钻孔方法

钻孔方法（共11篇）

钻孔方法 篇1

1 钻孔灌注桩施工工艺流程。

场地平整→桩位放线→开挖浆池、浆沟→护筒埋设→钻机就位→孔位校正→造孔 (泥浆循环、清除废浆、泥渣, 清孔换浆) →终孔验收→下钢筋笼→灌注水下混凝土→成桩养护。

2 钻孔灌注桩的施工要点。

2.1 钻机就位前, 先平整场地, 铺好枕木并用水平尺校正, 保证钻机平稳、牢固。

在桩位埋设6-8mm厚钢板护筒, 内径比孔口大100-200mm, 埋深1-1.5m, 同时挖好水源坑、排泥槽、泥浆池等。

2.2 钻进时如土质情况良好, 可采取清水钻

进, 自然造浆护壁, 或加入红粘土泥浆护壁, 泥浆密度为1.3t/m3。

2.3 钻进时应根据土层情况加压, 开始应轻

加压力、慢转速, 逐步转入正常, 一般土层按钻具自重加压, 不超过10k N;基岩中钻进为15~25k N;钻机转速:对合金钻头为180r/min, 钢粒钻头100r/min。

2.4 钻进程序, 根据场地、桩距和进度情况,

可采用单机跳打法 (隔一打一或隔二打一) 、双机双打 (两台钻机在两个机座上轮流按对角线对打) 等。

2.5 桩孔钻完, 应用空气压缩机洗井, 可将

30mm左右石块排出, 直至井内渣厚度小于100mm。清孔后泥浆密度不大于1.2t/m3。

2.6 钢筋笼制作。

直径1.2m内的桩钢筋笼制作, 按一般灌注桩方法, 对直径和长度大的钢筋笼, 一般在主筋内侧每隔2.5m加设一道直径16mm的加强箍, 每隔一箍在箍内设计一井字加强支撑, 与主筋焊接牢固组成骨架。为便于吊运, 一般分两节制作, 钢筋笼的主筋为通长钢筋, 其接头采用对焊, 主筋与箍筋间隔点焊固定, 控制平整度误差不大于50mm, 钢筋笼四侧主筋上每隔5m设置耳环, 控制保护层为70mm, 钢筋笼外形尺寸比孔小11-12cm。

2.7 钢筋笼吊放。

钢筋笼就位用三角架, 起吊机械等吊起, 上下节主筋采用帮条双面焊接或搭接焊, 整个钢筋笼用槽钢悬挂在井壁上借自重保持垂直度正确。

2.8 混凝土浇注方法。

通常采用履带式吊车吊混凝土料斗 (或翻料斗) , 通过下料漏斗提升导管在稀泥浆中浇灌。导管内径一般选用150-300mm, 用2-3mm厚钢板卷焊而成, 每节长2-2.5m, 并配几节1-1.5m的调节长度用的短管, 用管端粗丝扣或法兰螺栓连接, 接头处用橡胶垫圈密封防水, 接头外部应光滑, 使之在钢筋笼内上拔而不挂住钢筋。当单元槽段长度在4m以下时, 采用单根导管, 槽段长度在4M以上用2-3跟导管, 导管间距一般在3M以下, 最大不得超过4M, 同时距槽段端部不得超过1.5M。接头管在地面组装成2-3节一段, 用吊车吊入槽孔连接, 导管的下口至槽底间距, 一般取0.4m或1.5D (D为导管直径) 。开导管方法采用球胆或预制圆柱形混凝土隔水塞, 球胆预先塞在混凝土漏斗下口, 当混凝土浇灌后, 从导管下口压出漂浮在泥浆表面, 混凝土塞则用8号铁丝吊在导管口, 上盖一层砂浆, 待混凝土达一定量后, 剪断铁丝, 混凝土塞下落埋入底部混凝土中。在整个浇灌过程中, 混凝土导管应埋入混凝土中2-4m, 最小埋深不得小于1.5m, 否则会把混凝土上升面附近的浮浆卷入混凝土内, 亦不宜大于6m, 埋入太深, 将会影响混凝土充分地流动。导管随浇灌随提升, 避免提升过快而造成混凝土脱2.9混凝土浇灌的注意事项。混凝土浇注要一气呵成, 不得中断, 并控制在4-6h内浇完, 以保证混凝土的均匀性。间歇时间一般应控制在15min内, 任何情况下不得超过30min;浇灌时要保持槽内混凝土面均衡上升, 而且要使混凝土面上升速度不大于2m/h。浇灌速度一般为30-35m3/h, 导管不能作横向运动, 否则会使泥渣泥浆混入混凝土内。采用多根导管时, 各导管处的混凝土面高差不宜大于0.3m, 导管提升速度应与混凝土的上升速度相适应, 始终保持导管在混凝土中的插入深度不小于1.5m, 也不能使混凝土溢出漏斗或流进槽内;在混凝土浇灌过程中, 要随时用探锤测量混凝土面实际标高 (至少三处, 取平均值) 计算混凝土上升高度, 导管下口与混凝土相对位置, 统计混凝土浇灌量, 及时做好记录;搅拌好的混凝土应在1.5h内浇筑完毕, 夏季应在1h内浇完, 否则应掺加缓凝剂, 混凝土浇筑到顶部3m时, 可在槽段内放水适当稀释泥浆, 或将导管埋深减为1m, 或适当放慢浇灌速度, 以减少混凝土排除泥浆的阻力, 保证浇灌顺利进行;当混凝土浇到墙顶层时, 由于导管内超压力减小, 混凝土与泥浆混杂, 浇灌后必须清除顶部浮浆一层, 一般应采取比设计高0.5-0.6m, 混凝土浇筑完毕马上清除0.3-0.4m, 留下0.2m待后凿除, 以利新老混凝土结合, 保证混凝土施工质量。空现象, 或提升过晚而造成埋管拔不出.浇灌时, 利用不停浇灌及导管出口混凝土的压力差, 使混凝土不断从导管内挤出, 使混凝土面逐渐均匀上升, 槽内的泥浆逐渐被混凝土置换而排出槽外, 流入泥浆池内。开导管时, 下料斗内须初存的混凝土量要经计算确定, 以保证完全排出导管内泥浆, 并使导管出口埋深不小于0.8m的流态混凝土中, 防止泥浆卷入混凝土内。

钻孔方法 篇2

摘 要: 本文以厦深铁路尧典特大桥溶洞处理为实例，概括总结了溶洞的特点、结构及其处理方法。

关键词:冲击钻孔；溶洞；处理方案

一、工程地质概况

本段路线位于惠州市惠东县境内，区内区域性断裂以北东东向及北西向为主，北东东向断裂分别以海岸山脉断块构造单元北边的汤湖大断裂及南边的深圳大断裂为主，北西向的断裂以涧头坑断层、稔山断层、及平山裂层为主，其中对桥址有影响的为稔山断层。根据物探成果资料分析，在桥址里程DK430+470m处发育一断层，受断层影响，两侧大理岩及石灰岩破碎，岩溶剧烈发育（4～12号桥墩），揭露串珠状溶洞。

桥址基岩地层呈一单斜构造产出，其中侏罗系与石炭系两地层呈角度不整合接触，在接触带中侏罗系砂岩、粉砂岩、页岩等软岩岩质破碎，结构混乱，风化程度高，强度低，根据勘察，岩层发育强度属中等发育，主要岩溶形态为溶隙、中小型溶洞及串珠状溶洞等。由于本桥处于溶洞多发区，钻孔过程中经常出现漏浆、塌孔等现象，常见的溶洞有以下几种：小溶洞；一般溶洞；大溶洞；串珠溶洞；地质流沙层。

二、材料准备

在钻孔桩施工之前，必须准备充足的溶洞处理材料，包括片石、碎石、粘土、钢护筒等。

为保证钻机不因塌孔、扩孔、地面沉陷等因素而倾斜，钻机纵、横向支撑应加长。

三、溶洞处理方案的选定

根据本桥溶洞特别发育的特点，采取如下4种方案相结合使用来进行溶洞处理。3.1回填造壁法。出现溶洞时回天片石粘土，打密挤实造壁，必要时还应回填混凝土或水泥。

3.2 岩溶注浆预处理。在钻孔桩施工前，对溶洞进行注浆填充处理。

3.3混凝土灌注。出现大溶洞时，采取C20混凝土灌注的方法，待混凝土凝固后再开始钻进。

3.4套内护筒法。套筒法一般适用于流沙层处于地表3-12米处。先采用大钻头钻进，大护筒跟进，至溶洞顶板后采用与设计桩径对应的钻头钻进，采用配套的较小直径的护筒跟进至溶洞底对溶洞进行防护。

四、溶洞处理方法 4.1注浆预处理

根据设计要求，桩底顶板3倍桩径深度范围内的溶洞需要充分压浆，将溶洞完全填充、充满、桩底及桩身范围内注浆加固约7天后，再进行桩基施工。（见图1）

图 1 4.1.1钻探工艺

（1）设备就位：注浆孔位确定后，移动钻机至钻孔位置，完成钻机就位。钻机就位后，用倾斜尺、水平尺等工具调整钻机角度，安装牢固，定位稳妥。

（2）钻机钻进：将钻杆对准所标孔位，用φ108mm岩芯管开孔钻进，保证开孔直径不小于110mm。开孔时要轻加压、慢速、大水量，防止将孔开斜。

（3）下套管：钻至基岩0.5～1.0m后，下入φ108mm套管，并嵌入基岩；套管出露地表0.2～0.5m。用75号水泥砂浆固结套管，并将孔口套管四周捣实封闭，防止浆液从套管周围冒出，影响注浆效果。

（4）终孔：根据设计要求确定孔深钻至桩底顶板3倍桩径深度，钻到位置后，拧上孔口盖，准备注浆。4.1.2注浆工艺

（1）注浆前准备：备足42.5级普通硅酸盐水泥，做好浆液配比用料。

（2）注浆：选择注浆机及相应注浆设备。先稀后浓，依吸浆情况逐步加浓浆液，配合比控制在0.8:1～1:1。

（3）注浆结束：单孔注浆结束除遵循规范、符合设计意图外，综合以下条件可结束注浆。

①压力控制标准：在正常压力下进浆量不大时，逐渐加压，当压力为500kPa，进浆量小于4L/min，持续稳定20min。

②地质条件控制标准：清孔确定浆液已至溶洞下限，达到处理效果时。③注浆范围控制标准：冒浆点超过有效范围，工艺控制无效时。

④特殊条件控制标准：当压力不高，注浆量不变，地表出现异常，影响地表环境时。4.2回填造壁法

对于一些溶槽、溶沟、裂隙、溶蚀明显的蜂窝状灰岩碎块、全填充溶洞，该类溶洞当冲锤穿过覆盖层或顶板时，钻孔内会出现一些漏浆，在及时补浆的同时提起冲锤，抛填片石和粘土以及泥质强风化岩等，待孔内泥浆面基本稳定后，恢复冲孔；减小钻机冲程（一般冲程为1～2m，每分钟6～8下；遇溶洞时冲程可改为1m以下，冲击频率适当减小），利用钻头冲击将其挤入溶洞及裂隙中，完成护壁和成孔工作。4.2.1填料的选择

填料直接关系到造壁后孔壁的稳定性，因此在填料的选择上要做多项选择对比：粘土掺片石、粘土掺水泥加片石、混凝土、砂浆、泥质强风化岩。根据岩溶发育复杂情况及现场材料运输便利情况选择合适的填料。4.2.2回填方式

