钻孔成孔施工

钻孔成孔施工（精选十篇）

钻孔成孔施工 篇1

通过洛湛铁路等几条铁路项目砂卵石层钻孔灌注桩施工的工程实践, 认为在砂卵石层中施工钻孔灌注桩的施工质量控制有以下几个要点:

1 泥浆

1.1 泥浆的作用

钻孔灌注桩施工, 泥浆至关重要。泥浆的主要作用有:一是对孔壁的静压力和泥浆在槽壁上形成的泥皮可以有效地防止槽、孔壁坍塌;二是充分悬浮钻渣, 使钻头始终接触新鲜岩面, 同时阻止悬浮物在停留时间内的沉淀速度, 保证清孔后沉淀层厚度符合设计要求。特别是在富含水砂卵石层中施工钻孔灌注桩, 泥浆的作用就显得尤为重要, 离开泥浆是难以想象的。

1.2 泥浆的制备

1.2.1 制作泥浆的原料

制作泥浆的原料采用彭润土加适量烧碱效果较好, 因为彭润土泥浆具有比重低、粘度好、含砂量少、泥浆薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、排渣能力强、且成本较低等优点。所以我们在实际施工中按以下条件取用粘土, 以确保泥浆的性能:

1) 自然风干后, 用手不易掰开捏碎;2) 干土破碎时, 断面有坚硬的尖锐棱角;3) 用刀切开时, 切面光滑、颜色较深;4) 水浸湿后有粘滑感, 加水和成泥膏后, 容易搓成1 mm的细长泥条, 用手指揉捻, 感觉砂粒不多, 浸水后能有较大膨胀;5) 胶体率不低于95%;6) 含砂率不大于4%;7) 制浆能力不低于2.5 L/kg。

一般可选用塑性指数大于25, 小于0.005 mm的粘粒, 含量大于50%的粘土制浆。略差的粘土, 可掺入30%的塑性指数大于25的粘土。若用亚粘土时, 其塑性指数不宜小于15, 大于0.1 mm的颗粒不宜超过6%。所选粘土中不应含有石膏、石灰或钙盐类化合物。若采用较差的粘土或亚粘土调制的泥浆, 其性能指标不符合要求时, 可在泥浆中掺入碳酸钠 (Na2CO3) 、氢氧化钠 (Na OH) 或膨润土粉末, 以提高泥浆性能指标, 掺入量与原泥浆情况有关, 最好是由试验确定, 一般碳酸钠的掺入量约为孔中泥浆的0.1%～0.4%, 加入碳酸钠可使酸碱度PH值增大, 使粘土颗粒分散, 使粘粒表面负电增加, 为粘土吸收外界的正离子颗粒提供条件, 可增加水化膜厚度, 提供泥浆的胶体率和稳定性, 降低失水率。在地质复杂, 覆盖层较厚, 护筒下沉不到岩层的情况下, 使用丙烯酰胺即PHP泥浆, 此泥浆的特点是不分散、低固相、高粘度。

1.2.2 泥浆的制备数量

在粘性土层中施工钻孔灌注桩时, 事先只要制作不多的泥浆, 就可在钻进过程中利用该地层粘土造浆。而在砂卵石层中施工钻孔灌注桩时, 必须事先制备泥浆, 不能靠在钻孔过程中自身产生的泥浆护壁, 制作泥浆的粘土数量可按下列公式计算:

q=Vp1=p1 (p2-p3) / (p1-p3)

q—每立方米泥浆所需粘土质量 (t)

V—每立方米泥浆所需粘土体积 (m3)

P1—粘土的密度, 一般取1.8 (t/m3)

P2—要求的泥浆密度, 一般取1.1～1.3 (t/m3)

P3—水的密度, 一般取1 (t/m3)

在开钻之前, 制备数量不小于1.5倍桩体积的新鲜泥浆。一是为了保证在钻孔过程中用新鲜泥浆护壁, 二是在清孔过程中只有用新鲜泥浆才能使较深的钻渣上浮, 保证清孔后沉淀层厚度达到设计要求。没有足够的新鲜泥浆护壁、清孔, 钻到设计深度后, 沉淀厚度总是远远超标。

2 护筒底部的护壁

在砂卵石层中施工钻孔灌注桩时, 最重要的护壁是要将护筒底部的孔壁护住, 因为这里是护筒与土衔接的部位, 也是整个孔壁的最薄弱部位。而且砂卵石层又有很强的透水性, 实际施工中, 如果这个部位没有护牢, 在水下砼灌注完成之前任何时候都有可能因透水而发生塌孔事故, 造成工期延误, 经济损失。如何才能将护筒底部的孔壁护住, 经过多次施工实践, 采取干抛粘土法比较有效, 就是将制浆用的干粘土抛入护筒内, 干抛粘土体积为护筒内水体积的二分之一到三分之二, 抛完后基本能看见粘土块露出水面即可, 然后静置4至6个小时, 让粘土吸水胀湿, 开动钻机进行搅拌, 直至钻机钻动非常困难为止, 再静置1至2个小时即可按正常程序进行钻孔, 但一开始要慢, 尤其是在护筒底部1 m范围内要慢, 要上下来回往返几次, 使护壁效果更好, 而且护筒埋置深度要比正常情况下浅一些。

3 钻进速度控制

如何控制钻进速度既能加快施工进度又能保证工程质量, 力争做到双赢, 在砂卵石层中钻孔不能任钻具信马由缰, 随着钻具进尺要不断调整钢丝绳的松紧程度, 使其承受钻具的部分自重力。钻进速度不能一味求快, 尤其是刚开始要慢一点, 正常以后可以适当加快一点, 进尺控制在1.2～1.8 m/h为宜, 这要通过具体的施工实践来确定。钻孔灌注桩的成孔时间越短越好, 而成孔时间的长短取决于钻进速度, 钻进速度越快, 成孔时间越短。但钻进速度不是越快越好, 有时要对其加以控制, 尤其是在砂卵石层中施工钻孔灌注桩更是如此, 否则容易造成工程事故、质量隐患。因为:1) 钻进速度太快, 孔壁护壁效果不好, 很容易引起塌孔而造成工程事故;2) 钻进速度太快, 钻具摆幅大, 容易使孔壁成螺旋台阶状, 有时砂卵石层局部夹粘土层易造成局部缩孔, 成孔后用探孔器验孔时很难一次成功, 还得用钻头上下扫孔才行。假如不用探孔器验孔, 则钢筋笼很容易被卡住下不去, 有时因钢筋笼主筋插在孔壁上引起局部塌孔, 造成工程事故。

4 清孔后泥浆相对密度的控制

控制清孔后泥浆的相对密度指标, 工程技术人员不能机械地理解规范内容, 更不能教条地照搬规范条款。只有通过工程实践, 本着实事求是的态度去执行。《公路桥涵施工技术规范》表6.8.3中要求清孔后泥浆相对密度值为1.03～1.10, 此值作为砂卵石层钻孔灌注桩清孔后泥浆相对密度的控制指标有点偏小, 因为当时孔内情况比较复杂, 谁也不能定性地说清楚, 应根据具体的地质情况确定泥浆相对密度控制指标。考虑到地处砂卵石层的钻孔灌注桩, 地下水位高、砂卵石层透水性较强的地质特点, 将清孔后泥浆相对密度指标控制在1.15～1.20之间比较符合实际。这样既可避免护壁不好而出现塌孔, 又可避免出现卡管等意外事故, 尤其是桩长较长孔径较大的桩更是如此。在洛湛铁路钻孔灌注桩的施工过程中, 按1.15～1.20作为清孔后泥浆相对密度的控制指标, 未发生一根因清孔后泥浆相对密度指标超标而引发的工程事故。与此相反, 严格按规范指标来施工的桩倒有几根出现了塌孔事故。因此, 泥浆的相对密度是一个很重要的泥浆性能指标, 清孔后对泥浆的相对密度必须加以控制, 太小了孔的护壁不太容易造成塌孔, 出现工程事故;太大了灌注砼过程中在砼上升时阻力增大易出现卡管等意外事故, 所以清孔后泥浆的相对密度一定要控制好。

5 小结

通过工程实践, 在砂卵石层中施工钻孔灌注桩的过程中应注意几点:1) 制泥浆用优质粘土及辅助添加剂的选用至关重要;2) 要制备足够数量的新鲜泥浆, 尤其是大孔径钻孔桩, 数量应不少于1.5倍桩身的体积;3) 准备工作要特别认真细致全面, 不能有半点马虎;4) 清孔后泥浆相对密度指标控制一定要实事求是, 不能教条地死扣规范, 泥浆相对密度指标宜控制在1.15～1.20之间;5) 护筒底部的护壁工作一定要做好, 干抛粘土法不失为一种行之有效的方法;6) 在砂卵石层中施工钻孔灌注桩, 钻进速度不能一味求快, 控制在2～3 cm/min为宜。

摘要：结合洛湛铁路钻孔桩穿越砂卵石层施工控制实践, 总结了从施工准备到砼灌注等方面在砂卵石层中施工钻孔灌注桩的特点, 提出了对成孔施工质量的控制要点。

关键词：钻孔桩,穿越,砂卵石层,成孔控制

参考文献

[1]杨文渊, 徐.桥梁施工工程师手册[K].北京:人民交通出版社.

浅谈钻孔灌注桩成孔速度的提高 篇2

文章结合无锡市内环西线工程实例,分析了影响钻孔灌注桩成孔速度的.原因,提出了一些提高钻孔灌注桩成孔速度的措施.

