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關(guān)鍵詞:反循環(huán) 工藝 質(zhì)量控制
中圖分類號(hào):TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)04(c)-0067-02
1 工程概況
哈大鐵路客運(yùn)專線是國(guó)家“十一五”重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一,其中鞍遼特大橋位于鞍山市及遼陽(yáng)縣境內(nèi),中心里程DK299+062.61,起訖里程DK289+459.71~DK308+665.5,橋梁全長(zhǎng)19205.79m。按雙線高速地段設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)行車速度350km/h,線間距5m,橋上采用型板式無(wú)碴軌道。本橋采用圓端形橋墩,一字臺(tái),墩臺(tái)基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。橋梁所處地段為沖洪積平原,地形平坦開闊,局部地段地勢(shì)稍高,主要為遼河及支流沖洪積而成,平原區(qū)大部為耕地。由上而下地層分別為:雜填土;粉質(zhì)黏土;粉土;中砂;礫砂;粉質(zhì)黏土;粗圓礫土;中砂;粉質(zhì)黏土;中砂。樁底位于圓礫土層內(nèi)。
2 反循環(huán)鉆機(jī)工藝及使用方法
2.1 工藝特點(diǎn)
通過(guò)泵吸、射流抽吸、充氣送入壓縮空氣,使鉆桿內(nèi)腔形成負(fù)壓或充氣液柱產(chǎn)生壓差,使經(jīng)過(guò)鉆桿與孔壁間的環(huán)狀空間流向孔底的泥漿,攜帶鉆頭切削下來(lái)的鉆屑,由鉆桿內(nèi)腔高速返回地面泥漿池。由于泥漿上返速度快,排渣能力強(qiáng),對(duì)孔壁的沖刷作用小,在孔壁上形成的泥皮相對(duì)較薄,成孔質(zhì)量好。主要適用于地下水位較高的軟、硬土層,如淤泥、黏性土、砂土、軟質(zhì)巖等土層應(yīng)用。
2.2 操作要點(diǎn)
(1)啟動(dòng)砂石泵,待反循環(huán)正常后,才能開動(dòng)鉆機(jī)慢速回轉(zhuǎn)下放鉆頭至孔底;開始鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)先輕壓慢轉(zhuǎn);待鉆頭正常工作后,逐漸加大轉(zhuǎn)速,調(diào)整壓力,并使鉆頭吸口不產(chǎn)生堵水。
(2)鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)觀察進(jìn)尺和砂石泵排水出渣的情況;排量減少或出水中含鉆渣量較多時(shí),應(yīng)控制進(jìn)尺速度,防止因循環(huán)液比重太大而中斷反循環(huán)。
(3)鉆進(jìn)參數(shù)應(yīng)根據(jù)地層、樁徑、砂石泵的合理排量和鉆機(jī)的經(jīng)濟(jì)鉆速等加以選擇和調(diào)整。
(4)在沙礫石、砂卵石、卵礫石地層中鉆進(jìn)時(shí),為防止鉆渣過(guò)多,卵礫石堵塞管路,可采用間斷鉆進(jìn)、間斷回轉(zhuǎn)的方法來(lái)控制鉆進(jìn)速度。
(5)加接鉆桿時(shí),應(yīng)先停止鉆進(jìn),將鉆具提離孔底80mm~100mm,維持沖洗液循環(huán)1min~2min,以清洗孔底并將管道內(nèi)的鉆渣排凈,然后停泵加接鉆桿。
(6)鉆桿連接應(yīng)擰緊上牢,防止螺栓、螺母、工具等掉入孔內(nèi)。
(7)鉆進(jìn)時(shí)如孔內(nèi)出現(xiàn)塌孔、涌砂等異常情況,應(yīng)立即將鉆具提離孔底,控制泵量,保持沖洗液循環(huán),吸除塌落物和涌砂;同時(shí)向孔內(nèi)輸送性能符合要求的泥漿,保持水頭壓力以抵制繼續(xù)涌砂和塌孔,恢復(fù)鉆進(jìn)后,泵排量不宜過(guò)大以防吸塌孔壁。
(8)合理埋設(shè)孔口護(hù)筒,護(hù)筒上口高出地下水位的高度,應(yīng)按水頭高度設(shè)置要求控制,護(hù)筒底口及外側(cè)應(yīng)用粘土夯實(shí),不滲不漏不跨。
(9)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深位置停鉆后,將鉆頭提離孔底100mm~150mm,繼續(xù)維持泥漿循環(huán),必要時(shí),可低速回轉(zhuǎn)鉆頭,同時(shí)向孔內(nèi)送入干凈泥漿或清水,如此反循環(huán)清孔15min~20min左右,是返出孔內(nèi)的泥漿含砂量達(dá)到規(guī)定要求為止。
3 施工工藝流程見圖1
4 鉆孔質(zhì)量控制
4.1 埋設(shè)護(hù)筒
鉆孔成敗的關(guān)鍵是防止孔壁坍塌。當(dāng)鉆孔較深時(shí),在地下水位以下的孔壁土再靜水壓力下會(huì)向孔內(nèi)坍塌、甚至發(fā)生流沙現(xiàn)象。鉆孔內(nèi)若能保持比地下水位高的水頭,增加孔內(nèi)靜水壓力,能穩(wěn)定孔壁、防止塌孔。護(hù)筒除起到這個(gè)作用外,同時(shí)還有隔離地表水、保護(hù)孔口地面、固定樁孔位置和起到鉆頭導(dǎo)向作用。
(1)采用鋼質(zhì)護(hù)筒,對(duì)于旋轉(zhuǎn)鉆護(hù)筒直徑比設(shè)計(jì)樁徑大20cm,對(duì)于沖擊鉆護(hù)筒直徑比設(shè)計(jì)樁徑大40cm,長(zhǎng)度不小于180cm。
(2)護(hù)筒頂高出地下水位:1.5m~2.0m。
(3)護(hù)筒頂高出原地面20cm~30cm。
(4)護(hù)筒底部與土層相接處用粘土夯實(shí),護(hù)筒外面與原土之間也要用粘土填滿夯實(shí),嚴(yán)防地表水順該處滲入。
(5)護(hù)筒接頭處,要求內(nèi)部無(wú)突出物,能耐拉壓,不漏水。
(6)護(hù)筒平面位置偏差不得大于5cm,傾斜度不得大于1%。
4.2 制備泥漿
泥漿在鉆孔中的作用有以下幾點(diǎn)。
(1)在孔內(nèi)產(chǎn)生較大的靜水壓力,可以防止塌孔。
(2)泥漿向孔外滲漏,在鉆進(jìn)過(guò)程中,由于鉆頭的活動(dòng),孔壁表面形成一層膠泥,具有護(hù)壁作用,同時(shí)將孔內(nèi)外水流切斷,能穩(wěn)定孔內(nèi)水位。
(3)泥漿相對(duì)密度大,具有攜帶鉆渣的作用,利于鉆渣的排出。此外,還有冷卻機(jī)具和切土作用,降低鉆具磨損和發(fā)熱程度。
因此在鉆孔過(guò)程中孔內(nèi)應(yīng)保持一定稠度的泥漿,一般相對(duì)密度以1.1~1.3為宜。
4.3 反循環(huán)鉆機(jī)成孔
(1)待泥漿循環(huán)池及護(hù)筒施工完畢后,選擇10kw的反循環(huán)鉆機(jī),用8t汽車起重機(jī)將其對(duì)準(zhǔn)樁位就位,然后用水平尺校正機(jī)身及鉆桿的水平及垂直度,開動(dòng)電機(jī),放下鉆頭,用泥漿泵注入泥漿,鉆機(jī)將循循鉆進(jìn),一節(jié)鉆桿鉆入后及時(shí)停機(jī),接上第二節(jié)。如此反復(fù)鉆至設(shè)計(jì)深度。
