泥浆护壁钻孔（精选9篇）
泥浆护壁钻孔 篇1
由于钻孔桩钻有以下特点:适应面广、对施工现场周围影响小、施工机械所要求的工作面小、桩为非挤土桩和噪音小等特点。但是钻孔桩在施工时容易出现一些质量问题, 如坍孔、缩颈和由于提前收钻而导致桩的沉降超标等问题。这样就需要我们特别注意控制钻孔桩的施工质量和预防质量事故的发生。钻孔桩应从两个方面进行质量控制:第一, 钻孔桩成孔的质量控制。第二, 钻孔桩桩成型质量控制。这两大控制缺一不可。哪一项控制没到位都有可能导致整条桩出现质量问题。
1 钻孔桩成孔的质量控制
成孔的质量控制:它是关系到整条桩质量, 包括桩径的大小、桩的深度等外型几何尺寸, 以及桩的承载力。
成孔的质量控制方法:首先是严格按照施工工艺来操作, 其施工工艺如下:桩定位→桩机就位 (在就位前根据地质情况埋设钢护筒, 备好浆池) →钻孔→收钻。
桩定位与桩机就位易控制操作, 但是钻孔与收钻不易操作控制, 它要求专业人员具备相应的专业技能和专业素养。
1.1 钻孔的质量控制
钻孔时包括泥浆质量的控制与钻进的速度, 以及容易碰到一些常见地质缺陷问题而采用的处理方法。泥浆质量的控制包括稠度、孔内泥浆面的深度。钻进速度应根据不同地质层来控制, 粘土、砂层可快点, 但到了岩层要慢点。
由于地质缺陷常出现钻孔桩在钻桩时坍孔。针对坍孔, 我们要确立预防为先, 事后处理为次的指导思想。
预防坍孔:首先要充分了解地质情况, 然后根据地质情况确定采用必要的防范措施。如:埋设钢护筒, 调整泥浆的稠度等。最后在钻桩时要密切注意桩孔的泥浆面, 若泥浆面出现下沉, 那就是坍孔的征兆。
处理坍孔:当泥浆面下沉缓慢时可以通过用浆池的泥浆迅速补充到孔内, 如果能保证孔内泥浆面不变就不必要再处理;但是在不可能保证孔内泥浆面不变时应加粘土来加大泥浆的稠度, 使泥浆的比重增大来达到护壁的作用, 若不能保证, 则应想其它办法了。比如泥浆面下降快就应立即停止钻进, 桩机迅速退出施工孔, 其目的是防止即时出现坍孔造成工程事故。然后在桩孔内加足够多粘土, 待浆面稳定后才可以继续施工否则就要加水泥。如何加水泥呢?可以加在浆池内拌和后泵送到桩孔内, 但所加水泥多少要看坍孔的情况来定, 坍孔大漏浆快时应加多水泥。总之处理坍孔可以通过加粘土和水泥或者两者一起用来进行处理。
1.2 收钻的质量控制
收钻是一种比较难以控制的钻桩工序。在现场通常也是试桩的时机。因为只有达到或者施工队自己认为达到收钻时, 才能找相关的设计、勘察、建设等有单位人员来确认, 特别是地质勘察与设计技术负责人。
如何判断什么时候该收钻呢?由于钻孔桩通常都是端承桩, 所以它的要求比摩擦桩要严格。首先:钻孔桩持力层一定要达到中风化岩或微风化岩, 不能是以强风化岩作为持力层。然后根据施工现场的实际情况来作出收钻时间的判断。
作者从现场施工所得到的收钻经验是:第一, 钻出的岩土为中风化岩以上, 其岩土特征是;粒径较大、颜色深蓝色且带条状色、岩土呈粒状、岩粒硬度大;而且钻到中风化岩后所用时间为11小时左右 (也即到岩后还要钻多11小时左右) , 且入岩深度要大于1000mm。方可初始判断可以收钻。初始判断的定义是在有关单位技术负责人确认收钻之前判断。而在有关单位技术负责人确认之后的判断叫最终判断。而强风化岩钻出的特征是:粒径小、呈片状、颜色单一、深黑色、硬度低。第二, 根据设计图纸要求的桩长, 若没有, 则根据地质报告与现场经验来收钻。当地质报告显示地质较好, 没有断层或夹层, 则根据现场所钻出的岩土情况来判断:若钻出的岩土为中风化岩而且钻进时顺利, 则初始判断可以收钻。如果地质报告显示有夹层或断层 (中风化下面有薄弱层) , 那就要看夹层或断层所处的位置, 若在中风化以下那就要看中风化的厚度够不够, 在这种情况下要采用超前钻来确定中风化层的厚度是否够, 是否能作为持力层。持力层的厚度不小于桩径的3.5倍, 该持力层厚度是指桩底到持力层底的距离, 不包括已经钻进的深度。对于已经钻进持力层深度的要求不小于桩径的1.5倍 (也即嵌岩深度不小于桩径的1.5倍) 。总之, 在有夹层或断层时, 作为持力层必须满足:首先持力层是中风化以上岩层;然后是持力层的厚度要不小于桩径的3.5倍, 否则就要穿过夹层或断层。但是在穿过夹层或断层时要注意孔面泥浆。因为夹层或断层往往是容易产生钻桩时坍孔主要地质层, 为什么是这样呢?这是由于土洞和溶洞一般出现在夹层或断层这些薄弱层之间。
2 钻孔桩桩成型的质量控制
施工工艺:清孔→下导管→灌注混凝土→下钢筋笼→灌注混凝土至标高面。在这几个工序中重点控制清孔, 由于这个环节最容易出现问题, 但其它工序也不能忽视。
2.1 清孔的质量控制
清孔的量化验收是清孔后的淤泥 (沉渣) 厚度要符合规范要求。及沉渣厚度的规范 (GB50202-2002) 要求:
⑴端承桩不大于5cm。
⑵摩擦桩不大于15cm。
对于端承桩不大于5cm, 摩擦桩不大于15cm。然而怎样来判断清孔后的沉渣厚度呢?可以用尺量, 且分两步量取:第一步为量取钻孔的深度。具体操作是, 先量取钻头长度和第一根钻杆长度然后开始下钻, 下钻后每接驳一根钻杆都要量取其长度, 直到收钻最后一根, 这样把所有数据相加起来就是钻孔的深度。第二步为量取孔深:用吊线法即用吊锤吊到孔底然后拉上来量取吊线加锤的长度即为桩孔的深度。这一步应在清孔后进行。则沉渣的厚度等于钻孔深度减清孔后的桩孔深度。清孔后沉渣厚度计算公式如下:
沉渣厚度= (钻杆+钻头) 长度- (吊线+吊锤) 长度
当沉渣厚度小于规范要求时, 可以说清孔符合要求。这是判断清孔的量化依据, 另外还可通过泥浆所含杂质颗粒的多少来作为初始判断清孔是否干净。当含杂质颗粒较少时可以认为清孔基本干净, 之后再通过量化量取来作出最终判断, 只有在清孔干净以后, 才能浇筑水下混凝土, 而且清孔完毕后, 应在30分钟内浇灌水下混凝土。
2.2 下导管和浇筑水下混凝土的质量控制
⑴下导管的位置要控制好, 导管的深度应在离洞底30cm左右以下, 不能太远, 否则使桩容易夹泥造成缩颈, 如果严重有可能造成断桩而影响桩质量或者成为废桩。导管也不能顶住洞底, 这样容易导致混凝土难以流出导管。
⑵导管底部要安装一个活塞, 用来阻止流出的混凝土和洞底的泥浆进入导管内。
⑶浇筑混凝土时, 拔管不能过快, 应保证管内随时都有混凝土。导管埋入混凝土的深度一般在2~3m, 不能过长也不能过短, 其量化长度控制在1~6m。
⑷导管接管时要注意加设防水密封胶, 防止导管接驳处出现泥浆渗入现象, 从而导致成桩时桩夹泥或出现缩颈和断桩现象。
如何判断管内有无混凝土, 可用锤击法进行判断即通过锤击管时发出的声音进行判断。
当然桩的成型质量控制还包括混凝土的自身质量也要得到充分保证。当混凝土是商品混凝土时, 这由搅拌站来控制。当现场制作时, 那就要求现场施工人员严格按照混凝土的级别料单进行配料, 搅拌均匀合理, 特别是水份不能太大。
