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旋挖桩施工常见技术问题处理
2019-07-01    by : 五创设备
近年来,随着国内建筑业的不断壮大,建筑基础施工技术也在不断发展和进步。旋挖桩的使用越来越得到施工企业的认可,旋挖桩施工技术已在基础施工中逐步推广并广泛应用。笔者多年从事旋挖桩施工技术工作,通过与其他桩基施工技术对比,就旋挖桩施工技术存在的优势和实际施工中常见问题的处理做简要的分析。

1.旋挖桩施工的优势

1.1适应性广泛

在硬土地层,旋挖钻机由于采用动力头装置,动力头的给进力加上钻杆的重量,钻进能力强。对软土、硬土、沙砾和风化岩石均适用,钻进速度快,深受施工企业认可。

 

1.2成孔速度快

一般情况下,旋挖钻机的钻孔与成孔速度可以达到1-1.5m/min,旋挖钻机的成孔速度快,在保证整体施工进度的基础上,有效节省了工期,减少了施工投入。据统计,在相同的地层中,旋挖钻机的成孔速度是循环钻机的5-10倍之间。

 

1.3桩孔对位方便、准确

在旋挖桩施工中,旋挖钻机操作人员可以利用先进的电子控制设备进行桩孔的定位,并保证旋挖钻机始终处于最佳的钻进状态,这是传统的循环钻机无法达到的。

 

1.4桩的承载力高

由于旋挖钻机的特殊成孔工艺,其钻头的多次上下往复,使孔壁粗糙、不易产生缩径。与传统的钻孔桩相比,旋挖桩的承载力显著提高。

 

1.5行走移位方便

旋挖钻机的履带机构可将钻机方便地移动到所要到达的位置,而不像传统循环钻机移位那么繁琐,从而加快了施工速度,对场地的适应能力极强。

 

1.6环保特点突出

旋挖钻机是采取动力头的循环形式,其基本工作原理为:使用螺旋钻头与旋挖斗,通过强大的扭矩将土、砂砾等钻进中产生的钻渣直接进行旋转挖掘,并快速提指至孔外;旋挖桩在施工中无需设置泥浆支护结构,实现了较为环保的干法施工,有利于改善施工现场的作业环境。

 

2.旋挖桩钻进施工中易出现的问题及解决措施

2.1卡埋钻具

发生的原因:①较疏松的砂卵层或流砂层,孔壁易发生大面积塌方而造成埋钻;②粘泥层一次进尺太深孔壁易缩径而造成卡钻;③钻头边齿、侧齿磨损严重而无法保证成孔直径,钻筒外壁与孔壁间无间隙,如钻进过深,则易造成卡钻;④因机械事故而使钻头在孔底停留时间过长,导致钻头筒壁四周沉渣太多或孔壁缩径而造成卡埋钻。

处理卡埋钻的方法:①直接起吊法,即用吊车或液压顶升机直接向上施力起吊;②钻头周围疏通法,即用反循环或水下切割等方法,清理钻筒四周沉渣,然后再起吊;高压喷射法,即在原钻孔两侧对称打2个小孔(小孔中心距钻头边缘0.15m左右) ,然后下入喷管对准被卡的钻头高压喷射,直至两孔喷穿,使原孔内沉渣落入小孔内,即可回转提升被卡钻头;③护壁开挖法,即卡钻位置不深时,用护筒、水泥等物品护壁,人工直接开挖清理沉渣。

 

2.2主卷扬钢绳拉断

钻进过程中如操作不当,易造成主卷扬钢绳拉断。因此,钻进过程中,要注意提下钻时卷扬机卷绳和出绳不可过猛或过松、不要互相压咬,提钻时要先释放地层对钻头的包裹力或先用液压系统起拔钻具。如果钢绳出现拉毛现象应及时更换,以免钢绳拉断而造成钻具脱落事故。

 

2.3动力头内套磨损、漏油

发生这一现象的原因除了钻机设计上存在欠缺外,主要是超钻机设计能力钻进所致,所以要注意旋挖钻机的设计施工能力,不要超负荷运行。

 

2.4塌孔

主要是因为钻进过程中不使用泥浆,或使用很少的泥浆,护壁效果差所致。为防止钻孔坍塌,钻进过程中应保持孔内水位适当高出地下水位,同时注意控制钻斗的升降速度,避免压力激动。

 

2.5漏浆

漏浆事故主要与地下水位和泥浆的性能有关,如发生大裂隙漏浆,应采用回填的办法处理;漏浆不太严重则应调整泥浆性能,形成的泥皮应有足够的韧性;可在泥浆中渗入适量的水泥,搅拌均匀后使用。

 

2.6不进尺

主要原因:钻头被粘土糊满打滑或钻进过程中遇到漂石、坚硬的卵石层、基岩等。

防治措施:出现打滑时,调整斗齿的角度为60°,可往孔内投入石块、换螺旋钻头或截齿钻头等办法来处理。如遇到漂石、坚硬的卵石层、基岩等情况时,更换或改造钻头,重新安排刀具角度、形状、排列方向或改用全截齿旋挖钻斗。