溶洞击穿漏浆后，应立即回填并补浆，回填高度应根据溶洞的大小来确定，一般为回填至泥浆不再流失后再回填5～10m，钻头小行程打密挤实。如漏浆现象反反复复，则可在回填打密时，反复回填挤密，使溶洞能更好填充。4.2.3及时发现

一般情况下，钻机钻进过程中，钻机操作手无法看见孔内情况，溶洞漏浆时很难及时发现并处理。针对这种情况，可在孔口加一浮标，浮标高度以钻机操作手能看见为宜，同时浮标可采用绳线悬挂在钻机上，溶洞出现漏浆时，钻机操作手能及时发现，同时浮标也不会随泥浆下沉。4.3灌注混凝土法

遇到较大溶洞时就要灌注C20混凝土封堵溶洞。利用导管将C20混凝土灌注到孔底，待混凝土达到初凝后再继续钻孔。灌注混凝土采用直升导管法灌注水下砼。导管上设漏斗，漏斗下设隔水栓。开始时漏斗中储备足量的砼拌和物，其数量要保证在切断隔水栓

首批砼灌注下去后，使导管下口埋入砼中1～3m。以后尽量采用连续快速灌注，砼拌和物通过导管进入已灌好的砼中，并始终保证导管口埋在砼中（控制在2m～6m范围内）。让灌好的砼顶托着上面的泥浆和水逐步上升。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，使混凝土在同时间段完成初凝。4.4钢护筒跟进法

（1）对于较大单层无填充溶洞，孔口钢护筒打入长度视灰岩顶板以上土层性质而定，如意受钻孔内漏浆引起坍塌的砂层、饱和粘土层则钢护筒要穿过易塌地层，或打至溶洞顶板顶面，钻进过程应注意。

①根据地质柱状图掌握钻进标高或冲击声判断，钻至距离溶洞顶部1～1.5m时，变换冲程，慢慢将溶洞顶板击穿，防止卡钻。

②在击穿顶板时，迅速补浆，只有当漏浆现象全部消失后才能转入正常钻进。同时控制好冲程，以免钻头突然进入空洞，造成钢丝绳断裂。

③钻头穿越溶洞时要密切注意钢丝绳的情况，以判断是否钻歪，如造成弯孔应回填重新钻进。

（2）若为多层空溶洞或半空溶洞，采用多层单层钢护筒跟进，第一层钢护筒为孔口开钻段，根据孔口地质条件，确保穿过易坍层，第二层钢护筒待钻至第一层溶洞顶板时，停钻沉放第二层钢护筒，第三层钢护筒待钻至第二层溶洞顶板时再将钢护筒沉放至该层溶洞顶板。

对于钢护筒用几层，在钻孔根据地质资料对溶洞各层标高、填充物情况做好开钻孔口直径和钢材备料，应尽可能避免坍孔后再采用多层钢护筒。（见图2）

图 2 ①护筒内径的选择

最下层钢护筒内径应大于钻孔桩直径20cm，同时外径应小于上层护筒内径10cm左右，壁厚选择12mm。②施工步骤

a、测量放样，正确放出桩位中心。b、埋设护筒，钻机就位，钻头对中，开钻。

c、当钻进至溶洞顶板之上1m左右时，沉放第二层钢护筒至孔底，其中心与桩中心重合。

d、护筒间空隙及钢护筒与溶洞底部间空隙使用碎石、水泥浆及粘土充填固结。e、冲穿溶洞后，钢护筒及时跟进，防止漏浆，并向孔内投放片石、碎石夹粘土，甚至投入整袋水泥堵塞护筒与岩面之间不能密贴的地方。五．几点建议和看法

5.1开孔之前一定要根据施工图纸很好的了解该桩的地质情况，掌握溶洞的出现标高，做好溶洞问题的预防工作。

5.2大溶洞时，切忌大冲程冲孔，容易发生卡钻现象。

5.3 遇到流沙层时的解决方法是钢护筒跟进，可有效的防治和解决塌孔问题。5.4 出现漏浆时第一步一定为及时补浆，防治浆面下降而导致塌孔埋锤。

六、结语

尽管尧典特大桥桩基溶洞居多，但经过一年半时间全部施工完毕，为下步工序施工提供了有力条件。它的顺利完成主要取决于以下3个方面：

钻孔方法 篇3

关键词：钻孔灌注桩、溶洞、处理；

引言

在溶岩发育丰富、覆盖层不稳定的特殊地层进行桩基础施工时，容易遇到溶洞等地质问题，给桩基础施工制造非常大的困难，容易出现掉钻、卡钻、漏浆、塌孔等难题。因此，根据地质勘探等有关资料及现场实际情况，采取针对性的溶洞处理方案，确保桩基础顺利施工，降低施工成本及保证桩基础成桩质量。

1.工程概况

郴州市富士大道西河坪田景觀桥桥型为拱桥。桩基部分共有96条桩，桩径φ1500mm，桩长30至50m不等，为端承桩。施工图纸设计要求桩底保证不少于4m的整体岩面，遇溶洞必须穿过，且穿过溶洞后进入不少于3m。

根据《地质勘察报告》场地内自上而下分为：第四系人工填土，第四系冲洪积粉质粘土，石灰系白云质灰岩。其中石灰系白云质灰岩呈灰白色为中风化，隐晶质结构，中厚层状构造，节理裂隙较发育，见有方解石细脉呈网状分布，岩溶发育明显，溶洞分布较广。

2.溶洞处理总体方案

在施工前根据地质报告及设计资料，对位于溶洞区域的桩位，采用地质钻于桩中心进行超前钻，必要时增加钻位，根据超前钻的结果，绘画溶洞分布图，准确掌握溶洞的位置、大小、形状以及性质。

根据钻探，桩位处发现了12个溶洞，最大的溶洞约14m。溶洞按其填充状态有完全填充的、半填充的、空的三类；填充物主要是流砂及软土。根据上述地质条件，从经济及技术方面进行比较，制定了前期静压注浆法、回填粘土碎石、全护筒法等施工技术来处理溶洞，取得非常理想的效果。

3.溶洞处理

对于溶洞的施工技术处理，要根据前期地质资料及摸查结果，不同类型溶洞采取针对性手段，选择差别化施工，以提高施工效率，降低施工成本并保证质量和进度。

3.1 小型溶洞、半填充及完全填充溶洞采用前期静压注浆法

普通水泥浆稳定性差，容易出现离析、泌水现象，并且在较大的空隙中注浆容易造成大量浆体流失；若水泥用量加大，浆体流动性、分散性和可灌性又变差，并且成本加大。利用膨润土的粘结密封性、润滑性、增稠性及胶凝性，在水泥浆中加入膨润土可使浆液有足够的稳定性、保水性、有良好的流动性并且粘度适中。

该法针对小型溶洞、半填充及完全填充溶洞。溶洞预处理施工是在桩基施工之前进行注浆目的是为了加固溶洞填充物流砂、软土和填满溶洞空间并达到20mpa强度以上，防止桩基施工时出现泥浆流失、掉钻、坍孔等问题，保障桩基成孔及水下混凝土浇注等一系列施工顺利完成。

对于溶洞中的软土等土体，浆液是通过劈裂和挤密作用加固土体；针对半填充溶洞，浆液是通过填充满溶洞；对于溶洞中的砂、砾，浆液通过渗透板结砂和砾。这样，通过浆液不断的加固，一方面渗透、挤密溶洞中的土体的空隙，充填溶洞的空间，提高溶洞中土体的承载力和抗剪力形成挡土墙，防止坍孔；在桩体周围形成防水帷幕，防止流砂和保证护壁泥浆不流失。

（1）布孔：在超前钻有溶洞的桩位四周均布4个灌浆孔。钻孔：孔径80mm，孔深要求达到最深溶洞的底部。

（2）材料：普硅425#水泥、水、膨润土。

（3）工艺：水灰比0.5，膨润土与浆液比例3%～4%。采用双液灌浆系统进行全孔灌浆，要求少量多次、反复灌浆。

（4）主要施工机械设备：bw250泥浆泵，bw150泥浆泵，100型钻机，泥浆搅拌机和贮浆槽，高压灌浆管及其配件。

3.2 无填充物溶洞的处理

（1）对于封闭的较小及中等无填充物溶洞，采取先填充碎石、干砂，然后回填粘土充实桩孔形成泥壁，如若还漏浆和塌孔等，就采取注浆措施，按前期静压注浆法处理。

（2）溶洞内无填充物需向洞内填充砂子的，选择一个合适的孔位，放入并固定钢套管，将注砂管与钢套管相连接，在注浆前灌砂。用压风机将干砂压入，为防止洞内高压阻止灌砂，利用其它孔作为减压孔。待达到计算的填充体积，压力稳定，即可停止。

（3）对于一些溶槽、溶沟、小裂隙等，冲孔时可采取投放片石、粘土，甚至投入整袋水泥堵塞起到护壁作用，保证泥浆不流失，使钻孔顺利通过岩溶区。

3.3大型无填充溶洞的处理

溶洞较大，洞内无充填物或流塑充填物，漏水很严重，采取片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，可采取钢护筒跟进法施工。并根据超前钻的结果，确定护筒打入深度。该方法就是一面冲孔，一面接高护筒，并且将其震动下沉至已钻成的孔内，达到隔断溶洞内流塑充填物或水活动的目的。

钢护筒跟进有两种施工方法。一是冲击钻成孔钢护筒跟进法。还有一种情况就是桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁坍塌漏水并且无法解决时，可以钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏，漏几个溶洞钢护筒跟到几个溶洞。

全护筒工艺投入高成本，因此在对中小型和有充填的大型溶洞尽量不选用此方法。

（1）护筒跟进施工工艺。首先要选定地点填满钢护筒，然后进行钻孔作业、安放辅助护筒，通过振动护筒穿越溶洞并进入至溶洞的底部密封土层，通过护筒注入泥浆，完成钻孔。对不同结构的溶洞需要采取不同的护筒施工方式，对于单层溶洞采用一层钢护筒处理；对于多层和不规则的溶洞，采用2-3层的护筒。具体施工工艺：在第一层护筒完成后，对护筒的底部进行封闭，防止注浆时因为外力出现漏浆。第二层护筒施工时要在护筒外侧焊耳筋固定护筒，严格控制护筒的长度，护筒的长度不能超过第一层护筒底部的深度。

（2）内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理。使用护筒跟进施工，需要利用泥浆对两层护筒进行加固保障其具有抗击力的目的，具体的施工方法是在内护筒底部及顶部100cm 范围内回填砂、碎石，中部回填中砂，然后用高压喷射灌浆法对回填体进行灌浆处理。灌浆后，内护筒上下两端空隙被砂、碎石及浆液冲填固结，固结强度要求达到30MPa。灌浆处理达到要求后，重新钻孔施工。

（3）护筒跟进施工控制。对于特大型溶洞的处理，在护筒跟进作业时需要及时观察溶洞前面的实际情况，掌握溶洞情况是安全施工的重要环节。位于特大型溶洞地层中的钻孔桩，容易发生大面积坍塌和掉钻等意外情况。因此在钻孔施工前一定要掌握溶洞的形状和特征，为护筒跟进作好充分准备，根据溶洞的埋深、产状、发育层数等确定护筒跟进深度、跟进层数。护筒跟进法在钻孔作业过程中，应该做好应急预案制度，时刻具有处理危险事故的意识。

