论文部分内容阅读
[摘要]本文阐述了冲击式钻孔灌注桩成孔施工的工艺流程、影响因素及事故防治，旨在工程施工中节约施工时间、减少事故风险、降低造价成本。
[关键字]冲击式钻孔灌注桩 工艺流程 事故 防治
[中图分类号] TU473 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-270-2
冲击式钻孔灌注桩是靠冲锥的重量和冲击功能利用冲锥不断地提锥、落锥反复冲击孔底土层，把土层中的泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣，钻渣悬浮于泥浆中，利用掏渣筒取出，重复上述过程冲击钻进成孔。此工法适用地层为亚粘土、砂类土、砾石、软岩石等复杂地质条件。
冲击式钻孔灌注施工时，利用冲击钻下冲力量，将钻渣挤入孔壁，起到加固孔壁，防止坍孔和增加土层与桩间的侧摩阻力的作用。
1冲击式钻孔灌注桩成孔施工
因施工现场具体情况的不同，施工工艺流程也不完全相同，在同时进行几根灌注桩施工时，要注意各工序间的密切配合，避免互相干扰和冲突，同时要保证有足够的场地。
1.1桩机选择
根据地质条件，从质量、进度、经济方面出发对机型比较，选择合适的桩机。
1.2场地准备
钻孔场地的平面尺寸应满足钻机底座平面尺寸、钻机移位等要求。施工场地或工作平台的高度应高出施工期间可能出现的高水位0.5m以上。
1.3泥浆配置
钻孔过程中，孔内应保持一定稠度的泥浆，一般比重以1.1—1.3为宜。在冲击钻进大卵石层时可用稠度1.4以上，粘度为10—25S，含砂率小于6%的泥浆。在较好的粘土层中钻孔，也可灌入清水，使钻孔时孔内自造泥浆，达到固壁效果。调制泥浆的粘土塑性指数不宜小于15。
1.4护筒埋设
护筒埋设时，护筒中心轴线正测量标定的桩位中心，其偏差应小于5cm，并应严格保持护筒的竖直位置。护筒周围和护筒底脚应夯实紧密，不透水。护筒顶面标高应高出地下水位和施工最高水位1.5—2.0m。在无水地层钻孔，因护壁顶部没有溢浆口，筒顶也应高出地面0.2—0.3m。护筒底面应低于施工最低水位。
1.5钻机就位
将钻头中心线对准桩孔中心，误差控制在2cm以内，钻机支力应牢固，不得在钻孔过程中发生偏斜、位移或倾覆。
1.6钻孔
钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。另外，钻好的孔应及时清孔、下放钢筋笼和灌注混凝土。
1.7清孔
终孔检查后，应迅速清孔，不得停歇过久，使泥浆钻渣沉淀增多，造成清孔工作的困难甚至坍孔。清孔后应在最短时间内灌注砼。
2灌注桩成孔的質量要求
2.1摩擦桩：清孔后的泥浆指标含砂率4-8%，比重1.1-1.25，粘度18-20S。孔底沉淀土的厚度中、小桥应小于0.4-0.6倍桩直径，大桥按设计文件规定。
2.2支撑桩（柱桩，嵌岩桩）：含砂率小于4%，沉淀厚度小于5CM。其它要求同摩擦桩。
3冲击式钻孔事故防治
3.1坍孔
钻孔过程可能发生坍孔事故，坍孔的表征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。
3.1.1塌孔原因：
①、泥浆比重不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮；
②、由于掏渣后未及时补充水或泥浆，或河水潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够；
③、护筒埋置太浅，下端孔口漏水；
④、在松软砂层中钻进，进尺太快；
⑤、提住钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长；
⑥、冲击锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁，或爆破处理孔内孤石.探头石.炸药量过大，造成过大振动；
⑦、水头过大，使孔壁渗浆或护筒底形成反空孔；
⑧、清孔后泥浆比重、粘度等指标降低，泥浆吸趟后未及时补水，清孔时间过久或清孔后停顿过久。
⑨、吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
3.1.2坍孔的预防和处理：
①、在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大比重.粘度.胶体率的泥浆；
②、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.连通管等措施保证水头相对稳定；
③、发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋置护筒再钻；
④、如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘土混合物到坍孔处以上1-2M，如坍孔严重时，应全部回填，待回填物沉积实后再行钻进；
⑤、吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入。
3.2钻孔偏斜
3.2.1偏斜原因：①、钻孔中遇有较大的孤石或探头石；②、在有倾斜度的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进。或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均；③、扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；④、钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷；⑤、钻杆弯曲，接头不正。
