衝擊鑽孔施工常見問題及預防處理方案

2022-11-27 19:42:08 字數 5089 閱讀 7842

1 前言

我國許多地區表土或軟弱土覆蓋層以下是岩層,通過理論計算,嵌巖樁一般進入弱風化岩層2倍樁徑深度,同時也有設計為嵌巖(摩擦)樁地.

由於衝擊鑽機在較高強度岩層中鑽進比其它鑽機具有優越性,故得到了廣泛應用.下面以高速公路施工例項,介紹衝擊鑽施工常見問題及預防.處理措施.

2 地質情況 (33#墩,φ1.5m,k48+185,樁底標高-43.3 )

⑴地面以下2.7m為粘土(標高4.0~1.

3m);黃灰色,灰黃色,可塑,部分軟塑狀態,中等~中偏高壓縮性;屬第四系全新統沖積.海積成因,編號1-1層表土;鑽孔樁推薦容許承載力【σ0】=100~140kpa,鑽孔樁周土極限摩阻力τ=20~30kpa.

⑵下部有10.8m淤泥質粘土(標高1.3~-9.

5m);灰色,深灰色,流塑,部分軟塑狀態,天然含水量高.空隙比高.抗剪強度低,壓縮性高;屬第四系全新統海積.

衝海積成因,編號1-2層淤泥質粘土;推薦容許承載力【σ0】=40~60kpa,樁周土極限摩阻力τ=5~10kpa.

⑶下部有3.6m粘土(標高-9.5~-13.

1m);灰黃色,硬塑~可塑狀態,中等壓縮性;屬第四系上更新統,衝洪積成因,編號3-1層粘土;推薦容許承載力【σ0】=200~240kpa,樁周土極限摩阻力τ=50~60kpa.

⑷下部有3.5m亞粘土混粉砂(標高-13.1~-16.

6m);黃色,灰黃色,中密~密實狀態;屬第四系上更新統,衝洪積成因,編號3-2層亞砂土;推薦容許承載力【σ0】=150~240kpa,樁周土極限摩阻力τ=40~50kpa.

⑸下部有4.5m中粗砂夾粘土(標高-16.6~-21.

1m);灰黃色,中密~密實狀態;屬第四系上更新統,衝洪積成因,編號3-3層粉細砂,推薦容許承載力【σ0】=220~350kpa,樁周土極限摩阻力τ=55~60kpa.

⑹下部有5.8m殘積土夾碎石(標高-21.1~-26.

9m);灰黃色,綠灰色,灰白色,亞粘土夾風化巖碎塊,部分夾碎石,密實狀態,低~中等壓縮性;中密~密實狀態;屬第四系上更新統,殘積成因,編號5-1殘積土夾碎石;推薦容許承載力【σ0】=300~350kpa,樁周土極限摩阻力τ=60~80kpa.

⑺下部有9.2m全風化雲母片麻岩(標高-26.9~-36.

1m);灰黃色,灰白色,棕灰色,淺綠色;編號8a-1層全風化雲母片麻岩,推薦容許承載力【σ0】=300~350kpa,樁周土極限摩阻力τ=75~80kpa.

⑻下部有4.3m強風化雲母片麻岩(標高-36.1~-40.

4m);淺灰色,褐灰色,棕灰色;編號8a-2層強風化雲母片麻岩,推薦容許承載力【σ0】=450~800kpa,樁周土極限摩阻力τ=80~150kpa.

⑼下部有5.7m弱風化雲母片麻岩(標高-40.4~-46.

1m);灰白色,褐灰色;編號8a-3層弱風化雲母片麻岩,推薦容許承載力【σ0】=1100~1800kpa,樁周土極限摩阻力τ=140~260kpa.

3 衝擊鑽施工特點

衝擊鑽成孔灌注係用衝擊式鑽機或捲揚機懸吊衝擊鑽頭(又稱衝錘)上下往復衝擊,將硬質土或岩層破碎成孔,部分碎渣和泥漿擠入孔壁中,大部分成為泥渣,用淘渣筒掏出成孔,然後再灌注混凝土成樁.

衝擊鑽施工特點:裝置構造簡單,適用範圍廣,操作方便,所成孔壁較堅實.穩定,塌孔少,不受施工場地限制,無雜訊和振動影響等;適用於黃土.

粘性土.粉質粘土.人工雜填土.

堅硬土層.含有孤石地砂礫石層.漂石層.

岩層,因此被廣泛地採用.弱風化雲母片麻岩中每小時可鑽進7~10cm.

4存在問題

4.1 護筒下陷.移位.

