施工抽放钻孔安全技术措施

篇2：钻孔施工注意事项及安全措施

一、钻机施工的安全技术措施

钻机到位后,对钻场顶板,煤帮要勘察清楚,确实没有问题,然后安装固定,一般要打4~6根临时支柱支护,按设计要求的钻孔方位角和倾角确定钻孔开口位置和角度,根据钻孔的用途和封孔方法采用相应的施工程序和工艺。一般抽放孔采用全面钻进,先钻孔后封孔。在施工期间需要注意的事项:

1、钻孔施工防止瓦斯涌出事故

?(1)钻机配备的电机必须是防爆型;

?(2)配备瓦斯检定器及警报器,定期检查瓦斯浓度,一旦瓦斯超限,必须立即停钻处理;

?(3)钻场内使用的敲击工具必须用铜制造;

?(4)如果钻孔施工中瓦斯太大,用常规办法无法解决,可采用边钻进边抽放瓦斯的办法;

2.防止煤与瓦斯突出事故

?(1)在突出危险煤层打钻孔时,钻探工人必须经过专门培训,掌握煤与瓦斯突出预兆,熟悉避灾路线和待避地点,并随身携带自救器;

?(2)钻机与孔口之间应设置挡板或挡拦,以保护钻工不致被突出的煤、岩粉打伤;

3.防止机械伤人事故

(1)钻工必须衣着整齐利索,以免被机械绞伤;

(2)钻机转动部件的防护装置及保护外罩必须完整无缺;

(3)开动钻机前应做好准备工作,分工要明确,操纵钻机应动作协调,达到准确无误。

二、钻机施工常见的故障

1.塌孔

主要是两个原因,一是由于钻孔穿过松软易碎煤层、地质构造带、裂隙发育的煤岩层容易塌孔;另一个是施工工艺过程中钻杆弯曲,旋转后发生剧烈震动引起塌孔。

2.卡钻

造成卡钻的原因很多,主要有冲洗液量小,钻具不符合要求,稳定性差,煤岩层松软,易塌孔掉块;停钻或交接班时未及时后退钻杆,钻孔瓦斯大等原因易造成卡钻。

3.断杆

主要由钻进过程中卡钻造成的钻具阻力过高,旋转扭矩突然上升,或者卡钻后强拔硬顶都有可能造成钻杆折断。钻杆折断后,必须使用公锥或母锥捞取。

4.钻头脱落

主要原因是钻头与钻杆接头螺纹磨损严重,钻机开动后突然倒转都可能引起钻头脱落。

5.钻杆脱落

钻杆接头螺纹磨损严重,钻机钻进时突然倒转,或卡钻后倒转钻机等原因引起钻杆脱落。

防止和及时处理钻孔施工故障,是矿井抽放瓦斯衔接工程的重要保障,一定要引起足够的重视。

钻机工是一个熟练工种,必须具备相当的经验,打钻过程中要严格遵守操作规程,正确掌握给进速度、正确控制给进压力、适当调整冲洗液量。当发现卡钻后,不应突然停钻,要根据情况及时冲洗钻屑,慢速钻进或退钻。一旦发生断杆或钻杆脱落、钻头脱落现象,应及时打捞。

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三、排放瓦斯安全技术措施

1、将掘进工作面抽出的瓦斯通过管道排放到风井时,在排放瓦斯管路出口必须设置栅栏、悬挂警戒牌等。栅栏设置的位置时上风侧距管路出口5m、下风侧距管路出口30m,两侧栅栏间禁止任何作业。

2、在下风侧栅栏处必须设甲烷断电仪或矿井安全监控系统的甲烷传感器,巷道风流中瓦斯浓度超限时,能及时实现报警。

一、抽放方法选择

(一)巷道瓦斯抽放

根据16122集中运输上山瓦斯时常超限的现象,需要对巷道瓦斯进行抽放,抽放方法:在掘进好的运输上山两帮每隔50米做一个瓦斯抽放硐室,硐室要求能放得下钻机(长3米、宽3米、高2.5米);钻机在硐室内,延煤层倾向,水平转角6°打一深孔,深孔长度80米,;在偏转12°延煤层倾角打一深孔,深孔长度80米;对巷道两侧煤壁进行瓦斯抽放。

