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1 适用范围
适用于沪昆客专CKGZTJ-1标段桥梁工程坚硬土、卵石、漂石、岩石层、砂粘土、粘砂土、砂砾石等地层的冲击钻孔作业。
2 作业准备
2.1 在施工作业开始前,应由技术人员向操作人员作技术交底,其内容为:桩基概况、工程量、地质情况、技术要点、质量要求、钻孔中应注意的事项等。
2.2 操作人员必须经过培训,并持证上岗。 2.3 机具:冲击钻机如JKL-5和JKL-6。
2.4 材料:钢护筒、泥浆泵、枕木垛、钢丝绳、抽渣筒、电缆线等。
2.5 施工作业准备:平整场地、测定桩位、埋设护筒、安装钻机、调制泥浆等。
2.5.1 平整场地
2.5.1.1 场地的平整度及宽度应满足钻机使用要求,场地要稳妥,保持钻机稳定,不发生位移、摇摆。
2.5.1.2 浅水中施工宜采用筑岛法,筑岛法的材料应采用易于压实的砂土或碎石土,坡度要平缓,以保持岛体稳定,设置防冲刷的装置。
2.5.2 测定桩位:按设计测量桩的中心线及标高,以确保桩位准确。
2.5.3 埋设护筒
2.5.3.1 护筒内径比钻头直径大20-40cm,护筒应坚实,不漏水,一般采取压重、锤击或筒内除土的方法沉入。护筒一般采用钢筋混凝土护筒(8~10cm)与钢护筒(其厚2-8mm),护筒顶面应高出施工水位或地下水位1.5-2m,并高出施工地面0.3米。埋设深度:粘性土不少于1米,砂类土不少于2米。
2.5.3.2 当表面土层松软时,尽可能将护筒埋置较坚硬密实的土层中至少0.5米。护筒的顶面位置偏差不得大于5cm和埋设斜度不得大于1%。
2.5.4 安装钻机:按使用说明书正确安装钻机,并检查底架是否垫平,顶端缆风绳是否对称栓牢拉紧,合格后方可开动钻机钻孔。
2.5.5 泥浆制备
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2.5.5.1泥浆原料宜尽可能使用膨润土,使用粘土时应符合下列要求:
a、自然风干后,用手不易掰开捏碎;
b、干土破碎时,断面有坚硬的尖锐棱角;
c、用刀切开时,切面光滑、颜色较深;
d、水浸后有粘滑感,加水和成泥膏后,容易搓成1mm的细长条,用手指揉捻,感觉砂粒不多,浸水后能大量膨胀;
e、含砂率不大于4%;
g、制浆能力不低于2.5L/kg。
一般可选用塑性指数大于25,小于0.005mm的粘粒含量大于50%的粘土制浆。略差的粘土可掺入30%的塑性指数大于25的粘土。若用亚粘土时,其塑性指数不宜小于15,大于0.1mm的颗粒不宜超过6%。所选粘土中不应含有石膏、石灰或钙盐类化合物。
若采用较差的粘土或亚粘土调制的泥浆,其性能不符合要求时,可在泥浆中掺入碳酸钠(Na2CO3,通称碱粉或纯碱)、氢氧化钠(NaOH)或膨润土粉末,以提高泥浆性能指标,掺入量与原泥浆情况有关,最好由试验确定。一般在碳酸钠的掺入量为孔中泥浆的0.1-0.4%。
粘土备用数量:砂质河床时,数量约为桩孔体积的70-80%,砂、卵石河床时,其数量约为钻孔体积的100-120%。
2.5.5.2 调制泥浆时,应先将粘土加水浸透,然后用搅拌机或人工拌和制成。冲击桩孔时,可直接投放粘土,以钻头冲击制成泥浆。
2.5.5.3 钻孔中加入泥浆是防止塌孔的主要措施之一,故应重视它的质量;泥浆密度为:在护筒中及护筒脚以下3m以内粘土层:1.1-1.3;清水,砂土层:1.3-1.5;砂卵石:1.3-1.5;风化岩层:1.2-1.4;塌孔回填重成孔:1.3-1.5(加粘土块及片石)。
3 施工工艺
3.1 钻孔
3.1.1 开钻时,应采用小冲程开孔,加大泥浆稠度,使初成孔密实竖直,圆顺,能起导向作用,并防止孔口坍塌。钻进深度超过钻头全冲程时后,方可能进行正常冲击,如果遇坚硬漂石,宜采用中大冲程,但最大冲程不宜超过4-6米。操作时,应防止打空锤和大放绳。冲击表面不平整的漂
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石。硬岩时,应先投入粘土夹小片石,将表面垫平后冲击钻进。
3.1.2 为提高冲击速度,宜选用重一些钻头,钻头顶上必须设置转向装置保证钻孔的圆顺性。
3.1.3 钻孔过程中应及时排渣,并添加粘土造浆,使钻头经常冲击新岩层,抽碴筒直径为钻头直径的0.7-0.8倍,长为1.5-2米,抽碴应尽量抽干净。
3.1.4 钻孔时经常检查钻头直径,钻头磨耗超过1.5cm时,应及时修整修补,施工进程中应经常检查钻头和钢丝绳,保持完好状态,以免掉钻。
3.2 钻孔中的注意事项及处理 3.2.1 坍孔
3.2.1.1 坍孔原因分析
a、护筒埋置过浅,周围封填不密,有渗漏水;
b、操作不当,如提升钻头、抽碴筒倾倒,或放钢筋骨架时碰撞孔壁;
c、泥浆稠度小,起不到护壁作用;
d、泥浆水位高度不够,对孔壁压力小;