作 者：郑晓东 崔瑞平王国庆 作者单位：郑晓东(江苏省无锡市高速公路建设指挥部办公室,江苏,无锡,214123)

崔瑞平(内蒙古建筑勘察设计研究院有限责任公司,内蒙古,呼和浩特,010000)

王国庆(江苏省交通工程集团有限公司,江苏,镇江,21)

钻孔成孔施工 篇3

用，本文结合中铁十二局连盐铁路工程指挥部通榆河特大桥现场正反循环钻机施工，详细介绍正反循环回旋钻机成孔的原理及各自的优缺点、适用范围、成孔钻进、清孔等方面的差别。

关键词：正循环回旋钻反循环回旋钻钻孔灌注桩成孔适

用范围异同

0 引言

钻孔灌注桩基础日益成为软弱地基上工业建筑、高层楼宇、桥梁码头及重型仓储等工程经常采用的一种深基础形式，其成孔的方法很多，正、反循环回旋钻成孔法由于施工噪音小，对土层扰动小，振动力小，成孔速度快，因此在钻孔灌注桩施工中得到了广泛的应用，同时受到施工单位的高度重视。

1 钻孔灌注桩采用正反循环钻机成孔的发展历史与背景

我国应用钻孔灌注桩始于20世纪60年代，首先在桥梁和港口建设中采用，钻孔灌注桩的成孔技术也在工程实践中不断地得到发展，1968年，江苏、湖南进行了旋转钻φ60-150钻孔灌注桩的试验，辽宁、黑龙江也先后研制了泵吸式逆循环钻机进行φ60-150钻孔灌注桩的试验，这些探索是钻孔灌注桩的初期发展阶段，1983年原铁道部大桥局武汉桥机厂研制的BDM-4型气举反循环钻机投入使用，首先在郑州黄河公路大桥完成直径220cm，孔深70m的摩擦桩施工，使钻孔灌注桩的可施工桩径突破200cm大关，是国产回旋钻机向大口径发展的重要里程碑，1986年广东省九江大桥2*160独塔斜拉桥工程中又使用BDM-4型反循环钻机完成φ200-300嵌岩桩的施工，标志着我国应用循环钻机施工钻孔灌注桩的工艺日趋成熟。

2 正反循环钻机成孔的原理

回转钻机是由动力装置带动钻机回转装置转动，再由其带动带有钻头的钻杆移动，由钻头切削土壤。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环回转钻机和反循环回转钻机。

正循环：用高压将泥浆通过钻机的空心钻杆从钻杆底部射出，底部的钻头在回旋时，将土层搅松成钻渣，被泥浆浮悬，随着泥浆上升而溢出流到孔外的泥浆溜槽，经沉淀池净化，泥浆再循环使用，孔壁靠水头和泥浆保护，采用本法由于钻渣得靠泥浆浮悬才能上升携带排出孔外，故对泥浆的质量要求较高。

反循环：同正循环相反，泥浆由孔外流（注）入孔内，用真空泵或其他方式（如空气吸泥机等），将钻渣从钻杆中吸出，由于钻杆内径较孔径小得多，故钻杆内泥浆上升速度较正循环快很多，就是清水也可把钻渣带上钻杆顶端流向泥浆沉淀池，净化后泥浆可循环使用，本法的泥浆只起到辅助护壁作用，其质量要求较低，但如土层为易塌土层，则仍需用高质量泥浆。反循环工艺的泥浆上流的速度较高，能携带较大的土渣。

3 正反循环回旋钻的优缺点

正循环回旋钻：钻进与排渣同时连续进行，故正循环回旋钻的成孔速度较快，钻孔深度较大，最大深度可达100米，缺点是需设置泥浆槽、沉淀池、储浆池等，施工场地占地面积较大，需要大量地水和原料，机具设备复杂，机械故障较多，最大的缺点是由于泥浆较稠，故孔壁的泥浆厚度常达5~7cm，大大降低了桩周摩擦力，因而正循环回旋钻机发展趋势比较缓慢。

反循环回旋钻：排除钻渣连续性好，速度较正循环快，功效较高，目前此类钻机最大嵌岩桩钻孔孔径可达250cm，普通土层钻孔直径可达300cm，深度可达80~120cm，钻进岩层的岩石强度可达180MPa左右，这类钻机排渣无需泥浆，在孔壁十分稳定的地层中甚至可以用清水，在孔壁不稳定的地层中，出于固壁的特殊需要，必须调制优质泥浆，但其造浆原材料的用量远远低于正循环，反循环回旋钻机的最大优点是孔壁保护膜较薄，不会太多影响桩的摩擦力，其缺点是扩孔率大于正循环回旋钻机，并且钻机结构较正循环钻机更为复杂，造价偏高，特别是钻孔直径达到300cm和孔深达到100m以上实造价会更高，尽管如此，目前反循环回旋钻在桥梁钻孔灌注桩成孔中仍处于主导地位。

二者噪音都较小，机身高度中等，振动小，成孔速度快。

4 适合地质条件

正循环回旋钻：黏性土，粉砂，细中粗砂，含少量砾石、卵石（含量少于20%）的土、软岩。

反循环回旋钻：黏性土，砂类土，含少量砾石、卵石（含量少于20%，粒径小于钻杆内径2/3）的土。

5 孔径及孔深范围

孔径：

正循环回旋钻：80cm~250cm

反循环回旋钻：80cm~300cm

孔深：

正循环回旋钻：30m~100m

反循环回旋钻：用真空泵<35m，用空气吸泥机可达65m，用气举式可达120m。

6 泥浆作用及性能指标

泥浆作用：

正循环回旋钻：浮悬钻渣并护壁

反循环回旋钻：辅助护壁

泥浆性能指标：

[钻孔

方法

正循环

反循环

][地层

情况

一般

易坍

一般

易坍

卵石土][相对

密度

1.05-1.2

1.2-1.45

1.02-1.06

1.06-1.1

1.1-1.15][黏度

（s）

16-22

19-28

16-20

18-28

20-35][含砂

率（%）

≤4

≤4

≤4

≤4

≤4][胶体

率（%）

≥96

≥96

≥95

≥95

≥95][失水量

（ml/30min）

≤25

≤15

≤20

≤20

≤20][静切力

（Pa）

1.0-2.5

3-5

1.0-2.5

1.0-2.5

1.0-2.5]

7 正反循环回旋钻机循环系统示意图

8 正反循环钻机钻进成孔

8.1 开孔钻进的控制

对正循环，应稍提钻杆，启动泥浆泵和转盘使之空转一段时间，使泥浆由泥浆泵从泥浆池输进钻杆内腔后，经钻头的出浆口在护筒内射出进行造浆，待泥浆均匀后以低档速进行钻进，钻至护筒脚下1m后，再按正常速度钻进。钻进过程中必须保持钻孔的垂直，并保证孔内水位高于地下水位。

对反循环，先将钻头提高距孔底约20cm，将真空泵加足清水，然后启动真空泵，抽出管路内的气体，待泥浆泵充满水时，关闭真空泵，启动泥浆泵，打开出水控制阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀池，形成反循环后，启动钻机，慢速开始钻进。待一节钻杆钻完时，停钻沉淀，关闭泥浆泵，接长钻杆钻进。

8.2 正反循环钻机钻进过程的差别

正循环钻进时，进尺适当控制，在护筒刃脚处，低档慢速钻进，使刃脚处有坚硬的泥皮扩壁。钻至刃脚下1m后，再按土质以正常速度钻进。黏土中钻进，由于泥浆黏性大，钻锥受阻力也大，易糊钻，选用尖底钻锥、中等钻速、大泵量、稀泥浆；砂土或软土层钻进时，易坍孔，选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稠密泥浆；在轻亚黏土或亚黏土夹卵、泥石层中钻进时，因土层太硬，会产生钻锥跳动、钻机运转困难、钻杆摆动幅度加大和钻锥偏斜等现象，易使钻机超负荷损坏，采用低档慢速、优质泥浆、大泵量、两级钻进的方法钻进。待终孔后检查钻孔直径和竖直度，用探笼吊入孔内，圆笼中心与钻孔中心一致，如上下各处均无挂碍，则钻孔直径和倾斜度符合要求。钻进过程中，将主吊钩稍提高一些，使孔底承受的钻压不超出钻锥重量和压重块重量之和扣除浮力后的80%，即减压钻进。这样钻杆不受压力，而且受一部分少量拉力，在整个过程中因受拉而维持垂直状态，使钻锥保持回转平稳，避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象。

对于反循环回旋钻，在硬黏土中钻进时，用一档钻进，放松起吊钢丝绳，自由进尺。在普通黏土、砂黏土中钻进时，用二、三档钻进，自由进尺，以免陷没钻头或抽吸钻渣的速度跟不上。遇地下水丰富、易坍孔的粉砂土用低档慢速钻进，减少钻进对粉砂土的搅动，同时加大泥浆比重和提高水头，以加强护壁防止坍孔。钻进中，稍提钻杆以减压钻进，使钻锥回转平稳，避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。

正反循环回旋钻机开钻前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中如泥浆有损耗、漏失，应迅速补充。并按时检查泥浆指标。每钻进2m或底层变化处应在泥浆中捞取钻渣样品，查明土层类别并记录，以便与设计资料核对。

9 清孔方式

9.1 正循环钻机清孔

当使用正循环回旋钻机钻进时，终孔后，易采用换浆法清孔。停止钻进，稍提钻锥离孔底10~20cm空转，并保持泥浆正常循环，以中速压入比重为1.03~1.10的较纯泥浆，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出，使清孔后泥浆的含砂率降到2%以下，黏度为17~20s，相对密度为1.03~1.10，且孔底沉淀土厚度不大于设计规定的数值，即可停止清孔。根据钻孔直径和深度，换浆时间约为4~8h。这种清孔方式不需另加机具。且孔内仍为泥浆护壁，不易坍孔。缺点是清孔不彻底，混凝土质量较难保证，而且清孔时间太长。

9.2 反循环钻机清孔

当使用反循环回旋钻机钻进时，终孔后，易采用抽浆法清孔。可在成孔后停止钻进，利用反循环系统中的泥石泵持续吸渣5~15min左右，使孔底钻渣清楚干净。这种清孔方式在反循环钻机成孔施工中使用同样不需要另加机具，清孔较彻底，但孔壁易坍塌的土层在使用抽浆法时，操作要注意，防止坍孔。

10 结语

综上所述，通过比较正、反循环的优缺点及适用范围，得出以下结论：反循环回旋钻相较于正循环回旋钻，在保持成孔速度快，噪音低，机身高度小，振动小，可成孔直径大，钻孔深度大等优点外，还具备泥浆质量要求低，清孔速度快，清孔效率高等特点，虽然也存在钻机结构复杂，造价偏高等缺点，但总体考虑，反循环回旋钻在钻孔灌注桩成孔中处于主导地位。

参考文献：

[1]卿三惠.桥梁工程（第2版）[M].中国铁道出版社，2013：38-40.