(2)鉆進(jìn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)有以下幾點(diǎn)。
①由于整個(gè)鉆孔過(guò)程是靠泥漿循環(huán)而完成的,所以應(yīng)經(jīng)常檢查泥漿的稠度,如發(fā)現(xiàn)泥漿中雜物太多,必須及時(shí)清理排漿溝及泥漿池或更換泥漿。
②鉆機(jī)在鉆孔過(guò)程中,如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃,可能遇到硬土或巖石等,應(yīng)立即停機(jī)檢查,待查清原因,處理后再鉆,否則將會(huì)發(fā)生位移、坍孔壁、樁位偏斜,甚至扭斷鉆桿等事故。
(3)鉆孔的施工質(zhì)量檢查。
鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),對(duì)孔深、孔徑、孔位和孔形等進(jìn)行檢查,其驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)見表1。
5 清孔及吊裝鋼筋骨架
5.1 換漿清孔
清孔的目的是除去孔底沉淀的鉆渣和泥漿,以保證灌注的鋼筋混凝土質(zhì)量,確保樁的承載力。
反循環(huán)旋轉(zhuǎn)機(jī)可在鉆孔完成后不停鉆、不進(jìn)尺,繼續(xù)循環(huán)換漿清渣,直到達(dá)到清理泥漿的要求。此法適用于各類土層的摩擦樁。
換漿清孔后的泥漿比重,孔口、孔中部、孔底提出的泥漿的平均值應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,灌注水下混凝土前,孔底沉淀厚度應(yīng)不大于設(shè)計(jì)規(guī)定。不得用加深孔深的方法代替清孔。
5.2 鋼筋制作與安裝
鋼筋籠主筋接頭采用雙面搭接焊,每一截面上接頭數(shù)量不超過(guò)50%,加強(qiáng)箍筋與主筋連接全部焊接。鋼筋籠的材料、加工、接頭和安裝,符合要求。鋼筋骨架的保護(hù)層厚度可用同標(biāo)號(hào)混凝土旋轉(zhuǎn)墊塊。設(shè)置密度按豎向每隔2m設(shè)一道,每一道沿圓周布置4個(gè)~6個(gè)。
鋼筋籠制作完成后,骨架安裝采用汽車吊,為保證骨架不變形,須用兩點(diǎn)吊:第一吊點(diǎn)設(shè)在骨架的下部,第二吊點(diǎn)設(shè)在骨架長(zhǎng)度的中點(diǎn)到三分點(diǎn)之間。起吊時(shí)先提第一吊點(diǎn),使骨架稍稍提起,再與第二吊點(diǎn)同時(shí)起吊,待骨架離開地面后,第一吊點(diǎn)停止起吊,繼續(xù)提升第二吊點(diǎn)。隨著第二吊點(diǎn)不斷提升,慢慢放松第一吊點(diǎn),直到骨架同地面垂直,停止起吊。檢查骨架是否順直。骨架入孔時(shí)應(yīng)慢慢下放,嚴(yán)禁擺動(dòng)碰撞孔壁。將骨架臨時(shí)支撐于護(hù)筒口,再起吊第二節(jié)骨架,使上下兩節(jié)骨架位于同直線上進(jìn)行焊接,焊接時(shí)應(yīng)先焊順橋方向的接頭,最后一個(gè)接頭焊好后,全部接頭就可以下沉入孔,直至所有骨架安裝完畢。并在孔口牢固定位,以免在灌注混凝土過(guò)程中發(fā)生浮籠現(xiàn)象。
鋼筋骨架的制作和吊裝的允許偏差為:主筋間距±10mm;箍筋間距±20mm;骨架外徑±10mm;骨架傾斜度±0.5%;骨架保護(hù)層厚度±20mm;骨架中心平面位置20mm;骨架頂端高程±20mm;骨架底面高程±50mm。
6 導(dǎo)管的安裝及水下砼的灌注
6.1 導(dǎo)管的安裝
導(dǎo)管采用直徑300mm×3.5mm×3m無(wú)縫鋼管,接口嚴(yán)密,密封性好。剛性強(qiáng),不易變形。在使用前首先進(jìn)行導(dǎo)管水密性檢驗(yàn),并檢查密封墊好壞和導(dǎo)管內(nèi)是否有殘物,使用后將導(dǎo)管清洗干凈,涂油保護(hù)螺栓并堆放整齊。
導(dǎo)管采用一臺(tái)吊車吊裝.吊裝前應(yīng)根據(jù)孔深算出導(dǎo)管長(zhǎng)度,下導(dǎo)管過(guò)程中要逐個(gè)記錄導(dǎo)管順序及每節(jié)長(zhǎng)度對(duì)準(zhǔn)孔位中心吊裝。
6.2 樁基水下砼的灌注
(1)灌注砼前應(yīng)檢查罐車運(yùn)輸?shù)缆肥欠駮惩?排漿系統(tǒng)是完善,灌注起吊裝置是否滿足使用要求。若為夜間灌注,還應(yīng)檢查照明系統(tǒng)是否完善。
(2)砼灌筑前,檢查孔底沉渣及泥漿指標(biāo),不滿足要求則對(duì)孔底進(jìn)行二次清孔。灌注砼前泥漿比重不大于1.1,含砂率小于2%,黏度17s~20s,沉渣厚度不大于10cm。
(3)砼的初存量應(yīng)滿足首批砼入孔后,導(dǎo)管埋入砼的深度不得小于1m并不得大于3m;當(dāng)樁身較長(zhǎng)時(shí),導(dǎo)管埋入砼的深度可適當(dāng)加大。漏斗底口應(yīng)設(shè)置嚴(yán)密可靠的的隔水裝置,該裝置必須有良好的隔水性能并能順利排出。
(4)灌注開始后,應(yīng)緊湊連續(xù)地進(jìn)行,嚴(yán)禁中途停工。在灌注過(guò)程中,應(yīng)防止混凝土拌和物從漏斗頂溢出或從漏斗外掉入孔底,使泥漿內(nèi)含有水泥而變稠凝結(jié),致使測(cè)探不準(zhǔn)確。灌注過(guò)程中,應(yīng)注意觀察管內(nèi)混凝土下降和孔內(nèi)水位升降情況,及時(shí)測(cè)量孔內(nèi)混凝土面高度,正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除。
導(dǎo)管提升時(shí)應(yīng)保持軸線豎直和位置居中,逐步提升。如導(dǎo)管法蘭卡掛鋼筋骨架,可轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管,使其脫開鋼筋骨架后,再移到鉆孔中心。
拆除導(dǎo)管動(dòng)作要快,時(shí)間一般不宜超過(guò)15min。要防止螺栓、橡膠墊和工具等掉入孔中。要注意安全。已拆下的管節(jié)要立即清洗干凈,堆放整齊。
在灌注過(guò)程中,當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿,含有空氣時(shí),后續(xù)混凝土要徐徐灌入,不可整斗地灌入漏斗和導(dǎo)管,以免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊,擠出管節(jié)間的橡皮墊,而使導(dǎo)管漏水。
當(dāng)混凝土面升到鋼筋骨架下端時(shí),為防鋼筋骨架被混凝土頂托上升,可采取以下措施:①盡量縮短混凝土總的灌注時(shí)間,防止頂層混凝土進(jìn)入鋼筋骨架時(shí)混凝土的流動(dòng)性過(guò)小,建議使用外加劑增大其流動(dòng)性;②當(dāng)混凝土面接近和初進(jìn)入鋼筋骨架時(shí),應(yīng)使導(dǎo)管底口處于鋼筋籠底口3m以下和1m以上處,并慢慢灌注混凝土,以減小混凝土從導(dǎo)管底口出來(lái)后向上的沖擊力.
