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1、 根底正循环钻机施工方案正信机械化根底工程二一三年一月目 录一、编写依据3二、概念介绍31、正循环回转钻孔32、反循环回转钻孔33、正、反循环钻孔的适用围：34、正反循环所用的泥浆性能指标45、泥浆原材料要求6三、钻机组成7四、成孔工艺：10五、须知事项：13六、劳动力计划14七、质量目标、创优规划与措施14九、安全施工保证措施26十、其它保证措施29十二、施工平面图31十三、公司资质文件31正循环钻机施工技术方案一、编写依据1建筑地基处理技术规(JGJ79-2002)2泥浆护壁回转钻孔灌注桩施工艺标准(204-1996)3螺旋钻孔灌注桩施工工艺标准GY205-19964建筑桩基技术规JGJ9
2、4-2008二、技术术语1、正循环回转钻孔：泥浆高压通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出，底部的钻头钻锥在回转时将土层搅松成为钻渣，被泥浆浮悬。随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽，经过沉淀池沉淀净化，泥浆在循环使用。井孔壁依靠水头和泥浆保护，对泥浆的质量要求较高。2、反循环回转钻孔：与正循环相反，泥浆由钻杆外注入井孔，用真空泵或其他方法如空气吸泥机将钻渣从钻杆中吸出。泥浆起辅助护壁作用，相对正循环泥浆质量要求较低，但遇到钻深孔或易坍塌土层时，需要高质量泥浆。3、正、反循环钻孔的适用围：钻孔方法适用围泥浆作用土层孔径cm孔深m正循环回转钻粘性土、粉沙、细砂、中粗砂、含少量砾石、卵石土含量少于20
3、%、软岩；8025030100浮悬钻渣并护壁反循环回转钻粘性土、砂类土、含少量砾石、卵石土含量少于20%，粒径小于钻杆径2/3；80300用真空泵小于35，用空气吸泥机可达65，用气举式可达120；护壁4、所用的泥浆性能指标泥浆由水、粘土或膨润土和添加剂组成。使用下表的须知事项：1、地下水位高或其流速大时，指标取高值，反之取低值；2、地质情况较好，孔径或孔深较小的取低限，反之取高限；3、在不容易坍塌的粘质土层中，反循环钻进时，可采用清水提高水头2m维护孔壁。钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度粘度Pas含砂率%胶体率%失水率ml/30min泥皮厚mm/30min静切力Pa酸碱度PH正循环一般地
4、层易坍地层162219288484969625152235810810反循环一般地层易坍地层卵石土162018282035444959595202020333810810810相对密度：指泥浆与4同体积水的质量之比；作用：数值偏大，护壁能力强，正循环时浮悬钻渣能力强；但太大时1.45正循环时容易糊钻，泥浆失水量也加大，对清孔和浇注混凝土不利，泥皮厚度也会增厚，对摩擦桩的承载能力不利。常规检验检查指标粘度：指液体或混合液体运动时，各分子或颗粒之间产生的摩擦力；作用：粘度大，孔壁泥皮厚，对防止翻砂、阻隔渗漏有利护壁能力强，悬浮带渣能力强；太大超出上表上限，如此容易糊钻。静切力：指静止的泥浆开始流动
5、所需的最小外力，又称滑动静应力，他表示泥浆结构的强度，以破坏1cm2上的泥浆颗粒结构所需要的力表示。作用：要适当在表中要求围；数值过大，流动阻力过大，导致泥浆相对密度过大；过小，如此钻渣不容易浮悬，带渣能力差；含砂率：指泥浆所含的砂和粘土颗粒的体积百分比；为常规检查指标；胶体率：指静止状态的泥浆，呈悬浮状态的粘土颗粒与水别离的程度，用百分比表示；作用：胶体率越高，粘土颗粒越不易沉淀。浮悬钻渣的能力越强。失水率：又称失水量或渗透量，是指泥浆在钻孔受外水头压力差的作用在一定时间渗入地层的水量，以ml/30min为单位；作用：失水率越小，胶体率越大，护壁效果越好对遇水软化的泥岩尤其有利；失水率过大的