3.2.2预防和处理：
①、安装钻机时要使转盘、底坐水平，起重滑轮缘.固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正；
②、由于主动钻杆较长，钻动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引水笼头，使其沿着导向架向中钻进；
③、钻杆、接头应逐个检查，及时调正。
④、在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进。 3.3掉钻落物
3.3.1掉钻落物原因：卡钻后强提强扭、操作不当使钢丝绳或钻杆疲劳断裂。钻杆接头不良或滑丝、马达接线错误，导致钻机反转钻杆松脱。冲击钻头合金套灌钢丝绳拔出，转向环、转向套等接处断开，钢丝绳与钻头联结钢丝绳卡数量不足或松弛等。操作不慎落入扳手撬棍等物。
3.3.2预防和处理：
预防措施：
①、开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取较大落物和钻具，也可用冲抓锥打捞。然后在护筒口加盖；
②、经常检查钻具.钻杆.钢丝绳和联结装置；
③、为便于打捞落锥，可在冲锥上预先焊打捞环，打捞杠或在锥身上围捆几圈钢丝绳等。
处理方法：
①、掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔，使打捞钩、打捞钳等打捞工具接触钻锥；
②、对严重的坍孔埋锥，可采用比泵锥直径大的冲击锥或冲抓锥将坍在原锥上面的土.石清除掉，接触原锥后，再和比原锥直径稍大的栅式圆柱形的空心锥，冲钻至原锥底部，使原锥与周围孔壁分离后，提出空心，再将前述的打捞钩入孔钩捞，先将原锥身扶正，再用卷扬机会同链滑车同时提拉。
3.4钻杆折断
3.4.1 折断原因：
①、用地质或水文地质钻探小孔径钻孔的钻杆来做桥梁大孔径钻孔桩用，其强度、刚度太小，容易折断；
②、钻进中选用的转速不当，使钻杆扭转或弯曲折断；
③、钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚；
④、地层坚硬，进尺太快，超负荷引起。
3.4.2 預防和处理：
①、不使用弯曲严重的钻杆，要求连接处丝扣完好，以螺套连接的钻杆接头，要有防止反转松脱的固锁设施；
②、应控制进尺，遇坚硬、复杂地层要仔细操作；
③、经常检查钻具各部分的磨损情况，损坏的要及时更换；
④、如已发生钻杆折断事故，可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。
4小结
冲击式钻孔灌注桩是近年来桥梁建设中采用的基本方法之一，怎样保证冲击式钻孔灌注桩基础的安全成孔也是难题之一，总之，制定切实可行的施工方案、采用正确的冲击式钻孔工艺、配制高质量的泥浆和有效的事故防治是保证成孔的关键。
参考文献
[1]公路工程质量检验评定标准 JTG F80/1--2004.
[关键字]冲击式钻孔灌注桩 工艺流程 事故 防治
[中图分类号] TU473 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-270-2
冲击式钻孔灌注桩是靠冲锥的重量和冲击功能利用冲锥不断地提锥、落锥反复冲击孔底土层，把土层中的泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣，钻渣悬浮于泥浆中，利用掏渣筒取出，重复上述过程冲击钻进成孔。此工法适用地层为亚粘土、砂类土、砾石、软岩石等复杂地质条件。
冲击式钻孔灌注施工时，利用冲击钻下冲力量，将钻渣挤入孔壁，起到加固孔壁，防止坍孔和增加土层与桩间的侧摩阻力的作用。
1冲击式钻孔灌注桩成孔施工
因施工现场具体情况的不同，施工工艺流程也不完全相同，在同时进行几根灌注桩施工时，要注意各工序间的密切配合，避免互相干扰和冲突，同时要保证有足够的场地。
1.1桩机选择
根据地质条件，从质量、进度、经济方面出发对机型比较，选择合适的桩机。
1.2场地准备
钻孔场地的平面尺寸应满足钻机底座平面尺寸、钻机移位等要求。施工场地或工作平台的高度应高出施工期间可能出现的高水位0.5m以上。
1.3泥浆配置
钻孔过程中，孔内应保持一定稠度的泥浆，一般比重以1.1—1.3为宜。在冲击钻进大卵石层时可用稠度1.4以上，粘度为10—25S，含砂率小于6%的泥浆。在较好的粘土层中钻孔，也可灌入清水，使钻孔时孔内自造泥浆，达到固壁效果。调制泥浆的粘土塑性指数不宜小于15。
1.4护筒埋设
护筒埋设时，护筒中心轴线正测量标定的桩位中心，其偏差应小于5cm，并应严格保持护筒的竖直位置。护筒周围和护筒底脚应夯实紧密，不透水。护筒顶面标高应高出地下水位和施工最高水位1.5—2.0m。在无水地层钻孔，因护壁顶部没有溢浆口，筒顶也应高出地面0.2—0.3m。护筒底面应低于施工最低水位。
1.5钻机就位
将钻头中心线对准桩孔中心，误差控制在2cm以内，钻机支力应牢固，不得在钻孔过程中发生偏斜、位移或倾覆。
1.6钻孔
钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。另外，钻好的孔应及时清孔、下放钢筋笼和灌注混凝土。
1.7清孔
终孔检查后，应迅速清孔，不得停歇过久，使泥浆钻渣沉淀增多，造成清孔工作的困难甚至坍孔。清孔后应在最短时间内灌注砼。
2灌注桩成孔的質量要求
2.1摩擦桩：清孔后的泥浆指标含砂率4-8%，比重1.1-1.25，粘度18-20S。孔底沉淀土的厚度中、小桥应小于0.4-0.6倍桩直径，大桥按设计文件规定。
2.2支撑桩（柱桩，嵌岩桩）：含砂率小于4%，沉淀厚度小于5CM。其它要求同摩擦桩。
3冲击式钻孔事故防治
3.1坍孔