為確保樁頂質(zhì)量,在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上應(yīng)加灌50cm~100cm,以便灌注接受后漿此段混凝土清除。增加高度,可按孔深、成孔方法確定,一般不宜小于0.5cm,長(zhǎng)樁不宜小于1.0cm。
參考文獻(xiàn)
[1] 哈大鐵路客運(yùn)專線橋梁質(zhì)量控制手冊(cè)[M].2007.
[2] 李世京.鉆孔樁基礎(chǔ)施工技術(shù)[M].北京地質(zhì)出版社,1990.
關(guān)鍵詞:氣舉反循環(huán) 選用 建議
【分類號(hào)】P634.5
氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝由于其循環(huán)液上返速度高、攜帶巖屑能力強(qiáng)、變換工藝容易的特點(diǎn),具有鉆進(jìn)效率高、鉆頭壽命長(zhǎng)、成井質(zhì)量好,在復(fù)雜地層中鉆進(jìn)安全可靠,鉆探成本低、孔內(nèi)事故少,節(jié)省輔助時(shí)間、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,對(duì)現(xiàn)有鉆探設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),已被人們所公認(rèn),現(xiàn)已成為我國(guó)水井、地?zé)峋⑼咚古欧啪?、煤層氣井以及大口徑工程樁施工的主要技術(shù)方法之一,其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。但在氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝實(shí)際應(yīng)用中,常常出現(xiàn):工藝不適合所鉆地層致使無(wú)法正常鉆進(jìn)、參數(shù)選用不合理致使鉆進(jìn)效率低下、操作不到位導(dǎo)致鉆進(jìn)過(guò)程故障不斷等問(wèn)題。下面,就氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工作原理、選用原則、參數(shù)選擇、設(shè)備選型、故障處理等方面進(jìn)行探討。
1 氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工作原理
氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工作原理是以壓縮空氣通過(guò)雙壁氣水龍頭,經(jīng)雙壁主動(dòng)鉆桿、雙壁鉆桿的內(nèi)管和外管之間的環(huán)狀間隙,從雙壁鉆桿下部的氣水混合器噴入雙壁鉆桿內(nèi)管,在雙壁鉆桿內(nèi)腔形成無(wú)數(shù)小氣泡,氣泡一面沿內(nèi)管迅速上升,一面同時(shí)膨脹,從而產(chǎn)生氣舉作用。由于壓縮空氣不斷進(jìn)入雙壁鉆桿內(nèi)管,并托舉管內(nèi)的部分液體流出地表,在混合器上部的鉆桿內(nèi)腔中就形成了低比重的氣、水混合液。這樣,鉆桿內(nèi)腔的水頭壓會(huì)小于鉆孔中的水頭壓,產(chǎn)生水頭壓差。按照聯(lián)通器原理,水頭壓差會(huì)使鉆孔中的液體向下移動(dòng),同時(shí),使鉆桿內(nèi)腔的液體向上移動(dòng),形成液流。當(dāng)鉆孔底部的液體流速達(dá)到一定值時(shí),就能連續(xù)不斷地?cái)y帶孔底巖芯或巖屑經(jīng)鉆頭底部進(jìn)入鉆桿內(nèi)腔,形成液、固二相流。液、固二相流在沿鉆桿內(nèi)腔升上到氣水混合器的位置時(shí),與噴入鉆桿內(nèi)腔的壓縮空氣混合形成氣、液、固三相流。氣、液、固三相流繼續(xù)沿鉆桿內(nèi)腔向上移動(dòng),最終流出地表,排入沉淀池。沉淀后的泥漿又沿鉆孔孔壁重新流回孔中。如此不斷循環(huán),就形成了氣舉反循環(huán)的連續(xù)鉆進(jìn)過(guò)程,見圖1所示。
2 氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝的選用原則
氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工作原理決定著該工藝的使用條件。一是必須要保證鉆具內(nèi)外有足夠的水頭壓差,且鉆桿內(nèi)腔的水頭壓必須小于鉆孔內(nèi)的水頭壓;二是必須要保證整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的管路通暢和沖洗液的連續(xù)流動(dòng)。二者缺一不可。因此,氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝有一定的局限性,必須根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。
2.1 地下水位與孔深要適當(dāng)
一是所鉆地層不能出現(xiàn)承壓水。因?yàn)樵诔袎核绯鲂?yīng)下,反循環(huán)不易建立而且也沒(méi)有意義。二是地下水位在3m以下為宜,但也不宜太深,因?yàn)榈叵滤簧顣r(shí)可能是地層漏水嚴(yán)重,難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)反循環(huán)。如果水位深,而孔淺,則沒(méi)有使用價(jià)值。這是因?yàn)闅馀e反循環(huán)鉆進(jìn)在淺孔時(shí)為低效區(qū),而孔深30~50m以后才為高效區(qū)。因此,只有當(dāng)?shù)叵滤辉?m以下,孔深在50m以下才有使用意義。
2.2 不宜在濕脹性硬粘土地層或泥巖地層或卵石地層中使用
由于粘土層巖屑在管內(nèi)會(huì)發(fā)生碰撞由小塊變成大塊,大塊與水發(fā)生膨脹會(huì)堵塞內(nèi)管;泥巖巖屑會(huì)附著在內(nèi)管內(nèi)壁上,不斷沉積而堵塞內(nèi)管。上述兩種地層中的巖屑一旦沉積在內(nèi)管上,都不能通過(guò)氣舉反循環(huán)及時(shí)排除,從而極易發(fā)生糊鉆事故。另外,當(dāng)遇到較多的超徑卵石時(shí),它們不能從內(nèi)管通過(guò),如若鉆頭不能將它們破碎,則將聚集在孔底,給繼續(xù)鉆進(jìn)帶來(lái)困難。
2.3 應(yīng)有充足的水源供給