2.3 吊放钢筋笼的质量控制
首先是钢筋笼的制作要符合设计要求, 另外要把握好吊放钢筋笼的时机。一般在混凝土浇筑时混凝土面到桩孔顶的距离大于钢筋笼长度1m左右为吊放钢筋笼的最佳时机, 不能太早或太迟。太早就会出现钢筋笼碰孔壁或移位太多的概率大, 另外还有由于钢筋笼的存在使施工不便。太迟会使钢筋笼无法正常埋入混凝土中, 影响工程质量。
3 结束语
钻孔桩的质量控制是一种比较复杂的工程质量控制, 是一种实践经验很强的质量控制。只有成孔与桩成型的两大过程控制到位。桩的质量才能够得到保证。●
参考文献
[1]吴松勤主编.《建筑工程施工质量验收规范应用讲座》.中国建筑工业出版社, 2003年第一版
[2]毛龙泉, 沈北安, 陆金方, 张以建主编.《建筑工程施工质量检查与验收手册》.中国建筑工业出版社, 2002年10月第一版
[3]肖绪文, 王玉岭主编.《地基与基础工程施工工艺标准》.中国建筑工业出版社, 2003年11月第一版
泥浆护壁钻孔 篇2
【摘 要】在当前的建筑工程项目中，随着工程施工质量和施工规模的不断提高，桩基工程也呈现出前所未有的发展态势。在桩基施工的过程中，我们常常都会遇到各种各种的施工难题和难点，这些问题的存在不但影响着工程的施工进度和施工质量，更是对工程施工效益带来了一定的影响。本文就泥浆护壁钻孔灌注桩施工中的监理工作要点进行了全面的分析与总结，对其施工质量控制要点和监理工作重点都做了详细的阐述，以供相关工作人员参考。
【关键词】泥浆护壁钻孔灌注桩；监理工作；监理工程师
随着近年来社会生产技术的发展，建筑行业也得到了前所未有的发展。在建筑企业发展的过程中，其生产规模、施工质量和施工效益等方面都得到了前所未有的提高和重视。泥浆护壁钻孔灌注桩作为现阶段特殊地基工程中应用尤为广泛的施工技术之一，适用于各种不良土质建设中，且在施工的过程中不受地下水的限制于影响而受到广大施工企业和单位的青睐与重视。
1.泥浆护壁钻孔灌注桩概述
泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术在目前的建筑工程中应用尤为广泛，尤其是在沿海地区的地基施工和处理工作中应用更是广阔。但是由于其是一项隐蔽工程模式，因此在施工完成之后检查难度高，且一般都处于软土等特殊的土质之中，因此经常会在竣工之后发现一些质量隐患和问题。一般来说，在施工的过程中一旦其中一个环节出现问题或者处理不科学，那么很容易引发严重的质量问题，因此就需要我们在工作中加大管理力度和监理要求，使得其中存在的各方面质量问题都进行全面系统的完善与总结。一般来说，监理工作是一个十分重要的工作模式，在工作中通常都是一种步步为营、预防为主的工作方式。其中在工作的过程中，我们将有可能引起工程质量问题的各种施工问题进行严格的处理与总结，从而使得其施工质量和效益能够得到保证，达到预计施工要求。
2.灌注桩工程质量预控
2.1施工原理
泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术在目前的工程项目中应用较为广泛，是通过在工作中将原土利用物理方式来进行护臂和控制，通过循环泥浆被钻头切开且带入土外而形成了一种孔洞结构，然后在通过将提前绑扎好的钢筋笼放入其中，在灌入混凝土形成一定的桩体结构，这种桩体结构在施工的过程中其钻孔垂直度和桩体结构的整体质量有着直接的关系，同时与工程的施工效益和使用寿命息息相关。一般来说，在施工的过程中我们必须要认真的研究施工设计图纸，对施工效率和施工成本进行全面系统的研究和总结，对其中存在的各方面问题都要严格处理和完善，以避免在施工中出现质量缺陷和隐患问题。
2.1.1在施工之前我们首先要研究工程实际地质勘查报告是否合理，土质构成和要求能否满足现阶段的施工情况。同时还要对施工桩位平面布置图，桩基结构施工图和设计要求图进行控制，弄好其中需要完善和控制的不安全因素。
2.1.2在工程施工的过程中最常见的影响钻孔灌注桩施工工艺的因素有建筑场地、各种地下管线、地下建筑物和构筑物，因此在施工的时候需要对这些地下建筑结构进行严密缝隙，以确保工程施工不受周边环境的影响。
2.2资质审查
资质审查是任何工程开工前必不可少的工作，是通过对施工单位的施工技术水平和监理单位的监理实践工作进行分析，并且要结合施工实际情况和企业相关经验以及资格证书进行严格的控制和分析。特别是在钻孔灌注桩施工之中的工艺要求进行严肃的处理。在过去传统的建筑工程施工中，多数工程都是通过施工人员以双手来完成的，因此在施工中首先要对承建单位的施工队伍资格证和施工人员素质进行全面审查。特别是钻孔灌注桩这种对施工工艺有严格要求的工种，监理人员必须了解他们以往的施工经验，检查特殊工种的上岗证书等：施工过程中，往往由于现场工人一个错误的操作，就造成整根桩报废的严重后果，因而除了要具有相关的工作职责及制度外，还应进行责任心的教育。二是施工机械的审查。施工单位使用的成孔机械必须与现场土质、桩径、桩深等要求相适应，应注意审查其设备档案，保证其性能良好，不合格的机械不准进入现场；如果机具破旧，施工中打打停停，势必严重影响质量。同时应考虑供电情况，一般应有备用发电机。
2.3组织设计交底及图纸会审
设计交底与图纸会审可同时进行，以设计交底为主，设计人员申明设计意图，重申质量标准，监理人员应提出必要的以求保证质量的一些工作要求。
2.4核承包单位的灌注桩施工技术方案
重点：①施工程序安排是否合理；②施工机械设备能否保证质量；③施工方法是否符合现场条件和工艺要求，并满足国家施工规范和质量验评标准等。施工管理制度、岗位责任制、质检制度等。
3.灌注桩工程施工质量的控制要点
（1）复查桩孔定位及标高。基桩轴线的控制点和水准基点应设在不受施工影响的地方，复核后妥善保护，施工中经常复测。
（2）复查钻杆的垂直度，控制垂直偏差0.2%以内，钻头对孔位应正确，钻头中心与护筒中心偏差宜控制在15以内。
（3）监督承包单位做好清泥换浆工作，以减少孔底沉淀物。
4.灌注桩工程施工质量的事后控制
（1）桩顶钢筋注意不要任意弯折，复核实际桩位和标高。
（2）审查混凝土强度统计表和计算表。
（3）申报抽芯和小应变检测。
5.应注意的质量问题和采取措施
（1）首灌砼不成功时，应立即采用泵吸反循环清孔吸出孔内砼，然后重新首灌。
（2）若发生堵管，则应拔出导管疏通后，重新下导管（离砼面30～40），然后断续灌注，并分析发生堵管的原因。
1）埋管过浅，导致井孔内的泥浆返到导管里，形成混浆，使管内砼流动性降低，石子呈团状，堵在管口而造成堵管。
2）埋管过深，使导管内砼不能依靠自身的重力作用冲出导管形成堵管。
3）砼搅拌不良或石料粒径过大，使砼的流动大大降低而堵管。
（3）钢筋笼上浮。
1）灌注过程中导管卡住钢筋笼，引起钢筋笼上浮。采取措施：
