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1、冲击成孔灌筑桩施工工艺一、工程概况南广铁路工程NGZQ-3标段沙子桥区段，位处于溶洞溶洞发育地带，溶洞形状各异， 错落无序，规模大处溶洞呈多层分布。在桩基础施工前，除根据设计提供的初勘、施勘 地质资料外，还应进行补勘、电磁波层析CT探测等多层次勘察。根据溶洞的不同特点， 拟采取冲击钻机成孔并配合相应的施工方案，确保成孔、成桩的可靠性。二、主要施工工艺和技术要求2.1概要冲击成孔灌筑桩系用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头(又称冲锤)上下往复冲击， 将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用泥浆循环 法排渣，然后再灌筑混凝土成桩。其特点是：设备构造简单，适用范围广，操作方便
2、， 所成孔壁较坚实、稳定，坍孔少，不受施工场地限制，无噪声和振动影响等，因此被广 泛地采用。但存在掏泥渣较费工费时，不能连接作业，成孔速度较慢，泥渣污染环境， 孔底泥渣难以掏尽，使桩承载力不够稳定等问题。适用于黄土、粘性土或粉质粘土和人 工杂填土层中应用，特别适于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用，对 流砂层亦可克服，但对淤泥及淤泥质土，则要十分慎重，对地下水大的土层，会使桩端 承载力和摩阻力大幅度降低，不宜使用。2.2机具设备主要设备为简易的冲击钻机。它由简易钻架、冲锤、转向装置、护筒以及35t双筒 卷扬机(带离合器)等组成。所用钻具按形状分，常用有十字钻头和三翼钻头两种；前 者
3、专用于砾石层和岩层；后者适用于土层，沙子桥所用皆为十字钻头。钻头和钻机用钢 丝绳连接，钻头重4t，钻头直径1.25m。转向装置是一个活动的吊环，它与主挖钢绳的 吊环联结提升冲锤。2.3主要施工工艺和技术要点(1) 冲击成孔灌筑桩施工工艺程序是：场地平整桩位放线、开挖浆池、浆沟一护 筒埋设f钻机就位、孔位校正一冲击造孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣一清孔换浆一终 孔验收一下钢筋笼和钢导管一灌筑水下混凝土一成桩养护。(2) 成孔时应先在孔口设圆形68mm钢板护筒，它的作用是保护孔口、定位导向， 维护泥浆面，防止坍方。护筒内径比钻头直径大200mm，深1.5m，如上部松土较厚， 宜穿过松土层，以保护孔口
4、和防止塌孔。然后使冲孔机就位，冲击钻应对准护筒中心， 要求偏差不大于土 20mm，开始低锤(小冲程)密击，锤高0.40.6m，并及时加块石与 粘土泥浆护壁，泥浆密度和冲程可按表1选用，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下 34m后，才加快速度，加大冲程，将锤提高至1.52.0m以上，转入正常连续冲击，在 造孔时要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。各类土层中的冲程和泥浆密度选用表表1项 次项目冲程(m)泥浆密度(t/m3)备注1在护筒 中及护筒脚 下3m以内0.91.11.1 1.3土层不好时宜提高泥浆密度，必要时加 入小片石和粘土块2粘土12清水或稀泥浆，经常清理钻头上泥块3
5、砂土121.3 1.5抛粘土块，勤冲勤掏渣，防坍孔4砂卵石231.3 1.5加大冲击能量，勤掏渣5风化岩141.2 1.4如岩层表面不平或倾斜，应抛入20 30cm厚块石使之略平，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，勤掏渣6塌孔回 填重成孔11.3 1.5反复冲击，加粘土块及片石（3）冲孔时应随时测定和控制泥浆密度。如遇较好的粘土层，亦可采取自成泥浆护 壁，方法在孔内注满清水，通过上下冲击使成泥浆护壁。每冲击12m应排渣一次，并 定时补浆，直至设计深度。排渣使用泥浆循环法。将输浆管插入孔底，泥浆在孔内向上 流动，将残渣带出孔外，本法造孔工效高，护壁效果好，泥浆较
6、易处理，但对孔深时， 循环泥浆的压力和流量要求高，较难实施，故只适于在浅孔应用。（4）在钻进过程中每12m要检查一次成孔的垂直度情况。如发现偏斜应立即停止 钻进，采取措施进行纠偏。对于变层处和易于发生偏斜的部位，应采用低锤轻击、间断 冲击的办法穿过，以保持孔形良好。（5）在冲击钻进阶段应注意始终保持孔内水位高过护筒底口 0.5m以上，以免水位 升降波动造成对护筒底口处的冲刷，同时孔内水位高度应大于地下水位1m以上。（6）成孔后，应用测绳下挂0.5kg重铁碗测量检查孔深，核对无误后，进行清孔， 使密度控制在1.151.25之间。（7）清孔后应立即放入钢筋笼，并固定在孔口钢护筒上，使其在浇筑混凝土