（4）为保证钢护筒顺利下滑，要求桩孔要竖直，无歪斜、缩颈。钢护筒孔径要准确，连接要顺直，用卷板机成型。钢护筒要有一定的刚度，钢板厚为8 ～ 10mm为宜。在护筒跟进很困难时，可采用冲击钻成孔钢护筒跟进法施工。施工中应充分利用冲击钻的扩孔性能，使钢护筒能顺利下沉。一般钻头外径和钢护筒内径空隙控制在3 ～ 5cm，保证冲击店在护筒内顺利提升或下冲为度。可以先下在大护筒后下小护筒，然后割掉在大护筒下缘以上的内护筒，以保证桩砼与外护筒的连接。

护筒跟进施工是为了避免溶洞施工上体不发生坍塌事故，但是在实际的施工过程中，当护筒跟进施工到某一位置时，就有可能受到作用力的原因，采用振动外向锤很难一次性成功，通常施工经常采用边钻孔边跟进的工艺。尤其是当出现斜体地质结构时，采取护筒跟进作业，就会存在一定安全隐患，因为护筒是对某一个方向进行外力支撑，使得斜体另一端的地质缺失保护，尤其是溶洞出现漏水现象时造成漏浆而发生意外。因此，在护筒跟进施工前，必须采用超前钻进行钻探，充分了解溶洞具体情况，保证护筒施工安全。

4 结束语

由于溶洞的地质、大小、形状及填充度不同，因此在施工的过程中要根据不同的溶洞采取不同的施工工艺，保障钻孔施工顺利开展，通过针对性施工可以提高施工的效率，降低施工成本并保证成桩质量。

参考文献

[1]王钧利.桥梁施工技术及质量控制[M].水利水电出版社，2006.01.01.

[2]宁伟钊.岩溶区钻孔桩溶洞处理技术浅析[J].中国房地产业，2011（8）.

谈钻孔桩(旋挖钻)施工方法 篇4

旋挖钻施工方法即是钻斗施工法，基于旋挖钻机施工效率高、速度快、施工精度高(全电脑控制)、履带式行走移位方便的特点，所以该工程的桩基施工采用旋挖钻机。

越南公青11 000 t/d熟料水泥生产线工程，位于越南清化省静嘉县新长乡三山村，是越南公青水泥股份有限公司投资的2号大型水泥生产线。主要工程量为:基础混凝土60 679 m3，主体混凝土88 035 m3，钢平台、钢梯1 050 t，钢结构2 621 t，钢管混凝土1 411 m3，桩基础混凝土73 308 m3，以及道路、人行道、电缆沟、排水沟、围墙等总图工程;钻孔桩总计495棵。主要是在生料库、预热塔、熟料库、水泥库、包装车间等。

2 旋挖钻施工流程

旋挖钻施工流程见图1。

3 钻进成孔

3.1 泥浆

泥浆在使用时，做好泥浆试验记录，并随时注意地质变化，根据地质情况的变化随时调整泥浆的性能指标，泥浆比重:1.05～1.15，粘度18 s～45 s,p H值:7～9，含砂率:小于6%;保证泥浆的各项指标符合规范要求。钻孔施工现场设置回收泥浆池须进行现场处理(加入适量纯碱和CMC改善泥浆性能)，经测试合格后重复使用。

3.2 钻进

施钻时，采取以下措施:对于粒径较小的卵石层采用斗式钻头慢速钻进(见表1)，粒径较大的卵石层采用锥形螺旋钻头钻进后更换斗式钻头清渣，如此往复，直至穿过卵石层;对于深度较浅的卵石层可采取人工直接开挖的方法穿过该层后改用旋挖钻机钻进的方法。钻渣要及时运出工地，弃运到合适的地点以达到环境保护的要求。钻孔深度达到要求后，确认满足设计和验标要求后(见表2)，报请监理及业主工程师验收，工程师验收合格后，立即进行清孔。

3.3 清孔及检测

清孔的目的是清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉渣而降低桩的承载力。清孔分次进行，第一次清孔在钻孔达到设计深度后将钻斗换为专用平口清孔钻斗进行清孔，清孔分次缓慢进行，直至钻清孔斗没有清除钻渣为止，第一次清孔满足要求，开始下放钢筋笼。

孔内排出或抽出的泥浆手摸无颗粒感觉，泥浆比重:1.05～1.15，粘度23 s～25 s,p H值:8～11，含砂率:小于2%;浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于设计要求。孔底沉渣的测量:采用前端悬挂平砣的测绳在孔壁周围测量孔深，测点不少于3个，两者底标高之差为沉渣厚度，每次测量前必须采用钢尺对测量绳进行校核，严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔作业。

4 钢筋笼施工

1)钢筋笼钢筋在钢筋场统一加工制作，12 m以上的钢筋笼在钻孔桩旁吊车起吊范围内进行绑扎，12 m以内的钢筋笼在钢筋场内制作安装，用平板车运至各施工现场。

2)钢筋笼制作过程中，主筋下料、接头焊接、钢筋笼成型等按图纸及规范要求施工，钢筋笼保护层采用圆形混凝土块，外直径160，内直径留20孔，穿在箍筋上，每道每块按120°设置三块，每道间距2 m。

3)钢筋笼的运输及安装。整根钢筋笼制作完成后，经自检合格后报业主工程师检查认可，然后在钢筋加工场内用8 t吊车吊至平板式运输车上，分段运送至各施工现场，钢筋笼安装前应清除粘附的泥土和油渍，保证钢筋与混凝土紧密粘结。a．现场起吊。现场钢筋笼的起吊直接利用25 t吊车进行接高及下放，为防止钢筋变形，超过12 m长的钢筋笼，用两台吊车各吊一端同时起吊，吊点设置在每节钢筋笼最端一层加劲箍处(为防止加劲箍变形，内设三角撑)，对称布置，共计两个，钢筋笼下放到位时待上口钢筋对中后，再松钩将吊筋挂于横在护筒顶口的扁担梁上，并将吊筋与扁担、扁担与护筒焊接固定。钢筋笼的施工顺序为:起吊→正位→下放。b．钢筋笼的下放。提起连接好的骨架、抽出扁担梁，缓慢下放，重复上述工序。在下放过程中将钢筋笼的三角内撑割掉，以防钩挂混凝土灌注导管。钢筋笼下放到位后将吊筋与扁担、扁担与护筒焊接固定，防止浇筑混凝土时钢筋笼的上浮和下沉。固定时，要根据钢护筒的偏位情况将钢筋笼中心反方向调整，以使钢筋笼中心与桩中心重合。c．检测管的连接及检查。按设计要求安装声测管:声测管为:一根114.3×3.2 mm，上部高出钢筋笼200 mm，下距孔底1 000 mm;两根60.5×2.3 mm，上部高出钢筋笼200 mm，下距孔底200 mm。在钢筋笼加工绑扎完成后，在钢筋笼上焊接声测管，对接声测管准确按图固定牢靠，并保证成桩后的声测管互相平行，当声测管在钢筋笼内不够长时，采用比声测管大一型号的钢管套焊来连接声测管，声测管两端用钢板焊死，保证连接(焊缝)致密不漏水，声测管顶节外露高度满足检测要求。

4)钢筋笼制作、安装以及钢筋连接接头检验标准必须满足规范要求。

5 导管施工

1)导管采用专用的螺旋丝扣导管，采用300 mm内径导管，中间节长2.7 m，最下节长4 m，配备0.5 m,1 m,1.5 m非标准节。导管制作要坚固、内壁光滑、顺直，本工程使用的全部为新购导管。2)导管在使用前，除应对其规格、质量和拼接构造进行认真地检查外，应进行试拼。3)导管长度应按孔深和工作平台高度决定。漏斗底至钻孔上口段，宜使用非标准节导管。4)导管下放应竖直、轻放，以免碰撞钢筋笼。下放时要记录下放的节数，下放到孔底后，理论长度与实际长度进行比较，是否吻合。5)完全下放导管到孔底，并经检查无误后，轻轻提起导管，控制底口距离孔底0.25 m～0.4 m，并位于钻孔中央。

6 二次清孔

待钢筋笼安装校检验收合格后，下放导管，导管下放到位后，应立即进行孔底沉渣检测，沉渣厚度经现场检验满足规范要求后，二次清孔结束，立即拆除吸泥弯头，换上混凝土集料斗，开始浇筑水下混凝土。

摘要：结合某大型水泥生产线土建工程施工,介绍了钻孔桩(旋挖钻)施工方法,按照旋挖钻施工流程,分别阐述了钻进成孔,钢筋笼制作安放,水下混凝土灌注等关键工序施工要点,为今后类似工程提供了宝贵经验。

关键词：旋挖钻,钻孔桩,钢筋笼,水下混凝土

参考文献

[1]《建筑施工手册》编写组.建筑施工手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社,2008.

瓦斯抽放钻孔封孔方法的改进 篇5

抽防区 刘矿生 前言

影响矿井瓦斯抽放效果的因素是多方面的,其中抽放钻孔的封孔质量也是重要因素之一。我矿进行瓦斯抽放时,在2 号煤层的8255工作面对抽放钻孔采用大家普遍认同的聚胺脂进行封孔,结果有20 %左右的抽放钻孔由于顶板压力作用使钻孔内的聚胺脂压裂,导致钻孔出现不同程度的漏气,降低了抽放钻孔的负压,抽放效率仅为15 %～19 %。随着矿井生产规模的扩大和采掘向深部发展,矿井瓦斯涌出量逐年升高,如何解决高负压抽放条件下的钻孔漏气问题,提高抽放效率,成为当前瓦斯抽放技术的一道难题。通过对8255工作面的抽放工艺和原始资料分析总结,我们认为,在钻孔封孔方法上应采取措施加以改进。传统封孔方法的做法和缺陷

抽放钻孔封孔最常用的方法是使用聚胺脂进行封孔。该方法使用2种化学药液,按一定比例进行配比,将配好的药液均匀涂抹在麻袋上,涂抹的同时迅速把麻袋缠绕在封孔器上,再把封孔器送入抽放钻孔孔口内,此时依靠聚胺脂发生化学反应而膨胀,从而达到钻孔封孔的目的。使用聚胺脂封孔的过程中,我们发现存在以下缺点: a1 药液配比必须适中,一旦配比不适中,将不能实现封孔目的,导致材料的浪费。

b1 药液发生膨胀需要一定时间,一般在15min以上 ,且孔口有残留膨胀物。

c1 钻孔封孔长度有限,一般封孔器的长度仅为3 m ,封孔段仅为800 mm～1 000 mm。实践证明,封孔段距离应不小于5 m。由于不能实现长距离封孔,导致钻孔抽放负压较低,最大只能达到9.3 kPa～10.9 kPa。改进方法和效果

为了提高瓦斯抽放效果,一般矿井普遍采用“高负压”的抽放方式,而井下采用聚胺脂封孔,抽放率低,不能很好的降低工作面的瓦斯,实现不了“本质安全”。经过几年来现场实践的摸索及理论研究,特别是在8459工作面的抽放实践,我们对抽放钻孔封孔采用了“聚胺脂加水泥浆”的方法。该方法的实质是将抽放钻孔的封孔段用水泥浆代替聚胺脂,聚胺脂不是封孔段的主要材料,仅作为水泥浆的辅助材料;封孔器的长度由原来的3 m 加长为6 m(3 m 一节,用管接头联接)。经过跟踪观测,聚胺脂加水泥浆封孔的钻孔负压可达到13.3 kPa～16.0 kPa ,没有出现一例钻孔漏气现象,从而保证了钻孔气密性,可实现高负压抽放。为了进一步提高钻孔的气密性,我们还研究采用了钻孔封孔时两端用聚胺脂封死,中间用水泥浆灌注的方法,如图3 所示。

