淺談橋梁樁基鉆孔技術(shù)運用
2015-07-29
一、場地準(zhǔn)備
鉆孔場地的平面尺寸應(yīng)按樁基設(shè)計的平面尺寸、鉆機數(shù)量和鉆機底座平面尺寸、鉆機移位要求、施工方法以及其它配合施工機具設(shè)施布置等情況決定。
施工場地或工作平臺的高度應(yīng)考慮高出施工水位或潮水位2.0m。
二、鉆機和其他設(shè)備準(zhǔn)備
1、沖擊鉆機
沖擊鉆機大致分為兩類：一類是沖擊式鉆機，配備有鉆架及起吊、沖擊等全套設(shè)備。另一類是帶有離合器的雙筒卷揚機組成的簡易沖擊鉆具，其鉆架及設(shè)備由施工單位根據(jù)工地條件自行設(shè)計組拼。采用卷揚機帶動沖擊鉆鉆孔的簡易沖擊鉆具包括30~150KN帶離合器的雙筒卷揚機，簡易鉆架、轉(zhuǎn)向裝置、取渣筒和鉆頭等。
2、沖錐
沖錐由錐身、刃腳和轉(zhuǎn)向裝置三部分組成。錐身提供沖錐所必須的重力和沖擊動能，刃腳位于沖錐底部，為直接沖擊破碎土、石的部件；轉(zhuǎn)向裝置設(shè)于錐頂，和起吊鋼絲繩聯(lián)結(jié)，是使沖擊錐能沖擊成圓孔的關(guān)鍵部位。其總重不得超過卷揚機的起重能力。錐刃腳下刃口要用優(yōu)質(zhì)焊條焊上耐磨層，特別加強。錐身型式為四翼（十字型）、五翼、六翼鉆頭，目前多采用五翼鉆頭。
3、轉(zhuǎn)向裝置
要想得到完整的圓柱孔，需要沖錐每沖擊一次轉(zhuǎn)動一個角度。因此必須在錐頂設(shè)置轉(zhuǎn)向裝置，常用的轉(zhuǎn)向裝置為合金套：又叫鎢金套。澆制沖錐時，在錐頂留一鋼絲繩孔道和一個套穴，鋼絲繩的一段由孔道穿下，從套穴側(cè)面拉出后，再穿過一個帶錐孔的鋼套，鋼絲繩的這一頭拆散并清洗干凈，將散開的每根鋼絲頭彎鉤后裝進(jìn)鋼套，然后向鋼套內(nèi)澆灌熔化的混合金屬（如鉛、鋁、錫等合金）冷卻后即成合金套，將合金套納入套穴內(nèi)就可使用。
三、鉆孔技術(shù)參數(shù)要求
1、護(hù)筒
護(hù)筒有固定樁位，引導(dǎo)鉆頭方向，隔離地面水免其流入空內(nèi)，保護(hù)孔口不坍塌，并保證孔內(nèi)水位（泥漿）高出地下水或施工水位一定高度，形成靜水壓力（水頭）以保護(hù)孔壁免于坍塌等作用。
1）、一般要求
①用鋼板制成的埋設(shè)護(hù)筒，應(yīng)堅實不漏水；護(hù)筒入土較深時，宜以壓重、振動、錘擊或輔以護(hù)筒內(nèi)除土等方法沉入。護(hù)筒內(nèi)徑比樁徑稍大：當(dāng)護(hù)筒長度在2~6m范圍時，有鉆桿導(dǎo)向的正、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆護(hù)筒內(nèi)徑宜比樁徑大20~30cm；沖擊鉆護(hù)筒內(nèi)徑宜大30~40cm；深水處的護(hù)筒內(nèi)徑宜比樁徑大40cm。護(hù)筒頂端高度：采用沖擊鉆孔時，護(hù)筒頂端宜高出地下水位1.5m~2.0，還應(yīng)高出地面0.3m。
2）、護(hù)筒制作
鋼護(hù)筒在普通作業(yè)場合及中小孔徑條件下，一般使用4~6mm厚鋼板制作。為增加剛度防止變形，可在護(hù)筒上、下端和中部外側(cè)各焊一道加勁肋。
3）、護(hù)筒的埋設(shè)
護(hù)筒埋設(shè)工作是鉆孔樁施工的開始，護(hù)筒平面位置與豎直度準(zhǔn)確與否，護(hù)筒周圍和護(hù)筒底腳是否緊密、不透水、對成孔、成樁的質(zhì)量都有重大影響。埋設(shè)時，護(hù)筒中心軸線應(yīng)對正測量標(biāo)志的樁位中心，其偏差不得大于5cm，護(hù)筒傾斜度的偏差不大于1%，若設(shè)計有要求，必須滿足設(shè)計要求并應(yīng)嚴(yán)格保持護(hù)筒的豎直位置。
2、泥漿
泥漿的主要性能有：相對密度、粘度、精切力、含砂率、膠體率、失水率、酸堿度（PH值）、泥皮厚。
1）、相對密度：泥漿的相對密度是泥漿與4℃時同體積水的質(zhì)量之比。泥漿的相對密度增大時，在鉆孔中對孔壁的側(cè)壓力也相應(yīng)增大，孔壁也越穩(wěn)定，懸浮攜帶鉆渣的能力也越大。然而，相對密度過大的泥漿，其失水量也加大，孔壁上的泥皮也增厚，這就增加了泥漿原料的消耗，而且會給清孔和澆筑混凝土造成困難。
2）、粘度：粘度是液體或混合液體運動時，各分子或顆粒之間產(chǎn)生的摩擦力。粘度大的泥漿，產(chǎn)生的孔壁泥皮厚，對防止翻砂，阻隔滲漏有利，對懸浮攜帶鉆渣的能力強。但粘度過大，則易“糊鉆”，影響泥漿泵的正常工作，增加泥漿凈化的困難，進(jìn)而影響鉆進(jìn)速度。粘度過小，鉆渣不易懸浮，泥皮薄，對防止翻砂、滲漏不利。
3）、精切力：精切力是靜止的泥漿，受外力開始流動所需的最小的力。泥漿精切力要適當(dāng)，太大則流動阻力大，流往沉淀池的泥漿中的鉆渣不易沉淀，影響凈化速度，使泥漿相對密度過大，鉆進(jìn)速度降低，太小則懸浮攜帶鉆渣效果不好，鉆進(jìn)速度也會降低。
4）、含砂率：含砂率是泥漿內(nèi)所含的砂和粘土顆粒的體積比。泥漿含砂率大時，會降低粘度，增加沉淀，容易破損泥漿泵。
5）、膠體率：膠體率是泥漿靜止后，其中呈懸浮狀態(tài)的粘土顆粒與水分離的程度，以百分比表示，膠體率高的泥漿，粘土顆粒不易沉淀，懸浮鉆渣的能力高，否則反之。
6）、失水率：失水率又叫失水量或滲透量，是泥漿在鉆孔內(nèi)受內(nèi)外水頭壓力差的作用下在一定時間內(nèi)滲入地層的水量以ml/30min為單位.
