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1、正循环冲击钻施工工艺,1 桩基工程概述1.1概述本工程累计1.2m钻孔桩240根，钻孔桩的长度介于20m33m之间，均为嵌岩桩。根据地质条件及桩基入岩要求，桩基拟采用冲击式钻机用泥浆正循环方法成孔，用垂直导管法灌注水下砼的施工方案。根据总工期要求，准备投入冲击钻机20台，钻孔桩施工计划为90天。 1.2地质情况本标段工程场地在地质构造上属团鱼山-青山复式向斜。该复式向斜位于团鱼山-丰荷山-青山一线，呈北西西向展布，长40余公里，宽33.5公里，向斜西端位于睡虎山一带扬起。该复式向斜的中央构造为团鱼山-青山向斜，核部为三叠系大冶组，局部被北垩-下第三系红层覆盖。北翼发育两条规模较大的北西向走向断
2、层，南翼由次一级岱家山背斜、戴家湖背斜、井冈山向斜和楠木庙向斜构成。该复式向斜被北东东向的舵落口断层、唐家墩断层、长江断层、五通口断层所错断。 本标段工程场区地层上覆盖第四系冲、洪积物，下覆基岩为三叠系白云岩、二叠、石炭系灰岩、泥岩，无断层通过。,根据设计文件提供地质报告显示，在勘探深度范围内，场区地层共分9大层： 素填土(Qml)；粘土（Q4al+pl）； 淤泥质粘土（Q4al+1）；-1粘土（Q4al+1）；-2粘土（Q4al+1）； 亚粘土（Q4al+pl）；粘土（Q4al+pl）； 粘土（Q3al+pl）；-1亚粘土（Q3al+pl）；亚粘土混碎石（Q3al+pl）；-1泥质粉砂岩强风
3、化（N）；-2泥质粉砂岩弱风化（N）；-3泥质粉砂岩微风化（N）；白云岩强（T）。其中本标段区域覆盖层上系第四系冲、洪积物；下覆基岩为第三系泥质粉砂岩、三叠系白云岩，地层分布较不均匀，地质条件较复杂。层素填土，工程性能差。、层，呈软-可塑状，强度一般，工程性能相对较差。层为强度较高老粘土，工程性能较好，能提供较大的桩侧摩阻力。-1层工程性能一般。层强度较高。下覆基岩强度高，岩层分布区域附近岩面起伏较小，灰岩部分地段岩溶较发育。2 冲击钻孔灌注桩施工工艺框图,清理场地,桩位放线,施工钻机就位,开挖泥浆池、泥浆调制,护筒埋设,施工钻机就位,复测护筒中心位置、顶部标高,制作钢筋笼,钻 孔,清 孔,安
4、装钢筋笼,水下灌注混凝土,成 孔,地质确认,报检钢筋笼,报检泥浆性能指标,清理施工场地,3 钻孔准备工作钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、平整施工场地、布设道路、设置供水、供电系统、制作和埋设护筒；制作钻架（钻机未配备钻架时），开挖泥浆池、泥浆备料与调制、沉淀出碴及准备钻孔机具等。冲击钻机主要由钻架、卷扬机、钻头、泥浆泵组成。3.1 场地准备施工场地为菜地，将场地杂物清除后既可搭设工作平台，桩位在原有机耕混凝土路上的，需凿除混凝土路面后再搭设工作平台。3.2 主要施工机械设备计划表3.3 护筒护筒采用钢护筒，用614mm的钢板卷成，护筒的内径一般都大于桩径1520cm。护筒平面位置偏差不得大
5、于5厘米，护筒斜度不得大于1%。护筒的埋深在旱地或浅水处，对于粘质土不小于1.01.5m，对于砂类土应将护筒周围0.5m1.0m范围土挖除，夯填粘质土至护筒底0.5m以下。,3.4 泥浆3.3.1 泥浆的主要性能有：相对密度、粘度、静切力、含砂率、胶体率、失水率、酸碱度（PH值）。 相对密度：泥浆的相对密度是泥浆与4时同体积水的质量之比。泥浆的相对密度增大时，在钻孔中对孔壁的侧压力也相应增大，孔壁也越稳定，悬浮携带钻碴的能力也越大。然而，相对密度过大的泥浆，其失水量也加大，孔壁上的泥皮也增厚，这就增加了泥浆原料的消耗，而且会给清孔和灌注砼造成困难。 粘度：粘度是液体或混合液体运动时，各分子或颗
6、粒之间产生的摩擦力。粘度大的泥浆，产生的孔壁泥皮厚，对防止翻砂，阻隔渗漏有利，对悬浮携带钻碴的能力强。但粘度过大，则易“糊钻”，影响泥浆泵的正常工作，增加泥浆净化的困难，进而影响钻进速度。粘度过小，钻碴不易悬浮，泥皮薄，对防止翻砂、渗漏不利。 静切力：静切力是静止的泥浆，受外力开始流动所需的最小的力。泥浆静切力要适当，太大则流动阻力大，流往沉淀池的泥浆中的钻碴不易沉淀，影响净化速度，使泥浆相对密度过大，钻进速度降低，太小则悬浮携带钻碴效果不好，钻进速度也会降低。, 含砂率：含砂率是泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积比。泥浆含砂率大时，会降低粘度，增加沉淀，容易磨损泥浆泵。 胶体率：胶体率是泥浆静止
