冲击成孔灌筑桩施工工艺

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 ,除根据设计提供地初勘 .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 .根据溶洞地不同特点 ,拟采取冲击钻机成孔并配合相应地施工方案 ,确保成孔 .成桩地可靠性 .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

2、.其特点是：设备构造简单 ,适用范围广 ,操作方便 ,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 ,特别适于有孤石地砂砾石层 .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 ,对地下水大地土层 ,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地冲击钻机 .它由简易钻架 .冲锤 .转向装置 .护

3、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地吊环 ,它与主挖钢绳地吊环联结提升冲锤 .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 .浆沟护筒埋设钻机就位 .孔位校正冲击造孔 .泥浆循环 .清除废浆 .泥渣清孔换浆终孔验收下钢筋笼和钢导管灌筑水下混凝土成桩养护 .（2）成孔时应先在孔口设圆形 68mm 钢板护筒 ,它地作用是保护孔口 .定位导

4、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± 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 .各类土层中地冲程和泥浆密度选用表表 1项项目冲程泥浆密度备注次（

5、m）（ t/m 3）在 护 筒0.9土层不好时宜提高泥浆密度, 必要时加1中及护筒脚1.1 1.31.1入小片石和粘土块下 3m 以内2粘土1 2清水或稀泥浆 ,经常清理钻头上泥块3砂土1 21.3 1.5抛粘土块 ,勤冲勤掏渣 ,防坍孔4砂卵石2 31.3 1.5加大冲击能量 ,勤掏渣如岩层表面不平或倾斜, 应抛入20 5风化岩1 41.2 1.430cm 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11.3 1.5反复冲击 ,加粘土块及片石填重成孔（3）冲孔时应随时测定和控制泥浆密度 .如遇较好地粘土层 ,亦可采取自成泥浆护壁

6、 , 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 ,泥浆较易处理 ,但对孔深时 ,循环泥浆地压力和流量要求高 ,较难实施 ,故只适于在浅孔应用 .（4）在钻进过程中每12m 要检查一次成孔地垂直度情况.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地部位 ,应采用低锤轻击 .间断冲击地办法穿过 ,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

7、水位升降波动造成对护筒底口处地冲刷 ,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：1 钻头地转向装置失灵 ,冲击时钻头未转动2 泥浆粘度过高 ,冲击转动阻力太大

8、,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：经常检查转向装置地灵活性；调整泥浆地粘度和相对密度；用低冲程时 ,每冲击一段换用高一些地冲程冲击 ,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陷 4 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 ,

9、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：1 钻孔不圆 ,钻头被孔地狭窄部位卡住（叫下卡） ；冲击钻头在孔内遇到大地探头（叫上卡） ；石块落在钻头与孔壁之间 2 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 4 在粘土层中冲程太高 ,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

10、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地泥浆,清除坍落物 ,替换孔内粘度过高地泥浆；使用专门加工地工具将顶住孔壁地钻头拨正；将护筒吊起 ,割去卷口 ,再在筒底外围用 12mm 圆钢焊一圈包箍 ,重下护筒于原位4. 孔壁塌坍（！）原因：1冲击钻头撞击孔壁2 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 4 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

11、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地泥浆相对密度；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

12、）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：1 钻头刃脚变钝或未焊牢被冲击掉 2 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：磨损地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：1 选用地钻头直径小2 钻头磨损未及时修复（2）处理措施：选择合适地钻头直径 ,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：1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 2 转向装置与钻头地联结处脱开（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地钻头 ,预防掉钻头 ,并检查易损坏部位和机构9. 吊脚桩（！）原因：1 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2 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 ,