析桩基工程中施工技术的探讨

2022-09-11

旋挖钻机是钻孔灌注桩施工中一种较先进的施工方法, 旋挖钻孔灌注桩采用膨润土静态无循环泥浆护壁, 直接旋挖钻斗取土, 适用于软土、流泥、流沙和卵砾石等复杂地质条件下灌注桩工程施工。由于我国地域广阔, 地质条件较为复杂, 旋挖钻机施工中成孔工艺的制定要有针对性, 以防止发生埋钻、坍塌等施工事故, 避免造成损失。因此, 要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实, 并加强施工质量管理, 密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量, 力争将隐患消除在成桩之前。结合现场施工实际, 以下就旋挖钻机成孔过程中如何避免坍塌、埋钻等事故谈谈旋挖钻机成孔施工工艺和施工中一些预防措施。

1 工程概况

某工程总桩量1150根, 桩型灌注桩, 桩径800mm, 桩深32m。沼泽地区, 2m左右为少量建筑垃圾回填层, 2 m~4 m为粘土层4m~10m为亚粘土层, 10m~13m为沙层13m~25m为亚粘土层, 25m~30m为沙层30m~32m为粘土层。

2 成孔工艺

采用旋挖钻机取土成孔, 成桩工艺:定桩位→埋护筒→注泥浆→钻进取土→一次清孔→放钢筋笼→插入导管→二次清孔→砼灌注→拔出护筒。施工中最大的难题是钻孔作业至4m~l0m亚粘土层时, 桩孔缩径现象严重及成桩过程中孔的坍塌。经研究发现, 除操作手在控制钻进尺度及回转斗提升速度等方面显得经验不足外, 最大的影响在于静态泥浆的配比、钻具的结构及护筒的埋护不合理, 易造成护壁泥皮过薄、钻具下方负压过高及孔口渗透, 从而引起坍塌事故。

3 静态泥浆的配比

因钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用, 因此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。旋挖取土成孔中, 静态泥浆作为成孔过程的稳定液, 主要作用是护壁。可在孔壁处形成一薄层泥皮, 使水无法从内向外或从外向内渗透。针对工程的地质情况, 由于地基岩土中又夹有亚粘土层、砂层的特点, 为此调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要, 重新调整泥浆配比, 控制泥浆比重, 提高泥粉质量, 增加粘性及润滑感, 适当添加处理剂, 增强絮凝能力, 确保护壁泥皮的厚度及强度。初次注入泥浆, 尽量竖直向下冲击在桩孔中间, 避免泥浆沿护筒侧壁下流冲塌护筒根部, 造成护筒根部基土的松软, 正式钻进前, 再倒入2~3袋膨润土, 启动钻机的高速甩土功能, 进行充分搅拌, 提高膨润土的含量, 增大护筒底部同基土结合处护壁泥皮的厚度, 防止钻进过程孔口渗漏坍塌。

4 护筒的埋护

针对现场地质情况, 专门定制高4m、厚10mm、直径1.2m的护筒。护筒内径尺寸较大, 能贮存足够的泥浆, 在钻杆提出桩孔时, 可确保护筒内的水压, 维护孔壁泥皮的稳定。同时单边铡隙达到200mm, 可有效避免回转斗升降过程碰撞、刮拉护筒, 保护孔口的稳固。钻进过程, 操作手凭经验目测对孔定位, 工作强度加大, 易于疲劳, 且精度低, 容易造成孔的偏差及砼的超方。某些公司的钻机具有快速回转自动定位功能, 每个工作循环均能精确对孔定位, 即降低了操作手的劳动强度, 同时能保证成孔质量, 有效解决了大护筒带来的负面影响。特制4m超高护筒, 可以埋至粘土层以下500mm, 能有效防止孔口渗漏坍塌及周围环境振动、冲击对桩孔的影响。护筒埋设的传统方法:先用800mm的回转斗钻至护筒深度, 侧壁安装边刀扩至护筒外径尺寸, 副卷吊起, 放入护筒, 校正, 层层填埋夯实。采用传统方法, 劳动强度大, 效率低, 耗时长, 埋设护筒通常需要3~4小时, 几乎占到总成孔时间的一半。新研发一种超长护筒专用驱动器, ·固定在动力头下端的承撞体上, 通过销轴, 将护筒直接安装在驱动器上, 利用动力头边旋转边加压的功能, 将护筒压至规定的埋设位置, 再取土成孔。有效提高护筒跟土壤的结合度, 增强抗外界振动、冲击的能力, 在注浆或提升回转斗时有效防止渗水、漏浆现象的发生, 降低孔口坍塌的概率, 节约了时间, 提高了效率, 降低了强度。护筒离地应控制在l50~300mm, 除保护孔口防止坍塌外, 还用以防止表面水或地面漏浆、杂物等滑落孔中。施工初期, 有的设备租赁公司采用自制的双门底开式回转斗, 圆柱型盛料桶, 侧壁无泥浆导流槽, 底盘无侧齿, 使用中发现, 液压系统压力偏高, 回转斗提升力明显增大, 且桩径缩孔现象较为严重。经某公司技术人员分析, 主要原因在于回转斗的结构不合理, 提升回转斗时下方产生较大负压, 从而导致提升阻力增大及孔壁收缩、坍塌。通过改进, 将回转斗盛料桶改为圆锥式, 侧壁加焊导流槽, 以有利于在桩孔内的导向及泥浆的导流, 减小桩孔内的负压。同时底盘加焊侧齿, 适当控制回转斗与刀尖间的距离, 防止回转斗升降旋转时碰坏孔壁。现场表明, 改进后的回转斗在提升过程中, 液压系统压力明显降低, 桩身的缩孔、坍塌现象有所缓减, 具有良好的使用效果。

5 钻机的钻进控制

(1) 开始钻进时, 钻进进尺应适当控制, 避免埋钻事故, 在护筒刃脚处, 应低档慢速钻进, 使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后, 可按土质以正常速度钻进;如护简土质松软发现漏浆时, 可提起钻锥, 向孔中倒入粘土, 再放下钻锥倒转, 使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙, 稳住泥浆继续钻进。同时应适当控制回转斗的提升速度。施工实践表明, 800mm的桩径, 升降速度宜保持在 (0.75~0.85) m/s, 提升速度过快, 泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过, 冲刷孔壁, 破坏泥皮, 对孔壁的稳定不利, 容易引起坍塌。

(2) 在粘土中钻进, 由于泥浆粘性大, 钻锥所受阻力也大, 易糊钻。易选用尖底钻锥、中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。

(3) 在砂土或软土层钻进时, 易坍空孔。易选用平底钻锥, 控制进尺, 轻压, 低档慢速, 大泵量, 稠泥浆钻进。

(4) 在轻亚粘土或亚粘土夹卵、砾石层中钻进时, 因土层太硬, 会引起钻锥跳动和钻杆摆动加大及钻锥偏斜等现象, 易使钻机超负荷损坏。宜采用低档慢速, 优质泥浆, 大泵量, 两级钻进的方法钻进。

(5) 钻进过程中, 每进尺2m~3m, 应检查钻孔直径和竖直度, 检查工具可用圆钢筋笼 (外径D等于设计桩径, 高度3m~5m) 吊入孔内, 使钢筋笼中心与钻孔中心重合, 如上下各处均无挂阻, 则说明钻孔直径和竖直度符合要求。