①当砼面未达到钢筋笼时，只需边转动导管边缓缓提升，至钢筋笼与导管脱开为止，钢筋笼会由于自重沉至原位。
②当砼面未达到钢筋笼后导管卡住钢筋笼时，移动导管使两者脱开，但由于有砼托着，钢筋笼不会复位，因此在砼进入钢筋笼后，应尽力避免导管与钢筋笼相卡。
2）在砼接近钢筋笼底时，如操作不当，砼的冲击会托着钢筋笼上浮。采取措施：
①当首灌砼浇筑时，钢筋笼应有定位钢筋，并放慢灌注速度，以减小管口砼对钢筋笼的冲击力。
②当砼面在钢筋笼里灌至4m以上时，可一次性将导管提升到钢筋笼段，要求保持1～2m埋管深度，灌注速度仍要放缓。
6.结束语
泥浆护壁钻孔工艺研究与应用 篇3
尼尔基水利枢纽工程位于黑龙江省与内蒙古自治区交界的嫩江干流上, 距工业重镇齐齐哈尔市130多千米。该枢纽具有防洪、工农业供水、发电、航运、环境保护和渔业养殖等综合利用效益, 坝址处控制流域面积66382km2, 水库总库容83.74×108m3, 是嫩江流域资源开发利用、防治水旱灾害的核心工程。
整个枢纽主要由石坝、右岸岸坡溢洪道、右岸河床式电站和导流泄洪底孔以及两岸灌溉引水洞 (管) 组成。地处寒温带气候区, 冬季严寒漫长、夏季炎热多雨, 多年平均气温1.5℃, 11月1日至翌年3月底为枯水期, 基础处理施工期在180d左右。
2 地形地质条件
坝址处河谷宽1780m, 主河槽紧靠右岸, 宽390m, 河谷中间有一120m河叉, 靠左岸有旧河道90m, 其余是河漫滩, 河谷两侧靠岸边发育有掩埋的岩石基座阶地, 宽分别为220m和310m, 掩埋基座阶地上覆第四纪覆盖层厚30~37m, 河谷左岸为二级侵蚀阶地, 右岸为低缓环型的白土山台地, 覆盖层厚为5~50m。
尼尔基水利枢纽工程右副坝地层工程地质特性多变, 自上而下防渗处理范围主要松散地层冲洪积层, 岩性复杂, 多呈透镜体分布;典型地质剖面自上而下依次为: (1) 粘土2~8m, 相对不透水层; (2) 含泥砂卵砾石2~5m密实, 其中卵石含量约占20%, 卵石一般粒径为20~60mm, 砾石含量约占45%, 强透水层; (3) 含碎石 (全风化岩) 粘土层、含碎石壤土层, 该层厚度约10~15m, 中等~弱透水层, 下伏基岩为花岗岩和绿帘长英角岩、角闪片岩等, 呈强风化状态, 为相对弱透水~相对不透水层。防渗深度需要达到强风化岩层 (相对不透水层) 内0.5m。
3 泥浆护壁施工工艺特点
3.1 泥浆配制
该施工艺主要的特点是利用特制泥浆进行施工。要求泥浆满足以下特性:粘度:大于20s;比重;1.1~1.3g/cm3;含砂量:≤5%。
配制泥浆可选用粘土或膨润土作为制浆材料, 为增加浆液粘度, 在配制时可加适量 (2~6%) 烧碱。浆液制备采用7.5k W双桶卧式泥浆搅拌机, 并通过3.5k W泥浆泵进行循环和送入钻具内。
3.2 钻孔使用钻具、钻头的选择
该工艺在钻孔过程中分两种施工方法:取芯施工方法和不取芯施方法。在实际操作中, 为加快施工进度, 提高工效, 根据不同的施工方法, 选用不同的钻头及钻具。取芯钻具为常规钻具, 钻头为合金或金刚石环形钻头;不取芯钻具视对孔斜的要求程度, 当对孔斜要求严格时, 钻具同取芯钻具, 钻头采用特制的三叉形合金钻头 (如图1所示) , 当对孔斜要求不严格时, 可用长钻杆作为导向钻具, 钻头采用特制的三叉形合金钻头或螺旋形钻头。
4 泥浆护壁施工技术应用情况
4.1 地质复勘施工
为进一步查明右副坝高喷板墙地质条件确定防渗墙墙顶、墙底线, 设计要求沿防渗墙轴线每隔30m进行地质复勘, 要求钻孔取芯和了解地层透水性。在1800m防渗墙轴线上共进行60个地质复勘孔, 钻孔1206延米。
在钻孔施工中采用泥浆护壁取芯钻孔施工工艺。泥浆配置选用两种材料: (1) 当地粘土, 价格低廉, 但泥浆拌制难度大, 浆液拌制速度慢, 浆液含砂量也相对较大; (2) 膨润土, 价格较贵, 但拌制方便, 泥浆质量好。为加快施工进度, 以上两种材料均采用。使用粘土浆拌制后的粘度指标为20~25s, 利用膨润土的粘度指标为40~45s, 拌制时加碱3~6%。由于地层条件复杂:强透水、弱透水, 软岩、硬岩变化较大, 针对这种地层特点, 采取以下施工方法进行施工:定量泥浆护壁、金刚石钻头钻进取芯, 这样泥浆既可以冷却钻头, 在孔壁形成泥皮的保护孔壁, 而且不致把岩芯管内的土芯冲掉。实践证明这种方法非常有效, 解决了在这种复杂地层中钻孔和取芯双重难题。
4.2 在高喷防渗墙工程中的应运情况
根据地质副勘资料和设计要求确定了防渗墙顶、底线后, 尼尔基右副坝钻孔高喷防渗墙开始大规模施工。2003年6月10日到9月28日进行尼尔基右副坝钻孔高喷防渗墙施工。
钻孔工艺为泥浆护壁不取芯钻孔, 钻孔中护壁泥浆采用粘土泥浆和膨润土泥浆两种, 泥浆配比与复勘孔施工的配比基本一致。但在含泥块石层中合金钻头无法钻进, 为此施工中根据不同的地层选用不同的钻头:在砂砾石层钻孔中, 选用三叉形合金钻头, 为保证孔斜, 采用取芯长钻具作导向, 在这钻具上按装三叉型钻头, 进行不取芯钻孔。钻孔过程中孔内返浆较大, 且返浆中含砂量也大, 为避免浆液浪费和对环境污染, 采取泥浆回收措施。回收采用先沉淀过滤, 再调配拌制, 测定泥浆性能满足要求后投入使用;在含泥块石层中由于块石层硬度较大, 在砂砾石层钻孔中使用的三叉型合金钻头无法在块石层中使用, 为此改用金钢石钻头钻进, 仍使用泥浆护壁, 当钻孔穿越块石层后改用合金钻头。
通过右副坝钻孔高喷防渗墙工程中对泥浆护壁钻孔施工工艺的灵活应运, 从而提高施工进度, 保证施工顺利进行, 为右副坝高强度防渗墙保质保量地完成奠定了坚实基础。
4.3 在帷幕灌浆工程中的应用
右副坝帷幕灌浆是在壤土、粉细砂覆盖层上进行, 覆盖层下为全风化花岗闪长岩 (厚2m左右) 和强风化花岗闪长岩。帷幕灌浆施工艺为孔口封闭法, 孔口管深入强风化下线0.5m。在全风化岩中钻孔中出现塌孔现象, 为解决这一问题, 钻孔采用泥护壁施工方法, 使钻孔顺利进行, 共完成钻孔913.2m。钻孔采用三叉型合金钻头泥浆护壁钻孔。
5 结论
(1) 泥浆护壁施工工艺在尼尔基右副坝钻孔高喷防渗墙、帷幕灌浆施工中均成功应运, 表明在地下水较少、原始的较密的砂砾石、含泥碎块石、粉砂地层均可使用这种工艺达到成孔目的。
(2) 在类似尼尔基复合地层中进行泥浆护壁钻孔施工, 只要钻头选用合适, 能够提高施工工效。
(3) 该工艺施工成本低, 投入人员少、设备单一, 施工效果显著, 有着广阔的发展前景。
(4) 在富含地下水、地下水流动性强、有活动的砂卵石等地层中如何进行钻孔有待进一步研究。
(5) 进一步推进泥浆护壁施工工艺应运和发展, 特别为在复合地层中的运用提供宝贵经验。
参考文献
[1]《水工建筑物妨渗工程喷射灌浆技术规范》.中国水利学会地基与基础工程专业委员会.