 

2.7扩孔、缩孔

遇有扩孔、缩孔时应采取防止塌孔和防止钻锥摆动过大的措施。缩孔是钻斗磨损过甚、焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的,前者应注意及时焊补钻斗,后者应采用失水率小的优质泥浆护壁。已发生缩孔时宜在该处用钻锥上下反复扫孔。

 

2.8掉钻头、钻头底板脱落

钻杆与钻头的连接不结实或者钻头地方接头与钻头体焊接不牢、穿销强度不够等都可能造成钻头脱落。钻头底板的连接轴强度不够、连接钻头底板的螺栓剪切破坏、钻头底板连接轴与轴套焊接不牢等都可能造成钻头底板脱落。施工过程中要注意对这些部位的检查。如果造成钻头脱落,用筒钻进行打捞。

 

2.9卸土难

钻斗提钻后,钻斗内的泥土往往由于粘性过大而很难卸出。经过上下抖动方式仍无效果时,可采用在钻斗表面适当焊孔再行抖动,粘性土很快被卸出。

3.旋挖桩的工程应用实例分析

3.1工程概况

某工程的主体采用框剪结构和钢结构,按照设计方案的相关要求,桩基础部分采取冲孔桩施工,裙楼部位进行旋挖桩机施工。旋挖钻机主要应用于直径在1m以上的工程桩施工,总作业数量为374根。

 

3.2旋挖桩施工工艺

1)定位放线:根据勘测单位提供的水准点及测量控制网引测,在轴线的延长线上做点,桩施工过程中对现场测量控制点进行校核,并做好有效保护。

 

2)埋设护筒:护筒中心线对准测定的桩位中心,严格保护护筒的垂直度,确保其中心线与桩中心重合;护筒固定正确位置后,用粘土回填夯实以保证其垂直度。

 

3)桩机就位:钻机安装就位后,应将钻头中心对准桩位中心,确保施工中不发生孔位偏移。(旋挖钻机一般都带有定位后的锁定功能,只要钻机不整体移位,钻杆可以自由旋转,经操作手的操作,就会仍对准原定桩位中心。) 

 

4)成孔:利用泥浆箱和泥浆池配合使用,采用人工(采用泥浆泵搅拌造浆,泥浆采用钠基或钙基膨润土制作,掺量按泥浆比重的要求进行换算或用泥浆比重仪控制即可。)搅浆护壁成孔,泥浆比重应根据具体底层条件而定,根据试桩及施工经验确定各层地层条件下的钻进参数(泥浆比重选取范围一般为1.05~1.10之间);成孔后对孔径、孔深、沉渣、泥浆比重等各项指标进行检查。(旋挖钻孔最大的优势就是泥浆可以反复利用,第一次造浆后,以后做适当补充即可)

 

 5)清孔:清孔(干成孔作业时不需要):因旋挖钻用泥浆不循环,在保障泥浆稳定的情况下,清除孔底沉渣,一般用双层底捞砂钻斗,在不进尺的情况下,回转钻斗使沉渣尽可能地进入斗内,反转,封闭斗门,即可达到清孔的目的。清孔后,泥浆相对密度应小于1.25。在第一次清孔后安放钢筋笼及导管,再次验孔,若沉渣厚度不满足施工技术规范及设计要求时(设计要求值为不大于5cm)进行第二次清孔二次清孔分为两步,一若沉渣厚度较少,则可采用在导管内注清水,同时上下提降导管使沉渣搅动悬浮,达到减少沉渣厚度的目的;二若上述方法无效或沉渣较厚时,采用类反循环排碴法,将砂石泵放入导管内,通过泵的抽吸作用,在导管内腔形成负压,在孔内泥浆柱和大气压的作用下,孔壁与导管外空间的泥浆液流向孔底,将孔底沉渣带进导管内腔,再经过砂石泵排至地面泥浆池内,同时在  孔内补充清浆,形成类反循环排碴。清孔后复测,至沉渣厚度满足设计要求后,立即灌注混凝土。

 

6)安放钢筋笼:利用吊车将钢筋笼垂直吊入孔内,放到设计标高面后固定好钢筋笼。

 

7)安装导管:利用吊车将导管放入,导管直径、长度应与孔深配套,管距孔底0.3m,初灌量应保证混凝土扩散后,导管埋入深度不小于1m。

 

8)浇注混凝土:每注入一定量的混凝土,利用吊车向上拔管,每提0.3m,反插一半,保证混凝土的扩散和密实,如此循环,直至顶面。最小埋入深度不能小于1m,最大埋深可达到10m以上,这主要是因为旋挖施工所需要的泥浆比重较小、沉渣较少、砼与泥浆重量差明显。(具体施工中最大埋管深度达到11m,砼在灌注时仍翻浆正常。) 

工艺流程图如下图所示:

 

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