浅谈旋转钻机桩基施工技术要点

2015-03-21高玉飞

河南建材 2015年5期

关键词：护筒钻杆钻机

高玉飞

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450009）

浅谈旋转钻机桩基施工技术要点

高玉飞

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450009）

介绍了旋转钻机桩基施工的工艺流程、施工操作要点、主要施工机具和劳动力组织设置，并对质量控制要点进行了分析，可以为同类工程提供参考和借鉴。

旋转钻机，桩基施工，工艺流程，操作要点，施工机具，劳动力组织，质量控制

1　施工工艺流程

测量放线→工作平台搭设→埋设护筒→钻机就位→循环清渣→钻进→清孔→放钢筋笼→设置导管→灌注水下混凝土→养护。

2　施工操作要点

2.1施工准备

1）熟悉设计图纸，进行现场踏勘，编制实施性施工组织设计。

2）完成“三通一平”，搞好排水设施的设置。

3）进行测量放线，确定桩孔位置和承台开挖范围，平整场地，搭设钻机工作平台。深水作业时需设置护筒下沉导向架。

4）钢板通过卷板机卷制护筒，护筒直径较桩径大10～20 cm，长度符合设计。每段钢护筒上下端及节间连接处采用δ=12 mm左右的钢筋焊接加强。为了使泥浆得到循环，护筒顶设置400 mm×200 mm的出浆口。

5）护筒的埋设

护筒的埋设方法根据现场具体情况采用挖孔埋设、射水下沉、抓泥下沉、振动下沉等方法。

①当地下水位在地面以下超过1 m时对于砂类土，先在桩位处挖至少比护筒底深50 cm，直径比护筒大40～50 cm的圆坑，然后在坑底分层夯填50 cm厚的黏土，再使护筒就位并四周夯填黏土。若在黏性土中夯填，应使坑底与护筒底同深，平整坑底后即可埋设。

②当地下水位较高时，先将含水量较大的松软地层换置黏土，换填深度低于护筒底50 cm，顶面宽度满足施工操作的需要，然后挖孔埋设护筒。

③对于深水中设置护筒，先利用作业平台设置护筒导向架，然后逐段吊装并与前段护筒焊接密贴后下沉至河床，再重击振动下沉。

④护筒安装前定出桩孔中心和护筒下沉检查控制点，用扒杆和吊车使护筒就位，检查调整护筒，使桩孔中心与护筒中心重合。用水平尺或垂球检查护筒的垂直度，然后进行对称夯填黏土或振动下沉。

6）泥浆及泥浆池

制浆最佳黏土为胶体率不低于95%、含砂率不得大于4%、造浆能力不低于2.5 L/kg的黏土。将黏土投入孔中加水，通过钻机的冲锥反复冲击而成泥浆。泥浆的比重以1.1～1.3为宜，对于松散易坍地层，适当加大泥浆比重。在砂砾层中泥浆比重控制在1.4～1.5，在黏土层泥浆比重控制在1.2～1.3。施工中随时测定泥浆比重、黏度、含砂率等指标，以便达到浮渣、护壁的效果。

泥浆池的位置根据施工现场情况而定，设在钻孔附近2～5 m左右，孔内循环出来的泥浆通过泥浆槽流入泥浆池沉淀，再流经贮浆池后进入钻孔内。

2.2钻孔

旋转钻机施工分为正循环及反循环施工。

1）钻机就位（正反循环基本相同）

立好钻架，调整和安设好起吊系统，将钻头吊起徐徐放进筒内，然后调平钻机，对准钻孔，装上转盘，使转盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上，钻杆位置偏差不得大于2 cm。起吊时钻杆穿过转盘联结钻头，固定钻杆，准备钻进。

2）钻进

①开钻：对正循环施工，应稍提钻杆，启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，让泥浆从泥浆池输进钻杆内腔，经钻头的出浆口在护筒内射出进行造浆。待泥浆均匀后钻机以低档速进行钻进，钻至护筒脚下1 m后，再按正常速度钻进。钻进过程中，必须保持钻孔垂直。