泥浆护壁钻孔 篇4
坍塌地层钻孔护壁与过溶洞钻孔隔离技术
0 引言 3月皖北煤电集团石膏矿I22回风巷迎头发生特大溃水.水害治理方案是沿I22巷道中轴面施工1#、2#、3#、5#地面注浆孔建造人工堵水塞并封闭溃破口.经过地面注浆,10000 m3/h以上的`溃水和 m3/h动流量终被制服,堵水率为100%,静水压恢复至4.1MPa.本文介绍4个注浆孔(平均透巷深度412 m)在钻探过程中严重塌孔和溶洞致使钻探轨迹偏离的处理技术.
作 者：孙远进 温建 丰红波 Sun Yuanjin Wen Jian Feng Hongbo 作者单位：皖北煤电集团,安徽,含山,238100刊 名：江西煤炭科技英文刊名：JIANGXI COAL SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(2)分类号：P634.8关键词：
泥浆护壁钻孔 篇5
1 浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺
1)成孔工艺流程。
桩孔确定→护筒埋置→钻孔机就位与安装→泥浆配制方法及成孔泥浆性能控制→钻孔→检查质量→孔底清理→孔口盖板→移钻孔机。
2)浇筑混凝土工艺流程。
移盖板测孔深、垂直度→钢筋笼制作与吊放→导管连接与下放→混凝土配制与搅拌→浇筑混凝土(随浇随振)→插桩顶钢筋。
3)桩孔确定方法。
采用经纬仪和钢卷尺进行精确定位,桩机在施工过程中有可能碰撞桩位,使桩位发生错动,因此钻机在钻孔前技术人员应重新校对孔位,以确保桩位的准确性。
4)护筒的埋置。
护筒内径应大于钻头100 mm;护筒位置应埋设正确和稳定,套管与孔壁之间应用黏土填实,套管中心与桩孔中心线偏差不大于50 mm;套管埋设深度:在黏性土中不宜小于1 m,在砂土中不宜小于1.5 m,并应保持孔内泥浆面高出地下水位1 m以上。
5)钻机就位与安装。
钻孔机就位时,必须保持平稳,不发生倾斜、位移,为准确控制钻孔深度,应在机架上或机管上作出控制的标尺,以便在施工中进行观测、记录。
6)泥浆配制。
要控制泥浆比重,并使泥浆循环利用。在砂土和较厚的夹砂层中成孔时,泥浆相对密度应控制在1.1～1.3;在穿过砂夹卵石层或容易坍孔的土层中成孔时,泥浆的相对密度应控制在1.3～1.5。
7)钻孔。
钻进速度,应根据土层情况、孔径、孔深、供水或供浆量的大小、钻机负荷以及成孔质量等具体情况确定。钻孔时不要让泥浆水位下降,当钻至持力层后,设计无特殊要求时,可继续钻深1 m左右,作为插入深度(也即保证入岩深度至少1 m)。施工中应经常测定泥浆相对密度。
8)孔底清理。
清孔过程中,必须及时补给足够的泥浆,并保持浆面稳定,成孔后必须保证0.5 h冲孔时间,以确保冲孔干净、无淤泥杂质。
9)检查质量。
确保桩径满足设计要求,入岩深度至少达到1 m,实际孔深有效桩长满足设计要求,保证冲孔干净。
10)钢筋笼制作与吊放。
钢筋笼的长度达到设计要求、箍筋间距满足设计要求、钢筋焊接严格按照规范要求保证不脱焊;钢筋笼吊放前应绑好砂浆垫块,吊放时要对准孔位,吊直扶稳,缓慢下沉,钢筋笼放到设计位置时,应立即固定,防止上浮;桩顶上的插筋一定要保持垂直插入,有足够锚固长度和保护层,防止插偏和插斜。
11)导管连接与下放。
导管按先长后短,分节组装(导管底部距孔底30 cm～50 cm)。
12)混凝土的配制与搅拌。
每批材料必须有出厂合格证和抽检试验报告,砂采用中砂或粗砂,含泥量不大于5%;石子采用粒径为0.5 cm～3.2 cm的卵石或碎石,含泥量不大于2%;水泥宜采用325号～425号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。混凝土严格按照实验室配合比进行配制,每盘搅拌时间不少于2 min,首次混凝土灌入量要保证导管埋入混凝土内0.8 m～1.2 m,随混凝土的灌注要及时提升和拆卸导管,保证导管埋入混凝土深度2 m～3 m,但不得大于6 m。
2 如何控制钻孔的质量要求
1)确保桩孔垂直度、桩径。
钻机就位时,现场技术人员应用水平尺测量,保证钻机安装时水平,不发生偏移倾斜,使桩孔垂直度偏差不大于1%。钻机开钻前用钢卷尺量测桩径,使桩径允许偏差在-0.1d且不大于-50 mm。
2)确定钻孔深度。
通过测量钻杆长度来控制钻孔深度,钻孔深度=各钻杆长度+主钻杆长度-余尺-地面距钻盘的距离。
3)确定钻孔达到入岩深度。
入岩三看:a.看是否达到等高线标高,根据地质勘察报告资料,绘制中风化基岩持力层顶板标高等值线,施工中钻孔深度要达到等高线附近方可进行辨别;b.看钻进情况,根据现场观察,入岩后往往钻进较平稳,不会出现跳钻别钻现象,钻进速率在强风化层中一般为20 cm/h～50 cm/h,在中风化中砂岩中小于20 cm/h,钻进速率一般与桩机型号、钻头种类及钻机磨损程度有关;c.看钻进返渣,强风化层岩样一般棱角不明显,多为次棱及圆棱,粒径一般为5 cm～12 cm,硬度较低,矿物风化蚀变较强,多见石英及长石颗粒;中风化层岩样多为棱角形及刀刃形,粒径3 cm～8 cm,硬度较高,矿物较新鲜,碎石层岩样一般成分较杂。
4)清孔控制。
观察清孔过程中,必须及时补给足够的泥浆,并保持浆面稳定;观察成孔后钻机不钻进在原位进行空转清孔,钢筋笼吊装完毕后,安置导管或气泵管二次清孔,保证清孔干净。
5)钢筋笼的控制。
观察钢筋表面是否光滑,不粗糙,无毛刺,是否锈蚀;用钢卷尺测量控制钢筋箍筋间距及锚固长度是否满足设计要求;用钢筋棍敲打焊接好的钢筋笼,以保证焊接牢固;观察钢筋笼的焊接是否满足要求(梅花形焊、焊缝宽、焊缝厚、是否焊透)。
3根据信阳市红盾小区桩基工程实例浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩
信阳市红盾小区1号楼,2号楼位于羊山大道与312国道交叉口东南角,两个工程均采用框架剪力墙结构,基础采用泥浆护壁钻孔灌注桩。两工程土质分层大致相同,但由于1号楼地势起伏不大,因此在钻孔过程中较容易钻进,而且以一根桩为圆心的周围其他桩达到入岩深度1 m之后,桩成孔深度不会发生太大变化,因此桩孔实际孔深较易控制。如:桩径均为600 mm,有效桩长14.00 m,钢筋笼长为有效桩径的2/3(其中预留筋长600mm),主筋8 16,加强筋10@2 000,螺旋筋6.5@150,上部筋2.00 m 6.5@100,然而在施工过程中要特别加强冲孔时间,以保证成孔干净。
2号楼起伏较大,即使相邻的两根桩成桩,实际孔深也会发生明显变化,根据记录:2-210,钻成实际孔深19.05 m,有效桩长14.27 m,钢筋笼长度10.2 m;2-221钻成实际孔深14.97 m,有效桩长10.19 m,钢筋笼长6.6 m。因此,为了确保工程质量,设计图纸和会审纪要中明确指出:此施工过程中的所有桩,必须达到入岩深度1 m,同时满足有效桩长最小为9 m,钢筋笼长仍为有效桩长的2/3,桩径600 mm,主筋8 16,加强筋10@2 000,箍筋加密区6.5@100,非加密区6.5@150,但由于有效桩长的不同,造成钢筋笼的长短不一(6.6 m,9 m,10 m等),这造成钢筋加工的难度,影响钢筋焊接质量控制。
在灌注桩的施工过程中,我们经常遇到以下情况,当钻机钻到勘察报告推算出的深度时,根据现场钻机情况(从钻孔速度、返浆颜色、返浆颗粒大小)推知其并未达到中风化泥浆中砂岩,而且未满足入岩1 m的要求,原因是:根据勘察资料绘制中风化基岩持力层板标高等值线,由于等高线是根据钻孔资料推测绘制而成,当中风化岩面起伏较大时,可能相差很大,在施工过程中我们要根据现场情况具体问题具体分析,保证入岩深度,并采用双控施工方法。所谓“双控”即桩长和桩压力必须同时满足要求。
摘要：结合钻孔灌注桩在信阳地区软土地层的施工过程,分析了影响钻孔灌注桩质量的主要因素,提出了控制钻孔灌注桩基础质量的方法,从而保证工程施工质量。
关键词：钻孔灌注桩,质量控制,质量检测,软土地基
参考文献
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[4]肖众.钻孔灌注桩的施工技术及质量控制研究[J].山西建筑,2008,34(35):233-234.