[2]天津市市政工程局，道路桥梁工程施工手册[M].中国建筑工业出版社，2003：331-332.

钻孔灌注桩冲击成孔施工要点分析 篇4

钻孔灌注桩冲击成孔的施工是指, 在施工的过程中, 针对不同的地质条件, 采用冲击式的钻孔机对一些土质或者岩层等进行反复往下的冲击穿孔操作, 若是岩层或地质比较坚硬, 就要采用大功率的冲击钻锤, 从而实现对土层或岩层的冲击钻孔。将钻孔后的一些土质破碎的残渣跟泥浆混合灌入钻孔内, 等到这些物质反应成泥渣时掏出, 就成为比较固定的孔状, 在这些冲击钻孔内灌注混凝土从而实现钻孔灌注成桩。钻孔灌注车冲击成孔在施工中得到了广泛的使用, 采用钻孔灌注桩成孔施工方法具有一定的优点, 具体如下:采用冲击成孔的钻孔灌注桩施工方法, 所应用的基本设备比较简单, 主要是一些简单的冲击设备, 设备比较小, 不需要一些大型的设备辅助施工, 只需要简单的冲击钻孔设备即可, 极大的减少了机械设备的使用, 操作灵活, 也在一定程度上降低了施工的投入成本;在进行冲击成孔的钻孔灌注成桩时, 对施工的要求比较低, 不需要严格的现场工作要求, 可以根据施工的方案设计安排不同数量不同种类的钻孔设备进行施工, 从而提高施工的效率;冲击成孔的钻孔法可以适应各种复杂的地质状况, 对于一些比较坚硬的岩石层也能够实现钻孔冲击的施工;冲击钻孔的适用性与实用性都比较强, 在施工的过程中, 冲击成孔的质量比较坚实。以下就对钻孔灌注桩冲击成孔施工要点以及存在的问题及对策进行分析

2 钻孔灌注桩冲击成孔施工要点分析

在进行钻孔灌注桩冲击成孔施工时, 要注意一些施工的要点, 主要是对一些钻孔的孔壁进行质量保护, 冲击成孔的过程施工控制要点, 在不同的施工地质条件下的钻孔冲击的注意要点, 清理钻孔的施工要点。以下对这些要点进行详细分析:

2.1 对一些钻孔的孔壁进行质量保护的要点分析

在进行钻孔灌注桩冲击成孔施工时, 最应该注意的要点就是对冲击钻孔的孔壁保护, 防止一些不正当的操作造成的孔壁的破坏以及坍塌, 所以在进行冲击钻孔的施工过程中, 要把握好这个施工要点, 对钻孔孔壁进行质量保护, 根据不同的地质条件, 采取不同的措施研究, 保护钻孔孔壁的质量不受到破坏, 以下从几方面进行保护要点的分析:

2.1.1 在钻孔灌注桩冲击成孔施工中采用泥浆保护孔壁

在进行冲击钻孔的施工方法时, 要注意对孔壁的保护, 避免由于外力的作用导致施工的质量得不到保障。一般选用泥浆防护孔壁, 当冲击钻孔机对地质层进行冲击成孔后, 采用泥浆挤压到孔壁上, 可以给孔壁一个挤压的作用力, 从而使孔壁上覆盖泥浆的水渗入孔壁, 形成一个保护孔壁的泥皮, 从而粘结在孔壁上, 起到保护孔壁的作用, 防止孔壁由于不稳定而坍塌破损, 将碎渣掏出, 就剩下孔壁的泥皮保护层, 保证钻孔孔壁的稳定性。值得注意的是在选用泥浆的时候, 要选用性能优质的泥浆, 加入一些纯碱, 增加黏性, 对于含水量对的还要添加脱水剂, 增加泥浆的黏性, 从而保护孔壁。

2.1.2 在钻孔灌注桩冲击成孔施工中采用钢管保护孔壁

在有些地质层中, 由于土质比较松软, 所以在冲击成孔的时候很容易造成孔壁的破坏与坍塌, 所以在进行钻孔的时候要选用一些钢管保护孔壁, 要注意的要点就是钢管的厚度与长度要符合规范的要求, 随着冲击钻孔的施工放入孔内, 从而保护孔壁。采用钢管保护孔壁适用于地质条件比较差的情况, 虽然能够保证冲击钻孔的质量, 但是在后期的钻孔灌注成桩时很难拔出钢管, 所以在应用的时候要根据实际条件进行。

2.1.3 采用泥浆与钢管的综合应用保护孔壁

当在进行冲击钻孔时, 采用泥浆保护孔壁时, 若是出现一些地质的流沙层或者出现土质较多水时, 就会造成泥浆的黏性不够, 不足以在孔壁上形成一个泥皮, 使得泥浆不能有效的保护孔壁, 当发生此种情况后, 要选用泥浆与钢管的综合应用进行保护钻孔孔壁, 根据实际的情况进行孔壁的保护。

2.2 冲击成孔的过程施工控制要点分析

在钻孔机进行冲击成孔时, 要注意一些操作的注意要点, 以下进行详细的分析:第一, 由于不同的地质条件钻孔冲击的要求不同, 所以要根据不同的地质条件选用不同的钻头, 保证钻孔冲击的施工顺利进行, 在冲击钻孔的时候还要保证钻机设备对准位置, 保证钻机支架的稳固性, 避免造成冲击钻孔的失误;在钻孔冲击的时候要注意冲击设备的冲程选择, 在刚开始进行钻孔冲击时, 要选择小冲程, 在越往下的岩层中要使用大冲程, 保证成孔的速度, 而且要保证孔壁在形成过程中尽量平滑;在冲击钻孔的过程中要注意对冲击设备进行检查, 避免由于钻机的缺陷造成成孔的问题。

2.3 在不同的施工地质条件下的钻孔冲击的注意要点分析

在不同的地质条件下, 钻孔冲击的施工方式也不同, 我们要根据实际的施工地质条件把握一些施工要点: (1) 对于一些土质较为松软的地质情况来说, 在冲击成孔的时候, 要严格控制钻孔冲击的速度, 选用较小的钻孔冲程, 在钻孔的过程中要及时的进行孔壁的保护, 以防出现坍塌破坏现象; (2) 在一些黏性比较高的地质层中, 要进行钻孔灌注桩冲击成孔时, 要及时的投入一些碎渣, 因为本身的土质就比较粘, 所以只需要加入一些碎渣就可以保证孔壁的泥浆保护; (3) 在一些砂砾层, 在冲击成孔的时候要注意及时的排除一些碎渣, 由于碎石状的孔壁很容易脱落, 所以要使用黏性比较大的泥浆进行孔壁的保护;在一些地质条件比较坚硬的岩层进行冲击成孔施工时, 要选用高强度的钻头, 使用大的钻机冲程, 从而保证钻孔的速度, 及时的排渣加入泥浆, 保证施工的质量。

2.4 清理钻孔的施工要点分析

由于在进行钻孔灌注桩冲击成孔的施工中, 钻孔的深度比较大, 往往会下冲到土砾层, 就会造成泥浆的表面会覆盖一些砂砾, 使得泥浆的防护作用降低, 所以在进行钻孔的时候要及时的清理钻孔, 将一些残渣及时的掏出, 在掏渣的过程中, 要不断的加水, 保证钻孔的清理彻底干。

3 在钻孔灌注桩冲击成孔施工过程中的存在问题及应对措施

在钻孔灌注冲击成孔施工过程中会存在着很多的问题, 这些问题会造成冲击成孔存在很多的施工质量问题, 给钻孔灌注桩冲击成孔施工带来困难, 以下就对这些问题进行一定的分析及处理:

3.1 对于冲击成孔的钻头掉落问题及预防措施

在钻孔灌注桩冲击成孔的掉落问题来说, 主要是指在冲击成孔的时候, 由于在施工前没有对这些钻机设备与钻头进行详细的检查与处理, 从而造成钻头与钻机的连接不当, 这就会在钻孔的过程中出现钻头掉落现象, 一旦出现这种现象, 会极大的影响到钻孔灌注桩冲击成孔的施工质量。预防的措施就是加大对钻机设备的检查, 查看是否符合规范的要求。

3.2 在钻孔灌注桩冲击成孔中的缩径问题

在钻孔灌注桩冲击成孔施工中, 最常见的问题就是指钻孔的缩径问题, 引起钻孔内部的直径发生缩小变化的原因主要包括两个方面: (1) 指在钻孔的过程中遇到淤泥地质, 使得钻孔的过程存在一定的问题, 直径减小; (2) 指由于地质的岩层比较坚硬, 钻头的强度不够, 在进行冲击钻孔的时候受到冲击的摩擦力使得钻头变小导致的钻孔缩径。解决的措施就是要根据实际的地质情况选用合适的钻机与钻头, 避免缩径的发生。

3.3 钻机位置不当造成的钻机没有校准位置

在冲击钻孔的过程中, 还要使钻机的位置校准, 避免由于钻孔位置的偏移造成钻孔的偏移, 但是在实际的施工中很容易发生这类问题, 所以在进行施工的过程中, 要严格的保证钻机位置的垂直。

3.4 孔壁塌陷问题以及处理措施

最常见的钻孔灌注桩冲击成孔施工问题就是钻孔的塌陷问题, 这是由于在钻孔的过程中, 没有对孔壁进行一定的防护, 导致孔壁很容易受到破损而塌陷, 解决的措施就是在钻孔灌注桩冲击成孔施工过程中, 注意对孔壁进行基本的泥浆防护与钢管防护, 必要时要结合两种方式综合防护孔壁。

4 结束语

总之, 在钻孔灌注桩冲击成孔的过程中, 会受到各种外来因素的影响, 我们要控制好相关的施工要点, 从而保证钻孔灌注桩冲击成孔的质量。

参考文献

[1]张恒金.冲击钻钻孔灌注桩施工工艺[J].山西建筑, 2012, 26 (8) :20~41.

