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7-2-7 混凝土灌筑桩混凝土灌筑桩 7-2-7-1 冲击钻成孔灌筑桩冲击钻成孔灌筑桩 冲击成孔灌筑桩系用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头(又称冲锤)上下往复冲击, 将硬质土或岩层破碎成孔,部分碎渣和泥浆挤入孔壁中,大部分成为泥渣,用掏渣筒掏出 成孔,然后再灌筑混凝土成桩。其特点是:设备构造简单,适用范围广,操作方便,所成 孔壁较坚实、稳定,坍孔少,不受施工场地限制,无噪声和振动影响等,因此被广泛地采 用。但存在掏泥渣较费工费时,不能连接作业,成孔速度较慢,泥渣污染环境,孔底泥渣 难以掏尽,使桩承载力不够稳定等问题。适用于黄土、粘性土或粉质粘土和人工杂填土层 中应用,特别适于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用,对流砂层亦可克 服,但对淤泥及淤泥质土,则要十分慎重,对地下水大的土层,会使桩端承载力和摩阻力 大幅度降低,不宜使用。 1机具设备 主要设备为 CZ-22、CZ-30 型冲击钻孔机(图 7-62) ,其技术性能见表 7-58,亦可用简 易的冲击钻机(图 7-63) 。它由简易钻架、冲锤、转向装置、护筒、掏渣筒以及 35t 双筒 卷扬机(带离合器)等组成。所用钻具按形状分,常用有十字钻头和三翼钻头两种(图 7- 64) ;前者专用于砾石层和岩层;后者适用于土层。钻头和钻机用钢丝绳连接,钻头重 1.01.6t,钻头直径 60150cm。转向装置是一个活动的吊环,它与主挖钢绳的吊环联结提 升冲锤。掏渣筒用于掏取泥浆及孔底沉渣,一般用钢板制成(图 7-65) 。 图 7-62 CZ-22 型冲击钻机 1-电动机;2-冲击机构;3-主轴;4-压轮;5-钻具滑轮;6-桅杆;7-钢丝绳;8-掏渣筒滑轮 图 7-63 简易冲击钻机 1-钻头;2-护简回填土;3-泥浆渡槽;4-溢流口;5-供浆管;6-前拉索;7-主杆;8-主滑轮; 9-副滑轮;10-后拉索;11-斜撑;12-双筒卷扬机;13-导向轮;14-钢管;15-垫木 图 7-64 冲击钻钻头型式 (a)800mm 十字钻头;(b)920mm 三翼钻头 图 7-65 掏渣筒 (a)平阀掏渣筒;(b)碗形活门掏渣筒 1-筒体;2-平阀;3-切削管袖;4-提环 2施工工艺方法要点 (1)冲击成孔灌筑桩施工工艺程序是:场地平整桩位放线、开挖浆池、浆沟护筒 埋设钻机就位、孔位校正冲击造孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣清孔换浆终孔验 收下钢筋笼和钢导管灌筑水下混凝土成桩养护。 (2)成孔时应先在孔口设圆形 68mm 钢板护筒或砌砖护圈,它的作用是保护孔口、 定位导向,维护泥浆面,防止坍方。护筒(圈)内径应比钻头直径大 200mm,深一般为 1.21.5m,如上部松土较厚,宜穿过松土层,以保护孔口和防止塌孔。然后使冲孔机就位, 冲击钻应对准护筒中心,要求偏差不大于20mm,开始低锤(小冲程)密击,锤高 0.40.6m,并及时加块石与粘土泥浆护壁,泥浆密度和冲程可按表 7-81 选用,使孔壁挤压 密实,直至孔深达护筒下 34m 后,才加快速度,加大冲程,将锤提高至 1.52.0m 以上, 转入正常连续冲击,在造孔时要及时将孔内残渣排出孔外,以免孔内残渣太多,出现埋钻 现象。 