泥浆护壁钻孔 篇6
考虑到地下土层结构的特殊性, 施工单位在作业前期必须进行详细的地质勘测, 掌握地下工程土层结构状况, 然后才能设计科学的施工工艺。泥浆护壁是利用水泥砂浆筑造“抗坍塌、抗沉降、抗裂缝”的结构, 以维持地下工程的稳定状态。与传统的护壁方式相比, 钻孔灌注桩增设钢筋材料, 其结构的牢固性更强。施工单位在作业期间要对泥浆护壁钻孔灌注桩的工艺及质量严格控制。
1 泥浆护壁概述
泥浆护壁就是在充满水和膨润土以及羧甲基纤维素 (CMC) 等外加剂混合液的情况下, 对于地下连续墙成槽、钻孔灌注桩钻孔等工程, 以泥浆对槽壁的静压力和泥浆在槽壁上形成的泥皮, 有效地防止槽、孔壁坍塌, 并维持挖成的形状不变。此外, 泥浆还具有携渣和冷却、润滑机具的作用, 具有一定黏度的泥浆可以携同泥渣一起排出。泥浆可以作为机具的润滑和冷却剂, 在冲洗机具的同时, 也可以冷却机具。成槽之后, 浇灌混凝土将泥浆置换出来, 在地下筑成一道混凝土单元墙段, 使槽壁稳定。泥浆由槽壁表面向地层内渗透到一定范围就粘附在土颗粒上, 通过这种粘附作用可使槽壁减少坍塌和透水性。泥浆具有支承开挖、悬浮岩屑、避免淤泥碴层在开挖底部堆积等作用, 同时也要求泥浆具有泵送容易的特性, 具有被水泥清洁置换的能力, 不妨碍后续钢筋与混凝土间的粘结等。另外, 在泥浆静止状态下挖槽, 特别是采用大型抓斗上下提拉的挖槽方式很容易使槽壁坍塌, 所以要求泥浆的黏度要大于采用泥浆循环挖槽方式时的黏度。
2 泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺
近年来, 泥浆护壁钻孔灌注桩在建筑业中的运用更加普遍, 其采用混凝土材料完成构造, 对周围建筑可起到较强的保护作用。由于护壁形成方式的差异, 钻孔灌注桩施工技术主要分为泥浆护壁法、全套管施工法。泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺流程为:平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。
(1) 设置护筒。
护筒设置前, 要对施工现场进行清理、平整等处理, 再将泥浆设备运输至场地。目前, 泥浆护壁的护筒多数选择钢筒下埋式, 实际操作中应按照标准规范作业。例如护筒桩位的确定应符合图纸要求, 将误差控制在最小范围内。为了保证桩位的准确性, 同时要结合十字交汇法限定位置, 经过多次测量计算选择最佳点位。
(2) 安装钻机。
采用成孔钻机取代人工开挖、钻进等操作, 提高了成孔尺寸的精度。操作人员安装钻机时需保证每个零部件的安装质量, 潜水电钻、卷扬机等需与配电箱连接, 为后期的作业操控创造条件。钻机安装结束, 要仔细检查电缆有无破损、线路是否漏电、开关电源等, 检查无误后方能正式操作。
(3) 选用钻头。
钻头是泥浆护壁钻孔的主要工具, 选用钻头应从材质、直径、硬度3项指标考虑, 以保证最终的灌注桩成孔满足施工工艺的要求。一般情况下, 泥浆护壁常用三翼单腰带钻头, 施工人员可对钻头进行改造以增强其性能。例如在钻头中心管底端加焊一尖形铲头, 可改善钻机进给时的稳定性;钻头直径的选择应适当增大, 以便后期成孔的清理。
(4) 成孔操作。
成孔是整套工艺的核心环节, 成孔质量不合格会影响混凝土灌注效果并导致返工返修问题, 增加了施工单位的作业成本。速度控制是钻孔的关键, 操作时要参照地层结构、供水量、电流等严格调控进给速度 (见表1) , 及时将碎屑带出孔外。适宜的钻进速度对孔径大小、孔壁圆滑、孔形垂直等均有保护作用。
(5) 循环系统。
灌注桩施工期间需保证泥浆的持续供应, 若泥浆供应不畅会影响其凝固效果。现场人员需根据钻孔灌注桩的结构设计泥浆循环系统, 以维持泥浆的正常供应。常用的循环系统组成包括:泥浆池、泥浆循环槽、沉淀池、泥浆泵等, 作业人员应定期检查系统的沉积物及畅通情况。可根据灌注桩的工艺要求, 增加循环槽的长度或泥浆的沉淀时间。
(6) 清孔、灌浆。
结束钻孔后, 现场人员需及时进行清孔处理。一般是先检查孔深、孔位、孔形、孔径等是否合格, 再对孔底进行彻底清理, 以免泥浆沉淀或钻孔坍塌, 维持孔内的稳定状态。完成孔内清理即可把制作好的钢筋笼放置于孔内开始灌浆, 混凝土灌注需控制好材料用量及灌注速度。根据地层条件, 现常用聚合物泥浆代替膨润土泥浆, 泥浆黏度≮30 s, 以确保混凝土在预期时间内凝固, 防止断桩事故的发生。
3 泥浆护壁钻孔灌注桩成孔质量的控制
钻孔是泥浆护壁施工的重点环节, 灌注桩钻孔质量对下道工序的操作有很大的影响, 若钻孔质量与图纸要求不符会破坏整套工艺的施工效果。设计单位应对泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺进行优化设计, 施工单位也应对施工质量严格把关。
(1) 工序。
掌握良好的施工工序是成孔质量的保证, 作业人员对泥浆护壁钻孔灌注桩的工艺流程应熟练掌握。钻孔灌注桩的总工序为“先成孔、后成桩”, 这样可以避免土体压力对桩身造成的不利影响, 维持土层与桩孔之间的受力均衡, 使每一道工序符合质量标准, 防止坍塌、沉降等问题。
(2) 垂直。
垂直度是灌注桩成孔的考核指标之一, 成孔质量控制需将垂直度的误差限定在最小范围内, 以免对钢筋笼、导管的吊放造成阻碍。垂直度的调整需扩大桩机的支承面积, 以保证桩机的稳定性, 操作人员要定期检查钻架、钻杆的垂直度与标准是否一致, 及时调整钻机的垂直水平。一般垂直度倾斜≤1%的孔深, 即是桩长的1%的允许倾斜偏差。
(3) 钢筋笼。
钢筋笼是钻孔灌注桩的支撑结构, 其与混凝土粘合后对成孔具有较强的稳固作用, 控制钢筋笼质量有助于成孔质量的提高。具体控制方法是:选择高质量的钢材制作钢筋笼, 控制内容包括钢材的直径、长度、数量、位置等。钢筋笼的吊放应满足设计图纸的要求, 存在质量问题时需进行处理。
(4) 泥浆。
配制泥浆要控制好水泥、水等原材料的比例, 使泥浆的凝固性能与预期状态相符。灌注时应注意控制泥浆的用量及凝固时间, 以增强泥浆的承载能力, 具体指标见表2。清孔也是影响成孔质量的一大因素, 孔底清理需保证孔内四壁的干净, 必要时设置相应的支架结构, 以维持成孔的尺寸、形态与设计相符。
4 泥浆护壁钻孔灌注桩成桩质量的控制
泥浆护壁钻孔灌注桩成桩质量的控制相对简单, 现场负责人应从材料质量、混凝土配制与搅拌、施工工序等方面加强管理。
(1) 材料。
运输至施工现场的材料必须经过质量检查, 对材料的种类、型号、性能等抽样审查, 合格之后方能用于灌注桩施工。
(2) 搅拌。
混凝土搅拌需控制时间、速度、用量等, 检测混凝土的强度、易和性等。
(3) 工序。