对反循环施工，先将钻头提高距孔底约20 cm，将真空泵加足清水，然后启动真空泵，抽出管路内的气体，待泥浆泵充满水后，关闭真空泵，启动泥石泵，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。启动钻机，慢速开始钻进。待一节钻杆钻完时，停钻沉淀，关闭泥石泵，接长钻杆钻进。

②钻进：对正循环钻进时，进尺适当控制，在护筒刃脚处，低档慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮扩壁。钻至刃脚下1 m后，再按土质以正常速度钻进。每进尺5～8 m检查一次钻孔直径和垂直度，工具用圆钢筋笼（外径D等于设计桩径，高度为3～4 D）吊入孔内，圆笼中心与钻孔中心一致。如上下各处均无挂阻，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%。这样可使钻杆不受压力，仅受一部分拉力，使钻锥回转平稳，避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象。

③泥浆的补充和净化：开钻前调制足够数量的泥浆，钻进过程中如泥浆有损耗、漏失，迅速补充。按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，调整泥浆指标。每钻进2 m或地层变化处应在泥浆中捞取钻渣样品，查明土类并记录，以便与设计资料核对。

调制泥浆时，先在孔内制浆，开启泥浆泵，让泥浆由孔口流入沉淀池内，待泥浆在沉淀池内沉淀后经泥浆槽进入孔中，使从孔底悬浮钻渣的泥浆上升溢出护筒口再通过出浆口流至沉淀池，在沉淀池将粗粒钻渣沉淀净化后再循环流至孔中。各出浆口的标高要顺序降低。反循环时贮浆池出口标高高于钻孔护筒标高。

2.3清孔

钻孔至设计高程后，立即采用换浆法进行清孔。其方法是向孔内注入比重较小的泥浆正循环浮出孔内泥渣或反循环抽出孔底泥渣。经检查孔底泥渣厚度大于10 cm（摩擦柱不大于30 cm）后，即拆除钻头钻杆，进行钢筋笼安装。

2.4钢筋笼制作和放置

根据钢筋笼设计长度，钢筋笼分一段或多段加工，分段连接或整体就位。制作钢筋笼时，其加劲筋在固定的模型上制作以确保其尺寸，然后在加劲筋上标出钢筋笼主筋位置，并与主筋焊接，形成牢固的圆筒形骨架，把外箍筋按间距缠绕在钢筋笼骨架上，并与主筋连接制成钢筋笼。为保证钢筋笼有足够的保护层，在其外侧扎挂混凝土垫块或焊接钢筋耳朵。钢筋笼从加工场运到孔位后，用吊车起吊使钢筋笼竖直于地面上，慢慢放入孔中。钢筋笼达到设计位置后用钢管和钢筋将其固定在护筒上，待混凝土灌完并初凝后，再将这些约束拆除。长度大于12 m的钢筋笼在孔口焊接时，为缩短清孔至灌注混凝土的间隔时间，采用两台电焊机同时施焊。

2.5灌注水下混凝土

用导管灌注水下混凝土，导管直径Φ200或Φ300，为便于导管拼装和拆除，单节导管长度分为3 m、2 m、1 m三种规格，各节导管间用Φ16螺栓将法兰盘连接，拼接好的导管长度与护筒顶至孔底深度大致相等。导管在地面上拼装好，用吊车放入孔中再连接灌注漏斗，导管在灌注前下到孔底，将分隔球系好放置于漏斗颈部，把漏斗盛满混凝土，先通过导管射水（或射风）冲射孔底3～5 min，翻动沉淀物，然后立即联接导管和盛料漏斗，砍断分隔球，灌下第一斗混凝土。在砍球的同时将导管提升一点，便于混凝土漏下封住导管口。第一次灌注的混凝土要保证能封住导管底，并使其埋入混凝土内不小于1 m，这就要求漏斗有足够容积以满足封管要求。水下混凝土开灌后要保持连续不间断进行，灌注过程中同时计算及实测混凝土顶面高度，随时获取埋管的准确深度。桩身混凝土灌注至设计桩顶标高以上0.5～1 m时则停止灌注，抽出导管。水下混凝土粗骨料不大于40 mm，含砂率40%～50%，水灰比0.5～0.6，坍落度18～22 cm，初凝时间控制在6 h以上，具有较好的和易性。同一墩位的钻孔桩灌完后，按规定进行无伤探测或抽芯检测。