通过使用聚胺脂加水泥浆封孔,我们认为有以下优点: a1 药液配比要求不是很严格,适合煤矿井下使用,简单易操作,不会导致材料的浪费。

b1 药液发生膨胀需要的时间短, 一般为15min ,8 h 班最少可完成20 个钻孔,可实现快速封孔,且孔口残留膨胀物少。c1 由于钻孔封孔段是水泥浆,故钻孔封孔段能够承受顶板的挤压,不会出现裂缝使得钻孔漏气,可实现高负压抽放, 极大提高了抽放效果。如在8459工作面采用改进后的封孔方法后,矿井抽放纯瓦斯量达到25 m3 / min～35 m3 / min ,矿井抽放率提高到25 %～30 %。上述两项指标明显提高,确保了矿井安全生产,经济效益也极为可观。d1 钻孔封孔采用机械封孔,故钻孔封孔长度较长,可实现长距离封孔,提高了抽放效果。

e1 钻孔封孔段较长,不会出现导通通道,适用于煤矿各类支护巷道的抽放。4 结论

随着矿井规模的不断扩大,为实现煤矿安全生产,对瓦斯管理的要求逐步提高,采用单一的聚胺脂封孔方法不仅不能满足矿井瓦斯抽放的需要,瓦斯抽放率也不易达到《煤矿安全规程》要求,因此,采用聚胺脂加水泥浆的封孔方法,既是瓦斯抽放工艺的改进,也是提高矿井抽放率的前提条件,同时也是矿井安全生产的有力保障。

钻孔风动封孔器的研制与应用 张存江（峰峰集团公司羊东矿，河北 邯郸 056201）摘 要：通过改进钻孔封孔工艺，研制应用了钻孔风动封孔器，提高了封孔效率和封孔质量，提高了瓦斯抽采效果。关键词：钻孔风动封孔器 研制应用

一、概述：

二、问题的提出：

三、钻孔风动封孔器的工作原理：

四、钻孔风动封孔器的研制：

钻孔方法 篇6

【摘要】本文结合黄咸高速公路岩溶复杂地质条件下桩基施工的实际情况，介绍该条件下钻孔灌注桩的几种施工方法；同时分析了在实际施工过程中遇到的一些常见病害的预防措施和解决方法。

【关键词】桥梁桩基；岩溶复杂地质；施工方法；常见病害；防治

1.概述

黄咸高速桥梁工程主要有4座。根据桩基地质补钻探资料显示，陈勉湾1#中桥桩位全部存在溶洞，渠首河大桥大部分桩位存在溶洞，溶洞大小不一，桩基类型设计为嵌岩摩擦桩。根据地质情况及经济效益分析，此两桥桩基全部采用钻孔法施工。地质情况由上而下依次为粉质粘土1-3m、粗砾砂3～6m、石灰岩、溶洞及溶洞填充物软塑粘性土、灰岩碎块等。

2.岩溶地质条件下的钻孔桩施工处理方法

2.1粉质粘土覆盖层下粗砾砂层地质情况

渠首河大桥桥址区为渠首河，河床受泄洪及冲刷影响，表层土下覆盖约4m深的粗砾砂层，因透水性极强，在如此饱和松散的砾砂层中进行钻孔桩施工，对成孔非常不利，极易引起砾砂土涌入孔内造成塌孔、漏浆。

2.1.1解决的方法与实践。

2.1.1.1施工原理。在冲击孔过程中，投入一定比例（按1：2）的片石和粘土块，形成片石泥浆护壁。由此可达到两个效果：一是加快进尺。当投入的片石入孔底砂层，冲锤自由下落首先作用于片石并将其击碎，同时片石又把冲锤的动能传至孔底砂层，从而孔底砂层容易悬浮于泥浆中；二是护壁作用。由于片石在孔底受到重锤的反复冲击必然使片石向孔壁挤压，致在冲击成孔过程中，周围砂层孔壁便形成厚度为10～20CM的牢固的片石泥浆层，而产生理想的护壁效果。

2.1.1.2施工方法。在正常钻孔施工到砾砂层以上50CM时抛入10～30CM的片石和粘土块。抛入量为：片石每次0.05～0.1方，粘土每次0.2～0.3方，每进尺1.5M抛入一次，抛入片石时须注意均匀抛平，粘土抛入量可根据施工中泥浆的浓度适当增减。在回填后冲击过程中注意必须放慢进尺速度，确保回填挤密效果。

2.1.2小结。采用片石泥浆护壁工艺，成功的解决了饱和砾砂层钻孔桩护壁的稳定问题，并加快了施工进度。此办法在该桥大量应用，处理效果良好，在同类工程中可借鉴使用。

2.2溶岩地质情况下桩基施工方法

根据溶洞大小分为小溶洞（高度小于3m）、大溶洞（高度大于3m）和多层溶洞。对于小溶洞采用冲击钻钻进成孔，溶洞空隙采用回填片石及粘土挤密；对于大溶洞采用钢护筒跟进的方法，一边钻进，一边下沉钢护筒；对于多层溶洞采用回填片石黏土挤密。

2.2.1解决的方法与实践。

2.2.1.1施工原理。无论回填片石粘土还是下钢护筒，均是为了能顺利成孔，起到护壁作用，且不影响灌注的质量。

2.2.1.2施工方法。（1）、溶洞内有充填物。当溶洞内有充填物是可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，在注意不卡钻的情况按照正常的地质情况施工成孔。但须注意以下两点：1）、较大溶洞要注意投入片石固壁，避免混凝土超灌量过大，保证成桩质量。2）、如桩基为摩擦桩，溶洞深度超过1米时，提请设计单位增加桩长。（2）、无充填或半充填小溶洞施工。1）、溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水，护筒内水头高度不能保持时，拟采用片石粘土水泥筑壁法，既投入片石、粘土、水泥方法处理：①、在孔位附近准备大量粘土、片石和适当数量的袋装水泥，设置2个容量较大的泥浆池，保证桩孔一旦出现漏浆，能及时补浆和回填桩孔。②、在接近溶洞顶板1m左右时，加大泥浆比重，小冲程冲击，逐渐击穿顶板，同时加强对孔内泥浆面变化的监测，发现孔内泥浆面明显下降，立即提起冲锤，及时补充泥浆，回填粘土、片石和袋装水泥（重量比1：1：0.4），停置一段时间（一般24h）。在停置期间，若孔内泥浆继续下降，应随时补充泥浆和回填混合物，待孔内泥浆稳定后，方可继续冲孔，采用小冲程冲击投下混合物，使其挤入溶洞中，堵塞溶洞通道。③、在冲击过程中，孔内泥浆还会多次下降，每次泥浆下降，都要及时提起冲锤，补充泥浆和回填粘土、片石，并停止冲孔一天，待稳定后继续冲孔。如此循环反复，直到桩孔不再漏浆为止，顺利穿越溶洞。2）、两层及多层小溶洞施工。①、两层及多层小溶洞处理方法同单层小溶洞，采用投入片石、粘土和水泥方法施工。对于两层及多层溶洞，特别是本工程部分存在多层溶洞，并且溶洞间夹层较薄，在接近溶洞顶板1m左右时，加大泥浆比重，换成小冲锤小冲程冲击，逐渐击穿顶板，同时加强对孔内泥浆面变化的监测，冲破顶板后换回原冲锤并反复多次投入片石、粘土和水泥，按上述方法反复冲击直至形成泥石护壁，施工完上层后按同样方法处理下层溶洞。②、施工中应特别注意不能冒进，以防发生卡钻或打穿两层或多层溶洞后水头高度急剧下降而造成的坍孔等事故。（3）、较大溶洞施工。溶洞较大（一般大于3米），洞内无充填物或流塑充填物，漏水很严重，采取片石加粘土反复打密，仍然无法形成泥石护壁的，拟采用以下三种方案处理：

1）回填法 施工中出现上述情况后，先对溶洞进行充填加固，用石块、水泥、粉煤灰浆填满溶洞，并夯实，同时加大孔内泥浆比重，以防已成孔段塌孔，7天后再进行成孔。施工方法同上。

2）钢护筒跟进施工 ①、内护筒长度的确定护筒长度l=h+3（m）（h为地质超前钻确定的溶洞高度）；②、一般钻头外径和钢护筒内径空隙控制在3～5cm，保证冲击钻在护筒内顺利提升或下冲。③、溶洞顶部冲孔，根据超前钻的资料，当钻孔施工接近溶洞顶部时，用冲击钻冲孔时，要求轻锤慢打，使孔壁圆滑坚固，提升高度一般不超过50cm。④、内护筒的沉放方法 当冲击穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤，在顶部厚度范围上下慢放轻提，冲锤不明显受阻碍，说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的，此时用钢丝绳活扣绑住内护管，用吊机把内护筒放入外护筒内至孔底。到孔底后，利用钻头重量及其震动使内护筒随钻头的钻进而下沉，直到溶洞的底部。⑤、内、外护筒间空隙及内护筒与溶洞底部间空隙的处理

1>在内护筒底部及顶部1m范围内回填砂、碎石，中部回填中砂。2>对回填体进行灌浆处理。灌浆后，内护筒上下两端空隙被砂、碎石及浆液冲填固结，固结强度要求达到30mpa，其抗渗系数可达10-7m/s。灌浆处理后，即可重新冲孔。3>在内护筒顶部及底部100cm范围内回填小碎石素水泥混凝土，内护筒中部回填砂，同样能起到堵塞空隙的目的。

3.施工中常见病害的防治

施工过程中对有可能影响施工质量的问题进行分析，并提前做出防治措施。

3.1.成孔质量问题

3.1.1.桩孔坍塌、漏浆、冒清水

（1）现象：成孔过程中或成孔后，孔壁不同程度的坍塌、漏浆。

（2）原因：A.护筒埋设太浅。B.泥浆比重不够大，孔内水头高度不够，或孔内出现承压水。C.碰到溶洞处理挤密不密实，或溶洞处有较大暗河。D.成孔后待灌时间和浇灌时间过长。

3.1.2预防

（1）散塌土层中，适当深埋护筒，密实回填土，防止钻机自重等造成下沉、坍塌。

（2）使用优质泥浆，提高泥浆比重和粘度。

（3）回填片石粘土冲击挤密过程中，冲孔进尺的速度要放缓，确保挤密效果，碰有暗河时因流失严重，反复多次回填挤密。

3.1.3治理

（1）.在钢筋笼末下入孔内的情况下，将片石、粘土混合物回填到塌孔处以上2米，再用原径钻头以优质泥浆扫孔，泥浆比重按1.2g/cm3左右控制。

（2）.回填施工放缓进尺速度，确保挤密效果，漏浆严重时，对照分析地质柱状图，可采取下钢护筒或浇灌素砼封堵暗河。

3.2 桩孔偏斜、偏位

3.2.1现象：成孔后出现桩孔垂直偏差或偏位。

3.2.2原因：（1）钻机不水平成钻台下均匀沉陷。（2）护筒埋设偏斜，钻杆弯曲，主动钻杆倾斜。（3）遇大孤石或旧基础等障碍物。

（4）土层软硬不均匀，基岩面倾斜。

3.2.3预防

（1）钻杆安装端正，水平，稳固，天平，转盘中心和护筒中心三点成一线。护筒埋设垂直，稳固。（2）除软硬下均层采用轻压慢转技术参数外，从软塑粘土层，尤其流塑粘土层可从软层进入基岩时，笼壮钻头下端的锥形导向小钻头要改用平底导向小钻头，或者直接带导向小钻头的平底钻头进。