6、泥浆，会增大泥皮厚度，对遇水软化的泥岩尤其不利，会导致地层膨胀而坍孔。酸碱度：即PH值，PH值等于7，为中性，小于7，为酸性。大于7，为碱性；泥浆的PH值在810为适当，这时粘土颗粒可进展分散，水分子进入粘土部使其膨胀，颗粒外表形成吸附性水化膜又称束缚水，使失水率减小，能较快形成薄而坚韧的泥皮，对护壁有利，可增加泥浆稳定性和胶体率。PH值过小，失水率会急剧上升；PH值过大，如此泥浆滤液将渗透到孔壁的粘土中，使孔壁外表软化、粘土颗粒之间的凝聚力减弱，从而导致坍孔。该指标为常规检验检查指标5、泥浆原材料要求：1、粘质土的性能要求：塑性指数大于25，粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50%；当缺少
7、符合该要求的粘土时，可采用性能略差的粘质土，并掺入合格粘质土30%； 当采用性能较差的粘质土塑性指数不小于15调制的泥浆性能指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na2CO3纯碱、NaOH或膨润土粉末，以提高泥浆性能指标，掺入量由试验确定；一般Na2CO3纯碱的掺入量为孔中泥浆土量的0.1%0.4%。2、膨润土的性能和用量：膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种，前者质量较好；一般用量为水的8%8kg的膨润土可掺100L的水；质量较差时为12%；1.1、 常用泥浆外掺剂的要求：CMC：全名羧甲基纤维素，具有使地基土外表形成薄膜的强化作用和降低失水率的作用，掺入量为膨润土的0.05%0.1%，一般地基土
8、很少使用。FCI：称为铁铬木质素磺酸盐，为分散剂，可使钻渣颗粒聚集而加速沉淀，可使泥浆重复使用，掺量为为膨润土的0.1%0.3%。一般不常用。Na2CO3纯碱：可增大PH值到10，掺入量为孔中泥浆土量的0.1%0.4%。，常用来改善泥浆指标。PHP：聚丙烯酰胺絮凝剂，在泥浆循环中能清楚劣质钻屑，保存造浆的膨润土粒，具有低固相、低相对密度、低失水、泥浆性能强等特点，掺入量为孔中泥浆量的0.003%。在大孔径、超长桩施工时常被应用。三、钻机组成本工程计划采用5台钻机，上探二类钻机2台，18型2台，15型1台。正循环：钻盘：是钻机的主要局部，是提供钻进动力和保持钻杆垂直的主要部件，可提供快、中、慢三
9、种转速，并可正、反转；卷扬机：包括主、副卷扬机；钻架：由机型确定；泥浆泵：规格指标为流量和压力；钻杆：是向钻锥传递动力的主要部件，也是泥浆循环流行的通道，受力复杂，第一节为方钻杆，长度59m，其余为圆钻杆，通常见到的钻机钻杆由径为15cm，壁厚10mm的无缝钢管制成；提水龙头：也叫摇头，承受钻杆、钻锥重量，可使提升系统和泥浆胶管不随钻杆转动；钻锥：也称钻头，常见类型包括鱼尾锥、双腰带笼式锥也称刮刀钻、刺猬锥、双径六角钻锥；在岩石中钻进的钻头为牙轮钻；反循环：一般循环钻钻机都可采用正、反循环方式钻进，主要部件是一样的，反循环与正循环不同之处在于：泥浆循环系统采用：不需要泥浆泵，但要配置泥石泵吸泥
10、泵与真空泵，或者配置空气吸泥机又称气举法，或者水力吸泥机又称水力喷射法。但多数采用真空泵、泥石泵吸泥泵配合气举实现反循环钻进。钻机：大多与正循环一样；只是气举式钻进的钻杆径要大于127mm上要另设风管多采用外供风管。钻锥头：1、三翼空心单尖钻锥，适合粘质土层、粉质土层和中、粗砂层；适用于泵泥吸式反循环；2、牙轮钻头：在砂卵石和风化岩层中效果较好，在砂类土、粘质土、卵石层中也可使用；适用于泵泥吸式反循环；3、圆筒封闭式钻锥：适用于气举式空气吸升式反循环；适合粘质土层、粉质土层和中、粗砂层；4、楔齿滚刀钻头：适合于中、硬岩层，如砂岩、灰岩、卵漂砾地层，强度大于30Mpa其他岩层也可使用。5、球齿滚
