機(jī)械泥漿鉆沖成孔與水下灌注樁技術(shù)監(jiān)控措施

機(jī)械泥漿鉆沖成孔與水下灌注樁技術(shù)術(shù)本文簡(jiǎn)述樁基礎(chǔ)礎(chǔ)：樁是深入土層的的柱型構(gòu)件，樁樁與連接樁頂頂?shù)某信_(tái)組成成深基礎(chǔ)，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱樁基，其其作用是將上上部結(jié)構(gòu)的荷荷載，通過較較軟地層或水水傳遞到深部部較堅(jiān)硬的壓壓縮性小的土土層或巖層。一一般房屋基礎(chǔ)礎(chǔ)工程中、樁樁主要承受垂垂直的軸向荷荷載，在河港港、橋梁、高高聳塔型建筑筑、樁基通過過作用于樁尖尖（或稱樁端端、樁底）的的地層阻力和和樁周圍土層層的摩阻力來來支承軸向荷荷載依靠樁土土層的側(cè)向阻阻力支承水平平荷載。但是在各類大口口徑機(jī)械成孔孔樁基礎(chǔ)施工工工藝中，在在不同的地區(qū)區(qū)及不同地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造和復(fù)雜雜地層的地質(zhì)質(zhì)成因，在施施工中常遇到到的技術(shù)難度度及質(zhì)量，安安全事故處理理。復(fù)雜地層的地質(zhì)質(zhì)成因：地質(zhì)因素是產(chǎn)生生復(fù)雜地層的的內(nèi)在因素，巖巖石受地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，風(fēng)風(fēng)化作用，地地下水等的影影響，而使巖巖石的穩(wěn)定性性質(zhì)是由組成成巖石的礦物物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)所決定的。對(duì)對(duì)未遭受地質(zhì)質(zhì)破壞的巖層層來講，巖石石組成的礦物物成分硬質(zhì)高高，結(jié)構(gòu)越致致密，膠結(jié)程程度越好，強(qiáng)強(qiáng)度越高，巖巖石也就愈堅(jiān)堅(jiān)硬，穩(wěn)定性性也越高，相相反，組成巖巖石的礦物質(zhì)質(zhì)較軟，結(jié)構(gòu)構(gòu)強(qiáng)度很低，巖巖石均比較松松散，例如：：素填土、雜雜填土及第四四系的沖積層層、復(fù)蓋層等等、這類地層層主要是由水水（或風(fēng)）的的搬運(yùn)沉積而而成，是由粘粘土、砂、卵卵礫石，碎石石等組成，其其特點(diǎn)是松軟軟無膠結(jié)具有有良好的透水水性（粘土除除外）穩(wěn)定性性差，在這類類地層中鉆進(jìn)進(jìn)沖擊，易出出現(xiàn)孔壁坍塌塌、掉塊、探探頭石、漏水水、漏失泥漿漿等現(xiàn)象，故故在這類地層層鉆進(jìn)沖擊成成孔過程中，正正確地選擇泥泥漿沖洗液類類型和泥漿的的比重及粘度度，維護(hù)孔壁壁穩(wěn)定，防止止縮徑、坍塌塌、掉塊、漏漏失（或漏水水）的重要措措施。機(jī)械沖擊成孔灌灌注樁1.適用范圍及及原理：沖擊鉆成孔施工工法是采用沖沖擊式鉆機(jī)或或卷揚(yáng)機(jī)帶動(dòng)動(dòng)一定重量的的沖擊鉆頭，在在一定的高度度內(nèi)使鉆頭提提升，然后突突放使鉆頭自自由降落，利利用沖擊動(dòng)能能沖擠土層或或破碎巖石形形成樁孔，再再用淘渣筒或或其它方法將將泵送泥漿至至孔底進(jìn)行循循環(huán)將鉆渣巖巖屑排出孔外外。