各类土层中的冲程和泥浆密度选用表 表 7-81 项次项目冲程 (m) 泥浆密度 (t/m3) 备注 1在护筒中及 护筒脚下 3m 以内 0.91.11.11.3土层不好时宜提高泥浆密度,必要时加入 小片石和粘土块 2粘土12清水或稀泥浆,经常清理钻头上泥块 3砂土121.31.5抛粘土块,勤冲勤掏渣,防坍孔 4砂卵石231.31.5加大冲击能量,勤掏渣 (3)冲击钻成孔冲击钻头的重量,一般按其冲孔直径每 100mm 取 100140kg 为宜, 一般正常悬距可取 0.50.8m;冲击行程一般为 0.781.5m,冲击频率为 4048 次/min 为宜。 (4)冲孔时应随时测定和控制泥浆密度。如遇较好的粘土层,亦可采取自成泥浆护壁, 方法在孔内注满清水,通过上下冲击使成泥浆护壁。每冲击 12m 应排渣一次,并定时补 浆,直至设计深度。排渣方法有泥浆循环法和抽渣筒法两种。前者是将输浆管插入孔底, 泥浆在孔内向上流动,将残渣带出孔外,本法造孔工效高,护壁效果好,泥浆较易处理, 但对孔深时,循环泥浆的压力和流量要求高,较难实施,故只适于在浅孔应用。抽渣筒法, 是用一个下部带活门的钢筒,将其放到孔底,作上下来回活动,提升高度在 2m 左右,当 抽筒向下活动时,活门打开,残渣进人筒内;向上运动时,活门关闭,可将孔内残渣抽出 孔外。排渣时,必须及时向孔内补充泥浆,以防亏浆造成孔内坍塌。 (5)在钻进过程中每 12m 要检查一次成孔的垂直度情况。如发现偏斜应立即停止钻 进,采取措施进行纠偏。对于变层处和易于发生偏斜的部位,应采用低锤轻击、间断冲击 的办法穿过,以保持孔形良好。 (6)在冲击钻进阶段应注意始终保持孔内水位高过护筒底口 0.5m 以上,以免水位升 降波动造成对护筒底口处的冲刷,同时孔内水位高度应大于地下水位 1m 以上。 (7)成孔后,应用测绳下挂 0.5kg 重铁碗测量检查孔深,核对无误后,进行清孔,可 使用底部带活门的钢抽渣筒,反复掏渣,将孔底淤泥、沉渣清除干净。密度大的泥浆借水 泵用清水置换,使密度控制在 1.151.25 之间。 (8)清孔后应立即放入钢筋笼,并固定在孔口钢护筒上,使其在浇筑混凝土过程中不 向上浮起,也不下沉。钢筋笼下完并检查无误后应立即浇筑混凝土,间隔时间不应超过 4h,以防泥浆沉淀和坍孔。混凝土浇筑一般采用导管法在水中浇筑。 3施工常遇问题及预防、处理方法(表 7-82) 冲击钻成孔灌筑桩常遇问题及预防处理方法 表 7-82 常遇问题产生原因预防措施及处理方法 桩孔不圆, 呈梅花形 1钻头的转向装置失灵,冲击时钻头 未转动 2泥浆粘度过高,冲击转动阻力太大, 钻头转动困难 3冲程太小,钻头转动时间不充分或 转动很小 经常检查转向装置的灵活性;调整 泥浆的粘度和相对密度;用低冲程 时,每冲击一段换用高一些的冲程 冲击,交替冲击修整孔形 钻孔偏斜 1冲击中遇探头石、漂石、大小不均, 钻头受力不均 2基岩面产状较陡 3钻机底座未安置水平或产生不均匀 沉陷 4土层软硬不均;孔径大,钻头小, 冲击时钻头向一侧倾斜 发现探头石后,应回填碎石或将钻 机稍移向探头石一侧,用高冲程猛 击探头石,破碎探头石后再钻进 遇基岩时采用低冲程,并使钻头充 分转动,加快冲击频率,进入基岩 后采用高冲程钻进;若发现孔斜, 应回填重钻;经常检查及时调整; 进入软硬不均地层,采取低锤密击, 保持孔底平整,穿过此层后再正常 