在第四系漏水地層或地下水貧乏的地區(qū)施工時(shí),應(yīng)有充足的水源供給才能保證氣舉反循環(huán)正常鉆進(jìn)。通常要求泥漿池沖洗液必須和孔內(nèi)水位連通并不斷補(bǔ)給,不能使循環(huán)液斷流。必要時(shí),啟用泥漿泵向孔內(nèi)補(bǔ)給沖洗液。
2.4 不宜在嚴(yán)重漏失孔段鉆進(jìn)
在嚴(yán)重漏失孔段鉆進(jìn)時(shí),如果沖洗液補(bǔ)給量小于地層漏失量,在無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)反循環(huán)的情況下,極易產(chǎn)生燒鉆事故。
3 參數(shù)選擇
氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)效率主要取決于壓縮空氣的壓力和風(fēng)量,以及混合器沉沒(méi)在水中的深度。
3.1 混合器沉沒(méi)深度
氣水混合器需要有一定的沉沒(méi)深度,這樣才能形成較好的氣水混合。如果浸入水下深度過(guò)小,空壓機(jī)壓力建立不起來(lái),就會(huì)導(dǎo)致排水量過(guò)??;如果浸入水下深度過(guò)大,超過(guò)空壓機(jī)的最大壓力值,就不能形成氣舉反循環(huán)。
3.1.1 混合器沉沒(méi)系數(shù)
a=(鉆孔水面到混合器的距離÷雙壁鉆具總長(zhǎng))≥0.5
理論上,按雙壁鉆具總長(zhǎng)最短長(zhǎng)度10m計(jì), 混合器的最小沉沒(méi)深度應(yīng)大于5m。實(shí)際上,在啟用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí),雙壁鉆具總長(zhǎng)都在50m以上,因此,混合器的最小沉沒(méi)深度應(yīng)在30m以上,即可建立循環(huán)。
3.1.2 混合器最大沉沒(méi)深度
混合器沉沒(méi)比越大,鉆進(jìn)效率越高。通常在扣除管路沿程損失的情況下,可按照每0.1MPa壓力氣舉9.8m來(lái)計(jì)算混合器的下入深度。如果空壓機(jī)的最大壓力值是5MPa,那么,混合器的最大沉沒(méi)深度應(yīng)小于490m。由于混合器是安裝在雙壁鉆桿的底部,因此,在空壓機(jī)最大壓力值是5MPa的情況下,雙壁鉆桿的最大下深不能大于490m。
3.1.3 雙壁鉆桿下入深度與井深的比例關(guān)系
據(jù)調(diào)研文獻(xiàn),其推薦的范圍值較大,為1:4~10之間。在實(shí)際應(yīng)用中,因考慮空壓機(jī)的經(jīng)濟(jì)功率和實(shí)際運(yùn)行狀況,一般應(yīng)控制在1:5~8之間。
3.2 空壓機(jī)的風(fēng)量選擇
一般選用4~15m3/min的移動(dòng)式風(fēng)冷空壓機(jī),但一切以能正常鉆進(jìn)、攜帶巖屑為目的。必要時(shí),可使用密度為1.15 g / cm3的低固相泥漿,一是能提高攜帶巖屑能力,二是能起到維護(hù)孔壁作用,三是能防止鉆孔孔壁漏失沖洗液。
4 氣舉反循環(huán)鉆具的選擇
實(shí)現(xiàn)氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)的核心就是選用一套合理的鉆具。從技術(shù)角度出發(fā),一般在Φ500mm以內(nèi)的鉆孔宜選用雙壁鉆具,超過(guò)此孔徑的盡可能選用并列式、懸吊式連接鉆具或大通孔特殊雙壁鉆具。同時(shí),還應(yīng)注意不論何種鉆具,下配的單壁鉆桿內(nèi)徑與雙壁鉆桿內(nèi)徑盡可能一致,以提高排屑能力,保證管內(nèi)暢通。
當(dāng)空壓機(jī)壓力能滿足需要時(shí),則應(yīng)多配雙壁鉆桿,最好能做到將雙壁鉆桿下端的混合器放置在鉆頭(或加重鉆)以上為好。這樣不僅可以盡量減少使用單壁鉆桿,而且減少了增加單壁鉆桿起下鉆的次數(shù)及其勞動(dòng)強(qiáng)度,更重要的是能提高鉆頭處的上返速度,從而獲得較高的進(jìn)尺速度。
5 配套設(shè)備的選擇
凡是具有國(guó)產(chǎn)轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)或全液壓動(dòng)力頭車裝式鉆機(jī)的均可進(jìn)行氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)。但為了在淺孔時(shí)能獲得較高的鉆進(jìn)效率,應(yīng)優(yōu)先選用有加壓裝置的鉆機(jī)為好,否則應(yīng)配備加壓鉆鋌。鉆機(jī)的選擇正確與否,不僅影響鉆進(jìn)效率的高低、質(zhì)量的好壞、成本的多少,而且也影響到鉆進(jìn)工作的正常進(jìn)行。
6 常見問(wèn)題及故障排除
6.1 在正常使用中最易損壞部件為密封圈,如在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)密封圈磨損而內(nèi)管接頭無(wú)磨損,則及時(shí)更換密封圈;如內(nèi)管接頭發(fā)生磨損,則必須更換。
6.2 在將內(nèi)管組件放入外管之前,應(yīng)先檢查外管母接頭內(nèi)的臺(tái)階是否磨損,如磨損則要補(bǔ)救。然后將內(nèi)管組件放入外管,上好卡圈即可。保證兩端尺寸,以達(dá)到密封效果。
6.3下鉆前應(yīng)對(duì)雙壁鉆桿密封圈仔細(xì)進(jìn)行檢查,清除絲扣污物,內(nèi)管臟物,并涂絲扣油。另外空氣和排水膠管上、下連接要牢固,取樣裝置固定可靠,以免啟動(dòng)時(shí)沖擊力過(guò)大引起事故。
6.4 在下鉆臨近孔底時(shí),應(yīng)事先開動(dòng)空壓機(jī),使鉆具旋轉(zhuǎn)緩慢下放,以免井底沉積物突然堵塞鉆頭使循環(huán)液停止。尤其是在正循環(huán)變換成氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí),因停鉆后沉淀物多,所以應(yīng)留適當(dāng)長(zhǎng)度鉆具進(jìn)行掃孔。
6.5 在鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)循環(huán)液排渣情況,控制鉆進(jìn)速度,一般要求低轉(zhuǎn)速,適當(dāng)鉆壓。對(duì)孔底還要定時(shí)停止鉆進(jìn),進(jìn)行沖洗。正常情況下,不鉆進(jìn),沖洗液內(nèi)不應(yīng)含巖屑,反之,證明地層有坍塌。鉆進(jìn)第四紀(jì)地層或松散性砂巖地層,尤其是流砂地層時(shí),要特別注意,遇到這種情況應(yīng)及時(shí)停風(fēng),并采取控制措施,防止塌孔埋鉆。必要時(shí),要及時(shí)停止使用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝,而變換成其它合適的鉆進(jìn)工藝。