每次沖擊擊之后，沖擊擊鉆頭在鋼絲絲繩轉(zhuǎn)向裝置置帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)一定的角度度，從而使樁樁孔得到規(guī)則則的圓形斷面面。其優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：用沖擊方方法破碎巖土土，尤其是破破碎有裂隙、溶溶洞、溶槽的的堅(jiān)硬巖土，所所消耗的功率率小，破碎效效果好。同時(shí)時(shí)在沖擊土層層和破碎地層層時(shí)所產(chǎn)生的的沖擊擠壓作作用，形成的的孔壁較為堅(jiān)堅(jiān)固，相對(duì)減減少了破碎體體積，對(duì)裂隙隙、溶洞、溶溶槽充填從而而節(jié)省了大量量的砼。在沖沖擊過程中為為確保樁基質(zhì)質(zhì)量，在裂隙隙、巖溶地層層鉆進(jìn)時(shí)，做做到下列事項(xiàng)項(xiàng)：沖擊鉆頭頭操作平穩(wěn)，盡盡可能少碰孔孔壁；先用較較圓形沖頭，沖沖程宜小不宜宜大于0.5m；遇到裂隙隙，漏失泥漿漿時(shí)，可邊沖沖擊邊投入粘粘土，碎石、毛毛石，直至穿穿過裂隙，漏漏失泥漿地帶帶，能有效避避免了垮孔、卡卡鉆事故；遇遇溶洞時(shí)，可可減少?zèng)_程和和懸距進(jìn)行邊邊沖邊向孔內(nèi)內(nèi)投入小毛石石或碎石，以以沖擠到溶洞洞內(nèi)充填物中中作骨架，慢慢慢穿過溶洞洞地帶，當(dāng)遇遇到易垮塌地地層時(shí)，能迅迅速將鉆頭提提離孔底及孔孔口外。缺點(diǎn)：在利用鋼絲繩牽牽引沖擊鉆頭頭進(jìn)行沖擊鉆鉆進(jìn)時(shí)，大部部分作業(yè)時(shí)間間消耗在提放放鉆頭、掏渣渣、孔樁糾斜斜上、鉆進(jìn)效效率較低。隨隨著孔樁的加加深，掏渣時(shí)時(shí)間和孔底清清渣時(shí)間均增增加，而且在在內(nèi)沖頭遇到到溶槽、溶洞洞、造成沖頭頭倒錘、卡錘錘、梅花孔的的控制能力較較低，從而對(duì)對(duì)孔樁的垂直直度及孔。2.泥漿調(diào)制及及泥漿護(hù)壁攜攜渣原理：=1\*GB3①、在孔樁附近近挖寬2.00米長(zhǎng)3.5米深1.00米的泥漿池池一個(gè),并安裝泥漿漿專用泥漿攪攪拌機(jī)一臺(tái)，并并使用膨潤(rùn)土土或優(yōu)質(zhì)粘土土再添加聚炳炳烯酰胺(PH)和火堿羚甲甲千維素(CMC)),CMC為羚甲基，（caboxxymethhyi）與千維素素（celluulose）以及乙醚醚化合成的鈉鈉鹽，是具有有水溶性與電電離性能的高高分子物質(zhì)，與與水泥幾乎不不發(fā)生作用，但但這樣的泥漿漿成本過高。=2\*GB3②、在孔樁內(nèi)填填入粘性好、含含砂量少的優(yōu)優(yōu)質(zhì)粘土，通通過沖擊鉆頭頭反復(fù)沖擊形形成攪拌原理理，讓新投入入的優(yōu)質(zhì)粘土土和孔內(nèi)原生生土水的混合合物制成密度度大于1.4以上的粗糙糙泥漿，在不不抽水的情況況下，泥漿在在孔內(nèi)對(duì)孔壁壁產(chǎn)生一定的的靜水壓力，可可抵抗作用在在孔壁的側(cè)向向土壓力和水水壓力，防止止坍孔。