7、过程中 不向上浮起，也不下沉。钢筋笼下完并检查无误后应立即浇筑混凝土，间隔时间不应超 过4h，以防泥浆沉淀和坍孔。混凝土浇筑一般采用导管法在水中浇筑。2.4施工常遇问题及预防、处理方法1.桩孔不圆，呈梅花形（!）原因：。钻头的转向装置失灵，冲击时钻头未转动泥浆粘度过高，冲击转动 阻力太大，钻头转动困难（3冲程太小，钻头转动时间不充分或转动很小（2）处理措施：经常检查转向装置的灵活性；调整泥浆的粘度和相对密度；用低冲 程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形2. 钻孔偏斜（!）原因：1冲击中遇探头石、漂石、大小不均，钻头受力不均2基岩面产状较陡 （3钻机底座未安置水平或产生不均匀沉
8、陷土层软硬不均；孔径大，钻头小，冲击时钻 头向一侧倾斜（2）处理措施：发现探头石后，应回填碎石或将钻机稍移向探头石一侧，用高冲程 猛击探头石，破碎探头石后再钻进，遇基岩时采用低冲程，并使钻头充分转动，加快冲 击频率，进入基岩后采用高冲程钻进；若发现孔斜，应回填重钻；经常检查及时调整； 进入软硬不均地层，采取低锤密击，保持孔底平整，穿过此层后再正常钻进；及时更换 钻头3.冲击钻头被卡（!）原因：钻孔不圆，钻头被孔的狭窄部位卡住（叫下卡）；冲击钻头在孔内遇 到大的探头（叫上卡）；石块落在钻头与孔壁之间未及时焊补钻头，钻孔直径逐渐变 小，钻头入孔冲击被卡（3上部孔壁坍落物卡住钻头在粘土层中冲程太高，
9、泥浆粘度过 高，以致钻头被吸住5放绳太多，冲击钻头倾倒顶住孔壁（6护筒底部出现卷口变形，钻 头卡在护筒底，拉不出来(2)处理措施：若孔不圆，钻头向下有活动余地，可使钻头向下活动并转动至孔径 较大方向提起钻头；使钻头向下活动，脱离卡点；使钻头上下活动，让石块落下及时修 补冲击钻头；若孔径已变小，应严格控制钻头直径，并在孔径变小处反复冲刮孔壁，以 增大孔径；用打捞钩或打捞活套助提；利用泥浆泵向孔内泵送性能优良的泥浆，清除坍 落物，替换孔内粘度过高的泥浆；使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正；将护筒 吊起，割去卷口，再在筒底外围用(P12mm圆钢焊一圈包箍，重下护筒于原位4. 孔壁塌坍(!)原因：
10、。冲击钻头撞击孔壁泥浆相对密度偏低，起不到护壁作用；孔内泥浆 面低于孔外水位(3遇流砂、软淤泥、破碎地层或松砂层钻进时进尺太快地层变化时未 及时调整泥浆相对密度(5清孔或漏浆时补浆不及时，造成泥浆面过低，孔压不够而塌孔 (6成孔后未及时灌筑混凝土或下钢筋笼时撞击孔壁造成塌孔(2)处理措施：探明坍塌位置，将砂和粘土(或砂砾和黄土)混合物回填到坍孔位 置以上12m，等回填物沉积密实后再重新冲孔；按不同地层土质采用不同的泥浆相对 密度；提高泥浆面；严重坍孔，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后，采用低速重新钻进； 地层变化时要随时调整泥浆相对密度，清孔或漏浆时应及时补充泥浆，保持浆面在护筒 范围以内；成孔后
11、应及时灌筑混凝土；下钢筋笼应保持竖直，不撞击孔壁5. 流砂(!)原因：1孔外水压力比孔内大，孔壁松散，使大量流砂涌塞孔底2掏渣时，没 有同时向孔内补充水，造成孔外水位高于孔内(2)处理措施：流砂严重时，可抛入碎砖石、粘土，用锤冲入流砂层，做成泥浆结 块，使成坚厚孔壁，阻止流砂涌入保持孔内水头，并向孔内抛粘土块，冲击造浆护壁， 然后用掏渣筒掏砂6. 冲击无钻进(!)原因：钻头刃脚变钝或未焊牢被冲击掉孔内泥浆浓度不够，石渣沉于孔底， 钻头重复击打石渣层(2)处理措施：磨损的刃齿用氧气乙炔割平，重新补焊；向孔内抛粘土块，冲击造 浆，增大泥浆浓度，勤掏渣7. 钻孔直径小(!)原因：选用的钻头直径小钻头
12、磨损未及时修复(2)处理措施：选择合适的钻头直径，宜比成桩直径小20cm；定期检查钻头磨损 情况，及时修复8. 钻头脱落(!)原因：。大绳在转向装置联结处被磨断；或在靠近转向装置处被扭断，或绳卡 松脱.或钻头本身在薄弱断面折断转向装置与钻头的联结处脱开(2)处理措施：用打捞活套打捞；用打捞钩打捞；用冲抓锥来抓取掉落的钻头，预 防掉钻头，并检查易损坏部位和机构9. 吊脚桩(!)原因：。清孔后泥浆相对密度过低，孔壁坍塌或孔底涌进泥砂，或未立即灌筑 混凝土清渣未净，残留沉渣过厚(3沉放钢筋骨架、导管等物碰撞孔壁，使孔壁坍落孔 底(2)处理措施：做好清孔工作，达到要求立即灌筑混凝土，注意泥浆浓度，及时清 渣；注意孔壁，不让重物碰撞孔壁三、小结钻孔桩的成桩情况直接影响墩身基础稳定性，在钻进过程中不能马虎，应备足粘 土块和片石，出现漏浆要马上补充，钻孔接近溶洞时，必须严格掌握松绳量，要勤松、 少松，防止击穿岩壳卡住钻头，钢丝绳及卡子要勤检查，勤保养，松动的卡子及时补拧。 严把质量关。中铁十七局集团单位：中铁十七局四公司南广项目桥四队姓名： 龙 跃2010年 6 月 13 日