7)、酸堿度：以PH值表示，PH值等于7為中性泥漿，小于7為酸性，大于7為堿性。
3、泥漿的制備
1）、粘土的選擇及普通泥漿的調(diào)制
粘土以水化快、造漿能力強、粘度大的膨潤土或接近地表經(jīng)過凍融的粘土為好，但應(yīng)盡量就地取材。經(jīng)過野外鑒定，具有下列特征的土，可符合上述要求作為調(diào)制泥漿的原料。
自然風(fēng)干后，用手不易搬開捏碎；用刀切開時，切面光滑，顏色較深；水浸濕后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm的細(xì)長泥條，用手指搓捻，感覺砂礫不多。浸水后能大量膨脹。一般可選塑性指數(shù)大于25，粒徑下于0.005mm顆粒含量多于總量50%的粘土制漿。當(dāng)缺少適宜的粘土?xí)r，可用略差的粘土，并摻入30%的塑性指數(shù)大于25的粘土；若采用粘質(zhì)土?xí)r，其塑性指數(shù)不宜小于15，大于0.1mm的顆粒不宜超過6%。所選粘土中不應(yīng)含有石膏、石灰或鈣鹽類化合物。
2）、泥漿的調(diào)制
制漿前，應(yīng)先把粘土塊盡量打碎，使其攪拌時易于成漿，縮短攪拌時間，提高泥漿質(zhì)量。
制漿有機械攪拌和鉆頭攪拌二種方法。用正、反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆鉆進(jìn)時，由于要求的泥漿質(zhì)量高，最好在井孔外以泥漿攪拌機制成泥漿后使用。鉆具攪拌是沖擊成孔時，將粘土原料投入孔底，利用沖擊鉆頭沖擊，攪拌成泥漿。
4、泥漿循環(huán)和凈化處理
1）、沖擊正循環(huán)鉆孔
泥漿循環(huán)系統(tǒng)主要有泥漿池、泥漿泵、出漿管和近漿管四大部分組成。
泥漿從孔口經(jīng)由出漿管進(jìn)入泥漿池，經(jīng)過凈化后，再由泥漿泵將泥漿經(jīng)由進(jìn)漿管送回孔底。泥漿鉆渣混合物再從孔底上翻至孔口，經(jīng)出漿管進(jìn)入泥漿池。通過泥漿循環(huán)，鉆渣即可在泥漿池中沉淀下來，再將鉆渣清除，達(dá)到清渣的目的。
2）、用正、反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆鉆孔并在旱地施工
可設(shè)置制漿池、儲漿池、沉淀池并用循環(huán)槽連接。循環(huán)系統(tǒng)沉淀池、循環(huán)池、循環(huán)槽等的規(guī)格，應(yīng)根據(jù)鉆孔容積，砂石泵的型號規(guī)格來決定。循環(huán)池的容積，應(yīng)不小于樁孔實際容積的1.2倍；沉淀池的容積一般為6~20m3，樁孔直徑小于∮80cm時，選用6 m3 ，小于∮150cm時，選用12 m3；大于∮150cm時，選用20 m3 ；沉淀池的容量根據(jù)泥漿容量、泥漿凈化方法而定；現(xiàn)場應(yīng)專設(shè)儲漿池，其容積不小于樁孔實際容積的1.2倍。通常制漿池的尺寸為3m×8m，深1m左右，并設(shè)兩個制漿池，一個浸泡粘土，另一個攪拌制漿，輪換使用。
3）、制備泥漿的水質(zhì)和設(shè)備要求
?、僖笫褂梅弦?guī)范要求的水，當(dāng)不能用自來水時，應(yīng)事先進(jìn)行水質(zhì)檢查，以保證泥漿質(zhì)量；
?、跒榍逑礄C械設(shè)備，宜準(zhǔn)備管徑25mm，流量為50l/min的給水設(shè)施；
?、蹫槭广@孔中的泥漿重復(fù)使用，應(yīng)準(zhǔn)備水泵和儲存站；為處理清洗機械的廢水，需設(shè)置排水溝和沉底池；廢泥漿應(yīng)用罐車送到處理場進(jìn)行處理，不得在施工現(xiàn)場就地排放。鉆渣應(yīng)運輸?shù)街付ǖ臈壴鼒觥?br />