同時(shí)時(shí)失水量小的的孔，泥漿會(huì)會(huì)在孔壁上形形成薄而堅(jiān)韌韌的泥皮可防防止泥漿漏失失，防止?jié)B入入孔壁的自由由水，從而對(duì)對(duì)孔壁具有良良好的保護(hù)作作用。泥漿具具有一定的粘粘度和包裹性性，它能將孔孔內(nèi)因沖擊孔孔底而產(chǎn)生的的土渣、巖屑屑、在泥漿泵泵的作用下懸懸浮起來，并并通過泥漿循循環(huán)置換出孔孔樁外完成泥泥漿對(duì)孔樁清清渣工作。施工工藝流程：：施工程序：=1\*GB3①、樁位測(cè)定：：樁孔經(jīng)放樣樣效對(duì)后進(jìn)行行護(hù)筒埋置，或或人工挖孔砼砼支護(hù)。=2\*GB3②、設(shè)置護(hù)筒：：（或人工砼砼支護(hù)）。護(hù)護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比比沖擊鉆頭直直徑大200至300㎜，如直徑徑大于1.00m的護(hù)筒如果果鋼硬度不夠夠時(shí)，可在頂頂端焊加強(qiáng)環(huán)環(huán)，在護(hù)筒外外壁焊豎向加加肋筋，護(hù)筒筒過于太大,可改用人工工支護(hù)砼。=3\*GB3③、安裝沖擊鉆鉆機(jī):沖擊鉆進(jìn)、清清除沉渣（用用掏渣筒或泥泥漿泵循環(huán)），沖沖擊鉆進(jìn)在鋼鋼絲繩沖擊過過程中，最重重要的問題是是如何保證沖沖擊鉆頭在孔孔內(nèi)以最大的的加快速度下下落，以增加加沖擊功能，故故應(yīng)在不同地地層選擇合理理沖擊頭的重重量：沖擊鉆鉆頭的重量一一般按其沖孔孔直徑每100㎜/㎡取100-1140㎏為宜，對(duì)對(duì)于硬巖石層層或刃腳較長(zhǎng)長(zhǎng)的鉆頭取最最大值，相反反取最小值，選選擇合理的沖沖擊懸距，最最優(yōu)懸距是保保證鉆頭最大大切入深度而而使鋼絲繩沒沒有懸距正常常之間。懸距距過大或過小小鋼絲繩抖動(dòng)動(dòng)劇烈，懸距距正常，鉆機(jī)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，鉆鉆進(jìn)效率高。沖沖擊行程和沖沖擊頻率是指指沖擊梁在下下死點(diǎn)鉆頭提提至最高點(diǎn)時(shí)時(shí)鉆頭底刃面面距孔底的沖沖擊次數(shù)，一一般沖擊頻率率為40-48次/分為宜，沖沖擊鉆進(jìn)孔樁樁施工總的原原則是根據(jù)地地層情況，合合理選擇鉆進(jìn)進(jìn)技術(shù)參數(shù)。少少松長(zhǎng)繩，勤勤松短繩，（指指次數(shù)）勤掏掏渣，或泥漿漿正循環(huán)時(shí)、勤勤清理泥漿槽槽和泥沙沉淀淀池。沖擊鉆鉆機(jī)沖擊進(jìn)尺尺原理見示圖圖：圖1控制合適的泥漿漿比重：施工時(shí)，要先在在孔口埋設(shè)護(hù)護(hù)筒，或人工工砼支護(hù)，然然后鉆機(jī)就位位，使沖擊錘錘中心對(duì)準(zhǔn)樁樁孔中心，開開始應(yīng)低錘密密擊，在松散散、松軟土層層中應(yīng)及時(shí)加加片石，砂礫礫石和粘土夯夯實(shí)及泥漿護(hù)護(hù)壁，使孔壁壁被擠壓密實(shí)實(shí)直至孔深達(dá)達(dá)護(hù)筒底以下下3-4m后，才可加加快速度，將將錘提高至正正常高度進(jìn)行行沖擊，并隨隨時(shí)測(cè)定和控控制泥漿比重重，各婁土層層中的沖程和和泥漿比重關(guān)關(guān)系：在護(hù)筒筒中及其刃腳腳下3m,低沖程1m左右，泥漿漿比重1.2至1.5,土層松軟時(shí)時(shí)投入片石和和粘土塊將造造成堅(jiān)實(shí)孔壁壁。