沖擊鉆孔施工

沖擊鉆孔施工1工藝概述沖擊鉆孔成孔工藝方法分為沖擊正循環(huán)成孔和沖吸反循環(huán)成孔兩種。沖擊正循環(huán)成孔是通過沖擊式裝置或卷揚機懸吊沖擊鉆頭上下反復沖擊，將硬質土或巖層破碎成孔，部分碎渣和泥漿擠入孔壁中，大部分鉆渣由泥漿循環(huán)帶出孔外，或用掏渣筒掏出孔外，這樣循環(huán)往復，直至鉆至設計深度。沖吸反循環(huán)成孔其成孔原理與沖擊正循環(huán)成孔原理基本相同，只是鉆頭中心留有空洞，在上下往返沖擊時，其鉆頭尖刀將孔底沖碎，已沖碎的鉆渣可以從鉆頭中心空洞用吸泥管排出孔外。沖擊鉆孔施工適用于黃土、粘性土、粉質粘土、雜土、堅硬土層、含有孤石的砂礫石層、漂石層、巖層等。2作業(yè)內容本工藝主要作業(yè)內容為：場地平整或鉆孔平臺搭設、設備安裝、泥漿調制、鉆進施工、泥漿循環(huán)處理及清孔、鋼筋籠加工及安裝、混凝土灌注。3質量標準及檢驗方法《鐵路橋涵工程施工質量驗收標準》TB10415-2003《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》TB10424－2010《高速鐵路橋涵工程施工質量驗收標準》TB10753—2010《鐵路工程基樁檢測技術規(guī)程》（TB10218－2008）4施工工藝流程圖施工準備樁位測定護筒施工鉆機安放鉆孔成孔檢查清孔鋼筋籠加工及吊放混凝土灌注圖4-1沖孔鉆孔樁施工工藝流程圖5工藝步驟及質量控制一、施工準備1、技術準備⑴會同設計、監(jiān)理完成現場交接樁和施工技術交底工作。組織測量部門進行橋梁中線貫通和各控制點的閉合復測，對施工人員進行專項培訓等。⑵熟悉和分析施工現場的水文、地質等資料，熟悉設計圖紙并編制鉆孔樁單項施工組織26設計，向作業(yè)隊施工人員進行技術、安全、質量、環(huán)保交底，確保施工過程中的工程質量和人身安全。⑶熟悉施工現場環(huán)境，摸清施工范圍內的地下管線、地下構筑物、危險建筑等分布情況。⑷按照混凝土強度的設計要求，做水下混凝土配合比、施工配合比，滿足鉆孔樁灌注混凝土的要求。2、機具準備沖擊鉆機大致分為兩類:一類是沖擊式鉆機，配有鉆架及起吊、沖擊等全套設備。另一類是帶有離合器的雙筒卷揚機組成的簡易沖擊鉆具，其鉆架和設備由施工單位根據工地條件自行設計組拚。施工單位可根據鉆孔直徑、深度、土層情況、供應條件選擇適當的鉆機。3、場地準備鉆孔場地的平面尺寸應按樁基設計的平面尺寸、鉆機數量和鉆機底座平面尺寸、鉆機移位要求以及其它配合施工機具設施布置等情況決定。施工場地或工作平臺的高度應考慮施工期間可能出現的高水位或潮水位，并高出其上0.5～1.0m。二、樁位測定根據設計資料，復核樁位軸線控制網和高程基準點。確定樁位中心，以中心為圓心，以大于樁身半徑在四周設立十字護樁，做好標記并固定好。經駐地監(jiān)理工程師核查、批準后開鉆。三、護筒施工1、護筒的作用護筒有固定樁位，引導鉆頭方向，隔離地面水、避免其流入孔內，保護孔口不坍塌，并保證孔內水位（泥漿）高出地下水或施工水位一定高度，形成靜水壓力（水頭），以保護孔壁免于坍塌等作用。