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岩土研究院

潜水钻成孔灌注桩施工

856 2022-06-13 09:36:42

潜水钻成孔灌注桩是利用潜水电钻机构中的密封的电动机、变速机构。直接带动钻头∶在泥浆中旋切土,同时用泥浆泵压送高压泥浆 (或用水泉压送清水),使从钻头底端射出、与切碎的 土粒混合,以正循环方式不断由孔底向礼口溢出,将泥渣排出∶ 或用砂石泵或空气吸泥机用反循环方式排除泥渣,如此边连续钻进,边连续排出泥浆,直到形成需要深度的桩孔,浇注混凝土成桩。


1.施工机械

(1)潜水钻机潜水钻机主要由潜水电动机、齿轮减速器、密封装置、钻杆、钻头等组成。见图3-5 所示。这种钻机的特点是动力、减速机构与钻头紧紧相连在一起,共同潜入水下工作,因此成孔精度和效率较高,而且钻秆不需要旋转,除了可以减小钻杆的截面外,还可以大大避免因钻秆折断而发生的工程事故。此外,这种钻机噪声较小,操作劳动条件也大大改善。


潜水钻机的规格、型号及技术性能,见表3-5。


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(2)潜水电钻 潜水电钻体积较小、重量轻,移动灵活,成孔速度快,而且维修方便,可以用来钻较深的桩孔。适用于在地下水位较高的轻便土层,如淤泥质土、粘性土及砂土等,不得用于漂石。


(3)钻头 在不同类别土层中钻进,应采取不同形式的钻头,常用的钻头型式有笼头式钻头、筒式钻头及两翼钻头等。当一般粘性上、淤泥—淤泥质土及砂土时,宜用笼式钻头;穿过不厚的砂夹卵石层时或在强风化岩上钻进时,可镶焊硬质合金刀头的笼式钻头;遇孤石或旧基础时,应用带硬质合金齿的筒式钻头。


2.潜水钻成孔灌注桩施工工艺

(1)施工方法 施工时,将电动机、变速机加以密封,并同底部钻头连接在一起,组成一个专用钻具,潜入孔内作业,钻削下来的土块被循环的水或泥浆带出孔外。


(2)工艺流程 潜水钻成孔灌注桩的施工流程包括∶设置护筒→安装潜水钻机→钻进→第一次清孔→移走潜水钻机→测定孔壁→放钢筋笼、插导管→第二次清孔→灌注混凝土、拔出导管→拔出护筒。


施工程序示意见图 3-6。


(3)施工要点

1)泥浆密度 护壁泥浆密度,在砂土和较厚的

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2)埋设护筒 钻孔前,应像正反循环成孔一样,埋设钢板护筒,以固定桩位,防止孔口坍塌,护筒与孔壁间用粘土填实。护筒内径应比钻头直径大100mm,埋入土中深度根据土质情况确定,砂土中不宜小于1.5m,粘土中不宜小于1.0m,上口高出地面30-40cm或高于地下水位i.5m 以上,使孔内泥浆面高于地下水位1.0ma 以上,将电钻吊入护筒内,应关好钻架底层铁门。起动砂石泵,使电钻空钻,待泥浆输入钻孔后开始钻进。


3)钻进速度 钻进速度应根据土层类别、孔径大小、钻孔深度和供水量的大小确定;在淤泥和淤泥质粘土中的钻进速度不宜大于1m/tmnin;在其他较硬土层中一般以钻机无跳动、电量不超过负荷为准。此外,钻进速度还要与制浆、排泥能力相适应,—般情况下,钻进速度应低于供泥浆和排泥浆速度,以免埋钻。


如发现电流值异常升高、钻机摇动、跳动或钻进困难时,要放慢进尺,待穿过硬土层或不均匀土层后方可正常钻进。


4)排泥(渣) 潜水成孔排泥(渣)有正循环和反循环两种方式,施工中多以正循环方式将水和泥浆排出孔外。


正循环排泥浆法,是指用潜水泥浆泵把清水和泥浆从钻机中心送水管射向钻头,然后慢慢放下钻杆至土面钻进,直至钻至设计孔深,如图 3-7 所示。达到设计深度后,电动机可以停止运转,但泥浆泵仍需继续工作,直至孔内泥浆密度达到规定值(视十层及钻头钻速而异)时,方可停泵,提升钻机,然后迅速移除。


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反循环排泥法,是指砂石随主机-一起潜入孔内,迅速将钻削下来的泥渣排出孔外。不必借助钻头将钻削下来的土块切碎搅动成泥浆排出,故钻进效率高。如图3-8。开钻时采用正循环开孔,当钻孔浓度超过砂石泵叶轮位置后,即可起动砂石泵电动机、开始反循环作业。当钻至要求深度后,停止钻进,砂石泵继续排泥,直至孔内泥浆密度达到规定值时为止。


5)清孔 对原土造浆的钻孔,在钻至设计深度


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时,可使钻机空转不进尺,同时射水,待孔底残存的土块已磨成泥浆,排出泥浆相对密度达1.1左右,或用手触泥浆无颗粒感时,即可认为清孔已合格;对注入制备泥浆的钻孔,可采用换浆法清孔,至换出泥浆相对密度小于1.15~1.25时为合格。


在钻孔过程中,为防止钻杆折断或其他原因而掉入孔内,应在钻杆上加焊吊环,系 一保险钢丝绳通出钻杆外吊挂;电缆和进浆胶管应用油漆表明尺度,便于和钻杆上尺度相校合、

孔底沉渣厚度应满足前一节要求。清孔完毕,立即灌注水下混凝土。


潜水电钻成孔适应于淤泥、黏土、粉土、砂土、砂夹小卵石层、强风化岩层。