[2]龙琼, 张刚.钻孔灌注桩桩端压力注浆施工技术简介[J].重庆交通学院学报, 2010, 04 (1) :31~54.

[3]黄翔, 岳磊.复杂地质条件下大直径钻孔灌注桩冲击成孔技术[J].中外公路, 2011, 04, 8 (4) :22~37.

机械成孔灌注桩施工技术分析 篇5

关键词：灌注桩；旋挖钻；机械成孔一、引言

机械成孔灌注桩技术由于主要的施工任务都在隐蔽处进行，导致在整个施工过程中不能对之进行持续有效观察。同时，在成桩之后也不能马上进行检查与验收，一旦施工过程中出现部分质量因素，会对主体工程的质量和施工进度造成影响。因此，有必要在对不同的机械成孔灌注桩的施工技术特点进行分析的基础上，探讨施工过程中存在的主要问题，并提出对应的施工测量，以达到施工设计规范。

二、机械成孔灌注桩的主要施工技术

（一）旋挖钻机施工技术。(1)施工技术。施工工序为：测放点位—钻机就位—点位的复测—旋挖成孔与护壁施工—成孔的验收—钢筋笼沉放—导管的安装—混凝土浇筑。(2) 旋挖桩施工优势及局限性。旋挖钻机进行成孔施工的一个优点是设备的成孔速度快，成本较低、充盈系数小，有利于施工环境的控制。且因为采用了柴油机作为动力，因此对现场的电力负荷要求较低。但是，对于存在较大漂石的地层以及含有密实卵石层的工程，其施工难度较大，导致其成孔作业中存在一定的局限性。

（二）冲击钻机施工技术。(1) 施工技术。冲击钻的施工工序为：测放点位—钻机就位—护筒的埋设—点位的复测—冲击成孔—成孔的验收—成孔清理—钢筋笼沉放—浇筑导管设置—再次清孔—混凝土的浇筑。(2) 冲击钻机的优势及局限性。虽然冲击钻机具有上述相关的施工优点，但是与旋挖钻机相比，冲击钻机的功效比较低，且存在着移动不方便、成孔速度慢等问题，通常成孔速度在30m—40m/天，而且在施工过程中存在着安全性较差的问题。而且在施工过程中产生了大量的泥浆，对施工场地的环境影响较大。而且在施工过程中需要较大的电力负荷。所以，成孔施工过程中一般是与其他的成孔钻机配合使用，主要扮演“清道夫”的角色。

（三）长螺旋钻机施工技术。(1) 长螺旋钻机施工方法。由于长螺旋钻机在施工过程中容易出现成孔孔壁垮塌、孔径缩小以及受地下水影响等问题，因此在施工的组织设计过程中可以根据地层的不同特点采用对应的施工技术方案。① 干成孔施工技术：测放点位—钻机就位—点位的复测—成孔施工—成孔的验收—钢筋笼沉放—浇筑导管的安装—混凝土的浇筑。② 后插钢筋笼施工技术：测放点位—钻机就位—点位的复测—成孔施工—成孔的验收—混凝土浇筑—钢筋笼后插。 (2) 长螺旋钻机优势及应用局限性。长螺旋钻机的施工具有施工速度快、成孔速度高的优点，每日成孔长度保持在120m—150m之间，且混凝土的充盈系数保持在1.05左右。因为小孔径的灌注桩所在的构筑物载荷较小，而且在施工过程中对深入密实卵石层的深度也控制在1m以内，且可以直接采用长螺旋钻机进行施工。在整个施工过程中，长螺旋钻机施工不会产生泥浆，使得整个施工场地较为清洁。对于少数施工过程中遇到粉质粘土层中包含直径较大的卵石时，可以结合冲击钻进行成孔施工。

三、机械成孔灌注桩施工关键点及采用的技术

（一）钻孔工序。从具体的施工条件来看，不论采取何种机械灌注桩的成孔施工，导致护筒漏水的一个主要原因在于护筒铺设过程中，其基坑与护筒之间存在较大的缝隙，导致护筒内外之间的水位差别过大。而且在护筒的提升过程中，孔壁会对护筒产生碰撞，从而导致护筒出现漏水。因此，当铺设护筒的过程中，应该尽量选择土质相对较为均匀的黏土对护筒进行夯实作业处理，且要对粘土的含水量予以关注。在护筒的提升过程中，要尽量避免对护筒壁产生的碰撞。

（二）孔径弯曲与偏差纠正。在机械成孔施工过程中，由于作业设备安置位置不平整、不稳固或者钻孔设备安装过程中没有对其稳定性予以控制，从而导致成孔路径出现弯曲、成孔孔径出现几何偏差等问题。从施工实际情况来看，造成上述偏差的问题主要与施工对象地层的实际地层环境有关，例如地层土质分布不均匀、硬度不一、存在大块的岩石等问题。

钻机安装的过程中，必须确保钻架滑轮与转盘的中心处于一条直线，而且偏差要控制在20cm以下。尤其是在当地层的不均匀程度较大时，所选择的钻机必须具有足够的自重和强度，但是，这将导致成孔施工速度较慢。为了避免出现钻孔倾斜的问题，必须在施工过程中采用导正装置，或者在作业过程中将钻头提出，对钻头进程重复清理，保证钻孔作业精度。

（三）钢筋笼上浮问题及解决措施。钢筋笼上浮现象就是指钢筋笼的实际位置与预期位置相比，其位置相对较高。导致该问题的主要原因是建筑钢筋笼所使用的混凝土自身具有一定的流动性，这将造成混凝土浇筑导管埋深过大，最终使得混凝土将钢筋笼托起的位置超出了设计位置。同时，当使用导管向钢筋笼浇筑混凝土时，若将导管提升，则会在导管深入钢筋笼

1cm左右时对钢筋笼产生冲击作用，使得钢筋笼位置发生变化。另外，当进行混凝土的浇筑作业时，浇筑的最终位置超出了钢筋笼的实际位置，导致上部混凝土较早出现凝固问题，在其表面产生一层硬壳，当将浇筑导管提升时也对钢筋笼的位置造成了改变。

根据导致钢筋笼位置发生变化的原因，可以采取不同的技术措施对之进行处理：① 最初确定钢筋笼位置的过程中要对该位置进行准确定位，确保孔口牢固可靠；② 施工过程中要合理提高混凝土的浇筑施工速度，合理缩短施工时间，避免在浇筑过程中出现钢筋笼上层出现先凝固的问题。且在浇筑施工的过程中要对混凝土灌注的深度以及浇筑导管的埋深进行合理设计；③ 当出现钢筋笼上浮问题时，必须立即停止混凝土的浇筑作业，在对上浮深度和已经浇筑混凝土深度进行计算之后，采用对应的缓解措施。

（四）沉渣过厚问题及解决措施。成孔桩端部出现沉渣过厚问题的主要原因是成孔作业环节中的清渣工序不足而造成的。当沉渣厚度不足时将会使得灌注桩的承载能力以及抵抗变形的能力下降，这主要是因为：① 清孔不到位将导致钻孔作业中需要重复清理端部的沉渣，从而延长混凝土的浇筑时间。加之泥浆比重较大，在混凝土体中下沉的速度快，最终会形成沉渣问题；② 初灌量较少，较少的初灌量不能通过动、势能将其中的沉渣返流出来，使得沉渣持续集中在桩孔的底部，这都会造成沉渣问题。

在施工过程中，可以通过下述措施对之予以控制：确保

30min以上的清孔时间；尽量使用比重合适的泥浆；钢筋笼沉放过程中尽量保持垂直、缓速；使用浇筑导管对底部进行清水的二次冲孔，减少沉渣厚度；将初灌量控制在导管底部能埋入混凝土1.0m以上，确保能对底部沉渣进行有效的冲刷。

结语：机械成孔灌注桩的施工是一个系统化的施工工种，在施工的过程中要根据所施工的实际地层特点选择合适的施工钻孔施工机具作为施工设备，以保证施工工程具有施工工期短、施工质量高、施工稳定、成孔速度快的特点。对于施工过程中存在的典型问题，应该根据工地中所遭遇的实际情况采取对应的措施予以预先解决。

参考文献：

[1] 储小波. 机械成孔灌注桩易产生的质量问题及防治措施[J]. 科技信息, 2010(18).

[2] 魏邦海. 土建施工中的机械成孔灌注桩施工技术分析[J]. 科技与生活, 2011(15).

反循环钻孔灌注桩成孔施工技术 篇6

反循环是通过砂石泵的抽吸作用,在钻杆内腔形成负压,在孔内液柱和大气压的作用下,孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底,将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔,再经过砂石泵排至地面沉淀池内;沉淀钻渣后,冲洗液流向孔内,形成反循环。利用泥浆护壁,钻机直孔钻进至设计孔深后,检测合格后放入钢筋笼,灌注混凝土形成桩。反循环与正循环的本质区别在于沉渣的冲洗、上返流速存在巨大差异,反循环冲洗液携带钻渣后迅速进入过水断面较小的钻杆内腔,可以获得比正循环高出数十倍的上返速度。

1 反循环钻孔的优点

钻孔桩钻孔有正、反循环两种钻进速度的差异,随着钻孔直径以及土层颗粒的增大而增大,一般来说对于地层和技术要求相同的情况,反循环施工速度为正循环的2倍左右。而且反循环钻进过程本身就是清孔过程,不但节省了时间同时又可靠地保证孔底沉渣符合要求。机械钻进速度的提高和清孔时间的缩短促进施工效率的提高、成桩周期缩短,有效地提高了劳动生产率。对钻进速度与成桩效率有大幅度提高。

在反循环钻孔桩中孔壁的稳定主要是利用静水压力来平衡地层压力维持孔壁的稳定。根据土力学计算以及大量实践证明,只要保持孔壁任何深度处压力不小于0.2 MPa,即使是在粘聚力较差的流砂层,使用经过处理的泥浆(冲洗液)也可以保持钻孔不坍塌、不缩颈、不扩颈;反循环钻孔根据浇筑混凝土记录时浇筑深度与混凝土用量关系,很容易反算孔径。计算结果表明,由于孔壁稳定,从上到下孔壁的直径都是在有效控制范围之内。这样就可以有效地防止缩颈、扩颈不良现象出现并避免混凝土的浪费。

