水下φm钻孔桩施工工艺

PAGEΦ3.4m钻孔桩施工工艺1、工程概况xx公铁两用xx大桥位于既有xxxx公路桥下游6.8km处的xx分汊河段上。桥位区域两岸地形平坦，湖塘星罗棋布，属xx冲积平原地貌，地面高程（黄海系统）+22.0～25.5m左右，桥渡区两岸设有防洪大堤，堤顶高程约+28.52～29.9米，河道内xx大堤高程一般为+26.0～26.5m，大堤内地面高程+22.0～26.0m。大桥主桥为双塔三索面三主桁斜拉桥，是我国第一座4线铁路桥梁，主桥桥式布置为（98+196+504+196+98）米。2#、3#墩为大桥两主跨墩，位于南汊深槽中，其下部结构基础为φ3.4米钻孔灌注桩，桩基础布置为行列式，横桥向布置8列，2#墩纵桥向布置4排，3#墩纵桥向布置5排。2、工程地质概况2号墩位于南汊深槽北侧，河床高程一般为-1.39～4.70米；第四系覆盖层主要由砂类土构成，总厚度25～30米，上部5～10米为新近沉积的松散状细砂，下部20～25米为稍密~中密状粉细砂间夹多层软塑状砂粘土，其下部夹少量中、粗砂，墩位处岩面高程在-24.70～-28.20米之间。3号墩位处河床高程一般为-3.22~-1.40米；第四系覆盖层主要由砂类土构成，总厚度31.2～32米，上部7～14.5米为新近沉积的松散状细砂，中部22～25米为稍密~中密状粉细砂间夹多层软塑状砂粘土，其下部夹少量中、粗砂，墩位处岩面高程在-33.40～-33.82米之间。2#、3#墩基岩以白垩~第三系砾岩为主，间夹泥质粉砂岩；因胶结程度不同，砾岩强度有较大差异，弱胶结砾岩近似散体状结构，中等胶结砾岩强度较低且易风化崩解，强胶结砾岩强度较高且软化系数大，泥质粉砂岩质软且软化系数较小。基岩上部主要以弱胶结砾岩为主，夹中等胶结砾岩、泥质粉砂岩；下部以中等胶结砾岩为主，夹强胶结砾岩透镜体。3、主要钻孔施工机械设备及性能2#、3#墩位于xx南汊深水区，共设φ3.4m钻孔桩72根，桩基础规模庞大，桩径大、数量多。根据工程特点，基础施工采用双壁钢吊箱围堰法，以吊箱围堰的顶面作为钻孔施工的平台，由于钻孔桩直径大、地层复杂、入岩深，钻孔施工采用大型液压钻孔设备（KTY-4000，GZ-35，KTY-3000B），采用气举反循环并辅以ZX-250泥浆处理系统成孔，每一台钻机配置一个刮刀钻头、一个滚刀钻头。各种设备的性能参数如下： ZX-250型泥浆处理设备性能参数 处理能力（m33/h）分数粒度（μmm）功率（KW）重量（KN）数量250小于74484010L-22/8空压机的性能参数 排气量（m3//min）排气压力（MPPa）功率（KW）重量（KN）数量220.813211010钻机主要性能参数表 钻机型号KTY-40000GZ-35KTY-30000B投入数量424底盘最大通孔直直径（m）4.03.53.6最大输出扭矩（t-m）3024204、钻孔桩工艺流程钻孔桩施工工艺流程见附图。5、施工准备5.1钻孔施工平台利用吊箱围堰顶面平台作为钻孔施工平台，以围堰内支架为承重结构。桩位中心用“十”字线形式用油漆标注在内支架固定上导环顶面。5.2钻机布置及就位钻机沿平行于墩位长轴方向布置，利用靠在围堰旁的浮吊及围堰顶龙门吊机进行钻机组拼、钻机整体移位、安放钢筋笼及灌注水下砼等工作。