2、鋼護筒的一般要求⑴用鋼板制成的埋設護筒，應堅實不漏水；護筒入土較深時，宜以壓重、振動、錘擊或輔以護筒內除土等方法沉入。⑵沖擊鉆護筒內徑比樁徑宜大20～40cm；深水處的護筒內徑比樁徑宜大40cm。⑶護筒頂端高度宜高出地下水位1.5～2.0m；護筒處于旱地時，其頂端還應高出地面0.3m。⑷護筒的埋設深度：旱地或淺水處，粘質土中不小于1.0～1.5m，對于砂類土應將護筒周圍0.5～1.0m范圍內圖挖除，夯填粘質土至護筒底0.5m以下；冰凍地區(qū)應埋入凍土層以下0.5m；在深水河床為軟土、淤泥、砂土時，護筒底埋置深度應不小于局部沖刷線下1.0～1.5m。當軟土、淤泥層較厚時應盡可能深入到不透水層粘性土內1.0～1.5m。3、護筒的制作鋼護筒在普通作業(yè)場合及中小孔徑條件下，一般采用厚6～8mm的鋼板制作。為增加剛度，防止變形，可在護筒上下端和中部的外側各焊接一道加勁肋。鋼護筒在深水、復雜地質及大孔徑等條件下，一般需要通過設計計算確定。4、鋼護筒埋設鋼護筒埋設工作是沖擊鉆機施工的開端，護筒平面位置與豎直度準確與否、護筒周圍和護筒底腳是否緊密、不透水，對成孔、成樁的質量都有重大影響。埋設前，先準確測量放樣，保證鋼護筒頂面位置偏差不大于50mm，埋設中保證鋼護筒斜度不大于1%。設計另有要求時，必須滿足設計要求并嚴格保持護筒的豎直位置。⑴旱地或岸灘埋設護筒當地下水位在地面以下超過1m時，可采用挖埋法。當樁位處的地面標高與施工水位（或地下水位）的高差小于1.5～2.0m時，宜采用填筑法安設護筒。⑵在水深小于3m的淺水處埋設護筒一般采用圍堰筑島，筑島頂面應高出施工水位1.5～2.0m；也可適當護筒頂面標高，以減少筑島體積，然后按旱地埋設護筒的方法施工。⑶在水深3m以上的深水河床沉入護筒在深水中沉入護筒，其主要施工工序為搭設工作平臺、護筒定位導向架、下沉護筒等。用吊機將底節(jié)護筒放置在導向架內停住，導向架一般用型鋼制成，然后再將上一節(jié)護筒吊放27在下節(jié)護筒之上，將兩節(jié)護筒連成一體。連接時兩節(jié)護筒均要求豎直，接縫線吻合良好，接縫密合、不漏水。筒節(jié)長度按起吊能力確定。護筒沉放至護筒頂面高于平臺約1.5m處時，繼續(xù)接高，然后采用空氣吸泥機吸泥、抓泥、振動等方法使護筒沉入河床面以下所需要的深度。四、鉆機安放待護筒埋設好后，安裝沖擊鉆機，將鉆機對位，安裝好鉆架，對準樁孔中心。采用長護筒時，每次護筒跟進后，鉆架應按變更后的護筒底中心重新對位，要反復核對中心位置，以免造成打壞護筒或斜孔。根據鉆頭重量及安全系數確定鋼絲繩直徑，并注意要有出廠合格證，檢查鋼絲繩的質量，要求優(yōu)質柔韌，無死彎和斷絲。鋼絲繩要有足夠的長度，即以卷揚機滾筒起到設計最深的樁底標高，滾筒上要留有7圈以上的富余量，繩尾必須錨固在滾筒上。鋼絲繩與鉆頭的連接宜采用鎢金套，也可采用轉向套連接。五、泥漿調制與循環(huán)系統(tǒng)設置鉆孔泥漿由水、粘土（或膨潤土）和添加劑組成，對于黏結性好的巖土層，可采用清水鉆進工藝，無需泥漿護壁。