粘性土.粉土層用中.低沖程1至2m,加清水或稀稀泥漿，經(jīng)常常清除鉆頭上上的泥塊，防防粘鉆.吸鉆.提高鉆進(jìn)效效率。粉.細(xì).中.粗砂層用中中沖程2至3m泥漿比重1.2至1.5，投入粘土土，勤沖，勤勤掏渣將孔反復(fù)沖沖擊造成堅(jiān)實(shí)實(shí)孔壁，可以以防止坍孔。砂砂卵石層用中中.高沖程2至4m，泥漿比重1.3左右，多投投粘土，減少少投石量，這這時(shí)可以加大大沖擊能量，提提高鉆進(jìn)效率率。基巖用高高沖程3至4m，加快沖擊擊頻率8至12次/min，泥漿比重1.3左右，加大大沖擊能量，提提高鉆進(jìn)效率率。軟弱土層層或塌孔回填填重鉆就用低低沖程反復(fù)沖沖擊，加粘土土夾小片石，泥泥漿比重1.3至1.5將造成堅(jiān)實(shí)實(shí)孔壁。淤泥泥層用低沖程程0.75至1.50m增加碎石和和粘土投量，邊邊沖擊邊投入入，碎石和粘粘土擠入孔壁壁，增加孔壁壁穩(wěn)定性，當(dāng)當(dāng)泥漿達(dá)到泥泥漿泡和度時(shí)時(shí)，需及時(shí)外外排稀釋，否否則嚴(yán)重影響響沖擊進(jìn)尺。水下混凝土灌注注灌注水下混凝土土的方法主要要有以下幾種種：預(yù)填骨料的灌混混凝土。箱底張開法灌注注混凝土。用混凝土泵送法法。用導(dǎo)管法。在泥漿護(hù)壁鉆孔孔灌注樁施工工中幾乎都用用導(dǎo)管法。故故本節(jié)只講介介導(dǎo)管法灌注注水下混凝土土的施工。1、導(dǎo)管管或注混凝土土的基本原理理所謂導(dǎo)管法是將將密封連接的的鋼管作為水水下混凝土的的灌注通道,其底部以適適當(dāng)?shù)臐舛嚷衤裨诠嗳氲幕旎炷涟韬衔镂飪?nèi),在一定的落落差壓力作用用下,形成連續(xù)密密實(shí)的混凝土土樁身.導(dǎo)管法灌注混凝凝土的優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)=1\*GB3①、優(yōu)點(diǎn)：能向向水深處迅速速地灌注大量量混凝土，不不用排水、利利用有利的地地下條件對(duì)混混凝土進(jìn)行標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)（即即養(yǎng)護(hù)條件接接近于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)養(yǎng)護(hù)，作業(yè)設(shè)設(shè)備和器具簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，能適應(yīng)應(yīng)各種施工條條件。=2\*GB3②、缺點(diǎn)：由于于是水下混凝凝土，故每立立方米混凝土土的水泥量比比一般混凝土土要多，在樁樁頂形成混凝凝土浮漿層較較厚，要精心心的管理，否否則稍有疏忽忽，就會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)斷樁，不易易保證混凝土土的質(zhì)量，灌灌注量大時(shí)，作作業(yè)時(shí)間和勞勞動(dòng)強(qiáng)度都比比較大。