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1、冲击钻孔桩施工工艺一、冲击钻优越性 钻孔桩的形成可分为三大类：旋转钻进法、冲抓法与冲击法。1)在岩性均匀的土层与岩层中适用旋转钻进法，即根据土体强度等特性选择不同钻头旋转切削土体，然后通过泥浆的循环将钻渣清除；2)在粒径不大的卵石层与土层施工中，可用冲爪钻。冲抓钻的冲抓锥自由下落，将锥瓣插入土层，然后抓取土体，提锥出孔卸土，如此往复以钻进成孔。遇到大块孤石与探头石无法抓出时，可换用冲击锥破碎或选用小药量爆破破碎，再用冲抓锥钻进。3)在卵石、漂石层等软硬相间的土层中，由于孔底岩性不一，钻进时易引起钻杆剧烈跳动，损坏钻具，此时最好选用冲击钻进法。冲击钻进法利用冲击冲击锥自由下落的冲击力破碎岩石，将
2、钻渣挤入孔壁或悬浮在泥浆中排出。冲击钻与冲抓钻都无法施工孔斜桩，在土层性质不良时，要特别注意防止缩孔、卡钻及塌孔事故发生。二、冲击钻施工 1、施工准备1)测量定位：根据已测设的墩台中心，精确测设桩位中心，并设牢固的护桩，测设完毕后，必须反复校核，确保桩位准确，干处可实测定位，水域可采用导向架定位。2)场地平整：当场地为陆地时清除地表杂物，平整钻机工作平台，夯填密实，保证钻机安置于密实的工作平台上，避免发生不均匀沉降，造成桩孔倾斜；场地为浅水时，宜采用筑捣法施工，筑捣面积应按钻孔方法、机具大小等要求确定，高度应高于最高施工水位0.5m1.0m；当场地为深水时，可采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台
3、等固定平台，也可采用浮式施工平台。各种施工平台应符合设计及规范要求。3)钢护筒埋设：护筒内径宜比桩径大200mm40mm，钢护筒采用810mm钢板加工，长度为24m(特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土顺利进行)。根据桩位处地质情况按规范要求进行埋设，在粘性土覆盖层中埋设深度不小于1m。护筒顶高出地面不小于0.3m或水面1.0m2.0m；当钻孔内有有承压水时，高于稳定后水位2.0m以上；处于潮水影响区时，应高于最高施工水位1.5m2.0m，并采用相应措施稳定护筒内水头。护筒中心竖直线应与桩中心线重合(除设计另有规定外，平面允许误差50mm)，竖直线倾斜度不大于1，护筒连接处不得有突出物，应耐拉
4、、压、不漏水或变形现象。4)沉淀池与储浆池的开挖根据施工现场、场地大小及泥浆运输能力，来确定沉淀池与储浆池大小。5)钻机就位：用细绳以十字线定出桩位中心，钻头对准中心，偏差不大于2cm，将钻机基座调平，检查钻头钢丝绳是否垂直，将排碴管插入钻头中，接好砂石泵。6)泥浆制备：泥浆一般按材料分为：a、粘土泥浆：一般选用塑性指数0.005mm的粘粒含量50总量的粘土制浆。当缺少适合的粘土时，可选用略差的粘土，并掺入30的塑性指数25的粘土。当选用亚粘土时，其塑性指数不宜15，大于0.1mm的颗粒不宜超过6。所有粘土中不应含有石膏、石灰或钙盐类化合物。所有粘土湿润后有粘性润滑感，无砂或含砂量2，加水成膏
5、后，容易搓成1mm的细长泥条，遇水后能大量膨胀，胶体率不低于95，制浆能力的成分不低于40；b、膨润土：膨润土有钠质及和钙质两种，钠质膨润土性能优于钙质，膨润土具有相对密度低、粘度好、含砂量少、失水量少、泥浆薄、稳定性强、固壁能力高、钻进率高、造浆能力大等特点。一般膨润土的造浆能力较普通粘土高34倍；c、冲积潮泥或亚粘土：冲积潮泥或亚粘土常用于湖区钻孔造浆，一般不符合要求时掺入碳酸钠、氢氧化钠或膨润土，以提高泥浆技术性能指标。终孔要求清洗孔后用膨润土泥浆置换，以保持孔底无沉淀； d、油田泥浆：油田泥浆的基本原料为膨润土。一般相对原料来源、地质情况选用等因素确定泥浆材料。在已埋好的护筒里投入制浆