二)瓦斯抽放管路布置

二、瓦斯抽放管路的敷设

1、敷设管路:根据瓦斯抽放点布置情况,将移动式瓦斯抽放泵站安设在井底车场,采用Φ100mmPE管做瓦斯抽放管路,铺设在16122排水联络巷至16122集中运输上山;另铺设一趟Φ100mmPE管从移动式瓦斯抽放泵站至风井作为瓦斯排放管路,将抽放的瓦斯通过排放管路排放至风井再排放至地面。

2、汇总管路低洼处要设置放水器;

3、巷道转弯时,要加设弯头,弯度要与巷道一致;

4、管路敷设好后,要进行试漏气试验,一般用“U”型压力计。一边试一边堵漏气点,这样压力逐渐上升。漏气量应小于3m3/1000m。

三、瓦斯抽放泵站的选型及打钻工艺

1、根据掘进工作面局部瓦斯涌出量异常的特点,选用BJW15YJ型煤矿井下移动式瓦斯抽放泵站。该装备具有移动、安装方便、体积小、成本低、效率高等特点。同时具有管道瓦斯检测、工作环境瓦斯检测、超限报警断电、停水断电、恒水位控制、流量测定等功能。能够适于井下各种抽放瓦斯方法。

2、钻机

根据对巷道瓦斯抽放需要,使用ZY-650型液压钻机能满足瓦斯抽放的一般要求:

a、电机及附属电器必须防爆;

b、钻机体积小、轻便或解体方便,适宜于井下巷道狭窄空间,便于搬迁;

c、钻机应能打任意角度(水平、上向、下向)的钻孔;

d、在煤与瓦斯突出煤层打钻孔,一般选用全液压或风动钻孔。

根据5#煤层运输巷特点,钻机选用本设计建议采用重庆生产的ZY-650型液压钻机。钻进深度为150m,钻孔倾角-90?-+90?,钻杆直径42mm。且还可作为探矿、探水等用途使用。

3、钻杆

采用42mm直径钻杆,要求抗裂强度为55~65kg/mm,延展率不小于12%的无缝钢管制成。

4、钻头

根据焦煤分公司煤岩特点,5#煤层内有夹矸,选用直径85mm金铄钻头。

四、封孔及连接

1、封孔方法

采用水泥沙浆封孔,即用400号以上的硅酸盐水泥、砂子与水混合搅拌而成。砂子颗粒直径为0.15~1.5mm,水泥与砂子的质量比为1:2.5。封孔长度为6m,使用专用封孔机封孔,沙浆封满眼口,确保封孔质量。

2、钻孔与管路的连接

水泥沙浆需经24小时凝固后才可与抽放瓦斯管连接。钻孔与抽放瓦斯管连接方式是Φ108法兰上焊Φ50管倒叭丝,用Φ80钢丝管连接。每100m支管路上设置孔板流量计、观测嘴、阀门及Φ219管道放水器,管道放水器下面接专用放水器(见附图)。封孔装置与抽放管路之间用钢丝管连接,用3mm的扃铁做的卡环紧固牢,便于连接装置的拆装。

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防水器示意图

3、打钻工艺要求

因16122运输巷水压0.9MPa,而打钻需要3-5MPa压力,给打钻工作造成很大困难。打钻时,必须等返水下来后,才能继续往前,不得操之过急。否则,就会堵塞钻头出水眼,钻孔不出渣,卡钻,退不了钻,而造成丢失钻头和钻杆。

五、瓦斯抽放管路选择

1、瓦斯抽放管管径计算

抽放瓦斯管路经济管径采用下列计算公式:

D=0.1457(Q/V)1/2

式中:D----瓦斯管内径,m;Q----瓦斯流量,1.96m3/min;

V----瓦斯在管路中的平均流速,m/s,一般取5~15m/s。

所以D=0.1457(Q/V)1/2=0.1457(1.96/5)1/2=91mm

所以选择管径为Φ108mm。

2、管材选择

瓦斯抽放管材的选择,必须考虑运输、安装和使用的便利性,同时必须考虑其强度高,耐腐蚀,抗静电,防阻燃,所以选择管径为Φ100mmPE管。

3、管路接头

(1)瓦斯管路的连接装置,包括弯管、三通、放水器、孔板流量计和钢丝管等。

(2)阀门

在瓦斯主、干管、钻孔连接装置以及认为需要的地点,都必须设置阀门。选用长沙阀门厂生产的D*型金属硬密封蝶阀。

4、测压嘴

测压嘴长度为50mm,直径为10mm,平时用细胶管套紧,确保与管外空气隔绝。

5、计量装置

采用标准孔板流量计(PKL系列)来测定管路瓦斯流量。孔板流量计安装在汇总管到支管路之间。

要求:

a、孔板与管道同心,端面与管道轴线垂直,偏心度<1~2°;开孔的圆筒一侧为进气端面,开孔的圆锥一侧为出气端面;

b、孔板前后要求5m的直线段;

c、孔板前后长度为2D的一段管道内壁上,不得有焊缝和其它突出物;

d、孔板前后D处和孔板后1/2D处预先焊接两个测压嘴,直径≤0.03D。

篇3：钻孔灌注施工技术措施

摘要:本文分析了钻孔灌注桩施工中的要点、钢筋笼的制作过程、混凝土施工、桩孔回填等几方面加以论述。

关键词:钻孔灌注桩施工施工技术混凝土施工桩孔回填

一钻孔灌注桩施工工艺流程:

钻孔机就位→钻孔→注泥浆→下护筒→继续钻孔→排渣→清孔→吊放钢筋笼→导管安装及二次清孔→浇筑混凝土→拔出导管→桩孔回填

二钻孔机的施工要点

2.1钻孔机就位:

钻孔机就位时,必须保持平稳,不发生倾斜、位移,为准确控制钻孔深度,应在机架上或机管上作出控制的标尺,以便在施工中进行观测、记录。转盘中心与桩位中心的允许偏差应小于200mm,转盘在四个方向上的水平度误差小于1/300的桩长。

2.2钻孔及注泥浆:

调直机架挺杆,对好桩位(用对位圈),开动机器钻进,出土,达到一定深度(视土质和地下水情况)停钻,孔内注入事先调制好的泥浆,然后继续钻进。泥浆液面应保持高于地下水位0.5m以上,

2.3下护筒:

钻孔深度到5m左右时,提钻下护筒。护筒一般采用6mm钢板卷制,长度为1.2m,内径应大于钻头100mm(具体可根据不同项目进行调整)。套管位置应埋设正确和稳定,套管与孔壁之间应用粘土填实,套管中心与桩孔中心线偏差不大于20mm。

2.4继续钻孔:

为防止表层土受振动坍塌,钻孔时不要让泥浆水位下降,当钻至持力层后,设计无特殊要求时,可继续钻深1m左右,作为插入深度。施工中应经常测定泥浆相对密度。

2.5孔底清理及排渣:

在粘土和粉质粘土中成孔时,可注入清水,以原土造浆护壁。排渣泥浆的相对密度应控制在1.1~1.2。在砂土和较厚的夹砂层中成孔时,泥浆相对密度应控制在1.1~1.3;在穿过砂夹卵石层或容易坍孔的土层中成孔时,泥浆的相对密度应控制在1.3~1.5。

三钢筋笼的制作过程

3.1钢筋笼制作:

钢筋笼分节制作,一般分节长度为9m,分节吊放,吊拚焊接而成;主筋的搭接以50%错开,错开长度35d,单面焊接长度应大于或等于10d;焊缝宽度不应小于0.7d,厚度不小于0.3d。

钢筋笼制作允许偏差:

主筋间距:±10mm;箍筋间距:±20mm;

钢筋笼直径:±10mm;钢筋笼长度:±100mm。

主筋保护层为50mm,允许偏差为±20mm,为保证保护层厚度,每节钢筋笼设置两组水泥饼,每组三块,平面上呈120度角布置,且上下两组均匀错开。螺旋箍筋与主筋的连接采用直接点焊固定。成型钢筋笼应平卧堆放,且不得超过二层。

3.2吊放钢筋笼:

利用钻架及时吊放钢筋笼。钢筋笼放前应绑好砂浆垫块;吊放时要对准孔位,吊直扶稳,缓慢下沉,钢筋笼放到设计位置时,应立即固定,防止上浮。确保钢筋笼保护层偏差为±20mm,笼顶、底标高偏差在±50mm之间。

钢筋笼孔口焊接应符合如下规定:下节钢筋笼上端露出操作平台高度宜在1m左右;主筋焊接部位的污垢应予清除;上、下节钢筋笼各主筋位置应对正,且上、下笼均处于垂直状态时方可施焊,焊接时宜两边对称施焊,并敲去焊渣。