導(dǎo)管灌注的主要要機(jī)具：主要要機(jī)具有：向向水下輸送混混凝土用的導(dǎo)導(dǎo)管，導(dǎo)管送送料用的漏斗斗；初灌量大大時(shí)，還應(yīng)配配備儲(chǔ)料斗；；首批混凝土土填充導(dǎo)管的的隔離混凝土土與導(dǎo)管內(nèi)水水所用的器具具，如滑閥、隔隔水塞和漏斗斗拉蓋、導(dǎo)管管底蓋，但是是，大口徑樁樁所用的導(dǎo)管管口徑相應(yīng)較較大，用底蓋蓋隔離水，大大口徑導(dǎo)管因因泥漿浮力大大而無法將導(dǎo)導(dǎo)管下至孔底底，故采用漏漏斗拉蓋法，就就是在漏斗底底處設(shè)置，用用鋼繩連接，拉拉蓋當(dāng)儲(chǔ)料斗斗儲(chǔ)滿混凝土土后將用機(jī)具具拉開拉蓋。根據(jù)不同需要進(jìn)進(jìn)行套管選擇擇參考表1：表1套管內(nèi)徑（mm）適用樁徑（mm）通過混凝土能力力（m3/h）導(dǎo)管壁厚（mmm）連接方式備注無縫鋼管鋼板卷管200600-12000108-94-5絲扣或法蘭導(dǎo)管的連接或卷卷制焊縫必須須密封，不得得漏水230-2555800-1800015-179-105法蘭或插接300≧15002510-116注：本表大多數(shù)數(shù)參數(shù)摘自江江西省地礦局局“鉆孔灌注樁樁施工規(guī)程”1989年4月。漏斗拉蓋法示意意圖2、3：安全與孔內(nèi)事故故及處理：沖擊鉆機(jī)施工時(shí)時(shí)，根據(jù)不同同地層，使用用不同沖頭，，是是確保安全施施工和提高效效益有著直接接關(guān)系的，但但是在任何地地區(qū)施工中，孔孔內(nèi)事故都是是無法被免除除，例如貴陽陽醫(yī)學(xué)院學(xué)術(shù)術(shù)交流中心工工地，在施工工過程中所遇遇到的幾個(gè)典典型事故：ZKB11，設(shè)計(jì)樁徑1.6m，設(shè)計(jì)孔深11.066m，在孔深進(jìn)進(jìn)入10.70處，操作人人員將機(jī)具正正常提下鉆頭頭，對(duì)孔樁的的過厚泥皮進(jìn)進(jìn)行機(jī)械式剝剝蝕，突然出出現(xiàn)嚴(yán)重卡鉆鉆事故，經(jīng)分分析是嚴(yán)重的的下卡事故，其其該地區(qū)地層層屬于典型喀喀什特地層，溶溶洞、溶槽、裂裂隙、特別嚴(yán)嚴(yán)重，在事故故處理中，非非常困難。①、該地區(qū)地地下水特別豐豐富進(jìn)行人工工護(hù)壁挖掘處處理時(shí)，又不不能抽地下水水。②、由于在鬧鬧市及居民住住宅區(qū)，又不不能采用爆破破震動(dòng)沖頭底底部。初步方案有兩個(gè)個(gè)：①我們?cè)谠杏械囊黄诠こ坛讨?，我們?cè)?jīng)處理過ZKX566#孔樁，樁鏡鏡徑1.3m，在孔深14.5m處沖頭被卡卡，采用了加加大提升能力力，（吊車協(xié)協(xié)助），后又又采用鉤鏈?zhǔn)绞降蹂N上打無無果，最后采采用GQ12回旋鉆機(jī)，采采用保徑1.3m銅狀鉆頭切切鉆到?jīng)_頭底底部，但是反反復(fù)切鉆十七七次，才進(jìn)入入到鉆頭底部部，雖處理好好了該事故，但但是花費(fèi)了大大量的人力、物物力。當(dāng)時(shí)處處理該事故見見示圖：圖4所以在處理ZKKX11#孔時(shí)，就改改用處理方案案，用壓力千千斤頂50噸2個(gè)，在孔口口上架設(shè)鋼軌軌4-6根，用1