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最常见的泥浆护壁成孔灌注桩知识讲解

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泥浆护壁成孔又称湿作业成孔,它是用泥浆来保护孔壁,防止孔壁塌落,排出土渣而成孔。

适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(砾)石土及风化岩层,以及地质情况复杂、夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层。

主要施工工艺:测定桩位,桩位上埋设护筒→钻孔,泥浆护壁→达到设计深度后及时清孔→吊放钢筋骨架并进行水下混凝土浇筑

(1)埋设护筒

泥浆护壁成孔时,宜采用孔口护筒,护筒设置应符合下列规定: 

①护筒埋设应准确、稳定,护筒中心与桩位中心的偏差不得大于 50 ㎜; 

②护筒可用 4~8 ㎜厚钢板制作,回旋钻机时其内径应大于钻头直径 100mm,上部宜开设 1~2 个溢浆孔,冲击成孔时其内径应大于钻头直径 200 ㎜;

③护筒的埋设深度:在黏性土中不宜小于 1.0m;砂土中不宜小于 1.5m。护筒下端外侧应采用黏土填实;其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求; 

④受水位涨落影响或水下施工的钻孔灌注桩,护筒应加高加深,必要时应打入不透水层。

最常见的泥浆护壁成孔灌注桩知识讲解

灌注桩护筒

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埋设护筒

(2)泥浆的制备和处理

除能自行造浆的黏性土层外,均应制备泥浆。泥浆制备应选用高塑性黏土或膨润土。泥浆应根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计。

最常见的泥浆护壁成孔灌注桩知识讲解

泥浆试验

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泥浆护壁

泥浆护壁成孔泥浆的一般规定: 

①施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位 1.0m 以上,在受水位涨落影响时,泥浆面应高出最高水位 1.5m 以上; 

②在清孔过程中,应不断置换泥浆,直至浇注水下混凝土; 

③浇注混凝土前,孔底 500mm 以内的泥浆比重应小于 1.25;含砂率不得大于 8%;黏度不得大于28s; 

④容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。 

⑤应设置泥浆处理系统,废弃的浆、渣应进行处理,不得污染环境。 

(3)正、反循环钻孔灌注桩

反循环与正循环的钻孔方法,是利用泥浆的循环带出泥土与沙粒而成孔的。

反循环与正循环的本质区别在于沉渣的冲洗、上返流程存在巨大差异, 反循环冲洗液携带钻渣后,迅速进入过水断面较小的钻杆腔内, 可以获得比正循环高出数十倍的上返速度。

正循环回转钻孔由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土,由泥浆泵往钻杆输进泥浆,泥浆沿孔壁上升,从孔口溢浆孔溢出流入泥浆池,带出钻渣,经沉淀处理返回。

最常见的泥浆护壁成孔灌注桩知识讲解

1—钻头;2—泥浆循环方向;3—沉淀池;4—泥浆池;5—泥浆泵;6—水龙头;7—钻杆;8—钻机回转装置

目前的反循环钻进工艺主要是泵吸反循环,是通过砂石泵的抽吸作用, 在钻杆内腔形成负压, 孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底, 将钻头切削下来的钻渣带进钻杆经过砂石泵排至地面沉淀池内; 冲洗液沉淀钻渣后又流向孔内, 形成反循环。

最常见的泥浆护壁成孔灌注桩知识讲解

1—钻头;2—泥浆循环方向;3—沉淀池;4—泥浆池;5—泥浆泵;6—水龙头;7—钻杆;8—钻机回转装置

最常见的泥浆护壁成孔灌注桩知识讲解

1-钻头;2-潜水钻机;3-电缆;4-护筒;5-水管;6-滚轮(支点);7-钻杆;8-电缆盘;9-0.5吨卷扬机;10-1吨卷扬机;11-电流压力表;12-启动开关

最常见的泥浆护壁成孔灌注桩知识讲解

回转钻机

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泥浆循环成孔

钻进过程中,清孔可采用正循环和反循环相结合的方法,钻进中当深度较浅时采用正循环法清孔;当钻进到深度较大时,正循环清孔难度大,采用反循环法清孔。

正、反循环成孔的一般规定:

①对孔深较大的端承型桩和粗粒土层中的摩擦型桩,宜采用反循环工艺成孔或清孔,也可根据土层情况采用正循环钻进,反循环清孔。

②当在软土层中钻进时,应根据泥浆补给情况控制钻进速度;在硬层或岩层中的钻进速度应以钻机不发生跳动为准。

③潜水钻的钻头上应有不小于 3 倍直径长度的导向装置;利用钻杆加压的正循环回转钻机,在钻具中应加设扶正器。 

④如在钻进过程中发生斜孔、塌孔和护筒周围冒浆、失稳等现象时,应停钻,待采取相应措施后再进行钻进。 

⑤钻孔达到设计深度, 灌注混凝土之前,孔底沉渣厚度指标应符合下列规定: 端承型桩,≤50 ㎜; 摩擦型桩,≤100 ㎜; 对抗拔、抗水平力桩,≤200 ㎜。

(4)冲击成孔灌注桩的施工

冲击成孔施工是采用冲击式钻机或卷扬机带动一定重量的冲击钻头,在设定的高度内使钻头提升然后空放,使钻头自由降落利用冲击动能冲挤土层或破碎岩层,形成桩孔,排渣可采用泥浆循环或抽渣筒等方法。

其设备简单,易于操作,桩身可有效穿越风化破碎层和岩溶发育带,桩端可嵌入较硬质岩石或硬质岩石。施工工艺较成熟,广泛用于水运、桥梁、多层建设、高层建筑等。

冲击钻头

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冲击钻机成孔

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冲击钻机

冲击成孔的一般规定:

①钻头锥顶和提升钢丝绳间应设保证钻头自动转向的装置;

②开孔时,应低锤密击,当表土为淤泥、细砂等软弱土层时,可加黏土块夹小片石反复冲击造壁,孔内泥浆面应保持稳定; 

③进入基岩后,应采用大冲程、低频率冲击,当发现成孔偏移时,应回填片石至偏孔上方300~500 ㎜处,然后重新冲孔; 

④当遇到孤石时,可预爆或采用高低冲程交替冲击,将大孤石击碎或挤入孔壁; 

⑤应采取有效的技术措施防止扰动孔壁、塌孔、扩孔、卡钻和掉钻及泥浆流失等事故。

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