6.6 鉆進(jìn)中突然不返水,或時(shí)大時(shí)小以及間斷返水;或者出現(xiàn)風(fēng)壓降低,排漿管只冒氣不出水。原因有幾方面:
①鉆頭喉管被不規(guī)則形狀礫石堵塞,這種現(xiàn)象礫石與卵石層最易發(fā)生,鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)加以注意。
②在粘土地層或泥巖地層,常會(huì)因鉆頭結(jié)構(gòu)或者地層自身因素等原因出現(xiàn)鉆頭泥包,使機(jī)械鉆速降低。一種現(xiàn)象是局部泥包,另一種是徹底泥包,均無(wú)進(jìn)尺,都應(yīng)及時(shí)變換鉆進(jìn)工藝。
③沉沒(méi)比不夠或混合器以上鉆桿嚴(yán)重磨損以及密封圈失落造成。這時(shí),可采用測(cè)量?jī)?nèi)管水位方法判別,如果內(nèi)管與鉆孔間水位連通則說(shuō)明混合器以上有問(wèn)題,往管內(nèi)漏氣。反之,則是鉆頭堵塞。處理堵塞,可將鉆具提離孔底上下活動(dòng)并回轉(zhuǎn),結(jié)合空壓機(jī)瞬時(shí)關(guān)開強(qiáng)舉,還可用泥漿泵正循環(huán)方法來(lái)沖,這樣,一般可以解堵。若處理均無(wú)效時(shí),應(yīng)及時(shí)提鉆檢查。
6.7 孔內(nèi)泥漿冒泡,嚴(yán)重時(shí)循環(huán)水停止,沖洗液倒流。發(fā)生原因可能是接頭絲扣端面密封不嚴(yán),應(yīng)盡快檢查修復(fù),以免氣流刺壞鉆桿或孔壁。
6.8 在加單根或提鉆時(shí)應(yīng)先停止鉆進(jìn),待循環(huán)液中巖屑排凈后再??諌簷C(jī)。這樣,可以防止巖屑堵塞鉆具。尤其是雙壁鉆具環(huán)腔被堵塞時(shí),只能提鉆處理。
6.9 雙壁鉆具因機(jī)臺(tái)搬遷或長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí),必須將內(nèi)管環(huán)空間沖洗干凈,接頭絲扣涂上油,帶好保護(hù)帽,保證再用時(shí)氣路暢通,絲扣完好。
7 結(jié)語(yǔ)
氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝雖然具有適應(yīng)性強(qiáng)、鉆進(jìn)效率高、鉆探成本低、孔內(nèi)事故少、在復(fù)雜地層中鉆進(jìn)安全可靠等優(yōu)點(diǎn),但存在一定的局限性,不宜在第四系粘土層、松散性砂巖地層、流砂地層和泥巖地層中使用;另外,該工藝對(duì)孔內(nèi)水位和沖洗液供給量還有著比較苛刻的要求。因此,必須根據(jù)地層情況和現(xiàn)場(chǎng)情況合理選用。
在實(shí)施前,應(yīng)合理選用鉆具、空壓機(jī)、鉆機(jī)等設(shè)備;在實(shí)施中,還應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程,合理選用風(fēng)量、風(fēng)壓、混合器沉沒(méi)深度、鉆速等參數(shù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理各類異?,F(xiàn)象,避免發(fā)生事故。必要時(shí),要及時(shí)變換鉆進(jìn)工藝。
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關(guān)鍵詞:氣舉反循環(huán) 鉆孔灌注樁 二次清孔
1、工程概況
廣東河源電廠位于廣東省河源市埔前鎮(zhèn),距河源市區(qū)西南直線距離約17.0km,距埔前鎮(zhèn)以東約3.0km。廠址北、東、西三面環(huán)山,北面隔雷公嶺約1.0km 為雙頭鎮(zhèn),南面約1km 處有多個(gè)山包和洼地,自然地面標(biāo)高為35.0m~52.0m (1956年黃海高程)之間,地勢(shì)起伏較大。廠址緊鄰東江右岸,直線距離約0.5km。本期建設(shè)2×600MW 超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組,并配套建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施,留有擴(kuò)建條件。Φ800、1000、1100、1250mm鋼筋砼灌注樁約2316根,單根平均長(zhǎng)7m到25m。主廠房至煙囪部分區(qū)域存在軟弱夾層需進(jìn)行地基處理(樁基)。廠區(qū)內(nèi)附屬建(構(gòu))筑的回填區(qū)域均采用強(qiáng)夯處理,對(duì)回填區(qū)內(nèi)主要建(構(gòu))筑物在強(qiáng)夯地基處理后采用鉆孔灌注樁,以弱風(fēng)化基巖作樁端持力層,次要建(構(gòu))筑物以強(qiáng)夯處理后的土層作天然基礎(chǔ)持力層。
2、鉆孔灌注樁施工工藝
傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁多采用回轉(zhuǎn)鉆成孔灌注樁,鉆機(jī)就位后開始鉆孔,鉆孔時(shí)動(dòng)力啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤,帶動(dòng)鉆桿及鉆桿下端的鉆頭旋轉(zhuǎn),在水力的作用下,破壞土層結(jié)構(gòu),形成泥漿。鉆渣隨泥漿返回地面, 從而形成鉆孔。本工地采用旋挖鉆成孔,全站儀放孔后,開孔前采用四角定位來(lái)確定孔的具置,并安置護(hù)筒,鉆進(jìn)時(shí)采用泥漿護(hù)壁,采用此法成孔對(duì)泥漿的要求比較高,泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo):泥漿比重為1.05~1.25;漏斗粘度為16~28s;含砂率小于4%。