7、后，其中呈悬浮状态的粘土颗粒与水分离的程度，以百分比表示，胶体率高的泥浆，粘土颗粒不易沉淀，悬浮钻碴的能力高，否则反之。 失水率：失水率又叫失水量或渗透量，是泥浆在钻孔内受内外水头压力差的作用下在一定时间内渗入地层的水量以ml/30min为单位。 酸、碱度：以PH值表示，PH值等于7为中性泥浆，小于7为酸性，大于7为碱性。3.3.2 根据钻孔方法和土层情况，调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆性能指标可参照下表：,注： 地下水位高或其流速大时，指标取高限，反之取低限。 地质较好，孔径或孔深较小时，指标取低限，反之取高限。3.3.3 泥浆的制备 粘土的选择及普通泥浆的调制粘土以水化快、造浆能力强、
8、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为好，应尽量就地取材。经过鉴定，具有下列特征的土，可符合上述要求作为调制泥浆的原料。 自然风干后，用手不易掰开捏碎； 用刀切开时，切面光滑，颜色较深； 水浸湿后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm的细长泥条，用手指搓捻，感觉砂粒不多。浸水后能大量膨胀。一般可选塑性指数大于25，粒径小于0.005mm颗粒含量多于总量50%的粘土制浆。当缺少适宜的粘土时，可用略差的粘土，并掺入30%的塑性指数大于25的粘土；若采用粘质土时，其塑性指数不宜小于15，大于0.1mm的颗粒不宜超过6%。所选粘土中不应含有石膏、石灰或钙盐类化合物。 泥浆的调制 制浆前，应先把粘土
9、块尽量打碎，使其搅拌时易于成浆，缩短搅拌时间，提,要求为原则，泥浆池包括沉淀池和泥浆池。泥浆池容量大小由钻孔所需泥浆的方量的1.5倍考虑。4 冲击（正循环）钻机成孔工艺采用冲击正循环钻孔，具体方法是泥浆泵接高压管至导管口，通过泥浆泵将泥浆压入孔底，将悬浮钻渣由护筒口排出进入沉淀池，经过沉淀的泥浆流入储浆池重新使用。泥浆池、高压泥浆泵、出浆管和进浆管四大部分组成，钻孔过程中应适量补充泥浆。4.1 机具布置机具布置随所用钻机类型而异。在埋好的护筒和备足护壁泥浆粘土后，将钻机对位，安装好钻架，对准桩孔中心，就可以冲击钻进。根据钻头重量及安全系数确定钢丝绳的直径，并注意要有出厂合格证，检查钢丝绳的质量
10、，要求优质柔韧，无死弯和断丝。钢丝绳要有足够的长度，即以卷扬机滚筒起到设计最深的桩底标高，滚筒上要留有7圈以上的富余量，绳尾必须锚固在滚筒上。钢丝绳与钻头连接，宜采用钨金套，也可采取转向套连接，主钢丝绳与钨金套上钢丝绳应同直径，连接卡子不得少于8个，间距为180200mm，安装时先对称拧紧每个卡子，然后再逐个复拧，使每个卡子受力均匀。,泥浆质量。冲击成孔时，将粘土原料投入孔底，利用冲击钻头上下冲击，搅拌成泥浆。若采取人工搅拌则先将粘土加水放入制浆池内浸透，然后用人工搅拌。 泥浆的循环和净化处理 冲击正循环钻孔泥浆循环系统主要由泥浆池、高压泥浆泵、出浆管和进浆管四大部分组成。泥浆从导管至孔内，经
11、由孔口出浆管进入泥浆池，经过沉淀池，再由泥浆泵将泥浆经由进浆管送回孔底。含碴泥浆再从孔底上翻至孔口，经出浆管进入泥浆池。通过泥浆循环，孔底的钻碴即可在泥浆池中沉淀下来，再人工将钻碴清除，达到清碴的目的。机械净化法（泥浆分离器净化）机械净化泥浆法把井孔内排除的混有钻碴的泥浆送到二级或三级高频振动泥浆筛上，首先把0.5mm以上的大颗粒筛出，混有0.5mm以下的砂粒的泥浆用泥浆泵压入旋流除碴器，净化后返回井孔。泥浆循环路径：新制泥浆泥浆池桩孔泥浆分离器净化泥浆池桩孔。 泥浆池泥浆池设置在桥梁左幅墩位附近，以便泥浆循环，泥浆池的设置满足钻,4.2 开孔开钻时应先在孔内灌注泥浆，泥浆相对密度等指标根据土
12、层情况而定。如孔中有水，可直接投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。开孔及整个钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位（河中水位）1.52.0m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出。特别是护筒底口以下3米以内，须反复投入小片石（粒径不大于15cm）与粘土的混合物，采用小冲程冲砸密实，防止缩孔或坍孔。一般细粒土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁坚实不坍不漏。在砂及卵石类土等松散层开孔或钻进时，可按1：1投入粘土和小片石的混合物，以冲击锥反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁，必要时应采取回填反复冲击23次。4.3 正常钻进时，应注意以下事项：4.3.1 冲程大小和泥浆稠度应按通过的土层情况掌