成桩施工工序可按照工程标准的规定, 由监理单位安排人员现场指导施工, 确保每道工序合格后再进行下道工序操作。
5 结语
泥浆护壁钻孔灌注桩在建筑施工中的运用越来越广泛, 但该技术的施工工艺较为复杂, 若不采取有效的质量控制措施会影响到整体施工质量。施工单位必须加强对现场作业秩序及施工质量的综合管理, 确保每一项操作均符合设计要求。
参考文献
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泥浆护壁钻孔 篇7
关键词：灌注桩,质量问题,防治措施
泥浆护壁钻孔灌注桩在公路桥梁、高层建筑、水利工程中应用较多, 这种桩常为穿越软土层支撑在基岩或持力层上, 形成端承摩擦桩, 这种桩承载力高, 施工噪声低, 广泛适用于黄土、膨胀土等特殊土在内的各类地基。随着我国改革开放步伐加快, 据估计, 近5年来我国应用钻孔灌注桩年产量达数千万根, 数量之多达世界之最。灌注桩的成型过程属隐蔽工程, 由于施工工艺的特殊性, 桩身极易产生断桩、夹层、缩颈、孔洞、离析、胶结不良等缺陷。据报道桩身质量不良率国外为5%～10%, 国内为3%～15%, 灌注桩质量发生问题后果是十分严重的, 一旦桩身发生质量问题很难采取补救措施, 因此加强质量管理, 改进施工操作工艺, 提高灌注桩质量, 坚持预防为主的方针就尤为重要。就灌注桩施工过程中常见的几项质量问题的防治进行了论述。
1 常见质量问题及防治措施
1.1 塌孔问题
泥浆性能是影响成孔质量的直接因素, 特别是在成孔、清孔以后。
1.1.1 产生原因
孔内泥浆使孔内形成一个向孔壁方向的压力水头, 平衡了地层向钻孔的径向压力, 泥浆比重和水头压力是泥浆固壁的主要因素。产生塌孔原因一般都是泥浆比重过小, 或孔内泥浆高度过低造成的。
1.1.2 防治措施
选用膨润土配置泥浆 (还土量控制在10%左右) , 控制泥浆比重在1.03～1.08之间效果最好, 如遇到透水性强的地层, 可增大至1.3～1.5。膨润土虽然单价高但是制浆时的用量仅为普通粘土的1/5, 经济上比较划算。
(1) 采用反循环钻孔工艺。泵吸反循环工艺在桩长不大于30m的情况下不仅钻进块, 扩孔率小, 有利于排渣, 而且可以保证孔内泥浆比重不发生大的变化。
(2) 适当提高孔内泥浆高度, 但也不宜提的过高, 特别是渗透性较好的地层中, 水头太高会造成泥浆流失。
(3) 重视护桶的埋设。采用反循环钻孔时, 由于是在静水压力下进行的, 故护桶的埋设很重要。
1.2 桩底沉渣或虚土过后问题
由于地质、施工、机械等原因造成桩端虚土或沉渣过厚, 降低了桩基承载力。
1.2.1 产生原因
(1) 成孔过程中或成孔后塌孔, 土体塌落大量沉积孔底;或土层含有大量炉灰、砖头、垃圾等杂填土;或遇到流塑淤泥、松砂、砂卵石夹层土层。
(2) 孔口周围堆积大量钻出的土未及时清理, 提钻或踩踏回落孔底。
(3) 孔身竖向位移过大, 提钻后土体回落孔底。
1.2.2 防治措施
(1) 详细探明地质条件, 尽可能避开引起大量塌孔的地点施工, 同时在钻孔过程中应及时清理孔口堆积土和垃圾并及时校正钻杆。
(2) 工艺本身的防治作用。桩端压力注浆对孔底虚土起到渗透、填充、压密、固结作用, 但是如果沉渣过厚桩底压浆就起不到这些作用了。
1.3 钢筋笼的浮动问题
钢筋笼的安放必须自然、顺利, 禁止施加外力, 比如认为踩踏、重压、冲撞等。
1.3.1 产生原因
(1) 钢筋笼下沉主要是钢筋笼预留长度不够或桩身混凝土塌落度过大, 即压注水泥浆比重过小造成的。
(2) 钢筋笼上浮主要是无砂混凝土中粗骨料粒径过大, 钢筋笼箍筋间距过密及压注水泥浆比重过大造成的。
1.3.2 防治措施
掌握好钢筋笼的标高位置, 控制混凝土塌落度, 调整好压注水泥浆的比重, 特别是首罐混凝土;控制好粗骨料的粒径不大于40mm。
1.4 首批混凝土初凝与灌注时间关系问题
首批灌注的混凝土初凝时间不得早于灌注桩全部混凝土完成的时间, 否则首批灌注的混凝土过了初凝时间失去和易性, 增加下面混凝土上升的阻力, 阻碍下面混凝土上升, 发生导管不易拔出的现象, 甚至造成导致拔管过程中不规则的抽拔, 致使射流状的混凝土与首批灌注的混凝土相混合, 导致质量缺陷。
1.4.1 产生原因
(1) 桩身所需混凝土数量过大, 灌注时间过长, 而未在首批混凝土中掺和缓凝剂。
(2) 混凝土灌注过程不顺利, 机械故障、卡管、塌孔、施工组织不当导致灌注时间过长。
1.4.2 防治措施
(1) 组织好混凝土上料、搅拌、运输、灌注全过程, 有条不紊展开工作。
(2) 混凝土数量过大时对首批混凝土掺入缓凝剂。
1.5 桩顶质量缺陷问题
混凝土灌注接近桩顶时往往人困马乏, 筋疲力尽, 稍一疏忽就会造成桩顶质量缺陷, 从而前功尽弃。一般情况桩底混凝土比桩顶混凝土密实性好, 问题较多段发生在桩顶及桩顶一下10m处。
1.5.1 产生原因及防治措施
(1) 桩短, 桩顶灌注标高未达到设计标高。在设计标高未于地面以下时尤其容易出现, 解决办法只能用泵抽水降低地下水位, 开挖接桩处理, 当地下水流量大, 地下水位降不下去, 不能开挖时只能将桩报废, 再旁边重新打两根桩, 在做承台代替。
(2) 桩长, 由于超灌造成混凝土浪费。常见于桩顶无钢筋的素混凝土。产生原因是钢筋笼下沉或钢筋笼长度不够。处理办法只能人为除去超高混凝土再接桩。
(3) 桩顶夹泥, 主要是导管内外的混凝土层差较小, 灌注困难, 蹿动导管过快过猛, 使孔壁泥土和残泥浆沉渣混如混凝土造成的。
2 经验和认识
2.1 必须注意的操作事项
做好灌注前准备工作, 动力机、搅拌机、起吊机的机械性能及点控装置灵敏性, 确保机械功能运转正常;确保柴油发电机中途不得出现断油, 断电事故;充分做好人员组织工作, 水下混凝土灌注一旦开始, 中途无论遇到什么样的恶劣天气都不能中断, 直至结束;及时测量灌注管内外混凝土面上升高度, 及时根据灌浆面提升曲线, 判断孔内情况, 为更好计算准备后期混凝土数量提供可靠数据。避免出现混凝土搅拌不均匀、塌落度大、离析等质量问题, 而导致桩身质量缺陷;灌注到后期应适当提高漏斗高度, 增大导管内外压差, 并适当抖动漏斗和导管。使混凝土顺利灌入, 但导管的埋设深度不宜过大, 一般不超过2～3m .长时间灌注浮在混凝土面上的混合物越来越稠, 应当采取措施稀释, 降低浮浆比重。
2.2 认识
实践证明, 凡是灌注过程顺利的, 成桩质量一般都很好, 凡是灌注过程不顺利的, 灌注时间很长的桩质量容易出问题。
桩身混凝土质量问题对桩的承载力及其使用寿命影响很大, 所以对桩身完整性和承载力的检测很重要, 一般工程采用低应变动测即可发现, 但对于重要工程必须要进行静力荷载试验, 以确保桩身承载力, 为设计提供依据。
参考文献
[1]GB J204, 混凝土工程施工及验收规范[S].
