冲击反循环钻孔法施工工艺设计

1、-. z.冲击反循环钻孔法施工工艺1前言随着国民经济的开展，铁路、公路的桥梁以及高层建筑的根底大多采用钻孔灌注桩根底，其成孔方法较多，而冲击钻孔法是常见的一种，因它能适应各种地层特别是冲击硬质岩层优势明显。近年来，使用冲击反循环钻孔法成孔速度大有提高，因而在复杂地质中的钻孔灌注桩根底大多优先选用冲击钻孔法来解决施工中的疑难问题。2工艺特点1设备简单，操作方便。2可以采用反循环冲击成孔提高效率。3可以穿过漂石、卵石、砾石等地层。4对处理复杂地层中的根底有显著的优点。5它可直接投入粘土块入孔自行造浆。3适用*围冲击钻孔法适用于孔径100cm300cm，钻孔深度50m。冲击钻机适用于所有土层，采用实

2、心锤钻进时，在漂、卵石和基岩中显得比其他方法优越。4机械性能及参数见表1。表1 常用冲击钻机技术性能表钻孔类型卷筒负荷kN钻头最大重量t冲程m冲击频率次/min-1电动机功率k钻机质量tYKC22201.30.351.040，45，50206.85YKC201510.451.040，45，50206.18YKC20-21210.30.7656，58YKC302.51,0.8,0.7,0.540，45，504011.15GID-150030.11.00303016CZ30302.50.51.040，45，504013CZ22201.50.351.040，45，50227CZ20201.540，4

3、5，50206.18CJF-202404.00.65,1.0,1.3536，4675冲击钻孔系统设备由冲击钻头、三脚立架、卷扬机组成。冲击钻机配有15t重的冲击锥。国产的冲击钻机主要是CZ型的CZ-30、CZ-28、CZ-22等，另外还有YKC-31、YKC-30等型号。5钻孔施工5.1施工工艺流程冲击钻孔施工工艺流程见图1。冲击反循环钻孔施工工艺流程见图2。图1 冲击钻孔施工工艺流程图图2 冲击反循环钻孔施工工艺流程5.2施工工艺步骤施工准备1平整场地陆地。平整场地应到达三通一平，以便钻机安装和移位；对于不利于施工机械运行的松散场地，应采取硬化、加固等措施。场地要采取有效的排水措施。根据施工

4、图设计，合理选择和确定进出线路和钻孔顺序，制定场地布置方案。合理的安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池的容积应满足2个孔以上排渣量的需要。2围堰筑岛浅水。对于浅水区域的桩基施工，可采用围堰筑岛方式施工，筑岛填料宜用粘土，岛面要有足够的施工场地，岛面标高应高出施工水位1.52.0m。3平台施工深水。对于场地为深水时，可采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台等固定式平台，也可采用浮式施工平台。4测量定位。桩位放样后，应埋设好护桩，并做好测量交底,随时进展检查。5制作埋设护筒。护筒一般用48mm厚的钢板加工制成，高度为15002000mm。钻孔桩的护筒内径应比钻头直径大200400mm。护筒顶部应高出地面2

5、50350mm。护筒顶高程，采用反循环时应高出地下水位2.0m。护筒位置要根据设计桩位，按纵横轴线中心埋设。埋设护筒的坑不要太大。坑挖好后，将坑底整平，然后放入护筒，经检查位置正确，筒身竖直后，四周即用黏土回填，分层夯实，并随填随观察，防止填土时使护筒位置偏移。护筒埋好后应复核校正，护筒中心与桩位中心应重合，偏差不得大于50。护筒的埋设深度：在黏土中不宜小于1m；在砂土中不宜小于1.5m，并保持孔内泥浆液面高于地下水位1m以上。6钻机就位安装。钻孔机就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移，其下部要用方木垫平，塞牢。桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。为准确控制钻孔深度，应在机架上或机座上作出控制的标尺，