灌注混凝土是保证成桩质量的关键工序,“断桩”“夹泥”“堵管”等常见的灌注质量事故都与孔内混凝土上部压力过大有一定关系。孔内压力值与冲洗液的浓度、密度、粘度有直接的关系。正循环为了有效的排渣,选用的泥浆(冲洗液)密度高、浓度大,势必造成孔内压力大,这样混凝土入导管排出的阻力增大,浇筑困难;另外正循环钻孔过程中因冲洗液浓度高、密度大所形成的过厚泥皮与孔底沉渣,很难从孔中完全清除,所以其中一部分在浇筑过程中卷入冲洗液,更加大混凝土抬升的阻力,这种阻力在灌注临近结束时更加明显,若处理不当,很容易使临近桩顶10 m左右混凝土质量差、强度低,而该部分又是桩受力的关键位置。反循环成孔由于泥浆(冲洗液)密度、浓度、粘度都较低,形成泥皮较薄和钻渣清理较为彻底,因此灌注较为顺畅,桩顶泥浆少,桩身混凝土质量明显提高。

摩擦桩的单桩承载力取决于桩周土的摩阻力与桩底端承力,反循环钻孔过程中形成的泥皮较薄从而使摩阻力增大,桩底沉渣清除较为彻底,无软弱层从而提高端承力。根据对比试验,一般反循环比正循环提高承载力10%～20%,因此单位承载力造价相对较低。根据定额,废浆排运费约占工程成本8%～10%。反循环钻头切削的黏土土层成块状,随即被吸入钻杆内腔,也就是说钻渣来不及水化就被排出孔外,废浆量势必减少;另液、渣分离较为简单,这样也大大降低了施工成本。另外,由于反循环排渣对地层适应性广,可顺利钻进各种黏土、砂土、卵砾石层以及基岩层,对于直径500 mm～1 800 mm钻孔桩施工都很适应。

2 反循环钻孔的施工方案

根据现场实际情况,本工程钻孔扩底桩施工采用由自然地面直接往下钻进,其优点有:原有场地较平整、坚硬(原为临时停车场),适宜钻机工作;缩短工期,钻孔桩施工时可同时。

2.1 场地准备

选择合适位置(不影响钻机工作台)设置一个24 m3泥浆池(按最大桩体积计算),基坑四周设排水沟。进行基坑支护工程中的搅拌桩施工,而待地下室土方工程完成时,桩基的混凝土龄期也已到,可直接进行检测;方便钻孔桩施工时运输车辆进出,减少垂直运输;避免因基坑开挖后,场地窄小而出现许多安全隐患。采用配备相应的直孔钻头和扩底钻头、砂石泵、泥浆泵的钻机。钻机安装时要使转盘、底座水平,并经常检查校正,防止桩孔偏斜。

2.2 钻头的类型

本工程使用的钻头分两类:1)三翼土层合金直孔钻头。适用范围:各种土层、砂层、卵砾石层等松软地层。2)双翼基岩滚刀扩底钻头,适用范围:可在各类强、中、微风化岩层中扩底,如砂岩、灰岩、花岗岩等。

2.3 钻孔扩底桩施工的关键工序

护筒埋设是反循环施工作业的关键之一,护筒有定位、保护孔口和维持水位高差等重要作用。护筒用6 mm～10 mm钢板,内径比桩径大100 mm～200 mm,长1.5 m,易塌孔部位用加长护筒,有利于孔壁稳定。直孔终孔后应进行第一次清孔,把钻具提高至离孔底0.3 m～0.5 m,用泵吸反循环抽吸30 min～60 min,把孔底沉渣抽吸干净。用测绳准确测量孔深,符合要求根据最大扩底直径,确定其行程。在主动钻杆上做扩底的起点和终点标记,通过行程可控制扩底直径。此后才能下扩底钻头,以确保扩底钻头能安放到位。

直孔钻进终孔清孔后,换上扩底钻头进行扩底钻进。扩底钻进开始时,应轻压慢转,严格控制钻进速度。当钻进至机上钻杆所标出的行程时,逐步放松钻具钢丝绳,钻具钻进阻力减小,转动自如,证明扩底行程已达到扩底限位器。此时可重新收紧钻具钢丝绳,回转钻进数分钟,即可完成扩底钻进。扩底完成后,扩底钻头空转清孔换浆,同时及时调整好泥浆性能,泥浆相对密度一般应小于1.2,含砂率小于6%,粘度小于21 s。由于清孔换浆是确保扩大头孔底沉渣厚度达到规范或设计要求的关键工序,一般清孔时间为1.5 h～2.5 h。

3 确保钻孔质量的技术措施

3.1 桩底持力层

对地质勘察报告显示有夹层的桩,做超前钻探,以确保持力层符合要求。由于持力层的判定非常关键,持力层判定以地质勘察部门验收第一根桩的终孔岩样作为参考。保证扩底最大直径达到设计参数要求是钻孔扩底桩关键技术问题。实践表明,通过扩底钻头行程控制,确定相应的扩底行程及在扩底钻头上固定好相应的行程限位器,就能保证扩底最大直径达到设计要求。为了严格控制孔底沉渣厚度,当设计规定孔底沉渣不大于50 mm,须进行多次清孔。灌注前,通过对扩底端容积的分析,准确计算初始量,确保初灌后混凝土埋管在0.8 m以上。

3.2 泥浆制备

混凝土灌注前,利用灌注导管进行第三次清孔。应及时调整好泥浆性能,泥浆相对密度不大于1.1,含砂率不大于5%,粘度不大于20 s,孔底沉渣厚度不大于50 mm。泥浆各项指标的检测方法:泥浆相对密度——采用密度计置于孔口水面读取数据即可。检测时应暂停水泵抽水,待孔内水流平静后再检测;泥浆含砂率——用砂率检测仪。取样应在工作状态下进行,泥浆过筛时应缓慢进行,避免过快过急造成砂子流失;泥浆粘度——用500 cc漏斗法检测;孔底沉渣——用绳系住5 kg重铁锤将锤放至孔底,用手上下拽动,使铁锤撞击孔底基岩,靠手部振动感来确定孔底沉渣的厚度。

4 结语

尽管反循环钻进也有自身的缺点,如水泵故障多、纯钻进时间较正循环短、超径卵石层钻进困难以及循环系统复杂等问题,加上工艺对班组操作工人要求较高,实施起来有一定的难度,但由于反循环具有的优点,只要加强了班组操作工人的培训,在每项作业操作前准备充分,施工严格按照施工工艺与质量控制要点操作,再加上精心组织、合理安排,各工种之间密切配合,施工过程就能顺利进行,工程质量就能得到可靠保证。

参考文献

[1]彭依平.浅谈反循环钻孔扩底桩的施工技术[J].安徽建筑,2003(3):49-50.

钻孔桩施工旋挖钻机干成孔技术 篇7

1 工程概况

天河路～天河东路隧道工程位于广州市天河区交通繁忙的城市主干道天河路与天河东路交叉路口, 线路呈南北走向布置于天河东路上。隧道长520m, 暗埋段长170m, 南北敞开段分别长170m、180m。

该工程施工场地位于广州市天河区, 地貌属于珠江三角洲冲积平原, 珠江支流Ⅰ级阶地。土层从上往下依次为:人工填土层 (Q4ml) 、第四系上更新统冲积层 (Q3a1+p1) 亚粘土、残积层 (Qel) 可塑状亚粘土与硬塑亚粘土、白垩系上统 (K2) 基岩。

基坑除两端埋深较浅段采用钢板桩支护及天河路口地铁上方采用放坡开挖外, 其它位置基坑支护均采用钻孔桩+支撑 (锚索) 形式。围护结构均采用φ1200@1400mm支护桩, 桩间采用φ600mm旋喷桩止水, 本工程钻孔桩共589根, 桩长8.5m～12.1m, 如图1所示。

2 钻孔桩旋挖钻干成孔施工工艺

钻孔桩旋挖钻干成孔施工工艺流程图2所示。

2.1 施工准备

施工时, 先清除设计桩位范围内场地的杂物、障碍物, 平整施工场地, 保证旋挖钻机底场地应平整、夯实, 避免在钻进过程中钻机产生沉陷。

2.2 测量放线

依据所提供的控制点坐标进行桩位放线, 采用导线与三角测量相结合的方法建立控制网。

2.3 机械就位

桩位确定后, 利用十字线放出四个控制桩位, 机械就位后以四个控制桩为基准进行对中。

2.4 护筒埋设

旋挖钻机在埋设护筒时, 由人工进行辅助配合, 护筒埋设利用旋挖机的钻斗挤压作用做相应的调整。

2.5 旋挖成孔

旋挖钻机一般采用筒式钻头, 钻进时旋转钻斗并施加压力, 将土挤入钻斗内, 仪表自动显示筒满时, 提升钻斗将土卸于堆放地点。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土, 反复循环直至成孔。入岩时改用牙轮钻头继续施工。

2.6 清孔、移机

钻进至设计孔深后, 用筒式钻头清孔, 移开钻机。

3 施工存在的问题及解决方案

3.1 由于本工程为原有城市道路, 表层2米范围土层主要为人工填土层, 稳定性较差, 时间长后容易塌方。

解决方案:旋挖钻机成孔过程中采用钢护筒, 钢护筒长2米, 孔径比桩径大10cm, 钻进穿过填土层后, 即安设钢护筒, 钢护筒通过旋挖机下压到位。通过钢护筒保护, 可以保证钻孔桩在后期成孔、钢筋笼下放及砼浇注时土层稳定。