3.3导管安装及二次清孔:

钢筋笼吊装完毕后,应尽快安放导管,进行第二次清孔。下导管前应准确量好导管总长度。检查导管的密封性能,即检查导管有无漏水,导管连接密封圈的好坏情况。当吊放导管时,应位置居中,轴线顺直,稳步沉放,防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。安放完毕后,应在导管上口设漏斗和储料口,下口离孔底约300-500mm,用3PNL泵进行泥浆循环清孔,并进行泥浆指标的调整,二次清孔的进浆比重应小于1.10,返浆比重应小于1.20,沉渣厚度应小于100mm,清孔时间一般控制在30分钟左右。二次清孔结束后,由施工员进行孔底沉渣的测试,沉渣厚度小于100mm,在满足沉渣厚度控制指标后,会同建设单位、监理单位、总包单位进行验收,合格后及时签证,并及时进行下道工序:混凝土灌注工作。

四混凝土施工

桩基砼一般采用商品砼,采用φ258以上导管进行混凝土灌注,砼灌注应按下列要求控制:

导管下入孔内之前应仔细检查连接丝口、焊点及密封槽的好坏,并编号、丈量、记录长度,导管底口距孔底高度一般控制在500mm左右,且第一节导管长度应大于4m,以保证初灌时埋入面大于1.50m。

混凝土的灌注应在二次清孔后30分内进行,若超过30分应重新测量孔底沉渣厚度,如不符合要求应进行重新清孔。

混凝土灌注前安放好隔水球后,导管提离孔底500mm,混凝土初灌量必须符合规范要求,第一斗混凝土灌入后导管埋入混凝土面大于1.5m,第一斗混凝土灌注后不得提升导管,待第二斗混凝土灌入后,经过测量确认混凝土面埋入导管1.5m以上,方可小幅度提升。

混凝土灌注应连续进行,导管埋深应控制在5-7m,最小埋深不得小于3m,导管应勤提勤拆,一次提管长度不得超过5m,最佳提管长度为2.5m,应经常测定混凝土面高度,以确定提管长度,切不可将导管提出混凝土面以上。