6、以便在施工中进展观测、记录。冲击反循环钻孔采用液压起塔、液压步履纵、横移位安装就位。7泥浆制备及指标控制。泥浆必须具备的性质：物理稳定性，静置相当时间其性质不变化，不因重力而沉淀。化学稳定性，不因水泥、海水等异物混入而污染。适当的比重。比重大对护壁、浮渣有利，但比重太大会使泵的能力缺乏也影响钻进速度。良好的触变性。要求泥浆在流动时，阻力很小，以便泵送。当停顿钻孔时，泥浆能很快凝聚成凝胶状，防止浆中砂粒迅速下沉，同时也维持孔壁稳定。形成薄而韧的泥皮，黏附于孔壁上，不透水，不坍塌。能够容易从沉淀池，旋转器中别离出来。不产生过多气泡。泥浆性能指标见表2。表2 泥浆性能指标表钻孔方法地层情况泥浆性能指

7、标要求相对密度黏度s静切力MPa含砂率%胶体率%失水率ml/30in酸碱度pH值冲击钻机黏性土1.051.2162212.59525810砂土1.21.45193835951.5m或桩长40m或土质较差的桩，500mm；支承桩：不大于设计规定。清孔及泥浆指标相对密度：1.031.10；粘度:1720Pa.s；含砂率：98%6钻孔异常的预防及处理6.1坍孔坍孔不严重时，可回填片石、粘土至坍孔位置以上，采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护筒等措施继续钻进；假设坍孔严重时，应立即将钻孔全部用砂或小砾石夹黏土回填重钻。为防止埋钻坍孔，应加大泥浆比重，快速钻进；对于冲击法成孔，应用小冲程，可以抛碎石土或片

8、石，反复冲砸以加固孔壁。必要时采取全护筒跟进，但是护筒很难拔出，本钱较高。6.2弯孔出现孔身偏斜、弯曲，不严重者，可重新调整钻机继续钻进或在偏斜处吊挂钻头反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时应回填硬质带棱的石块，多填高0.5m反复冲击修孔。预防措施：钻机安装结实，机架不摆动，保证吊绳始终对准孔心；基地夯实，防止不均匀沉降引起钻机倾斜。6.3卡钻在冲击钻孔时，常发生卡钻。卡钻后不宜强提，应查明原因和钻头位置采取晃动大绳带动钻头，使钻头松动后再提起，也可用半圆形钻头修孔将钻头周围的钻渣松动后提出。在岩层中冲击钻孔，钻头磨损快，在更换钻头后应首先扩孔，防止卡钻。6.4掉钻掉钻落物时，宜迅速用叉、钩、绳套

9、等工具打捞。防止埋钻发生，埋钻时可采用空气吸泥机吸走埋钻的泥沙，再下钩、绳套打捞。6.5溶洞在穿透溶洞顶板时，要用小冲程反复冲击，慢慢击穿岩层，不可猛冲快进。如有填充物、溶洞较小，可回填片石、粘土块并立即加水利用钻头冲击将粘土块和片石挤入溶洞及其裂隙中形成一个封闭的环形壁，继续冲击钻进。如溶洞较大，又无填充物，可用内护筒跟进的方法穿过溶洞继续钻进成孔。7灌注桩身水下砼7.1原材料的选择和配合比拌合站拌制混凝土所用水泥、粗骨料、细骨料、掺合物粉煤灰、硅粉、磨细矿渣粉、外加剂和水等原材料，其质量标准应符合施工图和铁路混凝土工程施工质量验收补充标准的要求，其质量检验方法、检验要求参照铁路混凝土用原材

10、料质量标准及检验方法执行。混凝土配合比设计：混凝土配合比应根据混凝土原材料品质、施工图要求强度等级、耐久性以及施工工艺对工作性的要求，通过试配、调整的步骤选定。配制的混凝土拌合物应满足施工过程中混凝土工作性能的要求，配制成的混凝土应满足施工图标示强度、耐久性等质量要求。混凝土的水胶比、胶凝材料用量、矿物掺和料用量、混凝土含碱量、氯离子总含量等配合比技术参数应符合规定。7.2制安钢筋笼及检测管钢筋笼在制作、运输和安装过程中，应采取措施防止变形。吊入桩孔内，将钢筋笼进展有效固定，防止灌注混凝土时钢筋笼移位和上浮。检测管接头顺直牢靠，与钢筋笼的主筋焊接固定，安装期间检测管内注清水；检测管上、下端口用

