旋挖钻机成孔:是由钻杆带动钻头旋转,动力钻头正转可低速钻进,反转高速甩土,钻头旋转将土或砂粒切成碴土,然后快速提出孔外。该法可实现干法施工,不需用泥浆出碴,环保性良好,适用于黏土、粉土、砂土、淤泥质土以及部分卵石碎石地层等。
冲击钻机成孔:冲击钻机是用卷扬机等设备将带刃的重钻头或冲抓提高,然后放开卷扬机,钻头落下,切削压碎孔底岩土。可以把钻头提出孔口后用出碴筒出碴,亦可用泥浆循环法出碴。冲击钻孔适用范围较广,黏土、粉砂、卵石层均适用。
套管钻机成孔:是在钻孔的同时,用机械晃动压入一钢制套管。套管作用是防坍孔,孔中用重锤式抓斗机除土。成孔后放入钢筋笼,然后在灌注桩身砼时,逐步将套管拔出。套管钻孔法适用于非岩层的履盖土层中,对坍孔防护作用好,可在已有建筑附近施工。
工作程序
正反循环钻机成孔:依靠钻头旋转钻进,用泥浆循环进出钻孔浮起并将钻碴带出钻孔实现出碴。按照泥浆循环方法可分为:正循环和反循环两种。反循环比正循环法出碴效率高。
泥浆同时起到护壁(平衡孔内水压力),防止坍孔和浮碴的作用。泥浆由黏土或膨胀土加外加剂组成,泥浆比重一般在1.1~1.3间。
典型实例
桥址处地质条件为粉、细、中、粗砂层及少量砂砾层。桥梁基础为混凝土钻孔灌注桩,每桥墩为4根φ3.0m钻孔桩,横桥向桩距10.0m,顺桥向桩距9.0m,桩长91.0m。考虑到雨季时河床冲刷严重,钻孔桩上部有钢护筒,桥墩桩钢护
筒设计为直径φ3.0m,护筒长52m。
特点:
从永久钢护筒底口钻孔开始至混凝土填充至永久钢护筒底口不得超过73小时(39m桩长)。孔底沉碴厚度:孔底至少50%横截面上沉碴厚度<15mm,孔底截面任何位置沉碴厚度≯40mm。桩底压浆:为了钢筋笼底部的压浆管路尽可能贴近孔底而又不被损坏,在钢筋笼底部安装有触底指示灯开关。
施工流程1
施工流程2
钢护筒制造与安装
桥墩钢护筒直径3.0m,长52m,板厚25mm。护筒在钢结构厂制造,用卷板机成型,在旋转胎架上用自动电焊机焊接。一般分为四节出厂,用平板拖车或牵引车运输到现场。现场采用手工焊拼接,所有焊缝都要经过超声波探伤检查。
桥墩桩入土60m~66m,采用预钻孔方法埋设。首先安装φ3.4m临时护筒,临时护筒入土深度10m左右,然后安装
钻机,钻头直径φ3.15m~φ3.22m,钻孔至-49m标高,钢护筒底口设计标高为-50m,留1m用APE震动锤震打到位。
钢护筒卷制
钢护筒在旋转台架上焊环向接缝
钢护筒运输
安装钢护筒入孔
现场焊接接高钢护筒
振动下沉至设计标高
钢筋笼制造与安装
桥墩桩钢筋笼长度94.5m,钢筋笼重量约150t主筋φ36mm,箍筋φ20mm。部分断面为双层钢筋笼,同一断面钢筋数量最多达240根,钢筋密集。
钢筋笼内侧沿圆周均布6根φ50mm钢管,用于超声波检测桩身混凝土的灌注质量。
钢筋笼内布置循环注浆管路,用于桩底压浆以增加桩底承载力。注浆管采用12根φ25mm钢管,底部连接形成6条压浆回路。每回路底部安装两个套筒部件,每个套筒内,钢管上设置两个直径6mm,被橡胶套筒紧密包裹的出浆孔,出浆孔口朝下。
钢筋笼在长线台座上制作,分为4节进行安装,在各节钢筋笼接头处应做好标记,以便安装时对应拼接。主筋接长采用搭接,每个搭接接头采用2个“U”型卡连接。
钢筋笼吊入桩孔后,悬挂在钢护筒顶口,按分节顺序进行拼接,逐节下放,最终的钢筋笼悬挂在护筒顶口。
为保证出浆孔紧贴桩底,在钢筋笼底部安装3个触底指示灯开关,电线引出孔口,钢筋笼下端接近护筒底口时,应放慢下放速度,当注浆管紧贴桩底时,指示灯发亮,停止钢筋笼下沉,防止损伤底部注浆管。
制造胎模上安放钢筋
安装内层主筋
保护层轮片
底部触底开关
钢筋笼制作全景
钢筋笼吊离制造胎模
钢筋笼运输
吊机竖起钢筋笼
钢筋笼节段孔口拼装
钻孔桩施工
钻孔施工采用KPG-3000型液压钻机和ZSD300/210型液压动力头钻机,采用重锤导向,减压钻进,泥浆反循环方式排碴,使用ZX-500型泥浆分离器净化处理泥浆。VHP700空气压缩机提供风力。
泥浆指标
泥浆采用复合泥浆,由水、膨润土、粘土、Na2CO3配制而成。膨润土采用钠质膨润土,粘土选用塑性指数IP>25,粒径小于0.005mm的粘土颗粒含量大于50%的粘土即可。所选粘土中不应含有石膏、石灰或钙盐类化合物。
泥浆拌制的加料顺序是先加水、再加膨润土,搅拌2分钟后加Na2CO3再搅拌1分钟,放入泥浆池待用,不得在钻孔桩内拌制泥浆。
钻孔时采用反循环的方法,其泥浆循环过程为:新制泥浆→泥浆池→桩孔→泥浆净化→桩孔→钻孔结束→泥浆池。
钻孔进行过程中,严格控制孔内泥浆面高度,泥浆顶面应高
出水面2.0m~3.5m,滩地桩不低于孔口高程,确保孔壁稳定,不塌孔。每小时检查进浆口泥浆质量。
对于深孔钻进时,要经常观察排渣口的的出浆情况,若发现
排渣不连续,可能是因力不足所致,需调整中间风包位置。
钻孔至设计标高后,将钻头提离孔底5~10cm,转盘慢速旋转继续泥浆反循环,经净化后的泥浆返回孔中,清孔直至满足要求为止,清孔完毕,拆除钻机。
钻机拆除后即可进行成孔质量检测。检测的项目有孔深、孔径、垂直度、沉渣厚度。孔深以钻杆长度控制,并以测锤测绳比尺法复核,用CDJ超声波大孔径测孔仪检测孔径、孔斜率及沉渣厚度。
安装临时护筒
钻孔
泥浆分离系统
泥浆分离器
水中墩钻孔桩施工平台
钻孔结束后移除钻具和钻机
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