6、材料，然后用水泵抽清水注入，开动钻机，低锤轻击，上下往复冲击，将制浆材料与水搅拌成所需泥浆，开动反循环砂石泵，将搅拌好的泥浆经排碴管流入泥浆池，以备钻孔使用。泥浆的性能指标有a)相对密度x、b)粘度(s)、c)含砂率、d)胶体率、e)失水量(mL/30min)与泥皮厚(mm)。(见表1)表1 泥浆性能指标成孔方法地层钻孔情况泥浆性能指标相对密度粘度（Pa.s）含砂率（%）胶体率（%）失水率（ml/30min）泥皮厚（mm/30min）静切力（Pa）冲击易坍地层1.201.40在本工程广清连接线主线工程施工中由于粘土运输方便及单价低，泥浆材料选用粘土。配制泥浆的粘土用量计算公式： qVP1(P2
7、P3)/(P1P3)P1式中：V每立方泥浆所需粘土体积m3 P1粘土密度t/m3 P2要求的泥浆密度t/m3，P2V P1+(1V) P3 P3水的密度t/m3，P31 2、冲击成孔开孔：开孔前在孔内多放粘土，并加适量粒径不大于15cm的片石和碎石，顶部抛平，用低冲程密击，锤高0.40.6m，泥浆比重1.41.6，钻进0.51.0m，再回填粘土，继续用低冲程密击，如此反复二、三次。加强泥浆护壁，使孔壁坚实、竖直、圆顺，待冲砸至钻头顶在护筒下34m后，方可加大冲程正常钻进。施工中，为防止冲击振动使邻孔坍孔或影响邻孔已灌注砼凝固，待邻孔砼灌注完毕，并达到2.5MPa抗压强度后方可开钻，以免因震动影
8、响砼质量。钻孔：钻孔的钢丝绳安全系数考虑为12，钻孔过程中根据桩位处详细地质情况采用不同方式钻进。亚粘土、砂质粘性土覆盖层采用中冲程(约75cm)，输入较低稠度泥浆冲击成孔，钻进中，防止糊钻、卡钻、埋钻；基岩采用大冲程冲击成孔，钻进过程中，特别注意当基岩面倾斜大或高低不平时，回填片石、碎石，低锤快打，造成一个平台后，方可采用较大冲程正常钻进，。抽碴：钻进一段时间后（一般每进尺0.5m1.0m），开动反循环砂石泵，将孔底钻碴抽出来，并及时向孔内补入新鲜泥浆，如此循环操作，随着钻进深度不断增加，排渣管在副卷扬机操作下也随之及时下落，始终与孔底保持10cm20cm。在排出的渣中及时采取岩样，与勘查设
9、计的地质资料进行对比。如与原设计不符时，及时与施工监理、甲方及设计院联系。检孔：钻进过程中，经常用检孔器检孔，保证桩孔直径和垂直度。检孔器用钢筋制成，检孔器外径为该灌注桩钢筋笼外径加100mm(不得大于钻头直径)，长度为孔径的46倍。终孔检查：当钻进至孔底设计标高后，停止钻进，提出钻头，进行成孔检查，符合检验标准后进行清孔。(见表2)清孔钻孔达到设计标高，经终孔检查合格后，立即清孔。清孔标准：孔底沉碴厚度不大于5cm，泥浆指标符合设计要求和规范规定。清孔采用换浆法，开动反循环砂石泵，用泥浆池的新鲜泥浆将孔内含有钻碴的泥浆置换出来，同时检测孔内泥浆比重，测量沉碴厚度，直至满足要求。由于桩基对沉淀
10、厚度有严格要求，这直接影响到桩基承受力与混凝土灌注质量要求。所以严格要求沉淀厚度。虽然公路桥梁建设正处于大力发展中，但对于孔底检测仍然没有一套成熟方法。最常用方法有以下几种：a、重锤法这种方法最简单又最常用的方法。将重约12kg的自制金属制品(一般常用铜或铁)系在测绳的前端，把重锤慢慢沉入孔内，凭手感判断沉淀土顶面位置，其施工孔深与量测沉淀顶面孔深之值为沉淀厚度。为更进一步判定沉淀厚度，可以用管状金属制品做成重锤吊入，管长可根据桩类及地质状况控制在200mm30mm之间。对于没特殊要求的桩均采用此法。b、电阻率法电阻率法沉淀上测定仪由测头、放大器和指示器组成。它是根据介质不同，如水、泥浆和沉淀