13、握，当通过砂、砂砾石或含砂量较大的卵石层时，应采用12m的中 、小冲程，并加大泥浆稠度，反复冲击使孔壁坚实，防止坍孔。4.3.2 当通过含砂低液限粘土等粘土质土层时，因土层本身可造浆，应降低输入的泥浆稠度，并采用11.5m的小冲程，防止卡钻、埋钻。4.3.3 当通过坚硬密实卵石层及漂石、基岩之类土层时，可采用45m的大冲程，使卵石、漂石或基岩破碎。,4.3.4 在任何情况下，最大冲程不宜超过6m，防止卡钻，冲坏孔壁或使孔壁不圆。4.3.5 为正确提升钻头的冲程，宜在钢丝绳上作标志。4.3.6 钻头直径磨损超过1.5cm时，应及时更换、修补。4.3.7 需将钻头提起时应关闭泥浆泵避免出现浆嘴喷射
14、砂卵石孔壁造成塌孔。4.3.8 钻进时落钻头速度要均匀。不得过猛或骤然变速，以免碰撞孔壁或护筒，或因提速过快而造成负压引起坍孔。4.3.9 在钻进过程中，必须勤松绳，每次少松绳，防止打空锤。4.3.10 钻孔应一次成孔，不得中途停顿，如因故障停顿时，钻头应提出孔外，孔口加盖防护。4.3.11 为防止掉钻头，要求每班检查12次钢丝绳、卡子、滑车、钻头卷扬机等机具设备，若发现钢丝绳在同一旋距内断丝超过2根，则应予以更换，其他机具发现问题应及时处理或更换。4.4取渣 破碎的钻渣，部分和泥浆一起挤入孔壁，大部分靠取渣筒清楚孔外，故在冲击一定时间后，应将冲击锥提出，换上取渣筒取渣。,一般在密实坚硬土层没
15、小时纯钻进尺小于510cm，松软地层没小时纯钻进尺小于1530cm时，应进行取渣。或每进尺0.51.0m时取渣一次，每次取渣45筒，或取至泥浆内含渣显著减少，无粗颗粒，相对密度恢复正常为止。在开孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，可待钻进45m后再取渣，正常钻进每班至少取渣一次。取渣后应及时向孔内添加泥浆以维持水头高度，投放粘土造浆的，一次不可投入过多，以免粘钻头、卡钻头。4.5 检孔钻孔达到设计标高后，应对孔位、孔径、孔深和孔形等进行检查，检孔器用圆钢筋制作，高度为钻孔直径的46倍，直径与钻孔桩直径相同。,钻孔桩成桩检测标准,5 钻孔事故的预防及处理5.1 坍孔各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，坍孔的表
16、征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出碴量显著增加而不见进尺，钻机负荷明显增加等。5.1.1 坍孔的原因 泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。 未及时补浆（或水）或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。 护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或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。 在松软砂层中钻进进尺过大。吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。5.1.2 坍孔的预防和处理 在松散粉砂土和流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆。 汛期水位变化过大时
17、，应采取升高护筒，增高水头。, 发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。 如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂（或粘土）混合物到坍孔处以上12m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。 吊入钢筋笼时应对准孔中心竖直插入，严防触及孔壁。 5.2 斜孔5.2.1 斜孔原因 钻孔中遇有较大的孤石或探头石。 在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。 钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。5.2.2 斜孔的预防和处理 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，并经常检查校正。 在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻头控制进尺，低速钻进，或回填片石冲平后再钻进。 5.3 扩孔和偏孔扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。在地下水呈运动状态，土,
