旋转钻机

岩层钻孔

旋转钻机，用于露天矿山岩石硬度系数f≤6的岩层钻孔，同时也可钻f=7-11的硬夹层岩石。钻进时施加回转力矩与轴压力，使钻头作旋转与进给运动，来切割岩石。

简介

某大桥横跨地方入海水道,桥梁中心桩号为K161+656.425,全长1913.45m,由主桥及南、北引桥3 部分组成,采取两幅分离式。主桥基础形式为钻孔灌注桩、矩形承台;下部结构为空心薄壁墩,过渡墩顶设墩帽。两侧引桥基础形式为钻孔灌注桩,桩间设系梁;下部结构为圆柱墩,墩顶设盖梁,其中桥台为肋板式台身。

该施工区域地质上层分布有亚粘土,下层分布有粉、细砂及中砂层。在钻孔过程中,为保证孔内水头,以防止出现坍孔、缩颈等质量隐患,不同位置的桩基应采取不同的平台设置方式。

施工方案

1 钻机及钻头选择

根据地质资料反映及初钻情况, 地层土质以亚砂土为主,成孔过程中泥浆护壁质量的好坏是桩基成败的关键, 故选择护壁效果较好的正循环钻机成孔。陆地上引桥墩桩基长度均在51m以内,桩径为1.2m 和1.5m 两种,可选择GPS215 型旋转钻机;灌溉总渠内的主桥墩桩基长度为55m,桩径为1.5m,可选择GPS220型旋转钻机,该种钻机具有扭矩大、循环系统气密性好等优点,适合于水中深孔桩基的成孔施工。因本工程桥区地质为粘土和砂土层,成孔钻头统一选择三翼钻头。

2 护筒埋设

根据桩径及技术要求, 护筒均采用钢护筒,1.2m钻孔桩护筒直径为1.5m,壁厚δ=5mm,单个护筒长度为2.0m,埋入原地面以下深度为1.0m;1.5m 钻孔桩护筒直径为1.8m,壁厚δ=6mm,单个护筒长度为2.5m,埋入原地面以下深度为1.5m。埋设前,采用纵、横向的定位桩将桩位放样点引至开挖作业范围外, 待基坑挖至设计深度,将护筒置于坑内,校正位置无误后,在护筒周围分层夯填粘土至护筒顶,同时恢复桩位点至护筒上,在护筒壁上采用红色油漆做出明显标记。

4 施工工艺及说明

成孔钻进的主要工序依次为:钻机就位、泥浆循环、成孔钻进、终孔及检测。

（1）钻机就位:该工序包括孔位放样、钻头就位及钻机就位。

①孔位放样:在钢护筒埋设时已放出桩位的纵、横轴线,只需恢复并校核即可使用。在桩位纵、横轴线的适当位置设置护桩,钻进过程中注意保护,以备校核桩位。

②钻头就位:钻头必须在钻机就位前置于孔内,总渠水中护筒内的钻头需采用钢丝绳悬挂在钻孔平台上, 根据孔内水深情况,预先配制几节钻杆。

③钻机就位:采用汽车吊机或水上浮吊起吊钻机就位,调整钻机位置,使转盘中心铅垂线及桩轴线吻合,其偏差不大于1cm;采用垂球调整钻杆垂直度,使其倾斜度不大于1%;采用水平尺检查转盘水平度,气泡偏差不得大于半格。待钻机各项指标均检查合格后,将钻机采用导链固定。

（2）泥浆循环:此项工作包括钻机提接钻头、接通吸排浆管路、接通孔内补浆管路(反循环)、起动各泵循环泥浆、主机试运转。

①将预先放入孔内的悬挂于护筒上的钻头用吊机提起,用卡板卡在转盘上,垫上密封胶垫,将方钻杆与钻头钻杆法兰盘用螺栓接牢拧紧,不得漏气。

②接通泥浆管路要注意接口紧密不漏气。

③反循环泥浆循环时,先启动泥浆泵,将护筒内充满泥浆,然后启动钻机空吸泵, 当循环正常并持续5min 左右, 即可开始钻进。

（3）钻进:该工序包括钻进、排弃钻渣、测试泥浆、补充或调整泥浆。

钻进前对钻杆进行编号,量测每节钻杆长度并做好记录。在钻进过程中为保证孔的铅垂度,采用减压慢速钻进,同时根据地层的不同土质情况调整钻速与泥浆, 并分阶段及时捞渣取样,与地质勘察的钻孔资料相对照, 当发现地质情况有大的差异时,及时报于监理工程师,并采取相应的措施以保证成孔质量。钻孔过程中做好钻孔原始记录。另外,在钻进过程中安排专人随时检查泥浆性能,根据不同的地层及时调整泥浆指标(比重、粘度、胶体率、含砂率等),以确保成孔质量。

（4）终孔及检测:这项工序包括换浆清孔、终孔检测、钻机移位、修钻头。

①换浆清孔: 当钻杆和钻头有效长度累计进尺达到计划钻孔深度,经监理同意后,立即换浆清孔,将钻头提离孔底20cm,转盘空转,检测出浆口泥浆的比重、粘度、pH 值、含砂率,直至进、出浆体的上述指标完全一致,清孔时间不得小于30min,经复验孔深符合设计要求后,即可卸钻、移钻及维修钻头。

②终孔检测:钻机移开后即可进行终孔检测,主要检测孔深、孔径、垂直度、孔轴线、沉淀层厚度和孔壁状态。孔底沉淀层厚度用沉渣筒量测,并在钢筋笼下放后确定,保证沉淀物厚度尽可能小;桩身垂直度允许最大偏差不得大于1/100;其他各项指标在清孔后采用钢筋探笼检测, 检测结果同时为钢筋骨架入孔做方位指导。

桩基质量检验

（1）混凝土强度(MPa):利用4 组试件检测是否在合格标准范围内。

（2）桩位(排架桩):用经纬仪检查纵、横方向是否在允许偏差50mm内。

（3）钻孔倾斜度:根据灌注前记录对照检查结果,允许偏差1%。

（4）沉淀层厚度(支承桩):对照灌注前纪录不大于涉及规定。

（5）钢筋骨架底面高程:根据灌注前纪录,允许偏差规定值±50mm。

总结

实践证明,在高层建筑、港口、水坝、桥梁基础工程等大口径灌注桩施工中,采用旋转钻机钻孔灌注桩施工具有操作方便、安全可靠、适应性强、使用成本低、成孔效率高、孔壁稳定性好等优点,施工中配以合理的施工组织与管理,对于灌注桩施工能够起到更好的推进作用。

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