鋼絲繩斷裂.鑽頭銷子斷裂.

卡鑽.孔壁坍塌.孔壁傾斜.

4.2樁端持力層判別錯誤

4.3終孔後發現孔深不夠.

探孔器不能順利到達孔底.

4.4鋼筋籠焊接質量不高,速度慢,中心定位不准,個別上浮,掉入孔中.

4.5首盤砼沒封住底,導管中進入泥漿,斷樁,樁身夾泥.

導管堵管或下料困難.掉入孔中.

4.6砼超方.

5原因分析.預防處理措施

5.1護筒下陷.移位

(1)原因分析

直徑太小,埋設不密實.埋設護筒時挖除全部土,開鑽進尺過快.鑽孔時提公升鑽頭時觸動護筒.孔中頂部泥漿比重較小,造成護筒底部孔壁坍塌.

(2) 預防.處理措施

φ1.5m鑽孔樁,最好使用φ1.8m以上護筒.

埋設護筒時,保留樁位處土體,護筒外側用黃土夯填密實.小衝程.低速開鑽,開孔時拋入黃土.

片石,把護筒底部擠密實.提公升鑽頭時,避免砸碰護筒.適當加大泥漿比重,持續迴圈泥漿.

必要時,把護筒固定在鑽機上.

5.2 鋼絲繩斷裂.鑽頭銷子斷裂

(1)原因分析

產品質量差.作業人員粗心,沒經常檢查.有空錘現象.

(2)預防.處理措施

購買***地鋼絲繩.銷子,準備備用地鋼絲繩.銷子.施工時勤檢查鋼絲繩.銷子,避免打空錘現象.

鑽頭掉下後,不停泥漿迴圈,防止被沉澱埋住.先探測鑽頭位置.傾斜方向,用打撈錨鉤反覆打撈,如卡住鑽頭腰帶撈不起,可以再下打撈錨鉤掛住,用吊車配合鑽機提吊.

根據鑽頭傾斜位置,對打撈鋼絲繩施加拉力,使鑽頭鬆動.可請專業爆破打撈人員進行井下爆破,炸藥放置深度.數量須適當,打撈鋼絲繩須吃勁,爆破時同時上拉.

必要時,請潛水員下潛後把鋼絲繩套入鑽頭銷孔後提吊.

5.3 卡鑽

(1) 原因分析

鑽進速度太快,地質情況不明,岩面傾斜.存在孤石(探頭石).溶洞或被坍孔落下地石塊卡住,土層縮頸,梅花孔.

(2) 預防.處理措施

應嚴格按操作規程進行鑽孔作業.卡錘後不宜強提,只宜輕提,採用衝.吸等方法將錘周圍鬆動後再提出.

觀察鋼絲繩偏移情況,判定孔壁傾斜.孤石(探頭石).縮頸.梅花孔深度,不停迴圈泥漿,防止鑽頭被沉澱埋住.

先探測鑽頭位置.傾斜方向,可以對打撈鋼絲繩施加拉力,使鑽頭鬆動.可以用打撈錨鉤反覆打撈,卡住鑽頭腰帶後用吊車配合鑽機提吊.

如提不起,可以再下打撈錨鉤掛住,用大噸位吊車配合鑽機提吊.

可請專業爆破打撈人員井下爆破,炸藥放置深度.數量須適當,鋼絲繩須吃勁,爆破時同時上拉,使鑽頭鬆動.

如果摩擦樁孔底卡鑽無法取出,潛水員亦無法作業時,可以申請變更.

5.4 孔壁坍塌

(1) 原因分析

護筒埋深不夠,鑽進速度不合理,孔內泥漿水位高度不夠.泥漿比重小,效能差,在地質不好地情況下處理不及時.

(2) 預防處理措施

確保護筒埋設已穿過軟土.粉沙層.在鬆散砂土鑽進時,控制進尺速度.

適當加大泥漿比重,持續迴圈泥漿.必要時,加入粘土等材料造漿.泥漿效能好,在長期停鑽地情況下,沉積物很少,還可使孔壁形成一層粘性好.

密度大.滲透性差地泥皮,可防止孔內泥漿外滲,減緩孔內水頭降低速度,使孔壁穩定.鑽進時及時補充孔內泥漿,保證孔內水頭相對穩定.

下鋼筋籠時,泥漿比重1.2,灌注時泥漿比重1.15~1.

18.如坍塌嚴重,需要回填靜置,重新開鑽.

5.5 孔壁傾斜

(1)原因分析

當遇到岩面傾斜.大孤石.探頭石或地層變化,地面鬆軟導致鑽機沉陷,稍不注意就會造成斜孔.