钻机就位后，测量人员检查转盘中心与桩位中心是否重合，并用水平仪测量钻机底盘四角的标高，对钻机进行调平，最后用定位型钢将钻机与平台固定，以确保钻机底盘水平、稳固，钻塔与底盘保持垂直状态，在钻进过程不产生位移。5.3泥浆制备及循环系统泥浆制备本桥钻孔桩采用由黄土、膨润土、NaoH或Na2CO3和CMC调制而成的复合泥浆，粘土的塑性指数大于15，膨润土为钠质膨润土。泥浆指标应达到：①覆盖层正循环钻进时：使用PHP泥浆，比重为1.20～1.40，粘度19～28S，PH值8～10，含砂率8～4%，胶体率≥96%；②覆盖层及岩层反循环钻进时：使用PHP泥浆，比重为1.06～1.15，粘度18～28S，PH值8～10，含砂率≤4%，胶体率≥95%。1.1原浆的制备将膨润土、水、纯碱按比例制成浆：泥浆中膨润土的含量为水的6.5%，纯碱的含量为膨润土的3.5%。先将一定量的水加入泥浆制备箱中，再按比例加入膨润土，使用3PNL泥浆泵产生的高速水流在池内搅拌3分钟，使膨润土颗粒充分分散，再按比例加入纯碱进行充分搅拌制成原浆。1.2聚丙烯酰胺的水解选用不小于1500万分子量的聚丙烯酰胺（PAM），使用前须对聚丙烯酰胺提前2-3天采用常温法进行水解，水解时按PAM：NaOH:H2O=10:1.15：700的比例，在搅拌筒中搅拌，直至PAM全部分散于水中，放置2-3天后即可使用。1.3PHP泥浆制备在原浆中按1.5‰的比例加入PHP水解液并使两者充分搅拌混合即可。2，泥浆循环系统泥浆循环系统由拌浆机、储浆池、泥浆输送管道、循环池及泥浆处理系统构成。根据实际情况，采用将相邻的2～3个钢护筒用钢管串联起来作为泥浆循环池：钻机将泥浆从孔底抽出，直接进入泥浆处理系统将钻渣分离出去，处理后的泥浆沿回流管道流入循环池，再从循环池进入桩孔。拌浆机和储浆池则设置在岸上或挂在围堰旁的驳船上，拌制好800～1000立方米的泥浆备用，当循环池内的泥浆数量不足时，利用高压泥浆泵将储浆池内的泥浆送进循环池；灌注水下砼时，则利用高压泥浆泵从循环池将泥浆抽回储浆池存放。6.成孔工艺6.1钻孔用全液压动力头钻机、气管反循环钻进成孔。首先用四翼锥形刮刀钻头在覆盖层和弱胶结砾岩中钻进，当胶结砾岩中进尺速度小于0.1m/h时，换用盘齿型滚刀钻头钻进余下岩层。不同地层钻进参表地层钻压（KN）转数（rpm）进尺速度（m/h）采用的钻头护筒底口地层＜2006—80.5—1.00刮刀钻头粉（细、中、砾砾）砂层200-30006—80.5—1.55刮刀钻头圆砾土、砂砾胶胶结层400-50004—60.3—1.00刮刀钻头或滚刀刀钻头弱胶结砾岩400-50006-100.1—0.55刮刀钻头或滚刀刀钻头中等胶结砾岩500-60004—60.1—0.55滚刀钻头强胶结砾岩≥6004—60.05—0..3滚刀钻头⑵开钻时以低档慢速钻进，钻至护筒底口部位时（底口上下各2m左右）宜使用气举反循环，小气量、轻压、慢转钻进成孔，需特别注意钻头碰挂护筒底口。如钻进过程中发现钻头磨擦护筒时，不得强行钻进，可根据护筒倾斜情况适当调整钻机位置。待钻头整体钻出护筒2m左右后，才允许正常钻进，钻进过程中坚持减压钻进，保持重锤导向作用，保证成孔垂直度。⑶在钻孔过程中，泥浆从孔中吸出后，采用泥浆净化装置净化然后循环使用，注意经常对钻孔泥浆抽检试验，不符合要求时及时调整。