衝擊鑽孔樁原理及施工過程詳解

2021-03-04 09:54:52 字數 2630 閱讀 3524

--梁巨集順

一、原理

衝擊鑽孔樁是使用衝擊鑽機通過機架、捲揚機把帶刃的重鑽頭(衝擊錘)提高到一定高度,靠自由下落的衝擊力衝擊土層及切削破碎岩層鑽進,利用泥漿護壁和懸浮鑽渣,成孔後放入鋼筋籠,澆築水下混凝土成樁。

1-副滑輪;2-主滑輪;3-主杆;4-前拉索

5-後拉索;6-斜撐;7-雙滾筒捲揚機

8-導向輪;9-墊木;10-鋼管;11-泥漿管供漿

12-泥漿出口;13-泥漿渡槽;14-護筒回填土;15-泥皮

衝擊鑽機示意圖

二、衝擊鑽孔樁施工過程詳解

1、施工準備

場地布置:確定鑽機擺放位置,泥漿池位置,要求成孔後,罐車能直接退到孔邊直接澆築混凝土,同時該樁施工結束後,不影響下一根樁施工。鑽機安放牢靠,防止鑽機沉陷導致孔位偏差。

測量放樣:於鑽機大致擺放後進行,測量組將用木樁打入地面,用鐵釘在圓木上放出樁中心,鑽機班組,根據樁中心拉出十字線,打設四根護樁,護樁要求牢靠,在施工過程中不被掛碰偏位。

2、埋設護筒

護筒的作用:

①穩定孔壁、防止坍孔(類似於在砂子上挖坑,只要孔口不坍塌,內部一般不會坍塌,當然遇到流沙、溶洞或軟弱層情況除外)。

②隔離地表水。

③保護孔口周圍地面,為施工創造安全的工作面。

④固定樁孔位置和鑽頭導向作用等。

護筒的埋設要求:

護筒要求比樁徑大40cm,埋設在較密實的土層,護筒中心與樁中心偏差不大於5cm,傾斜度小於1%,護筒有一定的剛度,變形太大嚴禁使用。

盡量採取人工沿護筒的輪廓開挖,減少對周圍土體的擾動。護筒下放後要拉出十字線,校核中心和垂直度。護筒外側回填土要求夯實,如果護筒腳在軟弱的土層時,外側要用較好的土回填密實,甚至可以使用混凝土澆築,防止護筒下沉(安裝鋼筋籠和澆築混凝土時,鋼筋籠和導管的重量都壓在護筒上,同時護筒頂標高也是計算孔深、控制樁頂和樁底的依據)。

3、泥漿製備

鑽孔泥漿組成:由水、粘土(膨潤土)和新增劑組成。

泥漿指標:

①泥漿比重:泥漿密度和4℃純水密度的比值,現場使用泥漿比重計測量。鑽孔過程中一般取1.1-1.3。

②泥漿粘度:泥漿流動性能,現場使用泥漿粘度計測量。鑽進過程中一般取16-22s。

③含砂率:泥漿中所含沙粒體積比,現場用泥漿含砂率測定計測量。新制泥漿一般不大於4%。

以上三項統稱泥漿三大指標,是施工過程中控制的重點。

④膠體率:泥漿中粘土顆粒分散水化程度的粗略指標,鑽進過程中,不小於95%。

⑤ph值:大於6.5。

泥漿的作用:

①浮懸鑽渣:利用粘稠的泥漿通過泥漿管從孔底壓入,形成乙個向上的流動,懸浮的排出的泥漿池,鑽渣沉澱後,新鮮的泥漿用泥漿幫浦壓入孔底,形成泥漿迴圈。據地層情況來確定泥漿比重,應視地層變化或操作要求機動掌握,泥漿太稀,排渣能力小、護壁效果差;泥漿太稠會削弱鑽頭衝擊功能,降低鑽進速度。

②冷卻鑽頭、潤滑鑽具:鑽頭切削岩石會產生大量的熱,同時潤滑鑽頭,減小鑽頭與孔壁的摩擦力。

③增大靜水壓力:利用泥漿密度大的特點,同時要求孔內的泥漿面高度比地下水面高度高,根據壓強=ρgh,ρ大h高,壓強大,在孔壁形成乙個向外的壓力。

④在孔壁形成泥皮,隔斷孔內外滲流,防止坍孔的作用。

泥漿的製作:現場一般使用原孔造漿,即在孔內投放黏土和水,小衝程反覆衝擊造漿。當不具備原孔造漿條件時可用泥漿攪拌機造漿。

4、鑽孔

利用鑽頭反覆衝擊成孔,這是一道關鍵工序,在施工中必須嚴格按照操作要求進行,才能保證成孔質量,在施工中要注意不斷新增泥漿和排渣,還要隨時檢查成孔是否有偏斜現象。

測量護筒頂標高,依據護筒頂標高及孔底標高計算鑽孔的深度。護筒頂標高統一測設於護筒的泥漿出口處。

鑽進過程中要留取樁身渣樣,未入巖且地質無變化時2m取一次,地質有變化時及時取樣,入巖後1m取一次,達到設計持力岩層時要提高取樣頻率。渣樣

裝入有封口的渣樣袋,渣樣要具有代表性並不宜過少。渣樣袋外側要貼好標籤,註明取樣日期,深度等資訊。對照地質勘查圖,當區別較大時及時通知監理及設計代表。

終孔後通知監理及設計代表判定。渣樣留存到樁檢結束,並照相留存。

鑽進過程中要及時填寫鑽孔記錄。

5、清孔

鑽孔達到設計要求深度後,應對孔深、孔位、孔形、孔徑等進行檢查,孔深使用測繩測量,在護筒的位置打結,然後用50m鋼捲尺複核測繩。

檢查符合設計要求後,應立即進行孔底清理,避免隔時過長以致泥漿沉澱,引起鑽孔坍塌。

衝擊鑽孔清孔方法通常是使用換漿法,利用綁在鑽頭上的泥漿管把新鮮的、比重較小的泥漿通過導管壓入孔底,比重較大、含有鑽渣的泥漿向上流出孔外,並不時提動鑽頭,擾動底部。

6、灌注水下混凝土

清完孔之後,提出鑽頭,將預製好的鋼筋籠垂直吊放到孔內。

鋼筋籠安裝完成後,一般會刮下泥皮或沉渣沉澱,故應進行二次清孔,二次清孔類似第一次清孔,此時鑽頭已提出,利用導管往孔底壓泥漿,如此反覆,已達到灌注要求。

灌注水下混凝土之前泥漿三大指標要求:泥漿比重不大於1.1;含砂率不大於2%;粘度為17-20s,沉渣厚度滿足要求(摩擦樁不大於100mm,端承樁不大於50mm)。

水下混凝土灌注:混凝土是在一定的落差壓力作用下,通過密封連線的導管澆築,首批混凝土封底後,後續澆築的混凝土進入到初期灌注的混凝土下面,頂托著初期灌注的混凝土及其上面的泥漿逐步上公升,形成連續密實的混凝土樁身。灌注時混凝土不要中斷時間過長,否則已澆築混凝土開始凝結,易出現斷樁現象。

寫的倉促,應該還有很多沒有提到的問題,該文要結合規範使用,有錯漏的地方,一切以規範與設計圖紙為準。

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