11、颗粒具有不同的导电性能，由电阻值变化来判断沉淀厚度。检测时将测头慢慢沉入孔中，观察表头指针的变化，当出现突变时记录深度为h1，继续下沉探头，指针再次突变，记录深度h2，直至测头不能下沉时为止，记录深度为h3，实际量测的孔深为H，可以计算出沉淀厚度为(Hh1)或(Hh2)。c、电容法电容法原理是当金属两极板间距和尺寸不变时，其电容量和介质的电解率成正比关系，水、泥浆与沉淀土等介质的电解率有明显的差异，从而有电解率的变化量测定沉淀土厚度d、声纳法该法测定的原理是利用声波在传播中遇到不同界面产生反射而制定的测定仪。同一测头具有发射和接收声波的功能。其沉淀厚度计算公式为： h(t1t2)C/2 式中：
12、 h沉淀厚度m； C沉渣中声波速度m/s； t1声波遇到沉渣表面时，部分声波被发射回来有接收探头接收，由发射至接收的时间差s； t2部分声波穿过沉淀厚度直达孔底原状土产生第二次反射，得到第二个反射时间差s；在后三种方法精度高，但操作麻烦，造价也较高，一般情况下不用。在钻孔桩工程的初始阶段，可以用此法来验证采用方法a的准确度，总结经验，然后用方法a进行测量，更经济、简洁可靠。对于特大桥沉淀厚度控制较严，应用精确方法测量。表：钻孔成孔质量标准项目允许偏差孔的中心位置（）群桩：；单排桩：孔径不小于设计桩径倾斜率小于孔深摩擦桩：不小于设计规定；支承桩：比设计孔深超深不小于沉淀厚度（）不大于30mm清孔
13、后泥浆指标相对密度：.03.；粘度：.；含砂率：；胶体率：三、钢筋笼制作、安装1、制作：钢筋在钢筋加工场集中加工，现场接长，绑扎成型。分节长度根据实际需要定，接头错开。同一截面内接头钢筋数不应超过钢筋总数的50。钢筋笼制作顺直，不得扭曲变形,焊接、绑扎牢固，按设计要求设置加强箍筋，并与主筋点焊，在安装声测管的主筋上加焊8的U型钢筋制作的钢筋环用以安装和加固声测管。2、清孔完毕、钢筋笼加工好后即可开始安装。安装时吊车吊放钢筋笼，为了保证骨架起吊时不变形，宜用两点吊。第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到三分点之间。对于长骨架，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。起吊时
14、，先提第一吊点，使骨架稍提起，继续提升第二吊点。待骨架离开地面后，第一吊点停止起吊，继续提升第二吊点，随着第一吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊点，检查骨架是否顺直，当钢筋笼进入孔口后，应将其扶正缓慢下降，严禁摆动碰撞孔壁；然后由下至上逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点，杉木杆自动浮出水面，将之取走。当钢筋笼下到第二吊点附近的加强箍筋时，用钢轨穿过加强箍筋下部将钢筋笼临时支撑于孔口上部，将吊钩移至钢筋笼上端，取掉钢轨，继续下钢筋笼。将第一节钢筋笼下入孔内到最后一个加强箍筋时，用轻钢轨从钢筋笼加强箍筋中穿过，将钢筋笼固定；然后再吊装第二节钢筋笼，待第二节钢筋笼底部与
15、第一节钢筋笼顶部连接处位置对好后，立即进行钢筋笼主筋焊接和螺旋箍筋焊接安装，焊接时注意保证焊接长度符合规范规定。根据以上方法将钢筋笼完全下入孔内距孔底50cm左右，再进行钢筋笼中心位置调整。调整前先根据桩位护桩将桩心位置用线绳恢复，然后将钢筋笼中心位置调整到与桩心位置重合，在用四根钢筋头焊接在钢筋笼主筋上，并卡在钢护桶内边上，用以固定钢筋龙位置，使其在平面上不能够随意摆动，然后将钢筋笼缓缓放入孔内设计位置，并用钢轨卡住。在孔口钢筋笼顶部利用枕木压住钢筋笼，保证钢筋笼位置及水下混凝土灌注时不上浮或下落。四、水下砼灌注、导管安装1.导管导管采用250mm的钢管，每节2m，配一节1m，一节1.5m的短管，用来调节导管高度。因灌注深桩的导管柔度太大，下端导管摆幅很大，法兰式连接处容易引起裂缝，引起漏水，导管最好选用卡扣式连接，这种连接很好的解决了此类问题。2.进行水密性试验在下导管前，对导管进行认真检查，是否损坏，密封圈，