在本工程之所以采用氣舉反循環(huán)來(lái)清孔,是由當(dāng)?shù)氐臍夂?、地層及旋挖鉆成孔工藝決定的。廣東省降雨量豐富,成孔后不能及時(shí)灌注,導(dǎo)致沉渣過(guò)厚,為了不影響工期進(jìn)度,采用此法既可以有效清孔,又不影響鉆機(jī)的鉆進(jìn)。而整個(gè)河源工地,地層上覆第四系坡洪積粉質(zhì)黏土、黏土,下伏弱風(fēng)化礫巖、泥質(zhì)粉砂巖,若采用傳統(tǒng)的正循環(huán)來(lái)清孔,泥漿比重過(guò)大,沉渣清理不干凈,勢(shì)必降低單樁承載力,而采用的鉆進(jìn)工藝不能實(shí)現(xiàn)泥漿的循環(huán),為此采用此法,既能夠?qū)⒊猎刂坪?,又能夠保證樁身質(zhì)量。
3、反循環(huán)清孔工藝
反循環(huán)清孔簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是沉渣從導(dǎo)管內(nèi)隨泥漿排出的清渣工藝。常用的反循環(huán)有泵吸法、氣舉法等。在本工地使用的是氣舉反循環(huán),清孔效果明顯,大大縮短了清孔與灌注之間的時(shí)間,有效提高了工作效率,確保了樁身質(zhì)量。
氣舉反循環(huán)清孔是利用空壓機(jī)的壓縮空氣,通過(guò)安裝在導(dǎo)管內(nèi)的風(fēng)管送至樁孔內(nèi),高壓氣與泥漿混合,在導(dǎo)管內(nèi)形成一種密度小于泥漿的漿氣混合物,漿氣混合物因其比重小而上升,在導(dǎo)管內(nèi)混合器底端形成負(fù)壓,下面的泥漿在負(fù)壓的作用下上升,并在氣壓動(dòng)能的聯(lián)合作用下,不斷補(bǔ)漿,上升至混合器的泥漿與氣體形成氣漿混合物后繼續(xù)上升,從而形成流動(dòng),因?yàn)閷?dǎo)管的內(nèi)斷面積大大小于導(dǎo)管外壁與樁壁間的環(huán)狀斷面積,便形成了流速、流量極大的反循環(huán),攜帶沉渣從導(dǎo)管內(nèi)反出,排到地面以上。
4、氣舉反循環(huán)操作要領(lǐng)
4.1、導(dǎo)管下放深度以導(dǎo)管底距沉淤面300~400mm為宜,風(fēng)管下放深度一般以氣漿混合器至泥漿面距離與孔深之比的0.55~0.65來(lái)確定。
4.2、各項(xiàng)設(shè)備的主要參數(shù):空壓機(jī)的風(fēng)量:6~9m3/min,導(dǎo)管直徑≥Φ200mm,送風(fēng)管直徑Φ25mm。在本工地中采用的空壓機(jī)是9m3/min,導(dǎo)管直徑采用兩種不同的直徑,800mm、1000mm的樁徑采用的是Φ200mm的導(dǎo)管,而對(duì)于1100mm、1250mm的樁徑采用的是Φ250mm的導(dǎo)管,送風(fēng)管直徑Φ25mm,雖然800mm、1000mm導(dǎo)管直徑是Φ200mm,但經(jīng)過(guò)成樁后的樁基檢測(cè),其效果也非常理想。
4.3、開始送風(fēng)時(shí),應(yīng)先往孔中送漿(一般情況下漿液保持在護(hù)筒底以上為宜),停止清孔時(shí)應(yīng)先關(guān)氣后斷漿。清孔過(guò)程中,要特別注意補(bǔ)漿量,嚴(yán)防因補(bǔ)漿量的不足而造成塌孔。
4.4、送風(fēng)量應(yīng)從小到大,風(fēng)壓應(yīng)稍大于孔底水頭壓力。
4.5、隨著鉆渣的排出,孔底沉淤厚度減小,導(dǎo)管也應(yīng)同步跟進(jìn),以保持管底口同淤泥面的距離。
4.6、清孔后,孔內(nèi)泥漿比重保持在1.05~1.08,粘度18~20s,孔底沉渣厚度≤5mm。
5、特殊情況下的清孔
由于廣東省河源市處于北回歸線以北,全市屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),氣候溫和而雨量充足。在此種條件下施工,對(duì)于灌注樁來(lái)說(shuō),顯然是不利的,下面介紹一種特殊情況下的清孔方法,即正、反循環(huán)結(jié)合清孔法。
正、反循環(huán)結(jié)合清孔。適用于沉渣有數(shù)米厚,而鉆機(jī)又沒(méi)有辦法移回孔位來(lái)二次清孔,在此種情況下,先采用正循環(huán),使底部泥漿循環(huán)起來(lái),而后采用氣舉反循環(huán),這樣能夠達(dá)到較理想的清渣目的。此種方法雖然耗時(shí)、耗力,但對(duì)于河源電廠工地來(lái)說(shuō),成孔后,由于氣候原因不能灌注,使用此法來(lái)清孔,既能保證質(zhì)量,又不耽誤鉆機(jī)的鉆進(jìn),可謂是一舉兩得。
6、氣舉反循環(huán)清孔優(yōu)點(diǎn)
6.1、清孔速度快,縮短工期,能有效節(jié)約成本。氣舉反循環(huán)清孔是由泥漿攜帶鉆渣后迅速進(jìn)入過(guò)水?dāng)嗝孑^小的導(dǎo)管,可以獲得比正循環(huán)高出數(shù)倍的上返速度。由于返漿速度較快,粒徑較大的粗顆粒也能清運(yùn)出來(lái)。而正循環(huán)清孔,泥漿攜帶鉆渣后進(jìn)入鉆桿與孔壁形成的環(huán)形空間上返,由于泥漿上返斷面面積大,上返速度較慢,因此可能部分比重較大的顆粒會(huì)回落,須反復(fù)循環(huán)清孔,耽擱時(shí)間。在選用基巖作持力層時(shí),由于對(duì)沉渣厚度要求較高,這種情況顯得尤為明顯。
6.2、清孔質(zhì)量有保證,沉渣厚度小,能提高樁基承載力。氣舉反循環(huán)清孔由于返漿速度快,清渣效果較好,沉渣較少,而沉渣厚度大小與單樁承載力高低密切相關(guān)。在河源電廠的工地中,通過(guò)樁基檢測(cè),單樁承載力最高極限荷載達(dá)到12500KN以上,完全達(dá)到實(shí)際的承載力要求。
6.3、清孔速度快,能有效減少泥漿排放量,減少環(huán)境污染,降低施工清運(yùn)處理成本。
關(guān)鍵詞:市政橋梁樁基;反循環(huán)鉆成孔技術(shù);應(yīng)用
中圖分類號(hào):U448文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、反循環(huán)鉆成孔技術(shù)
所謂反循環(huán),是指鉆機(jī)工作時(shí),旋轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)鉆桿端部的鉆頭切削破碎孔內(nèi)巖土,沖洗液從鉆桿與孔壁間的環(huán)狀間隙中流入孔底,冷卻鉆頭并攜帶被切削下來(lái)的巖土鉆渣,由鉆桿內(nèi)腔返回地面,與此同時(shí),沖洗液又返回孔內(nèi)形成循環(huán)。由于鉆桿內(nèi)腔較井孔直徑小得多,所以,鉆桿內(nèi)泥水上升速度較正循環(huán)快得多。既是清水,也可將鉆渣帶至鉆桿頂端,流向泥漿沉淀池,泥漿凈化后再循環(huán)使用。反循環(huán)鉆成孔技術(shù)特點(diǎn)如下:
(一)鉆進(jìn)速度與成樁效率高
隨著鉆孔直徑以及土層顆粒的增大而增大,一般來(lái)說(shuō)對(duì)于地層和技術(shù)要求相同的情況,反循環(huán)施工速度為正循環(huán)的2倍左右。
反循環(huán)鉆進(jìn)過(guò)程就是清孔過(guò)程,不但節(jié)省了時(shí)間同時(shí)又可靠地保證孔底沉渣符合要求。機(jī)械鉆進(jìn)速度的提高和清孔時(shí)間的縮短促進(jìn)施工效率的提高、成樁周期縮短,有效地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
(二)孔壁穩(wěn)定、成孔質(zhì)量好
反循環(huán)鉆孔樁孔壁的穩(wěn)定,主要是利用靜水壓力來(lái)平衡地層壓力維持孔壁的穩(wěn)定。根據(jù)土力學(xué)計(jì)算以及大量實(shí)踐證明,只要保持孔壁任何深度處壓力不小于0.2Mpa,即使是在粘聚力較差的流沙層,使用經(jīng)過(guò)處理的泥漿(沖洗液)也可以保持鉆孔不坍塌、不縮頸、不擴(kuò)頸;反循環(huán)鉆孔根據(jù)澆注混凝土記錄時(shí)澆注深度與混凝土用量關(guān)系,很容易反算孔徑。計(jì)算結(jié)果表明由于孔壁穩(wěn)定,從上到下孔壁的直徑都是在有效控制范圍之內(nèi)。這樣就可以有效的防止縮頸、擴(kuò)頸不良現(xiàn)象出現(xiàn)并避免混凝土的浪費(fèi)。
(三)混凝土澆注質(zhì)量得到有效保證
反循環(huán)成孔由于泥漿(沖洗液)密度、濃度、粘度都較低,形成泥皮較薄和鉆渣清理較為徹底,因此灌注較為順暢,樁頂泥漿少,樁身混凝土質(zhì)量明顯提高。
(四)提高單樁承載力,降低工程造價(jià)
單樁承載力的大小,取決于樁周土的摩阻力與樁底端承力,反循環(huán)鉆孔過(guò)程中形成的泥皮較薄從而使摩阻力增大,樁底沉渣清除較為徹底,無(wú)軟弱層從而提高端承力。根據(jù)對(duì)比試驗(yàn),一般反循環(huán)比正循環(huán)提高承載力10%-20%,因此單位承載力造價(jià)必然降低。
二、市政橋梁樁基施工中反循環(huán)鉆成孔技術(shù)應(yīng)用
(一)工程概況
某城市跨線立交橋工程,橋梁全長(zhǎng)782.4m,共計(jì)26跨,橋梁下部結(jié)構(gòu)有240根Ф1.2m的鉆孔灌注樁,采用反循環(huán)鉆機(jī)成孔。本工程沿線均為城市繁華地帶,與多條道路交叉,地下管線復(fù)雜,地面車輛、行人擁擠,具有施工干擾大,施工場(chǎng)地狹窄,噪音及環(huán)??刂埔蟾叩奶攸c(diǎn);而且本工程的工程數(shù)量大,工期僅360天,工期非常緊張。橋梁地質(zhì)軟弱、復(fù)雜,地下水埋藏淺,鉆孔樁基礎(chǔ)共穿過(guò)11個(gè)地質(zhì)層,基巖變化大,樁基施工難度大,其中樁基有382根樁持力層位于卵石層,設(shè)計(jì)采用后壓漿進(jìn)行樁底加固處理,因此樁基施工順利與否成為控制工期的關(guān)鍵因素。
(二)施工技術(shù)
1、施工前準(zhǔn)備
進(jìn)行場(chǎng)地踏勘,對(duì)既有架空電線、地下電纜、給排水管道等設(shè)施,如果妨礙施工或?qū)Π踩僮饔杏绊?,采取清除、改移、保護(hù)等措施妥善處理。收集工程地質(zhì)資料,施工圖審核意見、施工組織設(shè)計(jì)或方案,編制工藝施工組織設(shè)計(jì)和施工工藝設(shè)計(jì),通過(guò)施工工藝設(shè)計(jì)確定施工參數(shù)。
場(chǎng)地平整以便鉆機(jī)安裝和移位,對(duì)不利于施工機(jī)械運(yùn)行的松散場(chǎng)地,應(yīng)采取硬化、加固等措施。場(chǎng)地要采取有效的排水措施。
本工程施工場(chǎng)地為旱地,平整場(chǎng)地、清除雜物、換除軟土、夯打密實(shí)。鉆機(jī)底座不宜直接置于不堅(jiān)實(shí)的填土上,以免產(chǎn)生不均勻沉陷。
用全站儀等準(zhǔn)確放樣各樁位中心,用十字樁固定位置,用水準(zhǔn)儀測(cè)量地面高程,確定鉆孔深度;測(cè)好的樁位必須復(fù)測(cè),并嚴(yán)格控制測(cè)量誤差。
2、護(hù)筒制作及埋設(shè)
護(hù)筒采用6mm厚鋼板制作,要求平面圓順,縱向平直,直徑比樁徑大40cm,為有利于拆模,護(hù)筒制成兩個(gè)半圓,用螺栓連接。為加強(qiáng)鋼度防止變位,在護(hù)筒上下端和中部外側(cè)各焊一道加勁筋。在護(hù)筒頂部開設(shè)20×20的溢漿口。
護(hù)筒采用鋼護(hù)筒,護(hù)筒節(jié)間焊接要嚴(yán)密,謹(jǐn)防漏水。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)采用重壓輔以筒內(nèi)除土法,并檢查埋設(shè)是否偏位。護(hù)筒頂端高出地面30cm以上,埋設(shè)深度為2米。
護(hù)筒坑直徑比護(hù)筒大80cm,深度比護(hù)筒底端埋置深度大50cm。護(hù)筒底部和周圍用粘土換填并夯填密實(shí)。以防成孔時(shí)護(hù)筒下部塌孔。
護(hù)筒頂標(biāo)高高出地下水2.0m以上。護(hù)筒埋好后,再次檢查護(hù)筒埋設(shè)平面位置及垂直度。護(hù)筒中心應(yīng)與樁中心線重合,平面允許誤差要求在50mm內(nèi),豎直傾斜不大于1%。
相臨樁間距不足4倍樁徑時(shí)要跳樁施工或間隔36小時(shí)后方可施工。
3、成孔
準(zhǔn)備工作完成后,履帶式反循環(huán)鉆機(jī)自行就位,鉆機(jī)將鉆頭中心線對(duì)準(zhǔn)樁孔中心,誤差控制在2cm以內(nèi)。啟動(dòng)泥漿泵、鉆機(jī)開始鉆進(jìn),鉆進(jìn)方式以正循環(huán)鉆進(jìn)為主,以反循環(huán)鉆進(jìn)為輔,一般情況下,先用正循環(huán)方式鉆進(jìn),以加強(qiáng)泥漿護(hù)壁的效果,確保成孔質(zhì)量及施工安全,終孔后改用反循環(huán)方式進(jìn)行清孔,以加快清孔速度,減少沉碴厚度;在部分地質(zhì)條件較好的樁位采用反循環(huán)方式成孔,可提高鉆進(jìn)速度。在粘土層內(nèi)可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度,到砂層后考慮泥漿不易粘在孔壁上,則要放慢鉆進(jìn)速度。鉆至土夾卵碎石,旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)尺不明顯,可改換備用的沖擊鉆。鉆孔過(guò)程中,對(duì)成孔的孔位、孔深、孔形、孔徑、傾斜度及泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢查,及時(shí)調(diào)整。孔內(nèi)應(yīng)保持泥漿稠度適當(dāng)、水位穩(wěn)定,及時(shí)加水加粘土,以維持孔內(nèi)水頭差,以防坍孔。并對(duì)鉆碴作取樣分析,核對(duì)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料,根據(jù)地層變化情況,采用相應(yīng)的鉆進(jìn)方式、泥漿稠度。