而對于松散易坍塌地層，或有地下水分布，孔壁不穩(wěn)定，必須采用靜態(tài)泥漿護壁鉆進工藝，向孔內投入護壁泥漿進行護壁。六、鉆孔施工沖擊正循環(huán)鉆進適用于大卵石層中鉆孔和巖溶地區(qū)鉆孔。沖吸反循環(huán)鉆機鉆進適用于雜填土層、粘土層、砂卵礫石層、風化及微風化基巖等地質條件。1、開孔開孔前應在護筒內多加一些粘土塊，如土質疏松，還要混入一定數量的小片石，借鉆頭沖擊力把泥膏、石塊擠向孔壁，以加固護筒刃腳。為防止沖擊震動使鄰孔孔壁坍塌或影響鄰孔已灌注混凝土的凝固，應待鄰孔混凝土達到2.5MPa抗壓強度后，方可開鉆。2、鉆機正常鉆進時，應注意以下事項：⑴開始鉆孔時，宜采用小沖程，使成孔堅實、豎直、圓順，對繼續(xù)鉆孔起導向作用。鉆進深度超過鉆頭全高加沖程后，方可進行正常沖擊，沖程以2.0～3.0m為宜。但在下列情況時，應采用2.0m以下的中低沖程：在斜面開孔及在護筒內和在護筒刃腳以下2.0～3.0m范圍內鉆進時；在停鉆投泥重新開鉆時；當遇到局部砂層或溶洞時；在拋石回填重鉆以及在處理特殊情況時。⑵鉆孔時應對不同的地層采用不同的沖擊方法，以保證鉆孔質量和鉆孔的順利進行。⑶在取渣后或因其他原因停鉆后再次開鉆，應由低沖程逐漸加大到正常沖程，以免卡鉆。⑷鉆機正常鉆進時要注意均勻地松放鋼絲繩的長度。一般在松軟土層中每次可松繩5～8cm，在密實堅硬土層每次可松繩3～5cm；應注意防止松繩過少，形成“打空錘”，使鉆機、鉆架及鋼絲繩遭受損壞，松繩過多，則會降低鉆進速度，嚴重時會使鋼絲繩纏繞而發(fā)生事故。⑸應在鋼絲繩上用油漆標注長度標志，以便正確控制沖程。3、取渣破碎的鉆渣部分和泥漿一起擠入孔壁，大部分靠取渣筒清除孔外，故在沖擊一定時間后，應將沖擊錘提出，換上取碴筒取碴。一般在密實堅硬土層純鉆進尺小于5～10cm/h、松軟地層純鉆進尺小于15～30cm/h時應進行取渣；或每鉆進進尺0.5～1.0m時取一次碴，每次4～5筒，或取渣至泥漿池內含渣顯著減少，無粗顆粒，相對密度恢復正常為止。在開孔階段，為使鉆渣擠入孔壁，可待鉆進4～5m后再取渣，正常鉆進每班取渣應不少于一次。取渣后應及時向孔內添加泥漿以維持水頭高度。投放粘土自行造漿時，一次不可投入過多，以免粘鉆頭、卡鉆頭。4、鉆孔事故的預防及處理⑴坍孔各種鉆孔方法都可能發(fā)生坍孔事故，坍孔的表征是孔內水位突然下降，孔口冒細密的水泡，出碴量顯著增加而不見進尺，鉆機負荷明顯增加等。坍孔的預防和處理如下：在松散粉砂土和流砂中鉆進時，應控制進尺速度，選用較大相對密度、粘度、膠體率的28泥漿或高質量泥漿。汛期或潮汐地區(qū)水位變化過大時，應采取升高護筒，增高水頭。發(fā)生孔口坍塌時，可立即拆除護筒并回填鉆孔，重新埋設護筒再鉆。如發(fā)生孔內坍塌，判明坍塌位置，回填砂（或粘土）混合物到坍孔處以上1～2m，如坍孔嚴重時應全部回填，待回填物沉積密實后再行鉆進。吊入鋼筋籠時應對準孔中心豎直插入，嚴防觸及孔壁。⑵斜孔斜孔的預防和處理如下：安裝鉆機時要鉆架和護筒中心二者應在一條豎直線上，并經常檢查校正。鉆桿接頭應逐個檢查，及時調整，當鉆桿彎曲時，要用千斤頂及時調直。