3.2 干成孔后钻孔桩砼采用导管进行浇注, 但由于砼顶面没有泥浆压力, 导致桩顶1～2米厚度砼不密实。

解决方案:施工时按照人工挖孔桩砼浇注, 采用串桶下放砼, 振捣棒振捣密实, 即可保证砼浇注质量, 另可以节约砼量 (桩头砼超过标高10～20cm即可) 。

4 旋挖钻成孔与基它成孔方式比较

旋挖成孔与冲桩成孔、回旋成孔、人工挖桩的比选, 如表1所示。

旋挖钻干成孔与泥浆护壁成孔相比, 减少了泥浆使用, 文明施工形象好, 同时能够很好的控制桩底沉碴及砼注浇质量, 更好的保证好钻孔桩成桩质量。

5 结语

本文以天河路～天河东路明挖隧道基坑钻孔桩施工为工程背景, 阐述了钻孔桩施工过程中采用旋挖钻机干成孔施工方案。

通过旋挖钻机干成孔施工, 为隧道支护结构桩施工节省了大量时间, 与泥浆护壁成孔施工相比, 防止场地内泥浆四溢, 达到城市文明施工的标准, 同时满足城市场要求禁止采用人工挖孔桩, 提高了施工的安全性。

由于本工程地质情况较好, 除上部2米范围为回填土层外, 其它均为粘土层, 施工中采用钢护筒即防止塌孔。但采用旋挖钻机干成孔施工能否适合在粘水地层使用, 而在砂土地层、淤泥地层及透水性大的地层等特殊地层仍需要进一步验证。

摘要：以天河路～天河东路隧道为工程背景, 介绍了钻孔桩成孔过程中, 采用旋挖钻机干成孔施工工艺及优点, 并改进砼浇注方法及采用钢护筒护壁措施, 解决了干成孔过程中遇到的问题, 可供今后类似工程参考借鉴。

钻孔成孔施工 篇8

石灰岩 (碳酸钙) 形成是在漫长的地质年代中, 由于温度升高或者压强降低, 导致溶解有碳酸钙的水分蒸发或者水中的二氧化碳溶解度减小而逸出, 从而使碳酸钙反复沉淀下来, 喀斯特地貌地区基岩溶洞、溶沟、溶槽、溶腔、裂隙等地质构造较为复杂, 加上地下水位较高或存在有害气体地层时, 冲击钻钻进成孔是岩溶发育地区等层间非匀质地层最佳的桩基础施工手段。本文分析了喀斯特地貌地区钻孔桩施工事故发生的原因, 并对这类事故的处理方法和预防措施进行了总结。

2 工程概况

贵阳至广州铁路桂林地区联络线行车速度为120km/h, 有碴轨道。路线经过地区地质条件复杂, 属亚热带和湿润季风气候。我项目标段位于广西桂林, 地处低纬, 属中亚热带季风气候。境内气候温和, 雨量充沛, 无霜期长, 光照充足, 热量丰富, 夏长冬短。桂林主要为喀斯特地貌是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称, 又称岩溶地貌。岩石上的孔隙和裂隙为流动水的下渗提供了主要渠道。岩石裂隙越大, 其透水性就越强, 那么岩溶作用也就越明显。而岩溶作用发生的愈强烈, 形成的溶洞也就越大, 制造出的地下管道也就越多, 进而形成一个不断扩大的循环网络, 使喀斯特地貌发育的趋于完整。

3 喀斯特地貌区钻孔桩冲击成孔事故原因、预防措施及处理

3.1 钻孔偏斜

造成钻孔偏斜的原因主要分为两类:一是, 地貌特征导致, 如下伏基岩内溶沟、溶槽、溶蚀裂隙、溶洞等岩溶形态的发育或岩面坡度比较大;二是, 施工方式不当, 如冲击成孔灌注桩时, 过大的冲击速度导致冲击锤向岩土中软弱方向滑移, 形成偏孔。

预防措施:

施工时, 应时刻对该地段的基岩埋深以及石芽、溶沟、溶槽、溶蚀裂隙、溶洞等岩溶发育特征进行注意, 并选用合适的较低频率进行低落距冲击。

处理措施:

1) 安装孔口导向。在土层埋设导向钢护筒 (长约3m) 可对防止孔口坍塌起到作用。

2) 控制冲程和浆液比重。一般情况下, 小的冲程与比重低的泥浆多用于较软的土质, 反之, 大的冲程和粘度高的泥浆多用于较硬的岩土。例如, 一般粘性土先用lm的小冲程, 待进入2m后, 冲程才加大至1~2m;砂土、碎石土一般用2~3m的冲程;另外当钻刚入岩面时, 一般采用低锤密击的方式, 待冲击锤全断面入岩后, 冲程加大至3~4m, 另外, 为防止出现塌孔, 还可以对泥浆比重进行控制。

3) 回填硬质片石或块石。当发现存在偏锤或卡钻的迹象时, 可以将准备的块石、片石抛进溶沟、溶槽和桩孔内, 直至其高出倾斜面的距离不小于0.5m, 然后利用小冲程冲击把块石、片石挤入到溶沟、溶槽内。当冲击钢丝垂直向下, 摆动幅度恢复正常, 冲击锤全断面进入岩体后, 方可进行正常冲击。

4) 爆破或者高低冲程交替冲击。当遇到单个石芽或孤石时, 通过爆破或者高低冲程交替冲击方式将石芽或孤石击碎或挤入孔壁。

5) 上诉方式仍未纠正偏孔、弯孔, 可采用灌注C 35混凝土并在灌注时掺入几公分长的钢筋头待强度达到一定程度后再施钻, 或者采用水下爆破, 及地质钻机密排钻孔等方法进行先期处理, 然后恢复使用上述方法进行纠偏。

3.2 埋锤、卡锤、掉锤

埋锤、卡锤现象主要存在于上覆土层砾砂较多, 下伏基岩的岩溶洞隙发育较强烈的环境下。例如在砾砂层中的冲击振动会使砾砂层出现松动坍塌从而造成埋锤, 在上部岩溶发育地段的冲击振动会产生掉块或异物将冲击锤卡住;冲击锤进入竖向岩溶洞隙中, 由于洞隙较大很容易出现倾到;除此之外, 因泥浆浓度高而产生的梅花孔也会造成卡锤致使无法上提冲击锤。

掉锤指的是冲击锤掉入桩孔内, 主要是由于钢丝绳陈旧、连接处松弛, 转向环、转向套等焊接处出现断裂。

预防措施:

1) 根据该地区地质情况, 对冲程、冲击速度以及泥浆浓度严格按照规范进行控制。

2) 岩溶洞隙内出现偏孔, 可通过向洞隙内填满块石、碎石、粘土, 并进行密击冲击方式解决。如仍无法解决偏孔, 可向洞隙内灌填低标号混凝土, 待混凝土强度达到够进行冲击成孔;

3) 钢丝绳及连接装置应当时刻检查比你保持完好。

处理措施:1) 事故发生后, 应先查明情况, 制定相应的应急处理措施:由沉淀物或塌孔土石导致埋锤应先对其进行清孔作业;发生在砾砂层中的卡锤, 可将锤四周得冲渣松动后将锤提出, 一般采用冲、吸的方法对卡锤四周进行冲击;因梅花孔导致的卡锤, 可以松动钢丝绳使冲击锤的冲击角度改变或设置防水炸药 (少于1公斤) 于锤底引爆震松卡锤;2) 当塌孔埋锤、卡锤情况十分严重时, 可使用直径比原直径大的冲击锤将塌落在原锤上的土、石进行清理, 当接触到原锤后, 再使用直径大于原锤的空心锤冲击至原锤底部, 从而使原锤与孔壁分离。3) 若以上方法仍无法打捞冲击锤, 可采用人工潜水挂钩提锤;若仍不能打捞, 将造成孔桩报废, 可以经设计变更。

3.3 漏浆

当冲孔冲击至空洞或充填较差的溶洞时, 很可能造成孔内泥浆出现大量漏失的情况发生。这样会导致孔壁土层内外压力的不平衡, 从而造成孔壁坍塌, 严重时连地表孔口也会出现坍塌, 对人身安全造成危害。

预防措施:

由于基岩面以上的土层容易发生塌孔, 因此, 可以先使用直径大于设计桩径100m m的钻头进行冲击成孔至基岩面, 随后下入钢套筒并在套筒外侧用黄土填实或填筑C 20混凝土并用钢筋网片加固。这样在孔内泥浆全部流失的情况下也不会造成塌孔。

处理措施:

在穿越灰岩裂隙发育带时, 可投掷黄粘土, 并多次进行低锤慢击, 直至漏浆问题得到解决或对正常施工不会造成影响时为止。在穿越岩洞段时, 为使墙漏效果更好, 可以在投掷大量粘土以外投入袋装水泥。如果遇到个别桩孔渗漏严重时, 可以对其灌注C 20速凝水下混凝土进行封堵, 这种方法经常比采用钢护筒更经济有效。

3.4 塌孔

在施工过程中, 塌孔往往会给施工带来困难, 甚至造成桩孔报废。其产生的原因主要有:泥浆质量、比重不符合要求, 导致在饱和粘性土及砾砂层中冲击时, 孔壁稳定性差;冲击过程中遇到溶洞、溶沟、溶槽使泥浆漏失或淘渣后未及时补充泥浆, 造成孔内水头高度不够;除此之外, 还有冲击锤、钢筋笼撞击孔壁以及孔内存在承压水, 形成静水压力等。

预防措施:

1) 泥浆的选配应视地层情况而定, 泥浆应储备充足, 每台桩机应配备不少于40m3的备用泥浆;

2) 严格按规范及相关工艺要求进行施工, 保证泥浆泵处于正常工作状态, 时刻对泥浆质量及孔内泥浆高度进行监控。

3) 针对个别难于处理的孔位, 如上部反复塌孔的, 可采用埋置深护筒至大溶洞底部的方法进行防止;如因裂隙或泥浆置换后而少量漏浆的, 可采用抛填袋装水泥, 并用冲锤小冲程反复冲捣进行封堵。

4) 在没有停钻的情况下, 应备有拉泥浆车一台并密切注意孔内情况。当遇到土洞、溶洞导致孔内泥浆水位出现迅速下降时, 为保证孔内水位应应立即补充泥浆, 同时向其投放片石和粘土, 并使用冲击锤小冲程的慢慢冲挤形成人造孔壁。进入岩层后, 应继续保持时刻注意, 防止因人造孔壁不坚固出现坍塌后补救措施没有及时采取的情况发生。

处理措施:

1) 对冲击锤在饱和粘性土及砾砂层中的冲击速度进行控制;选用较大比重及粘度、胶体率较高的泥浆;或通过低锤冲击的方式将泥浆浓度增大, 同时将投入的块石、片石挤入孔壁增强护壁强度。

2) 若坍塌发生在孔口时, 应迅速拆除护筒并回填桩孔, 另外对护筒进行重新埋设时, 在其四周2m范围内铺设钢筋网并浇筑C 30混凝土振捣密实;若坍塌发生在孔内时, 首先查出塌孔准确位置, 然后回填砂和粘土直至高出塌孔位置1~2m为止, 若塌孔十分严重, 则应回填至孔口重新进行冲孔;

3) 吊入钢筋笼时, 应使钢筋笼对准孔心竖直插入;

4) 严格对冲程高度以及清除孔内石芽或孤石时的炸药用量进行控制。

3.5 桩身缩径与扩径

缩径是指桩孔直径在一定范围内变小, 它会导致桩子的承载能力降低, 情况严重时必须对其进行处理。扩径是指桩孔直径在一定范围内变大, 不会对桩子的使用性能有太大的影响, 如无特殊要求, 可不进行处理, 但混凝土充盈系数会因此而加大, 投资也会随之提高。

预防措施:

泥浆质量应视地层情况, 随时进行调整;施工过程中, 对冲击锤锤头有效直径随时进行校正, 控制在饱和粘性土及砾砂层中冲程大小及冲击进尺速度。

处理措施:

1) 稳定孔壁。可采用在孔内抛填纯粘土块和片石反复冲击造壁的办法。

2) 始终保持孔内泥浆浓度和泥浆高度, 确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力。成孔后应尽量减少孔壁浸泡在低浓度泥浆内的时间, 迅速清孔和灌注水下混凝土。

3) 随时校正冲击锤锤头有效直径, 如发现有缩径现象可将锤提起, 适当加大锤头。随时检查锤头焊接的合金块情况, 发现松动及时补焊, 避免因合金块掉落而影响冲击进尺速度或者导致桩径达不到设计要求。

4 结束语

钻孔成孔施工 篇9

郑州黄河公铁两用桥为京广铁路客运专线及河南省规划的中原黄河公路大桥跨越黄河的共用桥梁, 是京广客运专线的重要组成部分。该桥铁路客运专线设计时速350km, 无碴轨道对线路平顺性要求较高, 基础沉降控制要求严格。桥址地处黄河主河槽和黄河滩地, 是整个客运专线工程中地质条件最复杂、基础施工难度最大的区段之一。桥址区场地土岩性以第四系河流相粉、细、中砂为主, 地层中夹粉质粘土、粉土, 软土不发育, 地下水量丰富, 地质条件复杂。

大桥主桥和引桥均采用摩擦型钻孔灌注桩群桩基础, 最大桩径2.0m, 桩长95m, 钻孔桩施工采用泥浆护壁、大扭矩旋转钻机成孔、垂直导管法灌注水下混凝土的成孔工艺进行施工, 施工困难较大, 易出现塌孔、斜孔等问题, 施工质量不易控制。对钻孔灌注桩的质量控制国内有很多的论述, 文献[1]介绍了钻孔灌注桩施工过程中成孔定位、泥浆护壁、成孔深度控制、清孔、钢筋笼吊放以及灌注混凝土等施工技术, 并对断桩和桩身夹泥等病害进行了处理;文献[2]从埋置护筒、泥浆质量控制、沉渣厚度控制、混凝土工程的控制几个方面分析了如何确保桩的工程质量;文献[3]对钻孔质量检测中的孔位检测、孔径检测、孔深检测三个主要质量指标予以了分析;文献[4]分析了灌注桩钻孔施工以及清孔时的注意事项, 并介绍了成孔后各项质量指标的检测方法。综上可以看出, 大部分的论述都集中在提高成孔质量的施工工艺上, 对如何提高钻孔桩的成孔质量检测精度却鲜有涉及。本文结合郑州黄河公铁两用桥钻孔桩成孔质量检测的工程实例, 介绍了成孔质量检测设备和方法, 并对施工中影响成孔质量检测精度的因素和所采取的相应措施进行了分析, 从而提出一些提高钻孔桩成孔质量检测精度的经验性意见。

1成孔质量检测设备和方法

1.1检测设备

常用的成孔质量检测方法是下探孔器进行检测, 常用探孔器 (如图1所示) 是按照钻孔桩直径加工的钢筋笼, 通过探孔器进行检测时, 只能反映桩的深度和整体倾斜度, 对于桩的扩孔现象探测不出来, 同时也无法反映孔径曲线, 对于现场水封混凝土, 砍球以及控制导管埋深等指导意义不大。

郑州黄河公铁两用桥钻孔桩成孔质量检测采用高精度的JJC—1D灌注桩检测系统 (如图2所示) 进行施工, 该检测仪器由上位机、下位机、井下仪器、电动绞车、井口架及光电脉冲发生器等组成。

1.2 检测方法及原理

1.2.1 垂直度测量

采用JJM—1型高精度数字测斜仪, 传感器采用液体摆, 稳定可靠, 可将数字信号直接上传至计算机。垂直度测量示意图如图3所示。为满足大直径的垂直度检测, 根据设计孔径和设计孔深两个指标来选择扶正圈。测量时采用点测, 每10m采一次样, 测量结束后计算机自动计算出偏心距、垂直度。

1.2.2 深度及孔径测量

孔径测量采用接触式方法测量, 利用四条测量腿紧贴井壁, 将两个正交方向上孔径变化的平均值反映出来。测量腿由弹簧支撑着, 下放时测量腿置于开腿盘中被束缚住, 到了孔底, 抖动一下电缆, 利用泥浆的反力将开腿盘拉下, 测量腿在弹簧的作用下弹开直至井壁, 测量腿随电缆提升而沿井壁作向上运动, 孔壁直径的变化带动测量腿倾角的变化, 其变化由传感器变成电信号, 电缆每移动2.5 cm下位机作一次采样, 通过串口送上位机处理。

滑轮装在由二条铝合金槽钢组成的井口支架上, 电缆每移动一米, 滑轮应转动三圈。滑轮上装的光电脉冲发生器随着滑轮一起转动, 并产生3600个深度脉冲信号传送到微处理器作采样脉冲, 同时通过串行接口到上位机作深度显示。孔径孔深测量示意图如图4所示。

1.2.3 沉渣测量

沉渣探管下到孔底后, 将绞车减速箱与齿轮脱开, 用手摇柄绞上2～3 m, 然后松手让探管自由下落, 穿过沉渣层抵达原土层, 将松弛的电缆收紧, 作好测量准备, 缓慢地用手柄绞电缆, 提速每分钟约1 m, 采样间隔2.5 mm, 在探头通过沉渣界面时, 电场会发生畸变, 沉渣曲线会跳变, 根据跳变曲线的拐点估算出沉渣厚度。沉渣测量示意图如图5所示。

2 施工中影响成孔质量检测精度的因素及措施

2.1 垂直度测量不准确

现场施工中影响垂直度测量精度的原因主要有:

(1) 扶正圈选择错误:没有根据要求选用合适的扶正圈导致测量数据不准确, 达不到1/100的精度要求;

(2) 仪器操作时没有及时修正扶正圈数值;

(3) 通用密封接头进水;

(4) 由于时间因素现场人员拉大垂直度测量间距。

针对以上原因采取的技术措施是:

(1) 准确计算扶正圈直径并及时修正。根据设计孔径和设计孔深两个指标来选择扶正圈。依据公式ϕ≥D-H/50 进行扶正圈计算 (式中:Φ—仪器外径;D—被测孔设计孔径;H—被测孔设计孔深) 。

郑黄桥钻孔桩桩径分1.5 m和2.0 m两种, 桩长为67 m和95 m, 计算所需的仪器外径为160—300 mm之间, 根据仪器配备选择为Φ420 mm的扶正圈。

测量仪器默认的是Φ200 mm的扶正圈, 实际测量中, 易出现忘记修改该值的行为, 在测量垂直度时必须专人对输入的扶正圈修正数值进行复核, 确认数值正确后再开始进行测量。

(2) 定期检查通用密封接头。施工环境比较恶劣, 仪器长期浸泡在碱性泥浆中, 通用密封接头容易损坏影响测量精度, 需要定期进行检查和保养。现场每两周或测孔超过20个后集中进行检查和保养。

(3) 严格执行操作规程。测量时采用点测, 每10 m采一次样, 测量后复核垂直度量测点数, 少于需要测点数5%的重新测量。测量前一定要先确认档位在“测斜”位置, 才能接通电源, 如果档位在“沉渣”位置接通电源, 此时沉渣的高压电源将会严重损坏测斜仪电路。

(4) 垂直度测量孔口校零。一般应先将探管下到10 m处再提升到5 m处, 这样做仪器会很快稳定下来, 保持垂直状态。当地下水位较低时, 起始测量深度应在水位以下。

2.2 孔深与孔径测量误差较大

在实际操作中, 测量孔深时常因为深度起算面选择不当而造成深度测量精度不够;在孔径测量中, 常因为抖动电缆的时机和力度把握不好而造成测量返工。针对上述问题所采取的主要措施有:

(1) 测量前, 依据护筒顶标高、翻板顶标高和设计桩顶标高准确计算起算点位置, 并进行标定;

(2) 在使用仪器测量后, 用传统测孔深的测绳进行测量结果的复核;

(3) 在孔深测量过程中, 避免下降仪器的突然停止, 以防止测腿张开。孔深测量到位后进行提电缆操作时应注意动作要领, 电缆提升的动作要猛提轻放, 一气呵成, 确保测腿全部张开, 保证孔径测量的精度。

2.3 沉渣测量精度不高

在沉渣测量中, 通过跳变曲线的拐点估算出沉渣厚度, 由于每个人对沉渣曲线拐点的选取不同, 造成估算出的沉渣厚度各不相同。客运专线对于基础沉降的要求比较严格, 这种沉渣测量方法影响了沉渣厚度测量的精度。针对这个问题主要采取以下措施:

(1) 使用沉渣探头量测前, 用测绳配合进行复核;

