摘 要 以重庆地区为背景,分析旋挖钻机成孔、冲击钻机成孔和人工挖孔法三种桩基成孔方法各自优缺点,最后对不同的桩基成孔方法的应用做了总结说明,为桩基成孔方法的选择提供参考。
关键词 旋挖钻机;冲击钻机;人工挖孔法;桩基成孔
前言
在土木建筑工程特别是桥梁工程中,其基础大多采用钻孔灌注桩。桩基成孔的方法多种多样,设计主要依据工程所在地的地质情况而定。在我们重庆地区,桩基成孔的方法主要是旋挖钻机成孔、冲击钻机成孔和人工挖孔。特别是先进的大功率全液压的旋挖钻机,使桩基础施工速度更快,质量更高,可满足各种条件与环境下施工要求[1]。
1 旋挖钻机成孔
旋挖钻机成孔,首先是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构,使得钻机能正确的就位到桩位,利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的桶式钻头置放到位,钻机动力装置为钻杆提供扭矩、加压装置通过加压动力头的方式将压力传递给钻杆钻头,钻头回转破碎岩土,并直接将其装入钻头内,然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提升出孔外卸出岩渣,这样循环往复,不断地钻岩土、取岩渣,直至钻至设计要求的深度。旋挖钻机的优点:①一机多用,是一种适应不同施工方法施工对象的大型工程机械,除可进行旋挖钻孔外,还可以进行套管或全套管钻进,在覆
灌注桩成孔方法有:干作业成孔、泥浆护壁成孔、套管成孔、人工挖孔。
1、干作业成孔适用于地下水位以上的黏性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层。
2、泥浆护壁成孔
(1)回转钻机成孔
适用于地下水位较高的软、硬土层,如淤泥、黏性土、砂土、软质岩层等
(2)潜水钻机成孔
适用于地下水位较高的软硬土层,如淤泥、淤泥质土、砂夹卵石
(3)冲击钻成孔
适用于黄土、黏性土或粉质粘土和人工杂填土层中应用
3、套管成孔
(1)振动沉管成孔
适用于在一般粘性土、淤泥、淤泥质土、粉土及回填土中使用
(2)锤击沉管成孔
适用于在黏性土、淤泥、淤泥质土、及杂填土层中使用
4、人工挖空
适用于无地下水或地下水较少的黏土、粉质粘土、含少量的砂、砂卵石、姜结石的黏土层采用
灌注桩按其成孔方法不同,可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩灌注桩四种。
1、钻孔灌注。
指利用钻孔机械钻出桩孔,并在孔中浇筑混凝土(或先在孔中吊放钢筋笼)而成的桩。
根据钻孔机械的钻头是否在土的含水层中施工,又分为泥浆护壁成孔和干作业成孔及套管护壁三种方法。
2、沉管灌注。
指利用锤击打桩法或振动打桩法,将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入土中,然后边浇筑混凝土(或先在管内放入钢筋笼),边锤击或振动边拔管而成的桩。前者称为锤击沉管灌注桩,后者称为振动沉管灌注桩。
3、人工挖孔。
指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔,然后安放钢筋笼,浇筑混凝土而成的桩。为了确保人工挖孔桩施工过程中的安全,施工时必须考虑预防孔壁坍塌和流砂现象发生,制定合理的护壁措施。
护壁方法可以采用现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、砖砌体护壁、沉井护壁、钢套管护壁、型钢或木板桩工具式护壁等多种。以应用较广的现浇混凝土分段护壁为例说明人工挖孔桩的施工工艺流程。
4、爆扩灌注桩。
指用钻孔爆扩成孔,孔底放入炸药,再灌入适量的混凝土,然后引爆,使孔底形成扩大头,再放入钢筋笼,浇注桩身混凝土。
扩展资料
灌注桩安装钻孔机的基础如果不稳定,施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响,因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基,可用推土机推平,再垫上钢板或枕木加固。
为防止桩位不准,施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机,对有钻塔的钻孔机,先利用钻机的动力与附近的地笼配合,将钻杆移动大致定位。
钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时,在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。
钻孔内若能保持比地下水位高的水头,增加孔内静水压力,能为孔壁平衡孔外地下水压力或者加大孔内向水力、防止坍孔。护筒除起到这个作用外,同时还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。
制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用,不漏水,其内径应比钻孔直径大(旋转钻约大20cm,潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm),每节长度约2~3m。一般常用钢护筒。
参考资料来源:搜狗百科-灌注桩
成孔方法有三种,即回转钻成孔、潜水钻成孔和冲击钻成孔。
①回转钻成孔。回转钻成孔是国内灌注桩施工中最常用的方法之一。按排渣方式不同,分为正循环回转钻成孔和反循环回转钻成孔两种。
a.正循环回转钻成孔是由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土,由泥浆泵往钻杆输进泥浆,泥浆沿孔壁上升,从孔口溢浆孔溢出流入泥浆池,经沉淀处理返回循环池。正循环成孔泥浆的上返速度低、携带土粒直径小、排渣能力差、岩土重复破碎现象严重,适用于填土、淤泥、黏土、粉土、砂土等地层,对于卵砾石含量不大于15%、粒径小于10mm的部分砂卵砾石层和软质基岩及较硬基岩也可使用。桩孔直径不宜大于1000mm,钻孔深度不宜超过40m。正循环钻进主要参数有冲洗液量、转速和钻压。保持足够的冲洗液(指泥浆或水)量是提高正循环钻进效率的关键。
b.反循环回转钻成孔是由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转切削破碎岩土,利用泵吸、气举、喷射等措施抽吸循环护壁泥浆,携带钻渣从钻杆内腔抽吸出孔外的成孔方法。根据抽吸原理不同,可分为泵吸反循环、喷射(射流)反循环和气举反循环三种施工工艺。泵吸反循环是直接利用砂石泵的抽吸作用使钻杆的水流上升而形成反循环;喷射(射流)反循环是利用射流泵射出的高速水流产生负压使钻杆内的水流上升而形成反循环;气举反循环是利用送入压缩空气使水循环,钻杆内水流上升速度与钻杆内外液柱重度差有关,随孔深增大效率增加。当孔深小于50m时,宜选用泵吸反循环或射流反循环;当孔深大于50m时,宜采用气举反循环。
②潜水钻机同样使用泥浆护壁成孔。
a.潜水钻正循环是利用泥浆泵将泥浆压入空心钻杆,并通过中空的电动机和钻头等射入孔底,然后携带着钻头切削下的钻渣在钻孔中上浮,由溢浆孔溢出进入泥浆沉淀池,经沉淀处理后返回循环池。
b.潜水钻反循环有泵吸法、泵举法和气举法三种。若为气举法出渣,开孔时只能用正循环或泵吸式开孔,钻孔为6~7m深时,才可改为反循环气举法出渣。反循环泵吸式用吸浆泵出渣时,吸浆泵可潜入泥浆下工作,因而出渣效率高。
C.冲击钻成孔。冲孔是用冲击钻机把带钻刃的重钻头(又称冲锤)提高,靠自由下落的冲击力来削切岩层,排出碎渣成孔。冲击钻机有钻杆式和钢丝绳式两种。前者所钻孔径较小、效率低、应用较少;后者钻孔直径大,有800mm、1000mm、1200mm几种。钻头可用锻制或用铸钢制造,钻刃用T18号钢制造,与钻头焊接。钻头形式有十字钻头及三翼钻头等。锤重500~3000Kg。冲孔施工时,首先准备好护壁料,若表层为软土,则在护筒内加片石、砂砾和黏土(比例为3∶1∶1);若表层为砂砾卵石,则在护筒内加小石子和黏土(比例为1∶1)。冲孔时,开始低锤密击,落距为0.4~0.6m,直至开孔深度达护筒底以下3~4m时,将落距提高至1.5~2m。掏渣采用抽筒,用以掏取孔内岩屑和石渣,也可进入稀软土、流砂、松散土层排土和修平孔壁。掏渣每台班一次,每次4~5桶。用冲击钻冲孔,冲程为0.5~1.0m,冲击次数40~50次/min,孔深可达300m。这种冲击钻冲孔适用于风化岩及各种软土层成孔,但由于冲击锤自由下落时导向不严格,扩孔率大,实际成孔直径比设计桩径要增大10%~20%。若扩孔率增大,应查明原因后再成孔。
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