注意检查导管吊绳及井口台板的质量,发现问题及时更换,并注意钢筋笼的固定情况,在混凝土接近孔底时,应放慢灌注速度,且不可大幅提升导管,防止跑笼。

混凝土灌注高度应高出设计桩顶标高至少2m,由施工员测定后方可停止灌注,以确保截桩后混凝土强度符合设计要求。

灌注完毕后,待混凝土初凝后即可切断钢筋笼吊筋,拔除护筒,清洗导管和护筒,清除孔口泥浆(灌注时排出的废泥浆引入排污池)。

按规定由专人做好混凝土试块的制作,每根桩做混凝上试块一组,每组三块,注明日期、桩号,按标准养护28天,然后在试验室测定其抗压强度。

五桩孔回填

用人工清除灌注桩结束后的桩孔内泥浆,然后用施工场地内的硬块回填至桩孔中,填至硬地坪下200mm,再用砼浇平,恢复原有硬地坪。

篇4：钻孔压浆桩施工方案技术措施

1、施工工艺(1)工艺流程准备工作→按设计水灰比拌制水泥浆液→水泥浆经过滤至储浆桶(不断搅拌)→注浆泵、加筋软管与桩身压浆管连接→打开排气阀并开泵放气→关闭排气阀先试压清水,待注浆管道通畅后再压注水泥浆液→桩检测(2)注浆设备及注浆管的安装1)高压注浆系统由浆液搅拌器、带滤网的贮浆斗、高压注浆泵、压力表、高压胶管、预埋在桩中的注浆导管和单向阀等组成。2)高压注浆泵系统的选型:高压注浆泵是实施后压浆的主要设备,高压注浆泵一般采用额定压力6~12MPa,额定流量30~100L/min的注浆泵;高压注浆泵的压力表量程为额定泵压1.5~2.0倍。考虑到压浆过程中流量和压力调整的方便,本工程选用了2TGZ-120/105型高压注浆泵,该泵的浆量和压力根据实际需要可随意变档调速,可吸取浓度较大的水泥浆、化学浆液、泥浆、油、水等介质的单液浆或双液浆,吸浆量和喷浆量可大可小。高压注浆泵的技术参数见下表。注浆泵技术参数表型号传动速度排浆量最大压力电机重量长宽高升/分Mpakwkg-120/1051速3210.速3893速7554速1203浆液搅拌器的容量应与额定压浆流量相匹配,搅拌器浆液出口应设置水泥浆滤网,避免水泥团进入贮浆筒后吸入注浆导管内而造成堵管或爆管事件。高压注浆泵与注浆管之间采用能承受2倍以上最大注浆压力的加筋软管,其长度不超过50cm,输浆软管与注浆管之间设置卸压阀。(3)浆液采用与灌注桩混凝土同强度等级的普通硅酸盐水泥与清水拌制成水泥浆液,水灰比根据地下土层情况适时调整,一般水灰比0.45~0.6。(4)开塞注浆前,为使整个注浆线路畅通,先用压力清水开塞,开塞的时机为桩身混凝土初凝后、终凝前,用高压水冲开出浆口的管阀密封装置和桩侧混凝土(桩侧压浆时)。开塞采用逐步升压法,当压力骤降,流量突增时,表明通道已经开通,立即停机,防止大量水涌入地下。(5)注浆开塞后立即进行注浆,原则上开一管注一管,不允许普遍开塞。注浆应连续进行,压力采用由小到大逐级增加的原则。2、压浆技术的施工要点及要求(1)注浆管埋设注浆管采用Φ25mm管壁厚度2.5mm的焊接钢管,管阀与注浆管焊接连接。注浆管随同钢筋笼一起沉入钻孔中,边下放钢筋笼边接长注浆管,注浆管紧贴钢筋笼内侧,并用铁丝在适当位置固定牢固,注浆管应沿钢筋笼圆周对称设置,注浆管的根数根据设计要求及桩径大小确定。注浆管压浆后可取代等强度截面钢筋。注浆管根数根据桩径大小设置,一般注浆管设置情况下为:桩径d<1000mm1000≤d<2000mmd≥2000mm根数234桩底压浆时,管阀底端进入桩端土层的深度应根据桩端土层的类别确定,持力层过硬时可适当减小,持力层较软弱及孔底沉渣较厚时可适当加深。一般管阀进入桩端土层的深度为:桩端土层类别粘性土、粘土、砂土碎石土、风华化岩管阀进入土层深度≥200mm≥100mm桩侧压浆时,管阀设置应综合地层情况、桩长、承载力增幅要求等因素确定,一般离桩底5~15m以上每8~10m设置一道。为保证管阀顺利地进入桩底持力层中,管阀应超出引导压浆管钢筋笼底端一定长度,超出长度根据土层类别确定,保证管阀进入土层长度符合要求。安装过程中防止钢管在安装过程中发生扭曲,注浆管与钢筋笼加劲箍和螺旋箍筋焊接或绑扎固定。注浆管采用钢套管连接,连接应牢固和密封,不漏水,上端用丝堵封口,避免杂物落入管内造成堵管。在吊放钢筋笼过程中,严禁撞笼、扭笼、墩笼,钢筋笼应竖直缓慢下放,快到桩底时,钢筋笼不得扭动,以免管阀在进入土层时受到损坏。(2)水泥浆配制先根据试验按搅拌筒上对应刻度确定出一定水灰比的水泥浆液,在正式搅拌前,将一定水灰比水泥浆液的对应刻度在搅拌筒外壁上做出标记。配制水泥浆液时先在搅拌机内加一定量的水,然后边搅拌边加入定量水泥,根据水灰比再补加水,水泥浆搅拌好后达到对应刻度。搅拌时间不少于3min,浆液中不得混有水泥结石、水泥袋等杂物。水泥浆搅拌好后,过滤后放入储浆筒,水泥浆在储浆筒内也保证不断搅拌。(3)注浆1)正式注浆作业之前,应进行试注浆,对浆液水灰比、注浆压力、注浆量等工艺参数调整优化,最终确定工艺参数。2)在注浆过程中,严格控制单位时间内水泥浆注入量和注浆压力。注浆速度一般控制在30~50L/min。3)当设计对压浆量无具体要求时,应根据公式下列公式计算压浆量。桩底压浆水泥用量:=π桩侧注浆水泥用量:=π式中:、—桩底、桩侧注浆水泥用量(t);、—桩直径(m)、桩长(m);—桩底压浆时浆液沿桩侧上升高度(m),桩底单压浆时,h可取10-20m,桩侧为细粒土时取高值,为粗粒土时取低值;复式压浆时,可取桩底至其上桩侧压浆断面的距离;t—包裹于桩身表面的水泥结石厚度,可取0.01~0.03m,桩侧为细粒土及正循环成孔取高值,粗粒土及反循环孔取低值;—桩底、桩侧土的天然孔隙率,=/(1+),为天然孔隙比;—水泥充填率,对于细粒土取0.2-0.3,对于粗粒土取0.5-0.7;—桩侧注浆横断面数。4)注浆压力可通过试压浆确定,也可以根据计算确定,式中—泵压;—桩侧、桩底注浆处静水压力;、—注浆点以上第层土有效重度和厚度;—注浆阻力经验系数,与桩底桩侧土层类别、饱和度、密实度、浆液稠度、成桩时间、输浆管长度等有关。桩底压浆时的取值见下表:土层类别软土饱和粘性土、粉土、粉细砂非饱和粘性土、粉土、粉细砂中粗砂砾卵石风化岩1.0~1.51.5~2.020~401.2~3.010~40当土的密实度高、浆液水灰比小、输浆管长度大、成桩间歇时间长时取高值;对于桩侧压浆,取桩底压浆取值的0.3~0.7倍。5)被压浆桩离正在成孔桩作业点的距离不小于10d,桩底压浆应对两根注浆管实施等量压浆,对于群桩压浆,应先外围,后内部。6)在压浆过程中,当出现下列情况之一时应改为间歇压浆,间歇时间30~180min。间歇压浆可适当降低水灰比,间歇时间超过60min,应用清水清洗注浆管和管阀,以保证后续压浆能正常进行。①注浆压力长时间低于正常值;②地面出现冒浆或周围桩孔串浆。7)注浆过程采用“双控”的方法进行控制,注浆终止条件,当满足下列条件之一可终止压浆:压浆总量和注浆压力均达到设计要求;压浆总量已经达到设计值的70%,且注浆压力达到设计注浆压力的150%并维持5min以上;压浆总量已经达到设计值的70%,且桩顶或地面出现明显上抬。桩体上抬不得超过2mm。8)压浆作业过程记录应完整,并经常对后压浆的各项工艺参数进行检查,发现异常情况时,应立即查明原因,采取措施后继续压浆。

