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岩土研究院

正反循环钻孔灌注桩的施工

344 2022-06-13 09:36:16

正反循环钻孔灌注桩包括正循环钻孔施工法和反循环钻孔施工法,采用泥浆循环护壁,适用于各种土层和基岩施工的灌注桩,具有成桩直径和桩长灵活,单桩承载力大的优点。


1.施工机械 钻孔机具的选择,应根据桩型、钻孔深度要求、土层情况、泥浆排放处理等条件来综合确定。对孔深大于 30m 的端承型桩,宜采用反循环工艺或清孔。


(1)正循环钻机正循环钻机主要由动力机、泥浆泵、转盘钻架、钻杆、水龙头和钻头等组成。常用让循环钻机钻头的特点及其适用范月参见表 3-3。


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(2)反循环钻机 反循环钻机由钻头、加压装置、回转装置、扬水装置、接续装置和升降装置组成。常用反循环钻机钻头的特点及其适用范围见表3-4。


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2.正反循环钻孔灌注桩施工工艺


(1)正循环施工法泥浆经钻杆内腔流向孔底,将钻头切削破碎下来的钻渣岩屑,经钻杆与孔壁的环状空间,携带至地面。如图 3-3所示。该施工方法设备简单轻便,适应狭小场地作业,操作简易,配套设备、器具较少,工程费用低。但对于桩孔直径较大<一般大于1m),桩孔深度较深,及易塌孔的地层,效率较低,排渣能力较差,孔底沉渣多,孔壁泥皮厚;对含有卵石、砾石的地层不适用。


(2)反循环施工法 通过泵吸或射流抽吸、或送人压缩空气,使钻杆内腔形成负压或充气液桩形成压差,使经过钻杆与礼壁间的环空间隙流向孔底的泥浆,携带钻头切削下来的钻屑,由钻杆内腔高速返回地面泥浆池。如图3-4 所示。


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由于泥浆上返速度快,排渣能力强,孔底水力流场合理,钻头始终处于新鲜土层或岩层面上切削、破碎,成孔效率高,排渣能力强,对孔壁的冲刷作用小,在孔壁上形成的泥皮相对较薄,成孔质量好。


3、正反循环钻孔灌注桩施工要点


(1)埋设护简 采用泥浆护壁钻孔时,钻孔前应先埋设护筒。护简是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作的辅助工具,另外,它还可以保护孔口不致因钻头起落而破坏,提高桩孔内的泥浆水头,以防止塌孔、在施工中,护筒顶面还可作为钻孔深度、钢筋笼下放深度、混凝土面位置及导管埋深的测量基准。


设置护筒时,应符合下列规定;


1)护筒埋设应准确、稳定,护筒中心线与桩位中心线的偏差不得大于50mm,


2)护筒的埋设深度,在粘性土中不宜小于1.0m;砂土中不宜小于1.5tn,并应保持孔内泥浆面高出地下水位 1m 以上。当采用反循环钻孔时,护简顶面应高出地下水位 2m;采用正循环法钻孔时,溢浆口底边,当地层不易塌孔时应高出地下水位 10~15m 以上;地层易塌孔时,应高出地下水位1.5~2m;其他方法钻孔时护筒顶面应高出地下水位1.5~2m。


3)护简一般用4~8mm 的钢板制作,其内径应大于钻头直径 100mm,其上部宜开1~2个溢浆孔。


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。


5)护筒与孔壁之间应用粘土分层夯实,必要时在面层铺设20mm厚水泥砂浆,以防漏水。埋设护简时,应先在桩位处挖出比护筒外径大 80~100cm 的圆坑,填筑 50cm 厚的黏土,分层夯实,然后将护筒吊入,注意使其中心与桩孔中心重合,然后对称、均匀地回填最佳含水量粘性土。


(2)安装钻机 安装正循环钻机时,转盘中心应与钻架上吊滑轮在同一垂直线上,钻杆位置偏差不应大于 20mm;使用带有变速器的钻机,应把变速器板上的电动机和变速器被动轴的轴心设置在同一水平上。


(3)钻进


1)为了保 证 钻孔的垂 直度,应符合下列规定∶


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桃,在钻具中应加设扶正器。


2)在松软土中钻进,应根据泥浆补给情况控制钻进速度;在硬土层或岩层中地层钻进速度以钻机不发生跳动为宜。在砂砾、砂卵、卵砾层石地层中钻进时,可采用间断钻进,间断回转的方法来控制钻进速度。


3)开始钻孔和加接钻杆时,应先停钻,将钻具提高孔底80~100mm,维持冲洗液循环1~2min,以清洗孔底并将管道内的钻渣携出排净,然后停泵加接


钻杆。钻杆连接应拧紧上牢,防止螺栓、螺母、拧卸工具等落入孔内。


4)钻进时如孔 内出现坍孔、涌砂等异常情况,应立即将钻具提离孔底,控制泵量,保持冲洗液循环,吸除坍落物和涌砂;同时向孔内输送性能符合要求的泥浆,保持水头压力以抵制继续涌砂和坍孔,恢复钻进后,泵排量不宜过大以防吸坍孔壁。


(4)第一次清孔 清孔的目 的足使孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢厚度等符合质量要求和设计要求,并为下一道1序即灌注混凝土创造良好的条件。


当孔深达到设计要求深度后,即可开始清孔、先将钻头提离孔底 100~150mn,继续维持泥浆循环,必要时,可低速回转钻头,同时向孔内送人于净泥浆或清水,把钻孔内悬浮较多钻渣的泥浆置换出孔外,如此反复循环15~20min 左右,使返出孔内的泥浆含砂量达到规定要求为止。具体要求如下∶


孔底 500mm 以内泥浆相对密度应小于1.25,含砂率≤8%,粘度≤8s;


混凝土灌注前,孔底沉渣厚度指标应符合下列规定∶


端承桩≤50mm;

摩擦端承,端承摩擦桩≤100mm;

摩擦桩≤300mm。

(5)测定孔壁回淤厚度

(6)吊放钢筋笼。

(7)插人导杆。

(8)第二次清孔 在第一次清孔达到设计要求后,由于要安放钢筋笼及导管,准备浇注水下混凝土,这段时间间隙较长,孔底又会产生新的沉渣,,所以应待安放钢筋笼及导管就绪后,再利用导管二次清孔。清孔方法是在导管顶部安设一个弯头和皮笼,用泵将泥浆压入 100mm,此时清孔就算完成,,立即进行水下浇注混凝土。

(9)灌注水下混凝士,拔出护筒。


4.施工注意事顶

(1)规划布置施工现场时,应首先考虑冲洗液循环、排水,清渣系统的安放,以保证正反循环作业时,冲洗液循环通畅,污水排放彻底,钻渣清除顺利。


(2)正循环钻进时,应合理调整和掌握钻进参数。不得随意提动孔内钻具,操作时应掌握升降机钢丝绳的松紧度,以减少钻杆、水龙头晃动。在钻进过程中,应根据不同地质条件,随时检查泥浆指标。


(3)反循环钻进时,应认真仔细观察进尺和砂石泵排水出渣情况。排量减少或出水中含土渣较多时,应控制给进速度,防止因循环液密度太大而中断反循环。