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旋挖成孔灌注桩施工中护筒埋设的几点经验教训一、前言近年来,旋挖钻进成孔工艺技术以其具有钻进速度快、成孔质量好、污染较小等优点,受到业主与施工单位的欢迎,广泛应用于桩基工程施工中。与传统的正、反循环钻进成孔工艺相比,旋挖成孔工艺有其自身特点,护筒所起作用有所不同。循环钻进成孔时护筒有两个作用,一是维持孔口土的稳定,支护孔口土层和钻机设备自重产生的压力,避免护筒四周土受水浸泡,土层失稳、坍塌;二是确保泥浆实现正常的循环,泥浆经由护筒上面的泥浆口顺利实现泥浆循环,将钻孔内钻渣携带到钻孔外泥浆池内。旋挖钻进成孔时护筒的作用是支挡护筒四周土与旋挖钻机自重,二者形成平衡,维持孔口稳定。比较两种钻进成孔工艺可以发现:旋挖钻进成孔工艺中泥浆仅仅是静态护壁,泥浆不循环,护筒上没有泥浆口,对护筒的侧压力主要来自钻机自重,而且压力很大,因而护筒壁厚度、护筒刚度必须足够大;循环钻进成孔工艺中泥浆循环流动,护筒上面有泥浆口,钻机自重小,因而护筒壁厚度一般不大,有时甚至是简易的。旋挖钻进成孔时应根据旋挖工艺的自身特点,选择、埋设护筒如使用不当往往会造成很大经济损失。孔口往往是不稳定的杂填土、素填土或风化土,遇水冲刷易坍塌,造成孔口事故。二、旋挖钻进施工中的几起事故在近几年的旋挖钻进施工中,由于我们对旋挖钻进工艺中护筒埋设重视不够,发生过几个施工事故,现进行分析,希望同行在采用旋挖钻进工艺时重视护筒埋设。1在北京城市铁路某基础桩工程中,用旋挖钻机施工1000钻孔,钢护筒内径1100mm,开孔时,没有很好校正护筒中心位置,造成开孔时钻头中心与桩位偏差较大,现场施工人员抱侥幸心理,一时偷懒未及时采取措施调整护筒位置,钻进初期操作手小心上提、下放旋挖钻头,勉强避免了钻头与护筒相碰,随着钻孔深度不断增加,操作手渐渐失去了警惕,导致钻头与护筒的摩擦,最后在一次上提钻斗时,旋挖钻斗将护筒带起来,造成了孔口坍塌。2北京某立交桥基础桩工程,基础桩直径1.50m,孔深约35.0m,采用旋挖钻进成孔工艺。孔口地层为厚2.50m的杂填土,其下为正常固结的粘性土和砂土层,现场钢护筒长度2.00m,钻机开孔时,施工人员简单把2.0m护筒埋设上,没有更换长度超过2.50m的钢护筒,护筒下口坐落在杂填土上。旋挖钻进成孔过程中泥浆长时间浸泡护筒下口杂填土,因杂填土含大量砖头、瓦块,泥浆最后顺着杂填土空隙漏失,泥浆面经常处于护筒下口以下,护筒下杂填土受泥浆冲刷局部被掏空,护筒被悬起,导致在最后灌注混凝土时,孔口坍塌,造成断桩事故。3北京城铁某基础桩工程施工,地下水位较高,在地面下1.0m,钻孔位置土层为砂土厚度约4.0m,采用旋挖钻机成孔,钢护筒长度5.0m.开孔后埋设护筒埋时,由于护筒很长,护筒与周围砂土之间的环状间隙,施工人员用土草率填上,没有分层夯实,致使送浆管遗漏的浆液沿着护筒壁与砂土之间的间隙向下渗,最后形成局部的小缝隙与钻孔内泥浆贯通,砂土变成流砂流进钻孔内,护筒下口砂土局部被掏空而跨塌,造成护筒下陷,孔口坍塌。上面这几个例子都是在旋挖钻进成孔中,施工人员埋设护筒不当,酿成事故的例子,这些都提醒我们,在旋挖钻进成孔时,一定要高度重视埋设护筒这一工序。很好的研究勘察报告。熟悉场地地层分布情况,尤其当孔口为稳定性差的土层时,更要掌握其厚度、岩性类别、结构等,其次要熟悉场地的地下水分布特征,特别当地下水埋藏较浅时,要查明施工场地的实际地下水埋深;根据钻孔孔口的地层性质,地下水埋深确定护筒的长度。