泥漿護壁成孔又稱濕作業成孔,它是用泥漿來保護孔壁,防止孔壁塌落,排出土渣而成孔。
适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(礫)石土及風化岩層,以及地質情況複雜、夾層多、風化不均、軟硬變化較大的岩層。
主要施工工藝:測定樁位,樁位上埋設護筒→鑽孔,泥漿護壁→達到設計深度後及時清孔→吊放鋼筋骨架并進行水下混凝土澆築
(1)埋設護筒
泥漿護壁成孔時,宜采用孔口護筒,護筒設置應符合下列規定:
①護筒埋設應準确、穩定,護筒中心與樁位中心的偏差不得大于 50 ㎜;
②護筒可用 4~8 ㎜厚鋼闆制作,回旋鑽機時其内徑應大于鑽頭直徑 100mm,上部宜開設 1~2 個溢漿孔,沖擊成孔時其内徑應大于鑽頭直徑 200 ㎜;
③護筒的埋設深度:在黏性土中不宜小于 1.0m;砂土中不宜小于 1.5m。護筒下端外側應采用黏土填實;其高度尚應滿足孔内泥漿面高度的要求;
④受水位漲落影響或水下施工的鑽孔灌注樁,護筒應加高加深,必要時應打入不透水層。
(2)泥漿的制備和處理
除能自行造漿的黏性土層外,均應制備泥漿。泥漿制備應選用高塑性黏土或膨潤土。泥漿應根據施工機械、工藝及穿越土層情況進行配合比設計。
泥漿護壁成孔泥漿的一般規定:
①施工期間護筒内的泥漿面應高出地下水位 1.0m 以上,在受水位漲落影響時,泥漿面應高出最高水位 1.5m 以上;
②在清孔過程中,應不斷置換泥漿,直至澆注水下混凝土;
③澆注混凝土前,孔底 500mm 以内的泥漿比重應小于 1.25;含砂率不得大于 8%;黏度不得大于28s;
④容易産生泥漿滲漏的土層中應采取維持孔壁穩定的措施。
⑤應設置泥漿處理系統,廢棄的漿、渣應進行處理,不得污染環境。
(3)正、反循環鑽孔灌注樁
反循環與正循環的鑽孔方法,是利用泥漿的循環帶出泥土與沙粒而成孔的。
反循環與正循環的本質區别在于沉渣的沖洗、上返流程存在巨大差異, 反循環沖洗液攜帶鑽渣後,迅速進入過水斷面較小的鑽杆腔内, 可以獲得比正循環高出數十倍的上返速度。
正循環回轉鑽孔由鑽機回轉裝置帶動鑽杆和鑽頭回轉切削破碎岩土,由泥漿泵往鑽杆輸進泥漿,泥漿沿孔壁上升,從孔口溢漿孔溢出流入泥漿池,帶出鑽渣,經沉澱處理返回。
1—鑽頭;2—泥漿循環方向;3—沉澱池;4—泥漿池;5—泥漿泵;6—水龍頭;7—鑽杆;8—鑽機回轉裝置
目前的反循環鑽進工藝主要是泵吸反循環,是通過砂石泵的抽吸作用, 在鑽杆内腔形成負壓, 孔壁與環狀空間的沖洗液流向孔底, 将鑽頭切削下來的鑽渣帶進鑽杆經過砂石泵排至地面沉澱池内; 沖洗液沉澱鑽渣後又流向孔内, 形成反循環。
1—鑽頭;2—泥漿循環方向;3—沉澱池;4—泥漿池;5—泥漿泵;6—水龍頭;7—鑽杆;8—鑽機回轉裝置
1-鑽頭;2-潛水鑽機;3-電纜;4-護筒;5-水管;6-滾輪(支點);7-鑽杆;8-電纜盤;9-0.5噸卷揚機;10-1噸卷揚機;11-電流壓力表;12-啟動開關
鑽進過程中,清孔可采用正循環和反循環相結合的方法,鑽進中當深度較淺時采用正循環法清孔;當鑽進到深度較大時,正循環清孔難度大,采用反循環法清孔。
正、反循環成孔的一般規定:
①對孔深較大的端承型樁和粗粒土層中的摩擦型樁,宜采用反循環工藝成孔或清孔,也可根據土層情況采用正循環鑽進,反循環清孔。
②當在軟土層中鑽進時,應根據泥漿補給情況控制鑽進速度;在硬層或岩層中的鑽進速度應以鑽機不發生跳動為準。
③潛水鑽的鑽頭上應有不小于 3 倍直徑長度的導向裝置;利用鑽杆加壓的正循環回轉鑽機,在鑽具中應加設扶正器。
④如在鑽進過程中發生斜孔、塌孔和護筒周圍冒漿、失穩等現象時,應停鑽,待采取相應措施後再進行鑽進。
⑤鑽孔達到設計深度, 灌注混凝土之前,孔底沉渣厚度指标應符合下列規定: 端承型樁,≤50 ㎜; 摩擦型樁,≤100 ㎜; 對抗拔、抗水平力樁,≤200 ㎜。
(4)沖擊成孔灌注樁的施工
沖擊成孔施工是采用沖擊式鑽機或卷揚機帶動一定重量的沖擊鑽頭,在設定的高度内使鑽頭提升然後空放,使鑽頭自由降落利用沖擊動能沖擠土層或破碎岩層,形成樁孔,排渣可采用泥漿循環或抽渣筒等方法。
其設備簡單,易于操作,樁身可有效穿越風化破碎層和岩溶發育帶,樁端可嵌入較硬質岩石或硬質岩石。施工工藝較成熟,廣泛用于水運、橋梁、多層建設、高層建築等。
沖擊成孔的一般規定:
①鑽頭錐頂和提升鋼絲繩間應設保證鑽頭自動轉向的裝置;
②開孔時,應低錘密擊,當表土為淤泥、細砂等軟弱土層時,可加黏土塊夾小片石反複沖擊造壁,孔内泥漿面應保持穩定;
③進入基岩後,應采用大沖程、低頻率沖擊,當發現成孔偏移時,應回填片石至偏孔上方300~500 ㎜處,然後重新沖孔;
④當遇到孤石時,可預爆或采用高低沖程交替沖擊,将大孤石擊碎或擠入孔壁;
⑤應采取有效的技術措施防止擾動孔壁、塌孔、擴孔、卡鑽和掉鑽及泥漿流失等事故。
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