3.2.4治理

（1）在硬粘土层中发生偏斜时，用片石、粘土混合物回填偏斜处以上1—2米，待密实后，用平底合金钻头轻压慢冲纠斜。

（2）在基岩面发生偏斜时，可以投入20—40MM碎石略高于偏斜处，冲击密实后用平底合金钻头纠偏。施工工程中及时发现及时解决。

3.3成桩过程质量问题

3.3.1导管堵塞现象：在浇灌砼过程中，砼在导管中不能落下去、导管不能动，砼面突然下沉至脱管。3.3.2原因：（1）初灌时隔水塞墙管。（2）粗骨料粒径大；砼坍落度不符合要求，流动性差，生产离析。（3）孔壁溶洞挤密效果不好，被砼压穿。3.3.3预防：（1）隔水塞直径要与导管内径匹配，能从管内顺利排出。（2）选用级配良好的配合比，砼拌合均匀，搅拌机拌合时间大于3分钟。（3）为确保溶洞回填挤密的效果，根据溶洞高度大小，适当放慢回冲的进尺速度，灌注中当砼面上升缓慢时，可放缓灌注速度。3.3.4治理：（1）采用长杆冲捣，强力抖动导管可在导管上安装振动器等方法迫使隔水塞或砼下落。（2）如果上述方法处理无效，应立即提出导管，进行清理，视孔内砼情况作二次捡球重新浇灌。

结束语

施工过程中不断地总结、积累，严格执行规程，规范，杜绝出现质量问题，制定解决问题措施。这样才能够确保桥梁的按质，按期完工。减少不必要的损失。

经超声波检测，黄咸高速公路全部为Ⅰ类桩，溶洞地质条件下施工效果较理想，工期加快，可为同类地质条件借鉴。

作者简介

沈红国，男（1977-10），湖北新洲县，专科，研究方向：路桥工程技术、现场管理。

钻孔桩基础补强加固处理方法 篇7

1 加固原因及方法

钻(冲)孔灌注成桩后经过抽芯检测发现桩端缺陷,这种缺陷致使桩端承载力不足,不能满足使用要求。对桩端缺陷加固有多种方法,可以在旁边加桩、冲掉原桩重新施工和注浆喷射压力注浆加固等,考虑到美观、经济实用、承载力高、无挤土、无振动、适应性强等优点,选择用复合注浆加固方法。

2 复合注浆加固方法

2.1 实现合理的桩端注浆条件

1)合理的注浆设计是实现注浆目的的前提。

为使桩端注浆施工合理、有效,有必要对注浆目标的岩土特性、地下水条件、地下埋设物分布状况和周围环境进行详细调查和分析,并在分析相关资料基础上进行桩端注浆设计。桩端注浆设计主要包括浆液配比、浆液浓度、注浆率、注浆量和注浆压力等参数确定。

2)合理的注浆工艺是实现注浆目的的保证。

a.注浆管的埋设。桩端注浆处理一定直径的灌注桩需在桩中心附近对称造四个注浆孔直至桩端持力层一定深度,然后埋入注浆管至孔底,并封闭孔口一定范围注浆管与孔之间的空隙。

b.压水试验。压水试验不仅起到疏通注浆通道的作用,而且注浆设计的有关参数也应根据压水试验结果作相应的调整。

3)合理控制注浆参数有利于提高桩端注浆效果。

在桩端注浆过程中,注浆压力、浆液浓度、注入率和注浆量是变化的。合理确定和控制其变化对提高桩端注浆效果十分重要。

桩端注浆压力随注浆进展呈现出由低到高的变化规律。若注浆过程中压力突然急剧下降,表明发生冒浆或漏浆现象,应在浆液中加入相应的添加剂和采取间歇灌浆措施以确保桩端注浆效果。

在桩端注浆过程中,浆液浓度经历了由稀浆向浓浆变化的过程。稀浆渗透性强可扩大桩端注浆加固范围,浓浆有利于提高桩端注浆加固区的强度。

2.2 桩端注浆提高单桩承载力机理

1)改善持力层条件、提高桩的端承力。

一定直径灌注桩成孔中,对桩周土体扰动降低了桩端土体的强度,水的水泡软化作用又进一步加剧其强度降低。桩端注浆通过渗透、劈裂和挤密作用使桩端持力层在一定范围内形成浆液和土的结合体,从而改善持力层的物理力学性能,恢复和通过了持力层土体强度。

2)大幅提高桩侧摩阻力。

钻孔灌注桩桩周泥皮和人工挖孔桩护壁与桩周土体间空隙降低了桩侧摩阻力。桩端注浆在压力作用下,浆液从桩端沿桩侧向上,通过渗透、劈裂、充填、挤密和胶结作用,对桩周泥皮置换和空隙充填,在桩周形成脉状结石体,如同树根植入土中,从而使桩侧摩阻力大幅提高。

3)改善持力层受力状态和荷载传递性能。

桩端注浆通过渗透、劈裂、挤密和胶结作用形成桩端扩大头增大了桩端受力面积,并且注浆对持力层加固又改善其受力状态。

2.3 施工方案及步骤

2.3.1 施工方案

1)处理方法。对该桩桩底缺陷段范围,应采用高压清水旋转喷射切割、高压水泥浆旋转喷射注浆及封口压浆等施工方法进行补强加固。2)补强孔。为达到最佳补强效果,一般要对称钻四个孔,钻孔深度达到桩底以下穿越到弱风化岩层或者微风化岩层不小于1 m。3)施工工艺流程。造孔→高压水洗孔→注浆管埋设→压水试验→制浆→注浆→达到设计预定注浆量和终压→封孔→钻孔检查。若检验合格,结束该桩补强加固。若不合格,重复上述步骤直至合格为止。

2.3.2 施工步骤

1)钻孔。采用直径91 mm～110 mm金刚石钻具,钻穿越缺陷段至所设计的持力岩层不少于1 m终孔。2)预埋孔口管。为保证补强加固水泥浆固结体的强度及补强质量,抽芯钻孔工作结束后,在桩顶预埋带有开关的孔口管,方便孔口压浆,提高孔内浆液渗透范围及补强效果。孔口压浆管耐压不小于5 MPa。3)高压清水喷射清洗。从各孔中分别装入高压喷射器,在桩底缺陷段上下反复进行高压喷射切割清洗,清洗切割长度范围自缺陷段底延伸一定深度。4)高压注浆。当确认各孔高压清洗彻底后,改用高压水泥浆在缺陷段范围内反复进行高压喷射,使孔内的碎石、岩块、混凝土块与浆液充分搅拌固结。喷浆到孔口返浆浓度与进浆浓度基本一致时,终止喷灌浆。5)孔口补浆。当孔底喷浆结束,提出钻具与喷射器,孔内液面下降,使用注浆管对各孔进行补充灌浆。6)孔口(憋)压浆。孔口补浆结束后,在各孔口管上安装好孔口开关,使用注浆泵分别对各孔进行(憋)压浓水泥浆,憋浆压力1 MPa～2 MPa,稳压5 min～10 min,关闭孔口开关,压浆结束。

2.4 旋喷压浆施工参数

1)高压清水旋喷。

喷射压力:25 MPa～28 MPa;排量:79 L/min～90 L/min;旋转速度:10 r/min～20 r/min;提升速度:10 cm/min～15 cm/min。

2)高压注浆旋转。

喷射压力:23 MPa～25 MPa;排量:60 L/min～70 L/min;旋转速度:15 r/min～18 r/min;提升速度:10 cm/min～15 cm/min。

3)浆液配制。

补强加固的水泥浆液采用42.5以上优质硅酸盐水泥与清水配制而成,水灰比为1∶1～0.8∶1,孔口压浆及补浆的水泥浆液采用浓浆,水灰比为0.5∶1～0.6∶1。

2.5 施工技术措施

1)钻探设备安装时钻孔定位要准确,钻机安装平稳牢固,机座水平(用水平仪测定),做到三点成一线(即孔位、立轴、天车),立轴垂直,保证钻机垂直不偏移。2)钻探施工时,钻进要稳定,保证取芯率,取出的混凝土岩芯样要依次从上至下从左到右摆好(特别是缺陷段岩芯),按要求做好施工记录,准确测定缺陷段的范围深度,钻孔液有无漏失情况和漏失量。3)旋转切割施工,要严格按设计要求的旋转、提升速度进行,对桩底缺陷段进行彻底喷射、彻底清渣,保证孔底无沉渣。清渣后要实测孔深。4)浆液配制所用的水泥要保证质量,不能用过期受潮结块的水泥,浆液要测定比重,浓度要达到要求,要过筛清除杂质。5)注浆喷射施工,要严格按设计要求进行,喷射注浆要四孔轮换进行,孔口返出浆液性能与注入浆液一致后才能关闭孔口开关。

3 工程实例

广东江门某宾馆大楼,桩基础是1 200 mm钻孔灌注桩,桩端持力层设计为中风化粉砂岩,成桩后,抽芯检测结果显示全楼83根桩基础有3根落在强风化粉砂岩上,这3根桩基础桩端承载力达不到设计要求,要进行加固。通过对检测资料和现场实际情况进行综合分析,确定用高压清水旋转喷射切割、高压水泥浆旋转喷射注浆及孔口压浆等施工方法来进行加固,加固施工工艺流程为:造孔→高压水洗孔→注浆管埋设→压水试验→制浆→注浆→达到设计预定注浆量和终压→封孔→钻孔检查。若检验合格,结束该桩补强加固。若不合格,重复上述步骤直至合格为止。各种施工参数和浆液配比按前文所述执行。加固后28 d抽芯检测结果3根桩基础落在中风化粉砂岩上且单桩竖向极限承载力都达到设计要求。

4 结论

1)复合注浆加固方法充分发挥了静压注浆法和高压旋喷注浆法这两种注浆加固方法各自的优点,克服了各自的缺点,是一种新型的桩基加固技术。该法处理桩底沉渣、桩底持力层存在相对软弱的夹层、桩底溶洞等桩基质量问题安全可靠、经济有效。实践证明,桩端注浆在桩基础加固处理、提高桩基综合承载力和减少沉降量方面不失为一种经济合理、技术先进的方法。

2)复合注浆加固方法施工中合理确定和控制注浆参数对桩端注浆提高单桩承载力效果十分重要,而这又完全依赖于现场工程师和工人的经验。

3)桩端注浆明显改善了桩端持力层和桩周条件,提高了桩的端承力和桩侧摩阻力,改善桩荷载传递性能,使桩的综合承载力得到很大的提高。

4)复合注浆加固方法合理,可操作性强,施工简便,施工噪声小,注浆材料对环境无污染;能节省施工时间和成本,施工范围小,对已经施工完成的桩基础不会挤土,无振动,能贴近已建建筑物施工,环境适应性强;可以灵活施工,不受施工场地的限制。其社会效益和经济效益显著,值得在国内大力推广应用。

5)复合注浆加固方法技术适用地层范围广,既可用于砂卵石层,又可适用于黏土、粉土和粉细砂层及淤泥层,同时可用于处理岩溶土洞;这种补强加固方法对不同地质条件下的岩土处桩基缺陷都能适用。

摘要：就复合注浆加固方法在提高单桩承载力机理、施工方案、施工参数和施工技术措施等方面作了详细介绍和分析,工程实例表明:用该加固方法能有效的提高钻(冲)孔桩的承载力,且加固效果明显,有一定的实用价值。

关键词：钻(冲)孔桩基础,补强加固,复合注浆方法

参考文献

[1]杜文举.浅析钻孔灌注桩施工中常见问题及防治措施[J].中国西部科技,2008,7(8):22-23.