11、钢板密封，严禁泥浆或水泥浆进入管内，确保混凝灌筑后管道畅通。7.3导管的配置、试压及安装1导管的配置。导管是灌注水下混凝土的重要工具，用钢板卷制焊成或用无缝钢管制作。其直径按桩长、桩径和每小时需要通过的混凝土数量决定，一般2530cm。导管分节长度应便于拆装和搬运，并小于导管提升设备的提升高度。中间节两端焊有法兰，以便用螺栓相互连接。法兰厚度1012mm，法兰边缘比导管外壁大出4050mm。直径1216mm螺栓孔68个。上下两节法兰间应垫以45mm厚橡胶垫圈，其宽度外侧齐法兰盘边缘，内侧宜稍窄于法兰内边缘。为防止在提升导管时卡挂钢筋骨架，可在每节导管上套装一个用1.5mm厚钢板制的锥形活动护罩

12、，罩住下法兰。导管制作应力求巩固，内壁应圆滑、顺直、光洁和无局部凹凸。各节导管内径应大小一致：偏差不大于2mm。导管上下法兰应与导管轴线垂直。为保持法兰位置正确和防止焊接时变形，焊制可在特制的胎具上进展。2导管的试压。在导管使用前进展水压试验和接头抗拉试验，严禁用气压试压，制止使用漏水导管。进展试压的水压不应小于孔内水深的1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受混凝土时最大内压力的1.3倍。3导管的安装。中间节一般长2m，下端节可加长至4m，漏斗下可配长0.5、1.0m的上端节导管，以便调节漏斗的高度。导管下口与孔底距离以0.20.4m为宜。7.4 二次清孔的方法或措施钻孔应经成孔质量检

13、验合格后，方可开场灌注工作。当钢筋笼和导管好，灌注前应对孔底沉淀层厚度再进展一次测定。如沉渣厚度超过规定，可用喷射法向孔底喷射35min，使沉渣悬浮，直至合格后，及时灌注首批混凝土。7.5导管隔水栓的方式及初始砼的储藏混凝土初灌时采用泡沫材料制作的圆柱形隔水栓，高14cm，直径比导管内经小1cm，用18#铁丝吊住该栓放置导管上口以下2030深处。剪球、拔栓或开阀，将首批混凝土灌入孔底后，立即测探孔内混凝土面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正式灌注。7.6砼的灌注方式及砼外表的测量方法(1)首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度(1.0m)和填充导管底部的需要，见图3，所需混凝

14、土数量可参考公式计算：式中 V灌注首批混凝土所需数量m3；D桩孔直径m；H1桩孔底至导管底端间距，一般为0.4m；H2导管初次埋置深度m；d导管内径m；h1桩孔内混凝土到达埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外或泥浆压力所需的高度m，即H1=/；式中孔内泥浆的深度m；孔内泥浆的重度m；混凝土拌合物的重度，取24kN/m3。2灌注开场后，应紧凑地、连续地进展，严禁中途停工。尽量缩短撤除导管时间，下料掌握好速度，不宜太快太猛，以免造成气堵。3灌注过程中要防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底。使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情

15、况，及时测量孔内混凝土面高度。正确指导导管的提升和撤除。4深锤法测量混凝土外表。目前多采用绳系重锤吊入孔内，所示锤的沉入深度作为混凝土灌注高度。完全凭探测者手中所提测锤在接触混凝土顶面以前与接触混凝土顶面以后不同重量的感觉而判别。测深桩的测锤的重量以重一些为好，为防止测深锤接触混凝土外表后陷入太深，以平底为宜，且底面积不宜太小。一般制成圆椎形。锤底直径15cm左右，锤用铁铸成，其重量视所系绳种类、测探深度和泥浆比重等而定。一般为69kg。测绳用质轻、拉力强、遇水不伸缩、标有尺度的测绳为宜。5水下混凝土的灌注一般采用泵送入孔，也有用吊车提吊斗的方式灌注，但必须连续不能间隙。7.7 导管的埋深及拆