在有傾斜的軟、硬地層鉆進時，應吊著鉆桿控制進尺，低速鉆進，或回填片石沖平后再鉆進。⑶擴孔和縮孔擴孔：若只孔內局部發(fā)生坍塌而擴孔，鉆孔仍能走到設計深度則不必處理。若因擴孔后繼續(xù)坍塌影響鉆進，應按坍孔事故處理?？s孔：為防止縮孔，要及時修補磨損的鉆頭，使用失水率小的優(yōu)質泥漿護壁并須快速慢進，并復鉆二、三次；或者使用卷揚機吊住鉆頭上下、左右反復掃孔以擴大孔徑，直至使縮孔部位達到設計孔徑要求為止。⑷梅花孔（或十字孔）梅花孔（或十字孔）的處理方法如下：應經常檢查轉動裝置的靈活性，及時修理或更換失靈的轉向裝置。選用適當粘度和相對密度的泥漿。用低沖程時，每沖擊一段換用高一些的沖程沖擊，交替沖擊修整孔形。出現梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填重鉆。⑸卡鉆卡鉆處理方法如下：處理卡鉆應先弄清情況，針對卡鉆原因進行處理。宜待鉆頭有松動后方可用力上提，不可盲動，以免造成越卡越緊。當為梅花卡鉆時，若鉆頭向下有活動余地，可使鉆頭向下活動至孔徑較大方向提起鉆頭，也可松一下鋼絲繩，使鉆頭轉動一個角度，有可能將鉆頭提出。卡鉆不宜強提以防坍孔、埋鉆。宜用由下向上頂撞的辦法，輕打卡點的石頭，有時使鉆頭上下活動，也能脫離卡點或使掉入的石塊落下。用較粗的鋼絲繩帶打撈鉤或打撈繩放進孔內，將鉆頭勾住后，與大繩同時提動，或交替提動，并多次上下、左右擺動試探，有時能將鉆頭提出。在打撈過程中，要繼續(xù)循環(huán)泥漿，防止沉淀埋鉆。用壓縮空氣管或高壓水管下入孔內，對準鉆頭一側或吸錐處適當沖射，使卡點松動后強行提出。實用專門加工的工具將頂住孔壁的鉆頭拔正。用以上方法提升卡鉆無效時，可試用水下爆破提鉆方法。將防水炸藥（少于1kg）放入孔內，沿錐的溜槽放到錐底，而后引爆，震松卡鉆鉆頭，再用卷揚機和鏈滑車同時提拉，一般是能提出的。⑹掉鉆落物預防措施如下：開鉆前應清除孔內落物，零星鐵件可用電磁鐵吸取，較大落物和鉆具也可用沖抓錐打撈，然后在護筒口加蓋。經常檢查鉆具、鉆桿、鋼絲繩和聯結裝置。為便于打撈落錐，可在沖擊錐或其它類型的鉆頭上預先焊打撈環(huán)、打撈桿，或在錐身上圍捆幾圈鋼絲繩。⑺糊鉆和埋鉆預防和處理辦法：清除泥包，調節(jié)泥漿的相對密度和粘度，適當增大泵量和向孔內投入適量砂石解決泥包糊鉆，還應減小沖程適當控制進尺，若已嚴重糊鉆，應停鉆，清除鉆碴。29七、成孔檢查在成孔過程中、終孔后及澆筑混凝土前，均需對鉆孔進行階段性的成孔質量檢查。成孔檢查方法根據孔徑的情況來定，當鉆孔為干孔時，可用重錘將孔內的虛土夯實，再直接用測繩及測孔器測；若孔內存在地下水，則采用水下灌注混凝土施工的方法進行鉆孔的測孔工作。經質量檢查合格的樁孔，及時灌注混凝土。沖孔到設計標高時施工單位要立即檢查孔位、孔深、孔徑、孔形、斜度，用測繩測量孔深并記錄，鉆孔完成后應用檢孔器檢測孔徑，檢孔器用鋼筋制作，高度為鉆孔直徑的4～6倍，直徑與鉆孔樁直徑相同。用測壁(斜)儀或鉆桿垂線法檢查傾斜度，合格后方可清孔。八、清孔當鉆孔深度達到設計標高，其孔深和孔徑滿足設計要求后，就可以進行清孔。