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钻孔灌注桩泥浆护壁施工工艺

钻孔灌注桩按成孔工艺和成孔机械的不同,可分为多种方法施工,不论采取何种方法,泥浆工程是桩体质量保证的关键因素之一。泥浆插在桩孔内吸咐在孔壁上,将孔壁上的空隙填塞密实,防止漏水,保持孔内的水压,可以稳固土壁,保护孔壁免于坍塌,泥浆具有一定的粘度,通过泥浆的循环可以将切削下的泥渣悬浮后排出,如此循环形成钻孔灌注桩泥浆护壁施工工艺。

  关键词:钻孔灌注桩;泥浆护壁;施工工艺
 
  泥浆护壁灌注桩按成孔工艺和成孔机械的特点,适用各种地质条件,例如:黄土层、人工杂填土层、粉质黏土层、孤石、坚硬土层、地下水位较高的软硬土层等。加之其施工成本低、技术可靠、施工方便等优点,被广泛应用。
 
  1 施工工艺
 
  1.1 泥浆护壁成孔灌注桩的工艺流程
 
  泥浆护壁成孔灌注桩施工流程测定桩位→埋设护筒→桩机就位→成孔→清孔→安放钢筋骨架→二次清孔→浇筑混凝土。
 
  1.2 施工工艺
 
  ①测定桩位,按设计图纸首先对场地高程进行测量,进行桩位编号,按测量方格网进行高程标注,便于场高地高差的有效桩长控制。
 
  ②埋设护筒,护筒是由6~8 mm的钢板制成,内径应比桩径大100 mm上部留有1~2个溢浆口高度约1.5~2m,其作用是固定桩孔位置,保护孔口,增加桩孔内水压以防塌孔,和成孔时引导钻头方向,护筒中心线与桩位线偏差不得大于50 mm,埋设深度一般不小于1.0~1.5 m,护筒顶向标高应高于自然地面0.4~0.6 m,当灌注桩的混凝土强度达到设计强度的25%以后,方可拆除护筒。
 
  ③桩机就位必须平直、稳固,确保在施工过程中不发生倾斜和移动,为准确控制成孔深度,在桩架或钻具上应设置控制深度的标尺,以便在施工中控制好桩的长度,正确的记录下施工过程。
 
  ④成孔按机械方式成孔的不同有如下几种:
 
  其一,冲击钻机成孔,冲击钻是把带钻刃的重钻头,(又称冲锤)提升至一定的高度靠自由下落的冲击力来削切土层或岩层,排出碎渣成孔。
 
  其二,冲抓锤成孔,是将冲抓锤头提升到一定高度,锤斗内有压重铁块和活动抓片,下落时抓片张开,锤头自由下落冲入土中,然后开动卷扬机拉开锤头,此时抓片闭合抓土,将冲抓片锤整体提升至地面卸土,依次循环成孔。
 
  其三,回转钻成孔是由动力装置带动钻机的回转装置转动,由钻头削切土层,这种钻机性能可靠,噪声的振动小,高声高,质量好。
 
  其四,潜水钻机成孔是由封闭式防水电机,诚建机钻头组成,工作部分,潜水中工作,这种钻机体积小,重量轻,桩架轻便,移动灵活,钻孔直径600~1 500 mm,深度可达50 m。
 
  ⑤清孔是指当钻孔达到设计要求深度后,应进行成孔质量检查和清孔,清除孔底沉渣,淤泥以减少桩基的深降量,保证成桩的承载力。
 
  ⑥安放钢筋骨架是将按设计图纸要求加工制作好的钢筋笼放入导管中,安放时要对准孔位,避免碰撞孔壁,就位后立即固定,加筋箍应设在主筋外侧,主筋一般不设弯钩,误差为主筋间距±10 mm、箍筋间距±20mm、骨架外径±10 mm、骨架高度±50 mm、骨架倾斜度±50 mm。
 
  ⑦二次清孔根据孔径、孔深、采用正循环、泵吸反循环、气举反循环等方法进行,二次清孔后的沉渣厚度和泥浆的性能指标应满足设计要求。
 
  ⑧混凝土浇筑是中的拔起桩管是保证质量的重要环节,开始灌注混凝土并同时进行拔管,拔管时必须边振捣边拔管,以确保混凝土振捣密实,拔管时,桩管内的混凝土不少于2 m,拔管进度必须严格控制,避免拔管过快时,泥浆进入桩身造成断桩的质量事故。
 