[2]钟俊.后压浆技术在大直径超长灌注桩工程中的应用[J].西部探矿工程,2004(9):11-12.

[3]张旭峰.灌注桩后压浆施工中应注意的事项[J].山西建筑,2006,32(4):127-128.

[4]敖卓鸥.灌注桩后压浆法的作用机理与施工技术[J].建材技术与应用,2006(4):55-56.

[5]毛海潮,毛辉.灌注桩后压浆法桩端地基加固施工技术[J].浙江建筑,2006(11):113-114.

钻孔灌注桩施工方法及质量控制 篇8

钻孔灌注桩施工的基本程序:测量定点、挖护筒、辅枕木、钻机定位、制泥浆、钻孔、清孔放钢筋笼、灌注混凝土。除上述基本程序外还有制作沉淀池、泥浆泥、制作钢筋笼等。

影响钻孔灌注桩质量的主要因素及防治措施:

1 桩位偏移

测量定点、挖护筒、辅枕木、钻机定位等施工程序对桩位偏移都有不同程度的影响, 测量定点影响桩位偏移主要因素:技术人员熟悉图纸、测量员技术熟练、测量方法合理、测量仪器准确度较高等。挖护筒、辅枕木、钻机定位都对桩位偏移有影响, 只要及时加以控制是可避免的。

2 孔壁坍塌

孔壁坍塌在灌注桩施工过程中是经常遇到的事。其主要原因有:

(1) 没有根据地质勘察报告分析桩孔的土质条件, 采用合适的成孔工艺和相应的泥浆质量。 (2) 护筒埋置深度不够, 护筒的回填不严密造成漏水漏浆, 以致孔内液面高度不够或孔内出现承压水, 降低了对孔壁的静水压力等。 (3) 清孔后泥浆密度、粘度降低, 也会减少对孔壁的静水压力, 使孔壁失稳。 (4) 直接用给水管冲刷孔壁, 或在砂层和卵石层钻进速度太快, 或停在一处空转时间太久。 (5) 成孔后停滞时间太长, 以至泥浆沉淀没有护壁作用。

预防措施: (1) 塌孔事故是预防的关键, 钻孔前针要细致研究地质勘探资料, 选择合适的成孔方法和机具, 合理安排成孔顺序, 选择足够强度和尺寸的护筒。 (2) 当局部水位落差太大时, 采用适当的方法保持水头相对稳定, 发现塌孔, 判明坍塌位置, 着重分析塌孔原因, 针对坍塌的水量较小可继续钻孔, 回填砂和黏质土混合物到塌孔处以上2m左右处继续钻孔, 随时注意坍塌数量的变化。若塌孔不能控制, 立刻拆除钻机护筒回填钻孔, 重新埋设护筒再钻。 (3) 由于清孔或钢筋骨架吊入造成塌孔时, 应立即停止清孔或将钢筋骨架吊出, 利用钻孔机具搅动添加泥浆护壁, 同时将坍塌物清理干净, 待塌孔稳定后重新清孔和安装钢筋骨架。

3 桩身偏斜

成孔后桩轴中心线出现较大偏斜或弯曲。造成原因:

(1) 在钻孔的过程中遇到障碍物、在软硬土层交界处和岩石倾斜处, 钻头受阻力不均而偏移。 (2) 由于钻杆钢度不够或连接不当, 使钻头钻杆中心线不同轴线。 (3) 钻机的稳度不够, 在钻进过程中出现晃动。 (4) 场地不平整或钻架就位后没有调整, 钻杆轴线没有垂直。

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15cm。在不均匀地层中钻孔时, 采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到飘石时, 钻速要打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。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便孔处0.5m以上, 重新钻孔。

4 灌注混凝土时钢筋笼上升或偏移

钢筋笼上升偏移是施工中不常出现, 但出现就比较棘手的事情。造成原因:

(1) 钢筋笼放置初始位置不正确, 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托起。 (2) 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。 (3) 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, 已接近初疑, 表面形成硬壳, 混凝土与钢筋笼有一定的握力, 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。

预防措施: (1) 下放导管时, 应使导管确保在孔位的中心上。在灌注混凝土中, 当混凝土面接近钢筋骨架底口时, 应放慢混凝土的灌注速度, 一般情况下dl100~dl150cm桩灌注速度控制在10~15m3/h左右, 以缓解混凝土对钢筋骨架向上的冲击力。特别注意导管出口与钢筋骨架底口不得平齐灌注混凝土, 一般导管底口与钢筋骨架底口不小于1.0m。 (2) 灌注桩混凝土施工应本着改善混凝土的流动性、初凝时间及改进灌注工艺的原则, 严格按配合比配制混凝土, 灌注应迅速连续进行。 (3) 适当减少钢筋骨架下端的箍筋数量, 也可以减少混凝土对钢筋骨架上的顶托力。 (4) 增设适当数量的牵引筋牢固地焊接在钢筋骨架的底部也有克服钢筋骨架上升的作用。

5 断桩

断桩是指桩身混凝土在某一部位出现不连续或某一部分的混凝土严重变质导致整根桩承载力达不到设计要求, 甚至不能使用, 造成质量事故。造成原因:

(1) 混凝土原材料不符合规定, 配合比不当, 混凝土的和易性、坍落度不符合要求, 在灌注混凝土过程中, 发生卡管事故。 (2) 由于导管底端距孔底过远, 混凝土被冲洗稀释, 使水灰比无意中增大, 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。 (3) 受导管密封不良, 冲洗液浸入混凝土, 形成桩身中段出现混凝土离析。 (4) 在浇注混凝土时, 导管提起过多, 露出混凝土面, 或因停电、待料等原因造成夹渣, 出现桩身中岩渣沉积成层, 使桩身形成隔层。 (5) 施工不当, 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, 产生混凝土离析的现象。 (6) 地下水酸性较大, 中和了混凝土中碱性, 使桩基出现硬化不理想。

预防措施: (1) 清孔时要及时调整孔内泥浆的相对密度, 清孔后泥浆的相对密度要满足设计要求。清孔后分别从孔口、孔中部、孔底部提取泥浆, 测定泥浆的各项指标是否符合质量标准要求。同时, 应在孔底放置取样盒, 在混凝土灌注前取出以检查孔底沉淀是否超厚, 只有当孔底沉淀值小于规范要求时, 方可进行混凝土灌注。 (2) 绑扎水泥隔水塞的铁丝, 应按首次灌注量多少选取其规格, 严防折断。 (3) 在地下水较为丰富的地段, 应设降水井进行降水处理, 降水成功后方可灌注混凝土。 (4) 灌注前应全面检修设备, 灌注时严格控制混凝土原材料、混凝土配合比, 尽可能使灌注连续快速, 炎热季节在灌注初期可在混凝土中掺入适量缓凝剂, 以避免混凝土过早初凝而造成卡管事故的发生。并应避免停电停水等现象。 (5) 必须严格按照规定用测量锤测量孔内混凝土表面高度, 并认真核对, 保证提升导管不出现失误。 (6) 在灌注混凝土过程中, 要定时测量导管内外混凝土的深度, 并绘制曲线, 以监视断桩是否出现。在正常情况下, 导管内外混凝土界面的距离是开始大, 然后逐渐缩小, 最后重合, 若出现管内外混凝土灌注曲线距离拉大, 并且导管外混凝土曲线变平, 而管内混凝土曲线变陡, 则是断桩预兆, 应及时查明原因, 尽快处理。

6 小结

综上所述:钻孔灌注桩施工中, 事故时有发生, 但是只要我们切实加强质量管理意识, 严格按照施工技术规范执行, 不断提高施工管理水平, 努力提高科学技术水平, 做应急预案, 相信我们是有能力防止质量事故发生的。

摘要：钻孔灌注桩以其适用范围广、成本适中、施工简便、施工技术成熟等特点, 广泛应用于各种工程基础中, 但钻孔灌注桩在钻孔及成桩有其独特的特点, 必须严格控制几个要点, 防止出现桩位偏移、桩轴倾斜、孔壁坍塌、断桩等现象的发生。

桥梁钻孔灌注桩施工质量控制方法 篇9

1 桥梁钻孔灌注桩的技术特点

钻孔灌注桩按成桩工艺可以分为非挤土桩和部分挤土桩，非挤土桩又可以进一步划分为干作业法钻孔灌注桩、泥浆护壁法钻孔灌注桩和套管护壁法钻孔灌注桩。钻孔灌注桩有着广泛用途，正在日益蓬勃的发展，它的技术特点可简要概括为如下方面：

1)钻孔灌注桩属非挤土桩，较之其他桩型，钻孔灌注桩施工时基本无噪声、无振动、无地面隆起或侧移，因而对环境影响小，对周围建筑物、路面或地下设施等危害小。

2)大直径钻孔灌注桩成孔施工中，对桩所穿越土层的性质均可从桩孔排出的土进行鉴别验证，或在孔中作原位测试，直接检测土层的性质。

3)大直径钻孔灌注桩既能承受较大的竖向荷载，也能承受较大的横向荷载，不仅能增强结构的抗震能力，而且也能有效地充当坡地抗滑桩、堤岸支护桩以及深基坑开挖的支护桩。

4)钻孔灌注桩通常布桩间距大、群桩效应小，设计时可无需为此而进行繁琐的计算。

5)可根据桥梁的荷载分布与土层情况利用不同桩径，对于承受横向荷载的桩，可设计成有利于提高承载力的异型桩，也可设计成变截面桩，即在受弯矩较大的桩段采用较大截面。

6)为了充分利用地基土层的支承能力，可在桩孔内的合适土层进行加压挤扩，形成“挤扩支盘”，利用这种技术，可减小桩径和桩长，提高桩的承载力，减少沉降量。

7)钻孔灌注桩施工工艺种类多而且日新月异，这主要是由于工程技术人员为了保证这类桩的成桩质量、施工安全和提高工效，长期来针对不同的地质条件和环境条件，研制了各种适用机具和施工方法，从而形成了各具特色的工艺。