16、卸灌注混凝土时，导管埋入混凝土的深度，一般宜控制在24m较好，在任何情况下，不得少于1m或大于6m。少于1m时，易发生提导管时提漏事故，大于6m以上时，易发生埋管提不出来的事故。提管前须仔细探测混凝土面深度。用测深锤探测时，须由2人用2个测锤测探，防止误测。提导管及拆卸导管的高度须在测量人员的指导下进展，拆卸导管在孔口进展，要准确无误，要快。7.8 灌注超桩顶混凝土的控制为确保桩顶质量，在施工图桩顶高程以上超灌一定高度，确保桩身混凝土的质量，灌注完毕后将此段混凝土凿除。增加的高度，可按孔深、成孔方法、清孔方法确定，一般不宜小于0.5m，深桩不宜小于1.0m。混凝土灌注到接近施工桩顶标高时，工地

17、值班人员要计算还需要的混凝土数量计算时应将导管内的数量估计在内，通知拌合站按需要数量拌制，以免造成浪费。7.9拔出导管及混凝土质量检查评定在灌注将近完毕时，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大。如出现混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出局部沉淀土，使灌注工作顺利进展。在拔出最后一段导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下，形成泥心或空心。桩身混凝土灌注完成后待强度到达要求时，必须进展灌注桩的无损检测。通常是利用桩身预埋的声测管进展超声波检测混凝土的完整性，由此评定桩的质量，检测单位必须要有资质的专业机构进展。7.10 按设计进

18、展孔底压浆桩身混凝土灌注后，用高压水进展预埋的注浆孔初裂，使套筒包裹的出浆口开裂。在桩身混凝土灌注后，在桩身混凝土强度及时间满足设计要求后开场进展桩底压浆，采用膨润土、水泥、水、缓凝剂拌制成的不收缩混合浆液，其7天最小抗压强度为5MPa。浆液按剂量通过注浆回路依次压注，所有回路应以规定的剂量轮流压注或到达规定的的压力后维持10min，第一循环压注完成后不少于6 小时开场下一轮的压注，直至满足设计要求。8灌注异常的预防及处理8.1堵管在灌注过程中，混凝土在导管中下不去，称为堵管或卡管。堵管有以下两种情况。第一、剪球时卡管：在灌注水下混凝土时，经常会产生剪球时卡管的情况，出现这种情况的原因，一是塞

19、球制作不合理，塞球直径与导管直径差异太小，剪球前由于砂浆或细石料渗入导管与球壁之间造成堵塞。如果是这种情况，在不浪费混凝土的前提下，用一定长度一般比漏斗长2m左右直径为2025的钢筋捅球塞，使混凝土下落。或利用机械振动使混凝土下落，这种方法要求操作技术娴熟，以保证混凝土在下落时导管回落到正常灌注的位置。第二、由于混凝土本身的原因，如塌落度过小，流动性太差、夹有大粒径骨料、拌制不均匀，以及运输中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土未加遮盖等，使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞。补救方法可用长杆冲捣管内混凝土，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式振捣器等使塞球下落。如仍不能下落

20、时，则应将导管连同其内的混凝土提出孔，进展清理整修，然后重新吊装导管，重新灌注。一旦有混凝土拌合物落入井孔，须将散落在孔底的拌合物粒料等予以去除。同时必须注意：第一斗混凝土坍落度一般以控制在水下混凝土坍落度规定的高限为宜，为确保剪球顺利，可适当控制石料用量，待剪球完成后，再按正常配合比进展拌制。如果采取措施后混凝土仍不能下落，时间又长，只能放弃这一斗混凝土，适当清孔或用空压机对孔底进展扰动后重新灌注混凝土。8.2导管漏水导管漏水主要原因有：第一、首批混凝土储量缺乏，或虽然混凝土储量足够，但导管底口距孔底的间距较大，混凝土下落后不能埋设导管底口，以至泥水从底口进入导管。第二、导管接头不密封，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。预防和处理方法：如果是原因一引起导管进水，应立即将导管提出，用空气吸泥机、水