[2]GB J202, 地基与基础工程施工验收反规范[S].
泥浆护壁钻孔 篇8
泥浆护壁:钻孔灌注桩的施工过程一般无法观察, 成桩后也不能进行开挖验收。因此防治在钻孔过程中及混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题, 来保质、保量地完成桩基础施工任务。是目前急待解决的一项施工技术难题。
1 钻孔过程中出现的施工质量问题及防治措施
1.1 护筒冒水。
护筒外壁冒水, 严重的会引起地基下沉, 护筒倾斜和移位, 造成钻孔偏斜, 甚至无法施工。
造成原因:埋设护筒的周围土不密实, 或护筒水位差太大, 或钻头起落时碰撞。
防治措施:在埋筒时, 坑地与四周应选用最佳含水量的粘土回填并分层夯实。从开始成孔至水下混凝土浇筑完毕, 应始终介质护筒内泥浆面高出地下水位1.0m以上, 受水位涨落影响时, 应高出最高水位1.5m以上。淤泥等软弱土层应增加护筒埋深;护筒顶面宜高出地面300mm。钻头起落时, 应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时, 应立即停止钻孔, 用粘土在四周填实加固, 若护筒严重下沉或移位时, 则应重新安装护筒。
1.2 孔壁塌陷。
钻进过程中, 如发现排出的泥浆中不断出现气泡, 或泥浆突然漏失, 则表示有孔壁塌陷迹象。
造成原因:孔壁塌陷的主要原因是土质松散, 泥浆护壁不好, 护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后等待浇筑混凝土时间过长和浇注混凝土时间过长也会引起孔壁塌陷。
防治措施:在松散易塌的土层中, 适当埋深护筒, 用粘土密实填封护筒四周, 使用优质的泥浆, 提高泥浆的比重和粘度, 保持护筒内泥浆水位高于地下水位。成孔后, 等待浇筑混凝土的时间一般不应大于3小时, 并控制混凝土的灌注时间, 在保证施工质量的情况下, 尽量缩短浇注时间。
1.3 缩颈。缩颈就是成孔孔径小于设计孔径。
造成原因:塑性土膨胀。
防治措施:采用优质泥浆, 降低失水量。成孔时, 应加大泵量, 加快成孔速度, 在成孔一段时间内, 孔壁形成泥皮, 则孔壁不会渗水, 亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片, 在钻进或起钻时起到扫孔作用。如出现缩颈, 采用上下反复扫孔的办法, 以扩大孔径。
1.4 钻孔偏斜。成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。
造成原因:钻机安装就位稳定性差, 作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致;地面软弱或软硬不均匀;土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。
防治措施:先将场地夯实平整, 轨道枕木宜均匀着地;安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线, 钻杆位置偏差不大于20cm。钻机就位后应平整稳固, 并采取措施固定, 保证在钻进过程中不产生位移和摇晃, 否则应及时处理。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时, 钻速要打慢档。钻孔偏斜时, 可提起钻头, 上下反复扫钻几次, 以便削去硬土, 如纠正无效, 应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上, 重新钻进。
1.5 桩底沉渣量过多
造成原因:清孔不干净或未进行二次清孔;泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起;钢筋笼吊放过程中, 未对准孔位而碰撞孔壁使泥土塌落桩底;清孔后, 待灌时间过长, 致使泥浆沉积。
防治措施:成孔后, 钻头提高孔底10~20cm, 保持慢速空转, 维持循环清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆, 控制泥浆的比重和粘度, 不要用清水进行置换。下完钢筋笼后, 检查沉渣量, 如沉渣量超过规范要求, 则应利用导管进行二次清孔, 直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时, 导管底部至孔底的距离宜为30~40mm, 应有足够的混凝土储备量, 使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上, 以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣, 达到清除孔底沉渣的目的。
2 水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及防治措施
2.1 卡管。水中灌注混凝土过程中, 无法继续进行的现象
造成原因:初灌时, 隔水栓堵管;混凝土和易性、流动性差造成离析;混凝土中粗骨料粒径过大;各种机械故障引起混凝土浇筑不连续, 在导管中停留时间过长而卡管;导管进水造成混凝土离析等。
防治措施:使用的隔水栓直径应与导管内径相配, 同时具有良好的隔水性能, 保证顺利排出。配合比应通过实验室确定, 坍落度宜为18-22cm, 混凝土配合比的含砂率宜采用0.4~0.5, 并宜采用中砂;粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4, 且应小于40mm。水泥用量不少于360kg/m3, 当掺有适宜数量的减少缓凝剂或粉煤灰时, 可不小于300kg/m3。为改善混凝土的和易性和缓凝, 水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性, 导管使用前应试拼装、试压, 试水压力为0.6~1.0MPa, 以避免导管进水。
2.2 钢筋笼上浮。钢筋笼的位置高于设计位置的现象
造成原因:钢筋笼放置初始位置过高, 混凝土流动性过小, 导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升;当混凝土灌至钢筋笼下, 若此时提升导管, 导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时, 由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大, 推动了钢筋笼的上浮;由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时, 其上层混凝土因浇注时间较长, 已接近初凝, 表面形成硬壳, 混凝土与钢筋笼有一定的握裹力, 如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上, 混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升, 同时也带动钢筋笼上升。
防治措施:钢筋笼初始位置应定位准确, 并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度, 缩短灌注时间, 或掺外加剂, 防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小, 混凝土接近钢筋笼时, 控制导管埋深在1.5~2.0m并降低混凝土的灌注速度。在灌注混凝土过程中, 应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深, 当混凝土埋过钢筋笼底端2~3m时, 应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2~4m, 不宜大于5m和小于1m, 严禁把导管提出混凝土面。
2.3 断桩。混凝土凝固后不连续, 中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。
造成原因:由于导管底端距孔底过远, 混凝土被冲洗液稀释, 使水灰比增大, 造成混凝土不凝固, 形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充;受地下水活动的影响或导管密封不良, 冲洗液浸入混凝土水灰比增大, 形成桩身中段出现混凝土不凝体;浇注混凝土时, 没有从导管内灌入, 而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土, 产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬, 个别孔段出现疏松、空洞的现象。
防治措施:成孔后, 必须认真清孔, 一般是采用冲洗液清孔, 冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定, 冲孔后要及时灌注混凝土, 避免孔底沉渣超过规范规定。混凝土浇注过程中, 应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深, 提升导管要准确可靠, 并严格遵守操作规程。灌注混凝土应从导管内灌入, 要求灌注过程连续、快速, 准备灌注的混凝土要足量, 在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。确保导管的密封性, 导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定, 切勿起拔过多。
泥浆护壁钻孔 篇9
钻孔灌注桩是目前在建设工程中使用较广泛的一种桩基, 桩径一般在500 mm以上, 砼强度等级一般不低于C20, 常采用C30的强度等级。成孔方式有冲击成孔、贝诺特法成孔、泥浆循环回转钻进成孔等。钻孔灌注桩具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。
2 单桩承载力的设计验算与施工
2.1 单桩承载力的设计验算方法
60年代中期, 我国开始了钻、挖孔灌注磨擦桩的工程实践以及单桩承载力计算的研究, 通过“百桩试验”, 制定了桩侧土的极限摩阻力和桩底土抗力的有关参数。在总结我国多年灌注桩设计和施工经验的基础上, 出现了两个计算钻孔磨擦桩单桩承载力的公式。一是现行的《公路桥涵地基和基础设计规范》 (简称《桥规》) 中的磨擦桩单桩轴向容许承载力公式 (见式 (2) ) ;二是《铁路工程技术规范:第二篇桥涵》1975年规定的公式 (见式 (3) ) 。最新的《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-94) 采用以可靠性理论为基础的概率极限状态设计法, 改变了已往统一取安全系数为定值的方法, 各类基桩竖向承载能力的极限状态表达式见式 (4) 。