8)施工设备比较简单轻便，能在较低的净空条件下设桩。

2 施工组织设计对质量控制的作用

施工组织设计与管理是用来指导工程施工的技术与管理文件，是进行施工很备，合理布署施工活动，推进先进技术和进行科学管理的指导性文件。编制施工方案应针对具体桩基工程的特点，有针对性地制定质量控制措施、进度控制措施，在施工中进行科学规划。施工组织设计与管理的编制应体现技术先进、经济合理、安全适用和确保质量的原则，应结合具体的施工条件(工程地质和水文地质条件，环境条件与场地条件等)，合理确定桩基施工工艺，选择合适的机械设备，采取有效技术措施和管理手段，确保施工质量，加快施工进度，实现施工技术的先进性、可靠性和合理性。施工方法应叙述清楚、具体，能直接指导施工，在选定好施工方法的同时，还应选好主要机械设备，列出所用机械设备的数量;施工准备应针对工程的特点做好施工所需人力、物力、财力等多方面的准备工作，应在准备工作比较充分的基础上进行施工，防止仓促施工，造成停工、窝工或其它等不必要的损失;施工平面布置主要是针对工程施工所作的平面位置规划，合理有序的布置机械设备、材料构件堆放;技术组织措施应针对工程的施工质量、安全生产等要求提出行之有效的措施。

3 质量控制目标及措施

3.1 质量控制目标

桥梁钻孔灌注桩在成桩过程中的各项指标，包括桩位、校长、桩径、孔底沉渣、终孔垂直度及成桩材料质量等，皆应满足设计、规范的要求。预留的混凝土试块强度应满足设计、规范的要求。桩身的完整、连续、匀质性好，无夹泥断桩等缺陷。桩的极限承载力(抗压、抗拔、水平承载力)应满足设计和规范规定的验收指标。

3.2 质量控制措施

钻孔灌注桩的质量控制包括成桩技术活动和管理活动，其控制方法是对成桩过程中的各个环节，对影响成桩质量的人、机、料、法、环五大因素实施全面控制。对成桩活动的成果进行分阶段验证，以便及时发现问题，防止不合格桩出现，杜绝工程隐患。按成桩阶段，成桩质量可分为六个控制阶段———成孔前的质量控制、成孔中的质量控制、成孔后的质量控制、浇筑前的质量控制、浇筑中的质量控制和浇筑后的质量控制。或者划分为两个大的阶段———成孔质量控制和成桩质量控制。成孔设备就位后，必须平正、稳固、确保在施工中不发生倾斜、移动。安装钻机设备的地基若不稳定，施工中会发生钻孔机倾斜，从而导致桩倾斜和桩偏心等不良影响。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机将地面整平，在基座下垫上钢板、枕木或采用其他处理方法。为防止桩位不准，施工中很重要的是定好桩中心位置和正确安装钻机。对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与地笼配合，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同一竖直线上，以保证钻机的垂直度。对位偏差不应大于2cm，对准桩位后，再用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线拉上缆风绳。桩体质量要求主要是指桩体温凝土的质量和桩身完整性两个方面。桩体温凝土质量应达到设计要求的混凝土强度等级，可在成桩后钻孔抽芯送检确定。桩身完整性主要是指桩身是否存在不完整的界面，导致按桩混凝土质量确定的单桩竖向承载力不满足设计要求的问题。例如：桩身夹泥、断桩、缩颈、扩颈(对承受负摩擦力的桩)等。完整桩的桩身完整性指数应为l。确定桩身完整性指数的方法除钻孔抽芯直接观察外，还可采用桩身完整性无损检测技术。例如，低应变动力试桩法和高应变动力试桩法，这是我国工程界普遍采用的方法。

成桩质量控制应控制如下内容：1)材料的见证取样及送检;2)混凝土配合比的配合关系及计量工作;3)混凝土坍落度和和易性;4)钢筋笼的上浮和下沉;5)钢筋笼的制作与安装;6)混凝土的首灌量;7)桩头质量;8)灌注过程及记录;9)试块制作和试块数量;10)充盈系数;11)桩身强度及承载力检测。

4 结语

总之，桥梁钻孔灌注桩施工中不仅应对成桩原材料、施工设备、施工工艺和方法进行质量控制，还应对参与施工人员、成桩环境和管理环境等采取恰当的质量控制措施，如此才能全面控制钻孔灌注桩的施工质量，确保桥梁的使用安全。

参考文献

[1]李君.白杨河大桥钻孔灌注桩施工技术[J].山西建筑,2004.

穿层钻孔有效排放半径测定新方法 篇10

关键词：初始释放瓦斯膨胀能,瓦斯压力,穿层钻孔,有效排放半径

排放钻孔是井筒揭低透气性煤层的主要区域消突措施,其有效排放半径是影响排放效果的主要因素: 排放半径过大,在规定排放期内排放量不足,存在排放盲区; 排放半径过小,会增加钻孔工程量,造成人力、物力的浪费。

目前测定钻孔有效排放半径主要采取压降法,即在预排期内将钻孔周围压力降到安全临界压力p0时所对应的排放半径。通常取p0= 0. 74 MPa,实际上并不完全可靠,突出不仅与瓦斯压力有关,而且还与地应力及煤体强度有关,在突出模拟试验中就曾有过0. 48 MPa的瓦斯压力时出现突出的情况[1],这将导致排放半径过大,存在排放盲区,发生事故。为此,笔者提出一种基于初始释放瓦斯膨胀能测定钻孔有效排放半径的新方法。

1 测定原理

根据中国矿业大学蒋承林提出的煤与瓦斯突出的球壳失稳理论,井筒揭煤可以采用初始释放瓦斯膨胀能作为控制有效排放半径边界的指标,其综合反映了地应力、瓦斯压力及煤体强度在突出中的作用。突出模拟试验表明: 当煤样中的初始释放瓦斯膨胀能大于42. 98 m J/g以上时,石门揭煤试验会达到弱突出,而当煤样中的初始释放瓦斯膨胀能大于103 m J / g以上时,石门揭煤试验会出现大型突出,其准确率达到96%[2]。因此,采用初始释放瓦斯膨胀能作为边界指标比较可靠。

但采用初始释放瓦斯膨胀能作为控制边界指标并不方便,要根据煤层内的残余瓦斯压力多次做试验才能获得煤层内的初始释放瓦斯膨胀能的系列数据。因此,研究测定煤样的初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力的关系是非常必要的。在整个预排瓦斯的过程中,如果获得该煤层的初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力之间的变化规律,根据上述初始释放瓦斯膨胀能的突出临界值,反推排放半径边界的安全残余瓦斯压力值,从而为有效排放半径计算提供了定量依据。

研究表明,初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力呈正比关系[3]:

式中: Wp为单位质量煤样的初始释放瓦斯膨胀能,m J / g; p为煤层相对瓦斯压力,MPa; K为系数,与煤样的破坏程度相关。

由于压降法在连续测定多个瓦斯压力过程中,存在立井下行孔测压封孔困难、立井工作面狭小、测压孔互相影响、压力数据观测周期长、工程量大等问题,因此直接测定钻孔排放半径安全临界瓦斯压力值较困难。为此,根据实测煤层瓦斯含量曲线的变化规律,在保证工业应用误差允许前提下,可以采用周世宁院士提出的抛物线方程来近似取代煤层瓦斯含量曲线,即:

式中 α 为煤层瓦斯含量系数,m3/ ( m3·MPa0. 5) 。

这样,在矿井可以选取具有代表性的软煤煤样,首先进行初始释放瓦斯膨胀能的测定,从而可得出与发生弱突出的临界值42. 98 m J/g相对应的煤层的突出临界瓦斯压力,再通过公式( 2) 得到该矿井钻孔排放半径的安全临界瓦斯含量。

排放钻孔排放一段时间后,在其周围不同半径处均匀施工多个取样钻孔,将取得的新鲜煤样通过DGC型瓦斯含量直接测定装置测定其瓦斯含量,进而确定临界瓦斯含量对应的排放半径,即钻孔有效排放半径。

2 排放时间的确定

排放时间是影响排放半径的一个主要因素,合理的排放时间对生产具有重要意义。排放时间越短,钻孔有效排放半径越小,所需的钻孔数量越多,工程量越大; 排放时间过长,影响工程进度。

研究表明,钻孔排放瓦斯总量随时间的变化关系可用下式表示[4]:

式中: Q0为钻孔极限排放瓦斯量,m3; β 为钻孔瓦斯流量衰减系数,d-1; t为钻孔排放瓦斯时间,d 。

则:

由于钻孔半径r0小于等于钻孔有效排放半径rn,则钻孔的有效排放瓦斯半径可近似按下式计算:

式中: L为钻孔中煤层部分长度,m ; r为径向流场的半径变量,m ; X0为煤层原始瓦斯含量,; X1为煤层安全容许瓦斯含量,。

由式( 5) 可知,钻孔有效排放半径随时间的延长而逐渐增大,并存在一个极值,则极限有效排放半径为

根据模拟结果发现,钻孔极限有效排放半径多数出现在钻孔开始排放瓦斯后的3 个月左右,因此,考虑现场实际,选择排放期为3 个月。

3 现场应用及结果分析

为了更好地考察利用基于初始释放瓦斯膨胀能测定钻孔有效排放半径新方法的应用效果,在泉水沟煤矿进行了现场试验。

泉水沟煤矿风井为立井开拓,井筒设计净直径5. 5 m,井口标高+ 1 174. 5 m。37#煤层走向方位角108°,煤层倾角48°,总厚0. 10 ~ 5. 49 m,总厚度变化系数为66. 25% ,二级差变化指数为50. 76% ; 煤层顶板为深灰色粉、细砂岩及灰、灰白色中、粗砂岩,底板以深灰色—灰黑色粉砂岩为主。

2012 年12 月7 日,中国矿业大学对泉水沟煤矿风井揭37#煤层突出危险性进行了预测,预测认为风井37#煤层在井筒揭煤过程中有突出危险性,因此必须按照“四位一体”要求,在距37#煤层顶板法向距离7 m处采取施工排放钻孔的区域措施[5]。首先要在现场实测钻孔有效排放半径。

3. 1 安全临界瓦斯含量的确定

在工作面施工1 个测压兼取样钻孔,设计参数见表1,采用中国矿业大学研制的胶囊黏液封孔器封孔测压。

在压力测定完成并拆除封孔器后,立即采用双管单动取煤器取煤样。在取样过程中,随着合金片在钻孔中切割出越来越深的环形槽,钻头前方的地应力峰将不断破坏煤样并不断移向煤体深部,送入内管中的圆柱状煤样将保留地应力作用的“痕迹”。将现场取得的煤样装入不透气的塑料袋中保存起来,注意在运送的过程中不被破坏。到达实验室后,即可进行测定。测得37#煤层的参数见表2。

为测定煤样在不同瓦斯压力下的初始释放瓦斯膨胀能,分别将煤样和对应的铁块在0 ~ 2 MPa内选取10 个不同压力点进行充气吸附平衡和测定,结果见表3。

使用绘图分析软件Origin对表3 数据进行曲线拟合,见图1。

单位煤样初始释放瓦斯膨胀能与煤层瓦斯压力关系见式( 7) ,相关系数为0. 992 78,说明该矿风井37#煤层煤样的初始释放瓦斯膨胀能与瓦斯压力是密切相关的。

根据式( 7) 可以很容易确定,37#煤层的初始释放瓦斯膨胀能Wp= 68. 115 × 0. 87 = 59. 26 m J / g,大于42. 98 m J/g,为避免出现突出模拟试验中的弱突出。在井筒揭煤前,井筒周围局部煤层中的瓦斯压力应降至0. 63 MPa以下,所以安全临界瓦斯含量为5. 99 m3/ t。