钻孔过程可能发生坍孔事故，坍孔的表征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。
3.1.1塌孔原因：
①、泥浆比重不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮；
②、由于掏渣后未及时补充水或泥浆，或河水潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够；
③、护筒埋置太浅，下端孔口漏水；
④、在松软砂层中钻进，进尺太快；
⑤、提住钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长；
⑥、冲击锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁，或爆破处理孔内孤石.探头石.炸药量过大，造成过大振动；
⑦、水头过大，使孔壁渗浆或护筒底形成反空孔；
⑧、清孔后泥浆比重、粘度等指标降低，泥浆吸趟后未及时补水，清孔时间过久或清孔后停顿过久。
⑨、吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
3.1.2坍孔的预防和处理：
①、在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大比重.粘度.胶体率的泥浆；
②、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.连通管等措施保证水头相对稳定；
③、发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋置护筒再钻；
④、如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘土混合物到坍孔处以上1-2M，如坍孔严重时，应全部回填，待回填物沉积实后再行钻进；
⑤、吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入。
3.2钻孔偏斜
3.2.1偏斜原因：①、钻孔中遇有较大的孤石或探头石；②、在有倾斜度的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进。或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均；③、扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；④、钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷；⑤、钻杆弯曲，接头不正。
3.2.2预防和处理：
①、安装钻机时要使转盘、底坐水平，起重滑轮缘.固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正；
②、由于主动钻杆较长，钻动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引水笼头，使其沿着导向架向中钻进；
③、钻杆、接头应逐个检查，及时调正。
④、在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进。 3.3掉钻落物
3.3.1掉钻落物原因：卡钻后强提强扭、操作不当使钢丝绳或钻杆疲劳断裂。钻杆接头不良或滑丝、马达接线错误，导致钻机反转钻杆松脱。冲击钻头合金套灌钢丝绳拔出，转向环、转向套等接处断开，钢丝绳与钻头联结钢丝绳卡数量不足或松弛等。操作不慎落入扳手撬棍等物。
3.3.2预防和处理：
预防措施：
①、开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取较大落物和钻具，也可用冲抓锥打捞。然后在护筒口加盖；
②、经常检查钻具.钻杆.钢丝绳和联结装置；
③、为便于打捞落锥，可在冲锥上预先焊打捞环，打捞杠或在锥身上围捆几圈钢丝绳等。
处理方法：
①、掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔，使打捞钩、打捞钳等打捞工具接触钻锥；
②、对严重的坍孔埋锥，可采用比泵锥直径大的冲击锥或冲抓锥将坍在原锥上面的土.石清除掉，接触原锥后，再和比原锥直径稍大的栅式圆柱形的空心锥，冲钻至原锥底部，使原锥与周围孔壁分离后，提出空心，再将前述的打捞钩入孔钩捞，先将原锥身扶正，再用卷扬机会同链滑车同时提拉。
3.4钻杆折断
3.4.1 折断原因：
①、用地质或水文地质钻探小孔径钻孔的钻杆来做桥梁大孔径钻孔桩用，其强度、刚度太小，容易折断；
②、钻进中选用的转速不当，使钻杆扭转或弯曲折断；
③、钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚；
④、地层坚硬，进尺太快，超负荷引起。
3.4.2 預防和处理：
①、不使用弯曲严重的钻杆，要求连接处丝扣完好，以螺套连接的钻杆接头，要有防止反转松脱的固锁设施；
②、应控制进尺，遇坚硬、复杂地层要仔细操作；
③、经常检查钻具各部分的磨损情况，损坏的要及时更换；
④、如已发生钻杆折断事故，可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。
4小结
冲击式钻孔灌注桩是近年来桥梁建设中采用的基本方法之一，怎样保证冲击式钻孔灌注桩基础的安全成孔也是难题之一，总之，制定切实可行的施工方案、采用正确的冲击式钻孔工艺、配制高质量的泥浆和有效的事故防治是保证成孔的关键。
参考文献
[1]公路工程质量检验评定标准 JTG F80/1--2004.