11、刀钻头：嵌岩桩用钻头。强度大于60MPa的岩层都可使用。真空泵、吸泥机泥石泵与空压机：泵吸式：直接利用泥石泵的抽吸作用使钻杆水流上升而形成反循环。采用真空泵和吸泥机泥石泵配合使用，其最大吸力不会超过大气压力。约为0.1MPa或10m水高，因为摩擦和泥浆密度较大，实际吸程不超过8m，所以泵吸式反循环钻孔深度不能太深一般不超过65m80m，真空泵只是启动时使用。气举式：利用送入压缩空气使水循环，钻杆水流上升速度与钻杆外液柱压力差有关。原理是高压空气通过送气管送到钻头上部一定位置一节钻杆长度，使孔底附近泥浆压力增大，而钻杆顶部压力小只有一个气压，压差使得高压空气将钻渣和泥浆压进钻杆，而将泥浆从钻杆排
12、出。气举式在孔深大于7m以上时才有效，7m以无效，适合使用于超过50m的孔深。气举式钻杆径不小于150mm，一般有150mm配置7m3/min的空压机、200mm配置10m3/min的空压机、250mm配置20m3/min的空压机，风压计算：孔深maxm+4m/101.94= MPa；比如100m孔深，需要风压为100+4/101.94=1.02约为10个大气压四、成孔工艺：正循环钻进工艺：属于常规施工工艺。1、钻机就位前场地、泥浆池、设备、技术准备；2、钻机就位：注意要求：转盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上，转盘要水平，方钻杆上安装提引水龙头，用输浆胶管连接泥浆泵和水龙头。3、初钻：先
13、启动泥浆泵和转盘，先空转一段时间，待孔中有泥浆后在开始钻近；之后逐节接长钻杆；4、正常钻进；注意减压钻进5、泥浆净化、循环使用和补充；6、成孔与清孔7、验收检查。泵吸式反循环工艺：常见式1、钻机就位；2、开钻：将钻头提高距离孔底30cm左右，将真空泵加足清水不得用脏水，关紧出水控制阀和沉淀室放水阀使管路封闭，打开真空管路阀时气水畅通，然后启动真空泵，抽出管路的空气产生负压，把水引到泥石泵，通过沉淀室的观察窗看到泥石泵充满水时关闭真空泵，立即启动泥石泵，当泥石泵出口真空压力达到0.2MPa以上时，打开出水控制阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀池，形成反循环后，启动钻机慢速开始钻进。通过开闭出水控制
14、阀，要将泥石泵出口的真空压力控制在0.2MPa以上。3、钻进、接长钻杆；4、钻进过程中要控制钻速：硬粘土中：一档转速，放松起吊钢丝绳，自由进尺；钻进速度612m/h；高液限粘土、含砂低液限粘土：二、三档转速，自由进尺；钻进速度612m/h；砂类土含少量卵石：用一、二档钻速，控制进尺；钻进速度35m/h；砂砾：12m/h易坍塌土层粉质土，低档慢速钻进，加大泥浆相对密度和提高水头。钻进速度69m/h；5、泥浆净化、循环使用和补充；6、成孔与清孔；7、验收检查。钻进过程中的故障与处理：1、反循环不正常：a、 启动真空泵后反循环流动不正常、泥石泵抖动，泥水减少以致中断：原因：管路漏气或钻头、钻杆堵塞。处置：首先检查钻杆法兰盘螺丝有无松动，是否垫好橡皮圈；有问题拧紧并垫好！其次检查泥石泵的石棉垫即盘根处是否漏气，提引水龙头填料压盖是否松动。保证接头处不漏气漏水。如果是钻头钻杆堵塞，如此去除堵塞物即可。b、 产生真空后，沉淀室的水位上升缓慢：原因：真空泵使用过久，工作性能差或管路漏气；处置方法：拧紧各处螺栓，加强保养，消除漏气现象；检查真空泵气水别离器是否注满水；