1、清孔的方法⑴抽漿法清孔：抽漿清孔比較徹底，適用于各種鉆孔方法的摩擦樁、支承樁和嵌巖樁。但孔壁易坍塌的鉆孔使用抽漿法清孔時，操作要注意，防止坍孔。⑵換漿法清孔清孔分兩次進行，第一次，鉆孔深度距設計孔底標高1米左右時，將泥漿池中的泥漿全部放掉，向孔中投入約10m3粘土重新造漿替換原來的泥漿；孔深達到設計孔底標高后，鉆頭在孔底1.5米范圍內上下緩慢活動，泥漿繼續(xù)循環(huán)約2小時，并適當加入清水降低泥漿比重。泥漿指標滿足要求，相對密度1.05～1.1，粘度17～20s，含砂率＜2%之后，再將鉆頭提出，下檢孔器，檢查合格后，即可下鋼筋籠和砼灌注導管，然后進行第二次清孔。第二次清孔時，先將砼灌注導管插入孔底，然后蓋上悶頭，接上泥漿管，開動泥漿泵，讓泥漿循環(huán)，直到孔底檢測沉淀厚度滿足規(guī)范要求。2、清孔的質量要求⑴孔底沉淀土的厚度不大于設計規(guī)定。⑵清孔后的泥漿性能指標：含砂率不大于2%，相對密度為1.03～1.10，粘度為17s～20s，膠體率≥98%，各項指標在鉆孔的頂、中、底部分別取樣檢驗，以其平均值為準。九、鋼筋籠加工及吊放吊放鋼筋籠入孔時應對準孔徑，保持垂直，輕放、慢放入孔，入孔后應徐徐下放，不宜左右旋轉。若遇阻礙應停止下放，查明原因進行處理，嚴禁高提猛落和強制下放，詳見專項工藝。十、混凝土灌注水下混凝土工程一般采取直升導管法施工。用直升導管法澆筑水下混凝土時，混凝土拌合物是通過導管下口，進入到初期澆筑的混凝土（作為隔水層）下面，頂托著初期澆筑的混凝土及其上面的泥漿或水上升。為使?jié)仓ぷ黜樌M行，應盡量縮短澆筑時間，堅持連續(xù)作業(yè)，使?jié)仓ぷ髟谑着炷脸跄郧暗臅r間內完成。水下混凝土塌落度應采用18～22cm，細骨料宜采用河砂，粗骨料宜采用卵石，其粒徑可采用2～3cm。灌注混凝土開盤后，首批連續(xù)入孔混凝土量，必須滿足導管底節(jié)埋入混凝土深度不小于1.0m，并不宜大于3.0m。水下混凝土應連續(xù)灌注，不得中間停頓。在灌注中，要根據灌注速度提升導管，但導管埋入混凝土的深度，應控制在2m～6m。水下混凝土灌注面，宜高出樁頂設計標高1.0m，以便清除浮漿，確?；炷临|量，詳見第14章水下混凝土專項工藝。6施工機械及工藝裝備1、沖擊鉆機：沖擊鉆機主要由鉆架、卷揚機、鉆頭、泥漿泵組成。2、泥漿循環(huán)和凈化處理：泥漿循環(huán)系統(tǒng)主要由泥漿池、高壓泥漿泵、出漿管和進漿管四大部分組成。泥漿機械凈化法設備為泥漿分離器凈化。3、清孔設備：清孔設備主要有撈渣筒、泥石泵、泥漿泵、空氣吸泥機等。4、混凝土機械：混凝土攪拌站、混凝土攪拌運輸車、混凝土泵車、導管、漏斗、溜槽、儲料斗等。5、測量設備：水準儀、全站儀等。6、試驗設備：混凝土試模，臺秤，萬能材料試驗機、壓力機等。7、電力設備：內燃發(fā)電機、變壓器。307作業(yè)組織8安全生產與環(huán)境保護1、安全生產⑴、應遵照執(zhí)行《鐵路橋涵工程施工安全技術規(guī)程》（TB10303-2009）和《橋路工程基本作業(yè)施工