(2) 采取多人电脑数值读取分别进行计算的方法保证测量精度, 不同的人取值, 取最不利的值作为沉渣厚度值, 以达到沉渣厚度满足规范要求的目标;

(3) 在测量开关打开前将沉渣测定仪井下仪器下井, 并保证微电极系部分浸在水中;

(4) 微机检测仪“测量转换”开关选择“沉渣”档位, 然后打开电源 (注意应先换档再通电, 以免损坏换档开关) 。

2.4 忽视仪器的标定和保养

在钻孔桩成孔质量检测施工过程中发现, 每隔一段时间后检测出的孔径整体偏大或整体偏小, 这说明仪器在使用过程中, 精度降低, 需要进行标定。

(1) 在测量仪器下水前, 通过测量已知护筒的直径和仪器显示的测量直径进行比较。输入已知直径, 仪器根据测量的数据自动生成系统误差调整系数, 以提高仪器的测量精确度;

(2) 定期使用标定仪器对井径仪进行标定, 掌握仪器的工作状况, 提高测量孔径和孔深的精度, 对于标定中发现的不精确问题, 通过修正系数加以修订。

仪器长期在泥浆中浸泡, 在使用的过程中, 不可避免的受到碰撞和磨损, 对仪器的定期保养对于提高仪器的检测精度有着十分重要的作用, 常用保养措施有:

(1) 潮湿天气或雨天工作后, 用电吹风把微机检测仪内部的湿气吹干, 保证仪器内部的绝缘处于良好状态;

(2) 确保笔记本电脑应在背光、通风的环境下使用, 避免阳光直射;

(3) 阴雨天时及时撑起雨伞防止雨水淋到绞车开关处;

(4) 在每一项指标测量完毕后, 及时将仪器表面的擦拭、清洗干净;

(5) 仪器在运输过程中, 派专人负责仪器避免仪器的剧烈震动, 现场测量时轻拿轻放, 小心挪动, 避免损伤易损元件。

3 结束语

易坍塌地层的钻孔桩施工质量控制主要是过程控制, 虽然采用先进的电子仪器可以更加精确地检测成孔质量, 为钻孔桩的混凝土灌注施工提供精确指导, 但钻孔灌注桩的整个施工过程属于隐蔽工程项目, 质量检查困难。要保证钻孔桩施工质量关键还在于人的因素, 必须要强调现场管理人员的责任心和质量意识, 通过不断进行培训和交底提高施工人员的技能水平, 对桩基施工的各个环节进行精心组织以确保施工质量。本文结合郑州黄河公铁两用桥钻孔桩成孔质量检测的工程实例, 提出了提高钻孔桩成孔质量检测精度的经验性意见, 为以后该类地质的钻孔桩施工具有一定的指导意义。

参考文献

[1]陈兴梗.钻孔灌注桩的质量控制和病害处理.海峡科学, 2010;4:51—52

[2]朱伯强.钻孔灌注桩的质量控制.中外建筑, 2004;5:140—140

[3]陈叶刚, 徐建国.钻孔桩成孔质量检测综述.中国水运, 2009;1:247—248

[4]张兴华, 姜波.如何保证灌注桩钻孔施工的成孔质量.黑龙江交通科技, 2009;5:111—111

[5]TB10218—99, 铁路工程基桩无损检测规程.北京:铁道部, 1999

[6]客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准.北京:铁建设[2005]160号

[7]客运专线铁路混凝土耐久性工程施工质量验收暂行标准.北京:铁建设[2005]160号

钻孔成孔施工 篇10

【关键词】 冻 土 爆 破 成 孔 机 具

一、引言

冻结法是立井过深厚表土层最有效的施工方法之一，考虑到冻结壁、冻结管、掘进施工的安全，一般都要进行加强冻结，防止发生片帮、冻结壁破裂和冻结管断裂等事故。对于深厚表土层的立井来说，井筒冻结段下部（-360米左右）井帮温度一般在-10℃以下，冻土进入荒径1000 mm以上，更严重者，出现了井筒的全面冻实，冻土强度较土层大的多，不论是使用中心回转抓岩机挖掘，还是进行人工开挖，挖掘起来都特别困难，效率极低。为了降低劳动强度、提高施工效率、加快施工速度，冻土进入荒径较多时，目前大都采用爆破法掘进。

通过工程实践，冻土段使用爆破法掘进存在两个问题：1、冻结管的断裂；2、爆破炮眼成孔。对于冻结管的断裂问题，通过一系列的验证，完全可以得到预防，这也是冻土段使用爆破法施工的前提条件，施工中能够满足。对于炮眼成孔，冻土属于冰、水、土的“胶结”体，在这种冰“胶结”体中进行快速钻进成孔，有较大的难度。依照科学的成孔机理、选择合适的钻眼机具，是实现快速成孔的关鍵。

二、冻土爆破炮眼成孔方式与机理

冻土爆破炮眼成孔主要有两种方式：钻削方式和冲击破碎方式。

1、钻削方式

钻削冻土，往往采用容易钻进破土的“Y”字型钻头打眼，配合使用螺旋形麻花钻杆，成孔机理是钻头在钻进的同时，还有一个旋转运动，靠推力及扭转力先钻屑出小孔径破碎空间，随着钻头的推进，螺旋形麻花钻杆顺着小孔径切削进去，被钻削下来的冻土屑顺着麻花钻杆的螺旋槽挤压排出，依此不断钻进冻土形成竖向圆柱空间——炮眼。

2、冲击破碎方式

坚硬冻土的冲击破碎机理与岩石的破碎机理相似，钻机带动钎头对冻土进行冲击硬破碎，炮眼底部的冻土碎屑通过压风吹出，实现及时排粉，进而钻进成孔。两种成孔方式的比较：

三、新型冻土炮眼成孔机具

通过成孔方式的认识与比较，我们可以看出，钻削成孔与冲击破碎成孔各有优缺点，对于冻土来讲，从成孔机理与速度来说，钻削成孔要明显高于冲击破碎成孔，而且，作为冰、水、土冻结“胶结“的冻土，在冲击破碎下，很容易泥化，钻进效率低。对于大部分的冻土强度，不适合与高冲击的风动凿岩机钻进，如果冻土强度不够，采用冲击破碎冻土，常产生泥包钻头，这是因为碎屑没有及时排出，钎头不能压触在干净完整的冻土上，孔底冻土碎屑在连续冲击下变成泥浆，使钻头前部平滑，无法钻下去。而对于钻削成孔，只要动力源充足，大部分强度的冻土，都可采用其进行钻削成孔，但目前钻削成孔使用的均为煤电钻，对于强度稍高的冻土，该类钻机扭矩不够，钻不下去，且对于井筒施工来讲，动力源一般为压风，增设电路，施工复杂，且存在散电流，对爆破施工安全性影响较大。

不论是风动凿岩机还是煤电钻，在井筒冻土爆破施工炮眼中，均存在较大的缺点。因此，我们考虑采用新型冻土炮眼成孔机具：MQT—130T风动锚杆机（扭矩为130 N.m）、“Y”字型钻头配合自制螺旋形麻花钻杆（为了和锚杆机配套，对麻花钻杆进行了改装，钻杆前端为麻花、后端为六棱型，钻杆长度1600.0 mm）。以井筒施工动力源压风为动力，MQT—130T风动锚杆机配合“Y”字型钻头钻削，螺旋形麻花钻杆排粉，大扭矩钻削钻进，实现冻土爆破炮眼快速成孔。

三种冻土炮眼成孔机具与冻土强度以及成孔效率（能力）的定性比较，见图1。

四、施工实践

顺和煤矿主井井筒施工至-400米时，土层为灰白色局部灰绿色砂质粘土，井帮温度在-10℃左右，冻土进入荒径1000 mm以上，中心回转抓岩机挖不动冻土，人工开挖，工人劳动强度大，效率也很低，施工非常困难，为此决定采用冻土爆破法掘进施工。

1、爆破安全

为了防止冻结管的断裂，结合冻结造孔偏斜图，在符合《矿山井巷工程施工及验收规范》第4.2.28条“冻结地层采用钻爆法施工炮孔距冻结管的距离大于1.2米”的规定下，进行光面爆破参数设计。并考虑到冻土爆破的实际情况，采用小炮施工，设计直眼掏槽掏槽眼深度1.6米，其余炮眼深度1.4米，掘砌段高1.9米，每段高放两次炮。具体的爆破参数如表1。

2、炮眼快速施工

①、钻眼机具

选用MQT—130T风动锚杆机，自制Ф43.0 mm螺旋形麻花钻杆（前端麻花、后端六棱型），钻杆长度1600.0 mm，配合“Y”字型钻头打眼。

②、炮眼施工速度

根据冻土段爆破施工的现场统计，每台钻机平均钻眼成孔工作效率为：350.0 mm/min，且施工中基本没有出现钻不动或者泥包钻的现象，既实现了冻土炮眼快速成孔，又保证了施工的连续进行，验证了新型钻眼机具的实用性。

3、冻土段爆破施工成就

顺和矿主井2009年12月23日施工至-396.6 m处，矿方、监理以及施工单位共同决定采用冻土爆破往下进行掘砌施工，至2010年1月5日施工至-437.4 m处，揭露泥岩，进入基岩风化带施工，风动锚杆机配合自制螺旋麻花钻快速打眼成孔，中心回转抓岩机装矸、3.0 m3吊桶出矸，HZS750型搅拌机配用一台PL1600配料机拌制混凝土，加上科学的施工组织管理，主井冻土段爆破12天施工了40.8 m，创造了深厚表土下部冻土段爆破月掘砌102.0 m的好成绩。

五、效益分析

通过采用新型的钻眼机具，完全克服了在冻土中施工爆破炮眼的难点，在顺和矿的实际施工中，不但成孔速度高，每台钻机平均钻眼成孔工作效率为：350.0 mm/min，而且几乎所有炮眼一次成孔，大大优化了施工工艺和施工管理，为冻土段爆破快速掘砌创造了条件。通过科学的施工组织与管理，顺和矿主井在冻土段爆破月掘砌102.0 m，节省建井工期超过1.5个月，创造经济效益逾2千万。