并及时更换磨损程度较大的钻斗。
成孔中, 根据设计的参数开展施工活动, 并指派专人对地质特征、机械设备损坏、障碍物和钻进深度等成孔参数进行记录, 且要保证参数记录清晰、准确、及时。
旋挖钻机配备电子控制系统, 这样能随时检测钻杆的垂直度, 并对不符合要求的垂直度进行合理的调整。自动调整钻杆的垂直度。值班对孔人员指挥操作手将旋挖钻斗对准护筒的中心, 操作手按操纵杆, 观察电脑盘, 当复位为零时, 表明钻杆垂直于孔径中心。钻孔时, 操作人员必须参照当地的地理条件来确定进尺速度, 即从硬地层向软地层钻进, 允许对钻进速度进行合理的调整;如果软地层变成了硬地层, 则要严格限制钻进速度;在易缩径的地层中, 为避免出现缩径现象, 必须确定以个合理的扫孔次数;通过快转速钻进的方式进行硬塑层的钻进施工, 这样能保证钻进效率;通过慢转速慢钻进的方法进行砂层钻进施工, 泥浆的粘度及其比重可提高些。根据施工规范对进口泥浆指标和出口泥浆指标进行检查, 以免出现超标现象。
成孔深度满足施工要求时, 本工程成桩的深度为地面至圆砾层+进入圆砾层桩深直径。第一次清孔要在监理工程师验收后进行。
3.4 一次清孔
为防止出现泥浆指标超标现象, 必须对泥浆指标进行检测。检测后, 钻头要放入孔底扫孔, 将沉渣捞走, 然后彻底清孔。完成清孔并经过自检后, 再和监理工程师一起测量孔深, 测量数据就是第二次清孔后对沉渣进行检测的依据。
3.5 钢筋笼制作安装
成孔快、沉渣少是旋挖钻机的作业优势。因此, 制备和装设钢筋笼时, 为避免孔壁被钢筋笼刮伤, 应该采取一定的预防措施, 从而减少沉渣厚度, 避免塌孔的出现。操作人员在施工过程中, 应该严格按工艺流程来制作钢筋笼, 其外径即直线度是关键的制作步骤, 另外还要保证主筋搭接、纵横筋交叉点的焊接质量。鉴于此, 施工人员应该对钢筋笼保护层垫块的设置进行检查。该项目施工过程中, 必须沿钢筋笼设置一组圆柱形砂浆垫块, 每组之间保持2米的间距, 一组四个, 呈90°均匀放置, 这样就能有效防止孔壁被钢筋笼刮伤, 同时也能正确摆放钢筋笼, 确保混凝土保护层均匀。
吊装钢筋笼时, 必须是3点起吊, 使笼轴线重合。入孔时, 钢筋笼必须垂直于孔位稳定、缓慢地放置。吊装过程中尽量不让钢筋笼与孔壁发生碰撞, 而且切忌使其晃动或快速下放。
3.6 下导管
导管要定期进行水密性试验, 下导管前要检查是否漏气、漏水和变形, 是否安放了“O”形密封圈。止水栓选用等于导管内径的皮球, 防止泥浆倒流, 稀释混凝土。在混凝土浇筑过程中, 皮球从导管冲出, 浮出泥浆表面, 当泥浆液面上升至护筒顶端以下20cm时, 将皮球取出, 以便下根桩再用。
导管要依次下放, 全部下入孔内后, 应放到孔底, 以便核对导管长度及孔深, 然后提起30~50cm。
3.7 二次清孔
测试进、出口泥浆指标, 调整到确定的参数, 用无收缩水文测绳、标准测锤测沉渣值, 一般控制在≤5cm范围内。如果发现沉渣厚度超过5cm, 将导管用起重机提起, 再用旋挖机清孔, 用测绳测量沉渣的深度, 小于5cm, 再下钢筋笼和导管。
3.8 水下混凝土浇筑
水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序, 施工质量将严重影响灌注桩的质量, 所以在施工中必须注意以下几点:
(1) 导管必须严密, 长度适中, 保证底端距孔底30~50cm。 (2) 混凝土拌和必须均匀, 坍落度控制在18~22cm, 首批混凝土必须保证封底成功。 (3) 混凝土浇筑必须连续作业, 严禁中断浇筑。 (4) 浇筑过程中应有专人记录, 以防导管提升过猛或导管埋入过深, 造成断桩。 (5) 灌注桩的顶面标高应比设计值高50~100cm, 以确保桩顶混凝土的质量。
4 结束语
和传统潜水钻机相比, 将旋挖钻机的圆柱形钻斗提离泥浆液面的过程中, 钻头下局部空间会处于“真空”状态, 因为提升钻斗的过程中, 护筒下部和孔眼相交处的孔壁极易受到泥浆的冲刷, 导致护筒底孔壁坍塌, 所以一定要根据施工要求回填并夯实护筒四周的回填土。
要对水文地质进行具体的分析, 根据地质层理, 对泥浆比重即钻进速度进行合理的调整, 特别是要提前安排控制措施, 以应对不良地层发生的各种状况。
钻孔灌注桩的施工质量属一项复杂的系统工程, 上层结构的安全以及项目建设结束以后建筑物的沉降情况等主要取决于成桩质量。因为桩基础的施工工序比较不同于一般的工序, 往往一次极小的失误就会引发大的质量事故, 因此, 施工时必须以预防为主, 加强施工中的成孔、钢筋笼制作安装、水下混凝土灌注等过程中的各环节的管理, 按照设计与施工技术规范的要求, 及时解决施工过程中出现的各种问题。
摘要：文中结合施工实践, 详细总结了旋挖钻机在泥浆护壁成孔灌注桩施工技术。
【成孔技术】推荐阅读：
技术合同：技术转让技术秘密合同07-03
技术与科学技术07-24
节能技术的技术划分09-05
蔬菜施肥管理技术技术06-01
环保技术节能技术09-15
医疗技术消毒技术规范05-31
技术革新和技术改造08-29
技术创新与技术引进06-05
电子技术与新技术06-06
通信技术和网络技术07-30