篇5：钻孔灌注桩常见施工质量问题防治措施

通过一个多月的实习,使我受益非浅。我所在的实习单位(云南路建集团股份有限责任公司)是一个拥有国家甲级资质的单位,这个项目部主要负责祥云-临沧,也就是国道214的一部分。沿线多次跨越苴力河,桥梁和重力式挡墙很多,我所在的项目部就有桥梁11座。我实习主要是关于桥梁这方面的,其中有钻孔灌注桩大约有100颗。因此,钻孔灌注桩施工的质量直接影响整个桥梁的质量,并影响整条道路的质量。

一般钻孔灌注桩的施工工艺流程:测定桩位→埋设护筒→桩机就位→钻孔(设泥浆池制备泥浆、泥浆循环清渣)→清孔→灌筑水下混凝土→安放钢筋骨架。

?钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题,都将直接影响到整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此,要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实,并加强施工质量管理,密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量,力争将隐患消除在成桩之前。因此在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录,以便有效地对桩基施工质量加以控制。

钻孔灌注桩施工环节多,制约工程质量的因素也多,不同的工程,影响桩基质量的因素也不尽相同。有些比较直观,易于控制,如钢筋笼的加工制作与安装、混凝土的制备、桩位偏差、泥浆性能等;而有些是隐蔽的,难以完全检测,因而控制起来比较困难,如桩孔垂直度、沉渣厚度、泥皮厚度、桩顶浮浆及桩顶混凝土强度等。如何减少这些因素对桩质量的影响,这篇文章着重对施工过程中难以控制的几个工序中的技术问题作以下分析,提出防止措施。

一、钻孔垂直度

桩的垂直度对桩承载力指标影响较大,桩斜会造成桩受力状态改变,尤其是一些单柱的桩基,会留下一定的工程质量隐患。影响桩孔垂直度的因素主要有钻机的平稳程度、钻杆的刚度、钻杆连接的垂直度及地层情况等多种因素。