3. 2 有效排放半径的测定

在1 号孔测完压后的预排期内,定期用压风吹出钻孔内的水和碎屑,3 个月后,在1 号钻孔两侧施工7 个取样钻孔,如图2 所示( 2 ~ 8 号均为取样孔,间距d = 0. 3 m) ,设计参数与1 号钻孔一样; 如果a( a为取样孔编号,取2,3,…,8) 号取样孔及a号取样孔之前的取样孔煤样测得瓦斯含量小于安全临界瓦斯含量X0,而a号孔之后的取样孔煤样的瓦斯含量大于X0,那么rn= ( a - 1) d,即为钻孔的有效排放半径。

采用中煤科工集团重庆研究院有限公司DGC型瓦斯含量直接测定装置测定2 ~ 8 号取样钻孔取得的新鲜煤样的瓦斯含量,测定数据见表4。

由表4 可以看出,2 ~ 6 号取样孔煤样瓦斯含量小于安全临界瓦斯含量5. 99 m3/ t,而7、8 号取样孔煤样瓦斯含量则大于5. 99 m3/ t,因此风井揭37#煤层钻孔的有效排放半径确定为1. 5 m。

4 结语

1) 通过测定具有代表性的煤样初始释放瓦斯膨胀能,根据其突出的临界指标可以得到矿井在不发生突出时的安全临界瓦斯含量。

2) 在排放钻孔两侧施工取样钻孔,直接测定瓦斯含量,通过比较与安全临界瓦斯含量的大小,可以确定有效排放半径。

岩溶区桥梁冲击钻孔事故处理方法 篇11

1、工程概况

柳州市广雅大桥近似呈东西走向。大桥东岸上跨雅儒路,接广雅路,通往市中心;西岸接河西路和磨滩路,与西环线相连,广雅大桥桥址桩号为K0+249.722~K1+307.662,桥长约1058m,主桥宽36m,引桥宽3 0 m和2 5 m,主桥为(6 3+2×2 1 0+6 3)海鸥式钢箱拱桥,西岸引桥为(4×30+5×30+4×34)m连续箱梁桥,东岸引桥为(3×3 0)m连续箱梁桥。

根据桩位处各岩土层的成因、成分及力学强度的不同,可将其划分如下:素填土(1)、耕土(2)、淤泥质土(3)、粘土(4)、粉质粘土(5)、卵石(6)、强风化白云质灰岩(7)1、中风化白云质灰岩(7)2、溶蚀裂隙破碎带(7)3、微风化白云质灰岩(7)4、溶洞(7)5。

2、溶洞地区钻孔桩冲击成孔事故原因、处理及预防措施

2.1 梅花孔

当钻进到中风化白云质灰岩及溶蚀裂隙破碎带时,常出现梅花孔事故,其原因主要是这类地层是非匀质地层,易出现探头石,造成局部孔壁凸进,成孔不圆。

出现梅花孔后,通过用片、卵石混合粘土回填钻孔,重新冲击的方法,顺利通过了此类易出现梅花孔事故的地层。

2.2 钻孔偏斜

当钻进到强风化白云质灰岩、溶蚀裂隙破碎带及溶洞地层时,有时出现钻孔偏斜事故,其原因主要是由于岩层中灰质含量不一,受到侵蚀的程度也不同,岩层软硬不均、岩面倾斜、有溶槽、溶沟和不规则的空洞、土洞,造成冲击钻底部受力不均等。

在钻孔过程中遇到软硬不均的地层时,冲击钢丝绳会有规律地向一侧摆动,这时可向孔内倾斜方向抛填片石或混凝土块,小冲程冲击,当冲击绳没有大的摆动,垂直上下时即可正常钻孔。

若岩面倾斜较缓或钻面有部分溶洞,可向冲击钢丝绳倾倒方向一侧填小片石,小冲程逐渐修正倾斜面,直至全部钻面孔位修正到同一平面改为正常冲程。如果上述效果不好,可反复回填冲击纠偏或清孔后及时灌注80cm~100cm高度的混凝土,待24h后再重新钻孔,可纠偏成功,这种处理方法需要在停止钻孔至重新钻孔期间密切注意孔内泥浆变化情况,及时补充泥浆。

若岩面倾斜坡度陡或钻面溶洞面较大时,可向冲击钢丝绳倾斜一侧回填较大尺寸的片石和粘土,用小冲程来冲砸回填混合物,逐渐纠正倾斜。

若岩层倾斜面太陡,岩层较硬,纠偏不成功时,可采用水下爆破或利用地质钻机密排钻孔再改为上述方法冲击纠偏。

广雅大桥的预防方法是根据详勘地质资料,在倾斜的岩面上回填30cm~50cm厚的片、卵石,然后冲击成孔,成功的避免了钻孔偏斜事故的发生。

2.3 卡锥

当钻进到粘土层、中风化白云质灰岩、溶蚀裂隙破碎带及溶沟、溶槽地层时,经常发生卡锥事故,分析原因主要有:在粘土层中冲击的冲程太高,泥浆太稠,以致冲锥被吸住;溶沟、溶槽卡锥;钻孔形成梅花形,冲锥被狭窄部位卡住;孔口掉下石块或其他物件,卡住冲锥。

处理和预防卡锥应先弄清情况,针对卡锥原因进行处理和预防。处理时宜待冲锥有松动后方可用力上提,不可盲动,以免造成越卡越紧或造成坍孔、埋钻[1]。

通常用打捞钩、活套进行打捞或用千斤顶协助提锤;当卡钻部位为较坚实的岩层时,可用低浓度的泥浆置换高浓度的泥浆,清理孔中的泥渣,利用爆破法、上下反复顶撞卡点岩块、或辅以其它工具等松动钻头周边的岩体,将钻头提出,再用片石回填至卡钻部位以上1 m,采用短冲程穿越该地层。

2.4 漏浆

当钻进到中风化白云质灰岩、溶蚀裂隙破碎带及溶沟、溶槽、溶洞地层时,经常发生漏浆事故,分析原因主要是溶洞漏浆或基岩内有裂隙存在。

钻孔前预先在孔口准备足够的粘土、片石和适当数量的袋装水泥,设置2个容量较大的泥浆池,保证桩孔一旦出现漏浆,能及时补浆和回填桩孔。

根据地质勘察报告,在中风化白云质灰岩、溶蚀裂隙破碎带及溶沟、溶槽地层时发生漏浆,采用回填粘土、片石混合物(重量比1:1),采用小冲程冲击投下的混合物,待孔内泥浆稳定后,继续冲孔;在溶洞地层施工时,在在接近溶洞顶板1 m左右时,加大泥浆比重,小冲程冲击,逐渐击穿顶板,同时安排专人观察孔内泥浆面的的变化,发现孔内泥浆面下降,立即提起冲锤,及时补充泥浆,回填粘土、片石和袋装水泥(重量比1:1:0.2),停置一段时间(一般为一天),在停置期间若孔内泥浆继续下降,应随时补充泥浆和回填混合物,待孔内泥浆稳定后,方可继续冲孔,采用小冲程冲击投下的混合物,使其挤入溶洞中,堵塞溶洞通道。在冲击过程中,孔内泥浆还会多次下降,每次泥浆下降,都要及时提起冲锤,补充泥浆和回填粘土、片石,并停止冲孔一天,待稳定后继续冲孔,如此循环反复,直到桩孔不再漏浆为止,顺利穿越溶洞。穿越溶洞进入中风化白云质灰岩或溶蚀裂隙破碎带,冲击时冲程不宜过大,以免振坍溶洞已固结的护壁。

2.5 坍孔

柳州市广雅大桥西岸引桥1 1#墩4#桩设计为嵌岩桩,桩径为1.8 m,桩长为40.36m,地质情况为:0~1.3m为素填土;1.3~19.8m为粉质粘土;19.8~30.9m为卵石;30.9~31.2m为强风化白云岩;31.2~33.5m为中风化白云岩;33.5~36.1 m为充填溶洞(粘性土、砂质及岩屑充填);36.1~38.5m为溶蚀裂隙破碎带;38.5~40.1m为中风化白云岩;40.1~45.6m为溶蚀裂隙破碎带;45.6~46.1m为中风化白云岩;46.1~47.2m为溶蚀裂隙破碎带;47.2~59.8m为中风化白云岩。当冲孔冲到37.6m时,泥浆急剧下泄14.8m,护筒及周边的地面下陷7.6m,钻机落入坑中只露出钻架顶,周围下陷范围大约1 5 m。

处理方法是用粘土回填基坑,在护筒周围用挖掘机小心掏挖,用大型吊车将钻机吊出,然后向孔中回填黄泥、片石。稳定1星期后,重新放样、埋置护筒,用冲击钻冲孔时却再次塌孔,随后将设备撤出工作区,用黄泥、片石回填至原地面,稳定1星期。在测量放样、护筒埋设完毕,在护筒周围以30 cm的间距布设φ28螺纹钢,钢筋起弯后以桩位为中心焊在钢护筒外侧,向四周延伸2.0m呈发散状均匀分布,其上浇筑h=0.8m的C25混凝土,在混凝土中加入适量的早强剂,养护1星期后冲孔。冲孔过程中,仍然发生了3次小规模的泥浆渗漏现象,采用投入泥块、片石处理,最后顺利成孔。

本桩施工中发生大面积沉陷,分析原因主要是溶洞较大且覆盖层松散,在冲击钻冲击力、机架自重、外界水压力作用下,原来趋于稳定的回填材料失稳使孔中泥浆严重泄漏,造成大范围坍塌。为预防发生坍孔,如地质钻探资料表明岩层以上为松散或易坍塌的岩土时,通过采用加长护筒穿越覆盖层,将工作场地周围超前加固,安全地完成了类似地层的钻孔施工,没有再发生坍孔事故。

3、总结

岩溶地区的特殊地质构造,使得在冲击钻孔施工中,更容易发生梅花孔、偏孔、卡锥、泥漏浆渗、坍孔等钻孔事故,因此,在此类地层中进行冲击钻孔施工前,应专门组织有关技术人员研究学习有关钻孔事故的处理和预防措施,并且成立钻孔处理应急小组。尽量不要在出现问题后再想办法处理,以降低处理成本,保证施工进度;施工现场派技术人员分两班或三班在工地24h轮流值班,发现问题及时上报处理。

由于钻孔施工是一项技术性、经验性很强的工作,钻孔作业人员、特别是钻机操作人员和现场管理人员,必须具有较强的实际施工能力,在施工过程中,要能对发生的问题进行及时的判断和处理,因此施工前还应组织桩基队钻机机长学习钻孔事故的处理和预防知识,使他们对岩溶地区钻孔事故的处理方法和预防措施做到心中有数。

因岩溶区地质情况复杂,无规律可循,在施工过程中应详细记录和观察钻孔情况和地质情况,发现地质情况变化时,应根据具体情况调整施工方法,采取有针对性的施工方案,尽量避免不利于施工的情况发生,以保证施工质量、安全和进度。

在广雅大桥的施工过程中,根据该桥具体复杂的地质情况而制定的施工方案,具备一定的针对性,有效地解决了在岩溶地区桥梁冲击钻孔施工中易出现的梅花孔、钻孔偏斜、卡锥、漏浆、坍孔等一系列施工技术难题,为确保大桥整体施工进度创造了十分有利的条件,取得了良好的社会效益和经济效益。

摘要：通过对柳州市广雅大桥岩溶区桩基施工实例,对岩溶形成过程、岩溶地区冲击钻孔施工中发生的梅花孔、偏孔、卡锥、泥漏浆渗、坍孔等现象进行了分析,总结了相应的处置方法。

关键词：岩溶区,桥梁,钻孔,事故,处理

参考文献