  2 泥浆的作用、性能、配制计算
 
  泥浆在桩内的作用:泥浆在桩孔内吸咐在孔壁上,将孔壁上的空隙填塞密实,防止漏水,保持孔内的水压,可以稳固土壁,保护孔壁免于坍塌,泥浆具有一定的粘度,通过泥浆的循环可以将切削下的泥渣悬浮后排出,在其施工过程中泥浆的作用是桩体质量保证的关键因素之一。
 
  2.1 泥浆原料和外加剂的性能要求
 
  泥浆原料性指数>25粒径,<0.07%的黏粒含量,>50%的黏性土制浆,若泥浆原料性指不符合要求时,可掺于外加剂,含氧化钠或膨润土粉未,以提高泥浆性能指标。
 
  膨润土分为两种,一种是钠质膨润土,另一种是钙质膨润土,前者钻孔泥浆中用量较大,质量较好,具有稳定性强、相对密度和黏度低、失水量少,固壁能力高,钻进率高等优点,用量为水的8%,在黏性土层,用量可降低到3%~5%。
 
  2.2 泥浆的各种性能指标
 
  泥浆的各种性能指标如表1所示。
 
  2.3 主要性能指标解释
 
  ①相对密度。相对密度是泥浆和相同体积水的质量比,泥浆相对密度增大,对孔壁的侧压力也相应增大,孔壁也就越稳定。虽然如此,但是相对密度增大的泥浆,它的失水量也会亦增大,导致孔壁增厚,会大大增加原料的消耗量,而且会给后期的施工造成一定困难,另外,相对密度的增大,泥浆中固体颗粒含量也会增大,固体颗粒含量的增大会造成施工器械的磨损,对施工进度造成很大的影响。密度检测为用一口杯,先称其质量设为m1,再装清水称其质量为m2,再倒去清水,装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆,称其质量为m3,则Px=(m3-m1)/(m2-m1)。
 
  ②粘度(S)。粘度是液体运动时,各分子或颗粒之间产生的内摩擦力。当泥浆的粘度较大时,孔壁上的泥皮也增厚,有利阻隔渗漏及防止翻砂,有利于正循环回转的钻进。但是,泥浆的粘度过大,会影响施工速度及加大净化工作的难度。如果泥浆的粘度过小,又会引起孔壁上的泥皮过薄,钻渣不容易悬浮,不利于阻隔渗漏及防止翻砂等。粘度用标准漏斗黏度计测定,用两端开口量杯分别量度取20 ml和500 ml泥浆,通过滤网滤去大砂粒后,将700 ml泥浆注入漏斗,然后使泥浆从漏斗流出,流满500ml量杯所需时间(s)为所测泥浆的黏度其控制值为18~25 s。
 
  ③含砂率1%。含砂率是泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比,泥浆含砂率大时,会降低粘度,增加沉定,容易磨损泥浆泵和水管摇头,钻锤等机具,含砂率≤8%。
 
  2.4 配制计算
 
  配制泥浆用量的计算是在钻孔前先调制不多的泥浆,然后在钻孔过程中,再利用黏性土造浆、补浆,在砂类土层、卯石土层等钻孔时,钻前要准备足量造浆原料;护壁泥浆所用原料按一定的比例配制,搅拌均匀,根据场地工程的地质情况,孔位,钻机性能,循环方法等来确定,其数量按如下公式计算:
 
  m=Vp1=(p1-p2)×p×V/(p1-p2)
 
  式中: m为造浆所需要的原料总质量,t;
 
  V为造浆所需要的原料总体积,m3;
 
  V1为泥浆土总体积,m3;
 
  p1为原料的密度,t/m3;
 
  p2为要求的泥浆密度,t/m3;
 
  p3为水的密度,t/m3。
 
  若造成的泥浆的黏度为20~22时,各种原料造浆能力为,黄土胶泥1~3 m3/t,白土、陶土、高领土为3.5~8 m3/t,次膨润土为9 m3/t,膨润土为15 m3/t。
 
  3 结 语
 
  总之在泥浆护壁桩基施工过程中,各个环节的质量要按照规范要求实施,不断积累和总结工作经验,方可保证桩基工程质量。
 
  参考文献:
 
  [1] 周伟生.钻孔(泥浆护壁)灌注桩的施工工艺及常见质量问题处理[J].城市道桥与防洪,2008,(8).
  [2] 李博,宋萌,范芝宇.泥浆护壁灌注桩质量问题及防治措施[J].技术与市场,2009,(7).

 

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