故障預(yù)防與處理:
(1)鉆孔偏斜:安裝鉆機(jī)時(shí)保證鉆桿、鉆頭及護(hù)筒三者均在同一豎直線上,并經(jīng)常進(jìn)行檢查校正。鉆桿、接頭及時(shí)調(diào)整,防止彎曲。
在出現(xiàn)鉆孔偏斜后,查明偏斜位置和深度,一般在偏斜處反復(fù)掃孔,使鉆孔垂直。傾斜嚴(yán)重時(shí)回填粘土到偏斜處,待沉積密實(shí)后再鉆。
(2)糊鉆:在軟塑狀土層中旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí),因進(jìn)尺快、鉆碴大,出漿口堵塞后易造成糊鉆(吸鉆)。一般采取控制進(jìn)尺速度,選用刮板齒小,出漿口大的鉆頭,以防糊鉆。如糊鉆嚴(yán)重,將鉆頭提出孔口,清除鉆頭殘碴。
(3)縮孔、擴(kuò)孔:施工鉆進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常檢查孔徑,如發(fā)生縮孔現(xiàn)象,采用上下反復(fù)掃孔的方法,并及時(shí)補(bǔ)焊鉆頭,防止因鉆頭磨耗使鉆孔孔徑小于設(shè)計(jì)樁徑。如發(fā)生擴(kuò)孔現(xiàn)象,施工時(shí)采取加大泥漿比重、控制進(jìn)尺速度的方法,減少擴(kuò)孔現(xiàn)象。
4、清孔
(1)清孔要求。清孔過(guò)程中應(yīng)觀測(cè)孔底沉渣厚度和沖洗液含渣量,當(dāng)沖洗液含渣量小于4%,孔底沉渣厚度符合設(shè)計(jì)要求時(shí)即可停止清孔,并應(yīng)保持孔內(nèi)水頭高度,防止發(fā)生坍孔事故;
(2)第一次沉渣處理。在終孔時(shí)停止鉆具回轉(zhuǎn),將鉆頭提離孔底500~800mm,維持沖洗液的循環(huán),并向孔中注入含砂量小于4%的新泥漿或清水,令鉆頭在原地空轉(zhuǎn)lOmin左右,直至達(dá)到清孔要求為止;
(3)第二次沉渣處理。在灌注混凝土之前進(jìn)行第二次沉渣處理,通常采用普通導(dǎo)管的空氣升液排渣法或空吸泵的反循環(huán)方式;
(4)空氣升液排渣方式是將頭部帶有l(wèi)m多長(zhǎng)管子的氣管插入到導(dǎo)管之內(nèi),管子的底部插入水下至少1Om,氣管導(dǎo)致管底部的最小距離為2m左右。壓縮空氣從氣管底部噴出,如使導(dǎo)管底部在樁孔底部不停地移動(dòng),就能全部排除沉渣。在急驟地抽出孔內(nèi)的水時(shí),為不降低孔內(nèi)水位,必須不斷地向孔內(nèi)補(bǔ)充清水;
(5)對(duì)深度不足l0m的樁孔,須用空氣泵清渣。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】水域;深、大直徑鉆孔樁;樁頭清理;反循環(huán)
1. 概述
近年來(lái),隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的快速擴(kuò)大,道路車輛的通行數(shù)量與載重量也相應(yīng)大大增加,對(duì)交通運(yùn)輸條件也相應(yīng)地提出了更高的要求、路橋的行車寬度與荷載能力呈現(xiàn)大幅攀升的趨勢(shì)。當(dāng)?shù)缆沸杩缃⒑?、湖泊時(shí),橋梁下部的深、大直徑鉆孔灌注樁基礎(chǔ)得到了廣泛的應(yīng)用。水域深、大直徑鉆孔灌注樁的樁頭清理,常規(guī)方法有兩種:一是樁孔水下砼灌注結(jié)束后在水下砼初凝前,立即用高壓污水泵將護(hù)筒內(nèi)上部的泥渣混合物吸出,然后利用人工、并輔之以空壓機(jī)將樁頂大顆粒鉆渣及劣質(zhì)砼以小型吊機(jī)吊運(yùn)出護(hù)筒外棄;二是在承臺(tái)圍堰及水封工作完成之后,將護(hù)筒切除,然后利用空壓機(jī)鑿除樁頂劣質(zhì)砼,再用抓斗將其清除。第一種方法,由于小吊機(jī)的工作安全性能不十分理想,會(huì)給護(hù)筒內(nèi)作業(yè)工人帶來(lái)安全隱患,且工作效率低下;第二種,因?yàn)闃俄斄淤|(zhì)砼的鑿除耗用時(shí)間較長(zhǎng),會(huì)使圍堰的安全性能受到影響、且費(fèi)用也比較高。為此,我們?cè)诮B興曹娥江大閘閘前大橋施工水域鉆孔灌注樁時(shí),利用泵吸反循環(huán)工藝較好地解決了以上兩個(gè)方面的問(wèn)題。
2. 施工實(shí)例
浙江省紹興曹娥江大閘閘前大橋,大橋全長(zhǎng)2118m,橋?qū)?5m,三個(gè)水中主墩下部基礎(chǔ)均為52根1.5m×(78-79.5)m的鉆孔灌注樁。鋼護(hù)筒頂距樁頂12.5m,如圖1。該項(xiàng)鉆孔樁工程,因樁身穿透地層中有近六十米的砂、礫石層,每次樁孔灌注結(jié)束后,鋼護(hù)筒內(nèi)的鉆渣數(shù)量較多,為確保樁頂部位砼的質(zhì)量符合要求,樁頂劣質(zhì)砼數(shù)量也相對(duì)較多,此時(shí)若利用常規(guī)方法對(duì)樁頭進(jìn)行清理,既不經(jīng)濟(jì),也不利于承臺(tái)施工時(shí)鋼圍堰的安全。
2.4抽吸。
先把導(dǎo)管底口提離至距實(shí)際灌注砼的樁頂2米,往護(hù)筒內(nèi)添加清水,使護(hù)筒內(nèi)泥渣稀釋,泥渣稀釋后,再開始抽吸,并把導(dǎo)管逐步下放至距實(shí)際樁頂0.5米左右抽吸,隨時(shí)觀察抽出砼的數(shù)量,適時(shí)用測(cè)繩測(cè)量砼面距設(shè)計(jì)樁頂距離,終止抽吸時(shí)砼面距設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高應(yīng)以高出20~30cm為宜,整個(gè)工作僅需四十分鐘左右。
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