e、向孔内加水时流速过大,直接冲刷孔壁; f、在松软土层中钻进,进尺太快; 3.2.1.2 预防及处理措施
a、坍孔部位不深时,可改用深埋护筒,将护筒周围回填土夯实,重新钻孔;
b、轻度坍孔,可加大泥浆相对密度和提高水位; c、严重坍孔,用粘土泥膏投入,待孔壁稳定后采用低速钻进;
d、汛期或潮汐地区水位变化过大时,应采取升高护筒,增加水头或用虹吸管等措施保证水头相对稳定;
e、提升钻头,下放钢筋骨架应保持垂直,尽量不要碰撞孔壁;
f、在松软层钻进时,应控制进尺速度,并用较好泥浆护壁。
3.2.2 卡钻
3.2.2.1 有“上卡”与“下卡”两种类别。上卡时,钻头提不出来,向下还能活动。下卡时,钻头不能活动。卡钻的原因:
a、钻头磨耗严重,修补钻头后,放绳过猛或钻头直径加得过大。
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b、孔内有探头石、坍孔落石等。
3.2.2.2 预防和处理方法:更换修补钻头,注意直径尺寸。新下钻头时,冲程要小,慢慢加大冲程。注意钢丝绳在水面的情况,发现钢丝绳划水立即探明原因,如有探头石,采用加粘土、片石填平,防护冲击慢慢过渡。卡钻后,不要猛拉,弄清情况,妥善处理。上卡时,可松动钢丝绳,使钻头转动一下,再向上提或用小冲程轻打,同时转动钢丝绳从下向上扫孔,及时上提钻头。发生下卡时,可用绞车提或者空气吸泥机吸走埋钻的泥砂,再提钻头。
3.2.3 掉钻
3.2.3.1 掉钻是比较棘手的事故,处理相当麻烦,其主要原因是:绳卡松动;合金套焊接质量差,钢丝绳拔出了套子;钢丝绳断裂,卡钻强提等。
3.2.3.2 预防及打捞措施
a、加强检查工作,对损伤严重的钢丝绳、起重工具、钻杆等应及时处理更换。
b、认真按规定操作,遇障碍物不能硬钻,卡钻时,不能强提起吊钻头的钢丝绳。 c、钻头上设副绳(保险绳),钻头上设副钩,副绳保证主绳断裂时而起承重钻头作用,副钩在钻头掉时易于打捞。 d、打捞钻头:(1)钩取法:钻头上预先焊接钢筋环或横梁,用伊拉克钩子捞取。(2)覆盖层较浅时,用钢护筒下至基岩,强行抽水捞取钻头。
3.2.4 梅花孔
3.2.4.1 在冲击法钻孔中钻孔不圆,称为梅花孔,其发生的原因是冲击钻未设转向装置或转向装置不灵,以致冲击钻头不转动;泥浆太稠,妨碍钻头转动,操作时,钢丝绳太松或冲程太低钻头得不到充分的转向时间。
3.2.4.2 处理方法:检查转向装置是否灵活,选用的钢丝绳捻扭方向是否一致,并按规定操作执行。发生梅花孔后,加卵石或片石回填钻孔,重新冲击钻孔。
3.2.5 钻孔偏斜 3.2.5.1 原因分析
a、桩架不稳、钻杆导架不垂直,钻机磨耗,部件松动;
b、土层软硬不匀,致使钻头受力不均; c、钻孔中遇有较大孤石、探头石; d、扩孔较大处,钻头摆动偏向一方。 3.2.5.2 预防及处理措施
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a、检查、纠正钻架,使之垂直安置稳固,并对导架进行水平与垂直校正和对钻机设备进行检修;
b、偏斜过大时,填入土石(砂或砾石)重新钻进,控制钻速;
c、如有探头石,宜用低速,将石打碎,倾斜基岩时,可用混凝土填平,待其凝固后再钻。
3.2.6 扩孔及缩孔 3.2.6.1 原因分析
a、扩孔是因孔壁坍塌或钻锥摆动过大所致;
b、缩孔原因是钻锥磨耗过甚,焊补不及时或因地层中有软塑土,遇水膨胀后使孔径缩小。 3.2.6.2 预防及处理措施
a、采取防止坍孔和防止钻锥摆动过大的措施;
b、注意及时焊补钻锥,并在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁;
c、已发生缩孔时,宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。
3.2.7 钻孔漏浆
在渗水性强或有地下水流动的地层中,泥浆会向孔壁外漏失。原因是护筒埋设太浅,回填土不密实或水头过高等。补救的办法是:加稠泥浆或倒入粘土慢速转动,或回填卵石、片石反复冲击钻孔。
3.3 终孔检查和清孔 3.3.1 终孔检查
钻孔达到深度要求后,应对孔深、孔径、孔位和孔形检查,检查器采用钢筋制作成桩径相同的柱体,高约2米,检查时,用钢丝绳吊入孔内,看是否顺利到达孔底,如有障碍再作处理,严重的要用钻修孔。
3.3.2 清孔
3.3.2.1 清孔的目的是使桩底沉淀尽可能减簿,以提高孔底承载力,同时要确保混凝土灌注的质量,清孔后,桩底沉淀物的厚度应满足设计规范的要求。
3.3.2.2 清孔程序及注意事项:
吸泥管与空压机配置大小由钻孔直径确定,吸泥管逐步向下放置,不能过猛以免泥浆堵塞吸泥管。清孔时应及时向孔内注入清水,保持孔内水头,到达孔底后,四周摇动吸泥管,以保持孔底清除干净为止。
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