[P]= (Ulτp+AσR) /2 (1)
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Ɣ0N≤R
R=ƔsU∑liqski+γpApqpk (3)
经过对上述公式的修正及简化, 单桩容许承载力[P]应分项表示为:
[P]=Qsu/Ks+Qpu/Kp (4)
式 (4) 中:Qsu——极限桩侧阻力;
Qpu——极限桩端阻力。
由于侧阻与端阴呈异步发挥 (一般可忽略二者间的相互影响) , 在容许的工作荷载作用下侧阻可能已发挥出大部分, 而端阻只发挥了很小一部分, 因此其安全系数是不相等的。一般情况下, Ks
2.2 钻孔灌注桩的施工方法
钻孔灌注桩的施工, 因其所选护壁形成的不同, 有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。
2.2.1 泥浆护壁施工法
冲击钻孔, 冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是:平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。施工顺序 (如图1所示) 。
2.2.2 全套管施工法
全套管施工法一般的施工过程是:平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、防导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外, 其它的与泥浆护壁法都类同。
3 工程概况
湖南长沙某工程其主楼地上18层, 框架-剪力墙结构, 裙楼地上5层, 框架结构, 主楼与裙楼均设地下室, 地下室开挖深度约6 m。据地质资料显示:该工程面层具有较厚的散石层, 基岩最深点距地面约30 m, 有部分位于斜坡上, 需进行地盘平整。设计上采用直径1.8 m的钻孔灌注桩及扩展式基础, 容许基岩承载力为3 000 kN/m2。
由于该工程钻孔灌注桩设计的单桩承载力较高, 桩入土较深, 施工技术要求高, 为此, 选用稳定性好、垂直度较好控制的IHI-CCH50型钻孔桩机, 采用泥浆护壁钻孔法进行施工。
4 泥浆护壁钻孔法施工工艺
4.1 施工前的准备
施工准备包括选择桩机、钻具、场地及进行试桩等。选择具有代表性地质层的位置进行2根～3根实验试钻桩, 以确定钻孔桩的各种技术参数, 如桩长、基岩标准等。
4.2 钻孔机的安装与定位
安装钻孔机的基础如果不稳定, 施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响, 因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基, 可用推土机推平, 在垫上钢板或枕木加固。为防止桩位不准, 施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机, 对有钻塔的钻孔机, 先利用钻机的动力与附近的地笼配合, 将钻杆移动大致定位, 再用千斤顶将机架顶起, 准确定位, 使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上, 保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2 cm。对准桩位后, 用枕木垫平钻机横梁, 在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
4.3 埋设钢筋骨架
钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时, 在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头, 增加孔内静水压力, 能为孔壁、防止坍孔。钢筋骨架除起到这个作用外, 同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。作钢筋骨架的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。骨架要求坚固耐用, 不漏水, 其内径应比钻孔直径大 (旋转钻约大20 cm, 潜水钻、冲击或冲抓锥约大40 cm) , 每节长度约2 m～3 m, 一般常用钢质护筒。钢筋骨架长度计算如下:
L=L1-L2﹢S (5)
式中: L——吊筋长度;
L1——护筒的绝对标高;
L2——钢筋笼顶绝对标高;
S——护筒上口至固定钢管的距离。
4.4 泥浆制备
钻孔泥浆由水、粘土 (膨润土) 和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具, 增大静水压力, 并在孔壁形成泥皮, 隔断孔内外渗流, 防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆, 应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度, 泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握, 泥浆太稀, 排渣能力小、护壁效果差;泥浆太稠会削弱钻头冲击功能, 降低钻进速度。
4.5 钻孔
钻孔是一道关键工序, 在施工中必须严格按照操作要求进行, 才能保证成孔质量, 首先要注意开孔质量, 为此必须对好中线及垂直度, 并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣 (冲击式用) , 还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时, 附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔, 下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应实事先规划好, 既要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, 一般可采用 (如图2所示) 的顺序钻孔。
4.6 清孔
钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成装置量与桩身曲直。为此, 除了钻孔过程中密切观测监督外, 在钻孔达到设计要求深度后, 应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时, 应立即进行孔底清理, 避免隔时过长以致泥浆沉淀, 引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时, 要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm;当孔壁不易坍塌时, 不大于20cm。对于柱桩, 要求在射水或射风前, 沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔, 所需设备不多, 操作方便, 清孔也较彻底, 但在不稳定土层中应慎重使用。 (如图3所示) 为风管吸泥清孔示意图, 其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。
4.7 灌注水下混凝土
清完孔之后, 就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内, 定位后要加以固定, 然后用导管灌注混凝土。灌注混凝土前要注意孔内泥浆性能指标的控制、灌浆导管的选择、设置隔水栓塞, 并分阶段进行前、中、后期灌注, 在首批砼顺利下滑至孔底后, 立即检测导管内外的砼高度, 检查导管是否埋入砼中, 合格后应继续向漏斗加入砼, 转入下一阶段灌注。灌注过程中要确保砼灌注的连续作业, 使砼和泥浆一直保持流动状态, 否则易出现断桩现象。压入套管的垂直度, 决于挖掘开始阶段的5 m～6 m深时的垂直度, 使用水准仪及铅垂校核其垂直度。
5 施工中特殊情况处理
实际施工中, 为防止桩机移位时产生较大的误差, 应根据现场所放的防渗墙轴线控制点确定具体施工桩位, 并将控制点加密, 控制点间距离8 m, 同时, 沿轴线以每50 m为单元长度, 检查实际施工长度与施工图纸是否吻合、平均搭接长度是否符合设计要求并及时校正。
遇有硬层时, 要减小钻进速度和旋转速度, 同时调整喷浆量, 力求钻进稳定, 防止搅拌轴偏移桩径轴线而不成墙。而在有些地段的粘土或粉质粘土层中, 甚至出现难以进尺的现象, 分析该土层塑性指数较高, 含水量较低, 粘性土“糊钻”, 导致难以进尺, 后将搅拌头叶片角度由原来的12°增加到22°, 则顺利钻进搅拌成桩。
对因机械故障、停电等原因造成相邻桩体施工间隔时间>24小时, 以及由于多机台施工而造成桩体搭接时间>24小时, 应采取补桩或作钻孔注浆处理。对存在钻进喷浆搅拌未达到设计长度、出浆口未出浆、提升过快或旋转过快等任何一种不良情况所完成的搅拌桩也应补桩或作钻孔注浆处理。
6 施工质量检测
在施工完成28天后, 采用岩心钻机在墙体桩中心和搭接部位分别钻孔取心, 采用的心样完整性很好, 没有气孔、蜂窝以及水泥结核。沿墙体侧壁开挖一个长3 m～5 m、深2.5 m～4 m、宽1 m的坑槽, 检测墙体外观完好、搭接均匀, 搭接的长度、墙体厚度以及垂直度均满足设计要求。
取样经抗压、抗渗及孔内注水试验检测得单轴抗压强度、参透系数以及渗透比降等各项指标均满足设计要求, 施工质量优良。
7 结语
根据作者多年来从事钻孔灌注桩设计和施工经验, 分析了钻孔灌注桩施工方法、工艺以及在施工中应重点注意的问题, 并提出了相应的防范和处理措施, 旨在为类似工程提供借鉴, 便于该项施工技术得到不断改进和提高。 [ID:4989]
摘要：本文介绍了钻孔灌注桩的设计验算与施工方法;并结合工程实例, 对泥浆护壁施工技术以及施工中注意事项和特殊情况的处理进行了详细阐述和总结。
关键词：建筑桩基工程,钻孔灌注桩,泥浆护壁,单桩承载力,施工技术
参考文献
[1]JG J94-94, 建筑桩基技术规范[S].