不同地层钻进过程中泥浆性能指标 地层粘度（Pa·S）容重(g/cm3)含砂率(%)PH值胶体率（%）失水量(ml//30miin)泥皮厚度（mm）砂层、圆砾土19-251.10-1..20≤48-10≥95≤20≤3砂砾胶结层19-221.05-1..15≤48-10≥95≤20≤3弱胶结砾岩19-221.10-1..15≤48-10≥95≤20≤3中等胶结砾岩、强强胶结砾岩岩18-201.05-1..10≤48-10≥95≤20≤3⑷在钻孔过程中，应时刻注意观察护筒内外水头差变化情况，保持孔内水头高出水位2m以上，但水头不得高出4m以上。正常钻进时应参考地质资料掌握土层变化情况，及时捞取钻渣取样，判断土层，记入钻孔记录表，并与地质资料进行核对，根据核对判定的土层及时调整钻机的钻速及进尺。⑸钻孔达设计标高后，对孔深、孔径和孔形进行检查，检查合格后，用换浆法反循环清孔：将钻具提离孔底20cm继续转动钻具，维持泥浆循环，并对泥浆性能进行调整，使泥浆性能指标达到规范要求；泥浆指标及孔底沉碴满足规范要求后，拆除钻杆，下钢筋笼及导管二次清孔，使孔底沉淀物厚度不大于5cm，准备灌注混凝土。清孔后的泥浆性能指标 粘度（Pa·S）容重(g/cm3)含砂率（%）PH值胶体率（%）失水量(ml/30miin)泥皮厚度（mm）18—201.05-1..10＜28—10＞98≤15≤2成孔质量标准项目允许偏差孔的中心位置(mm)群桩100mm孔径(mm))不小于设计桩径径倾斜度不大于1﹪孔深 比设计深深度超深不不小于50mmm比设计深度超深深不小于5cm沉淀厚度≤50mm6.2钻孔施工中需注意的其他问题（1）为保证钻孔的垂直度，施工过程必须采用减压钻进，使加在孔底的钻压小于钻具总重（扣除泥浆浮力）的80%。（2）加接钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底8—10cm，维持泥浆循环5分钟以上，以清除孔底沉渣并将管道内的钻渣携出排净，然后加接钻杆。加接钻杆时，连接螺栓应拧紧上牢，认真检查密封圈，以防钻杆接头漏水漏气，使反循环无法正常工作。（3）升降钻具应平稳，尤其是钻头处于护筒底口位置时，必须防止钻头钩挂护筒。（4）钻孔过程应分班连续进行，不得中途长时间停止。详细、真实、准确地填写钻孔原始记录，精确测量钻具长度，应注意地层的变化，在地层变化与地质报告提供资料不相一致时，应及时通知技术人员。（5）钻进过程中应保证孔口安全，孔内严禁掉入铁件（如扳手、螺栓等）物品，以保证钻孔施工正常顺利进行。（6）仔细检查下入孔内的钻具，保证其可靠性，避免掉钻事故的发生。（7）定时检测钻机底座的水平度（底座四角差不得大于3mm）及钻塔的垂直度，发现问题及时调整，以保证钻孔的垂直度。6.3钻孔施工过程中孔内事故的预防及处理钻孔过程中要精心组织、精心施工，做好各种事故预防措施及处理方案。施工过过程中常见事故及其处理办法如下表事故名称产生原因预防措施处理措施斜孔①地质原因：相邻邻两种地层层的软硬程程度相差较较大，钻头头在软层一一边进尺速速度较快，在在硬层一边边时尺速度度较慢，从从而在钻头头底部形成成进尺速度度差，导致致钻头趋向向软地层方方向。②设备因素：如提提吊中心、转转盘中心、钻钻孔中心不不在同一铅铅垂线上，钻钻杆刚性差差，钻进过过程中钻机机发生平面面位移或不不均匀沉降降等。③操作不当，钻进进参数不合合理。①必须保证钻进设设备安装符符合要求；；②根据准确的地质质柱状图选选择钻进工工艺叁数；；③通过软硬不均地地层时采用用轻压慢转转工艺；④钻进砂层时要特特别注意控控制泥浆性性能及钻头头转速。