(2) 預防.處理措施

衝錐地鋼絲繩同鋼護筒中心位置偏差不大於2cm.鑽進時檢查鋼絲繩偏移,隨時調整.如有探頭石.

大孤石,低速打碎;當遇到岩面傾斜,根據鋼絲繩偏移判定情況,放慢鑽進速度,必要時拋填片石填平後再衝擊;遇到土層軟硬不勻,致使鎚頭受力不均時,往孔內填入底標號混凝土,待混凝土凝固到一定強度再用錘低速打進.

積水.鬆軟地面提前挖溝排水,鑽機就位時採取換填.多鋪墊枕木加大承載面積等措施,避免鑽機沉陷.

5.6樁端持力層判別錯誤

(1)原因分析

施工經驗侷限,沒有進行綜合判斷.

(2) 預防.處理措施

對於非岩石類持力層,判斷比較容易,可根據地質資料地深度,結合現場取樣進行綜合判定.

對於樁端持力層為強風化巖或中風化岩地樁,判定岩層介面難度較大,可以地勘孔資料為基礎,結合鑽機地受力.主動鑽桿地抖動情況.鑽進速率和孔口撈取渣樣進行綜合判定,必要時進行原位取芯驗證.

嵌巖樁一般進入弱風化岩層2倍樁徑深度,正確判斷岩層後,對於確定終孔標高十分重要.

5.7終孔後發現孔深不夠.探孔器不能順利到達孔底

(1)原因分析

作業人員粗心大意.探孔器自重輕,孔壁傾斜,存在孤石(探頭石),土層中縮頸存在梅花孔.

(2) 預防.處理措施

即將終孔時,用鋼尺檢查測繩長度,勤測孔深.技術複查孔深滿足要求後方可提鑽.

探孔器(比鋼筋籠直徑大10cm)下不去,鋼筋籠很可能下不去.探孔器可以配重200kg後重新下.如果還下不去,觀察鋼絲繩偏移情況,判定孔壁傾斜.

孤石(探頭石).縮頸.梅花孔位置深度,鑽頭周邊加焊厚鋼板進行掃孔,必要時回填片石.

5.8鋼筋籠焊接質量有待提高,中心定位不准,個別上浮,掉入孔中

(1)原因分析

鋼筋工技術不高,責任心不強.灌注砼速度太快.砼初凝和終凝時間太短,使孔內砼過早結塊,當砼面上公升至鋼筋籠底時,托起鋼筋籠.

清孔時孔內泥漿懸浮地砂粒太多,砂粒回沉在砼面上,並隨孔內砼逐漸公升高,當砼上公升至鋼筋籠底部時使鋼筋籠上浮.提公升導管時掛住鋼筋籠.吊筋不符合要求.

(2) 預防.處理措施

對鋼筋工加強培訓,立焊接頭現場逐根檢查.最後一節鋼筋籠用工字鋼扁擔起吊,鋼筋籠中心和複核無誤地護樁十字線交點重合.

鋼筋籠安裝後應立即灌注砼,若推遲灌注砼,應重新進行清孔.否則,可能造成孔內泥漿懸浮地砂粒下沉而使孔底沉渣過厚,並導致隔水栓無法排出導管外而發生堵管事故.灌注砼接近鋼筋籠底面時,放慢速度.

同時採用機械下壓,防止繼續上浮.提公升導管時, 應輕提輕放, 並盡量居中, 垂直, 以免掛籠.鋼筋籠放至孔內設計標高後將骨架吊環通過扁擔掛在孔口,扁擔下墊方木,不得放在護筒上.

5.9 首盤砼沒封住底,導管中進入泥漿

(1)原因分析

工人技術不高,責任心不強.

隔水閥與儲料斗接觸不夠緊密,存在間隙,出現漏漿,造成儲料斗底部混凝土集料過多.離析,致使管內混凝土流動性差.提拔時吊繩斷裂,造成混凝土未能連續下灌.

儲料斗和導管不密封.導管懸空過大.

罐車效能不好,首盤砼隔水閥提起後,沒有連續放砼,或罐車放砼速度太慢.

混凝土下灌困難上下提公升導管時,導管下口脫空.

(2) 預防.處理措施

加強培訓,固定人員.灌注砼時,隊長必須在場.

兩罐車砼到場後方可停止二清.安裝儲料斗.採用軟木塞.覆蓋橡膠板製作隔水閥,採用鋼絲繩吊繩.儲料斗和導管密封連線好.導管懸空保持50cm.

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