钻进;及时更换钻头 冲击钻头被 卡 1钻孔不圆,钻头被孔的狭窄部位卡 住(叫下卡) ; 冲击钻头在孔内遇到大的探头(叫上卡) ;石块落在钻头与孔壁之间 若孔不圆,钻头向下有活动余地, 可使钻头向下活动并转动至孔径较 大方向提起钻头;使钻头向下活动, 脱离卡点;使钻头上下活动,让石 5风化岩141.21.4如岩层表面不平或倾斜,应抛入 2030cm 厚块石使之略平,然后低锤快 击使其成一紧密平台,再进行正常冲击, 同时加大冲击能量,勤掏渣 6塌孔回填重 成孔 11.31.5反复冲击,加粘土块及片石 2未及时焊补钻头,钻孔直径逐渐变 小,钻头入孔冲击被卡 3上部孔壁坍落物卡住钻头 4在粘土层中冲程太高,泥浆粘度过 高,以致钻头被吸住 5放绳太多,冲击钻头倾倒顶住孔壁 6护筒底部出现卷口变形,钻头卡在 护筒底,拉不出来 块落下及时修补冲击钻头;若孔径 已变小,应严格控制钻头直径,并 在孔径变小处反复冲刮孔壁,以增 大孔径;用打捞钩或打捞活套助提; 利用泥浆泵向孔内泵送性能优良的 泥浆,清除坍落物,替换孔内粘度 过高的泥浆;使用专门加工的工具 将顶住孔壁的钻头拨正;将护筒吊 起,割去卷口,再在筒底外围用 12mm 圆钢焊一圈包箍,重下护 筒于原位 孔壁塌坍 1冲击钻头或掏渣筒倾倒,撞击孔壁 2泥浆相对密度偏低,起不到护壁作 用;孔内泥浆面低于孔外水位 3遇流砂、软淤泥、破碎地层或松砂 层钻进时进尺太快 4地层变化时未及时调整泥浆相对密 度 5清孔或漏浆时补浆不及时,造成泥 浆面过低,孔压不够而塌孔 6成孔后未及时灌筑混凝土或下钢筋 笼时撞击孔壁造成塌孔 探明坍塌位置,将砂和粘土(或砂 砾和黄土)混合物回填到坍孔位置 以上 12m,等回填物沉积密实后 再重新冲孔;按不同地层土质采用 不同的泥浆相对密度;提高泥浆面; 严重坍孔,用粘土泥膏投入,待孔 壁稳定后,采用低速重新钻进;地 层变化时要随时调整泥浆相对密度, 清孔或漏浆时应及时补充泥浆,保 持浆面在护筒范围以内;成孔后应 及时灌筑混凝土;下钢筋笼应保持 竖直,不撞击孔壁 流砂 1孔外水压力比孔内大,孔壁松散, 使大量流砂涌塞孔底 2掏渣时,没有同时向孔内补充水, 造成孔外水位高于孔内 流砂严重时,可抛入碎砖石、粘土, 用锤冲入流砂层,做成泥浆结块, 使成坚厚孔壁,阻止流砂涌入保持 孔内水头,并向孔内抛粘土块,冲 击造浆护壁,然后用掏渣筒掏砂 冲击无钻进 1钻头刃脚变钝或未焊牢被冲击掉 2孔内泥浆浓度不够,石渣沉于孔底, 钻头重复击打石渣层 磨损的刃齿用氧气乙炔割平,重新 补焊;向孔内抛粘土块,冲击造浆, 增大泥浆浓度,勤掏渣 钻孔直径小 1选用的钻头直径小 2钻头磨损未及时修复 选择合适的钻头直径,宜比成桩直 径小 20mm;定期检查钻头磨损情 况,及时修复 钻头脱落 1大绳在转向装置联结处被磨断;或 在靠近转向装置处被扭断,或绳卡松 脱或钻头本身在薄弱断面折断 2转向装置与钻头的联结处脱开 用打捞活套打捞;用打捞钩打捞; 用冲抓锥来抓取掉落的钻头 预防掉钻头,勒检查易损坏部位和 机构 吊脚桩 1清孔后泥浆相对密度过低,孔壁坍 塌或孔底涌进泥砂,或未立即灌筑混凝 土 2清渣未净,残留沉渣过厚 3沉放钢筋骨架、导管等物碰撞孔壁, 使孔壁坍落孔底 做好清孔工作,达到要求立即灌筑 混凝土 注意泥浆浓度,及时清渣; 注意孔壁,不让重物碰撞孔壁
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