将扫孔纠斜钻头头下到偏斜斜值超标的的孔深上部部，慢速回回转钻具，并并上下反复复串动钻具具。下放钻钻具时，要要严格控制制钻头下放放速度，借借钻头重锤锤作用纠正正孔斜。掉钻及孔内遗落铁件①由于孔斜或地层层软硬不均均造成剧烈烈跳钻，致致使钻杆螺螺栓或刀齿齿脱落。②钻杆扭断。③由于施工人员操操作不当将将施工工具具遗落孔内内。④钻杆螺栓受力不不均匀，在在钻进过程程中螺栓松松脱导致掉掉钻事故。⑤在搭设平台及沉沉放护筒过过程中遗落落。①避免孔斜。②根据钻进情况定定时提钻检检查，重点点检查加重重杆管壁及及钻杆上下下法兰。③维护孔壁的稳定定及保持孔孔底清洁是是处理孔内内事故的必必要前提，因因此保持泥泥浆性能是是关键。同同时，作好好孔口的防防护工作，避避免向孔内内掉入铁件件。④准确记录孔内钻钻具的各部部位部件。①准确判断掉钻部部位，并据据此制定正正确的打捞捞方案，一一般采用偏偏拈钩、单单钩或内卡卡等打捞的的方法进行行打捞。②在打捞过程中，杜杜绝强拔强强扭，以避避免扩大事事故。③打捞上来后，要要妥善固定定在孔口安安全部位，方方能松脱打打捞工具。④对于孔内遗落的的铁件，采采用LMC--120电磁打捞捞器打捞（其其水中吸重重达5t）。缩孔①粉砂层中钻进泥泥浆砂化严严重（如粘粘度太大、含含砂量大等等），泥浆浆泥皮较厚厚。②粉砂层中进尺速速度过快，追追求盲目进进尺。③基岩层中钻进钻钻头磨损严严重。①保证泥浆的性能能及水头压压力以满足足护壁要求求。②采取合理的钻进进工艺，反反对片面追追求进尺而而盲目钻进进。③适当加当钻头直直径。调整泥浆性能重重新下入适适当直径钻钻头扫孔。扩孔及孔壁坍塌①砂层钻进泥浆性性能差（如如粘度太小小、含砂量量大等），不不能起到较较好的护壁壁作用。②孔斜、地层软硬硬不均匀或或在某一孔孔段进尺速速度极不均均衡或重复复钻进。等等原因造成成扩孔。③护筒底口内外串串孔漏浆。④在非稳定层段钻钻进过程中中反复抽吸吸造成孔壁壁局部失稳稳、坍塌。⑤孔内泥浆面过低低致使孔壁壁失稳坍塌塌。①保证泥浆的性能能及水头压压力以满足足护壁要求求。②控制孔内外水头头差为合理理范围这内内。③采取合理的钻进进工艺，反反对片面追追求进尺而而盲目钻进进。①小的扩孔可不做做处理。②大的扩孔采用粘粘土回填后后重新钻进进处理。③接长护筒。7.水下混凝土灌注7.1导管的配置水下混凝土灌注采用内直径为350mm的快速卡口垂直提升导管。导管在使用前应进行试拼并做水密、承压和接头抗拉实验，试拼好后要按顺序编号，水密实验时的水压力不小于井孔内水深1.3倍的压力；进行承压实验时的水压不应小于导管壁可能承受的最大内压力Pmax。Pmax可按下式计算：Pmax=1.3(rchcmax-rWHw)rc混凝土容重(24KN/m3)hcmax导管内混凝土柱最大高度,可取导管全长m.rW孔内水或泥浆的容量Hw钻孔内水或泥浆的深度m7．2第二次清孔钢筋笼下完后应检测孔内沉渣厚度，若超过规范要求，应进行第二次清孔，二次清孔的方法仍为空气反循环法，出浆管为灌浆导管，灌浆导管顶部需安装专门的清孔头帽，使之既可以接入高压风管，又可以接出出浆管，从灌浆管内部下入高压风管（丝扣连接的钢管）清孔即可，注意清孔时要补充孔内泥浆，维持孔内水头高度。二次清孔达到要求后，立即拆除清孔头帽和高压风管，进行水下混凝土灌注