一般当孔口为杂填土时,护筒长度要超过杂填土厚度,以使护筒下口坐落在坚实、稳定的土层上。地下水埋藏浅时,护筒长度应超过地下水埋藏深度,使地下水向孔内渗流路径增加,渗流压力减小,有利于护筒四周土层保持稳定。若护筒四周为松散的砂土,护筒长度应超过砂土层厚度,坐到砂土下边坚实土层上。只有在埋设护筒前详细研究勘察报告,依据具体地层选择相应的护筒埋设长度,才能确保护筒坐在坚实土层上,从而保证在成孔过程中,不会因护筒下口的土层跨塌而沉陷。2选择比钻孔直径大200mm左右的护筒。护筒比钻孔直径大一些,一是有利于埋设护筒时操作手调整护筒,既能确保护筒中心与钻孔中心重合,又可确保护筒下口与土层的密贴,有利于旋挖钻进过程中护筒保持稳定;二是在上提、下放旋挖钻头时使钻头和护筒之间存在约100mm的环状间隙,避免旋挖钻头与护筒刮蹭、碰撞。3固定护筒的方法要正确。通常为方便埋设护筒,旋挖钻机的开孔直径比护筒直径大,护筒与四周土层之间存在环状间隙,回填材料宜选粘土或粉质粘土等,回填过程中作到分层回填,分层夯实,这样既可增大护筒与土之间的摩阻力,固定护筒位置,又可以避免送浆管遗漏的浆液从土和护筒之间环状间隙流进钻孔内。护筒四周用土夯实后,要将护筒和方木连接好,方木横担在孔口周围坚实土层上,预防护筒下陷,做到以防万一。4护筒的上口宜高出地面20cm左右,护筒上口比地面高,能有效阻止地面水流进孔内;送浆管末端应作一个弯头,弯头能卡到护筒顶上面,泥浆向孔内输送时,高压泥浆流不会直接喷射到护筒以下的土层上,避免了泥浆对土层的破坏,同时也防止送浆管和护筒长时间摩擦损坏送浆管,泥浆遗洒浸湿护筒四周土。1埋设护筒是旋挖钻进成孔工艺的第一步,是做好后续工序的基础,护筒埋设牢固,才能保证在钻进成孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土时,护筒及其四周土层稳定不塌坍。护筒顶面是确定终孔孔深、灌注混凝土时混凝土面深度的依据,测量基准面一般都是在护筒埋设完成后,将基准高程引测到护筒上口,所以护筒的稳固非常重要,在旋挖钻进成孔过程中如果护筒向下移动,以其上口标高为基准计算确定的钢筋笼吊筋长度就会变化,从而钢筋笼顶的标高也会发生错误;而且以其上口标高为基准测量、计算的导管在混凝土面之内的埋深就不对,指挥不当就会发生导管拔露事故;甚至会影响混凝土的超灌数量,使混凝土超灌少,影响混凝土桩头强度。2护筒稳定能有效避免旋挖钻进施工事故发生,提高施工单位经济效益。孔口坍塌常常造成工程事故,若在灌注混凝土前,孔口塌孔可以将护筒提出孔外,采取加长护筒,重新埋设等手段固定,坍孔只是浪费了人力、物力影响工程进度,损害了企业形象,这样的经济损失能稍微小一些。若塌孔发生在灌注混凝土过程中,形成断桩,经济损失就比较大,象北京某基础桩工程,灌注时孔口坍塌,处理时,拔钢筋笼拔不出来,因吊车司机操作不当,强行用力,致使吊车臂断,尔后又用冲击钻成孔,耗时一个月也未能将孔内浇注的混凝土冲碎,不得已报废了该桩,设计2根“骑马”桩在该桩两侧,以代替该桩承担荷载,损失达十万元。旋挖钻进施工工艺,施工过程中维持护筒稳定极为重要,护筒埋设得稳定与否,直接关系到能否顺利完成施工任务,直接影响到企业的效益,作为施工单位,应在思想上高度重视旋挖钻进的开孔工作,把护筒安放到位,埋设牢固。可以毫不夸张地说,旋挖钻进成孔过程中护筒埋设牢固了,成孔工作就成功了一半。
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