目前桩孔垂直度的检测绝大多数仅限于测上部钻杆的垂直度来推测桩孔垂直,或者就不测,仅有少部分工程中使用了测孔仪器对桩孔进行全断面检测,规范要求桩孔的垂直度不大于1%,然而从测孔仪反映的资料可知,对于一个桩孔,其垂直度上下是不一致的,多数情况存在上部直,下部偏,而且偏心的轨迹也不一致,可能越钻越偏,成孔时一旦发现孔斜,再进行纠偏难度很大,费时费料,这就要求我们对桩孔的垂直度问题引起足够的重视。

测孔资料反映钻机的成孔垂直度较差,其主要原因是钻机自重轻,易移位,钻杆刚度相对较小,并且有些钻杆连接后都不同轴。正反循环回转工程钻机相对来讲垂直度有一定保证,这主要原因是因为其自重大,底盘大,钻杆刚度大,钻机只要调平、调直后不易改变垂直度,但钻杆的连接形式不同,垂直度也有差异,当采用内六方卡箍式连接时,由于其存在一定的间隙,当孔深时,垂直度易超标,而法兰连接由于结合紧密,垂直度相对较好,钻机由于钻杆刚度大,且同轴,其施工的桩孔垂直度一般较好。由于对垂直度的简易测量不能完全反映桩孔的垂直度,检测孔斜的仪器费用又较高,每个工程、每个桩孔不可能全都用测斜仪来检测,所以防止孔斜的措施主要是通过加强施工现场的管理来保证,开钻前一定要支稳、调平钻机,并保证立轴的垂直度,钻进过程中要随时观察、判断,不断校核钻杆垂直度,发生偏斜及时调整。

二、确保桩位、桩顶标高和成孔深度

在护筒定位后及时复核护筒的位置,严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm,并认真检查回填土是否密实,以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录,以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。

虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度,但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当,或在提钻具时碰撞了孔壁,就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象,这将给第二次清孔带来很大的困难,有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此,在提出钻具后用测绳复核成孔深度,如测绳的测深比钻杆的钻探小,就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题,因其最大收缩率达1.2%,为提高测绳的测量精度,在使用前要预湿后重新标定,并在使用中经常复核。

为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象,除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外,还根据不同土层情况对比地质资料,随时调整钻进速度,并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降,在软粘土钻进最快0.2m/min左右,在细粉砂层钻进都是0.015m/min左右,两者进尺速度相差很大。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小,在施工过程中要经常复核钻头直径,如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。

三、钢筋笼制作质量和吊放

钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上,这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的,因此,吊环长度是根据底梁标高的变化而改变,所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中,应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量,对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时,要注意钢筋笼能否顺利下放,沉放时不能碰撞孔壁;当吊放受阻时,不能加压强行下放,因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象,应停止吊放并寻找原因,如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的,应提出后重新垂直吊放;如果是成孔偏斜而造成的,则要求进行复钻纠偏,并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间,尽可能缩短沉放时间。

四、泥皮厚度

泥皮系指由于施工成孔、成孔工艺等因素,在桩身混凝土与桩周土之间形成的一层粘性泥土。在成孔过程中由于钻头的切削、挤压以及泥浆中自由水在动水位压力作用下向孔壁渗透,使泥浆中的粘粒不断粘附在孔壁表面。而形成一层柔韧的粘土膜,它可以抵抗冲洗介质对孔壁的冲刷,而且循环的时间越长,泥皮厚度也会增加,起到稳定孔壁的作用,但成桩后泥皮会影响桩周土摩阻力的发挥,无泥浆循环的桩,桩周泥皮较薄,泥浆循环的桩,桩周泥皮较厚,从一些试桩资料中反映,泥皮厚度的不同可影响桩基承载力达10%,无泥浆循环的成孔工艺承载力相对较。在成孔过程中由于排渣、钻进、桩周形成泥皮不可避免,要减少泥皮厚度,主要可通过选择适当的钻机和成孔方法来缩短成孔时间,成孔后及时灌注来减小孔壁泥皮的形成时间,尤其是泥浆循环成孔工艺,更要加强管理,选择造浆率高的优质粘土或膨润土造优质泥浆。并且设置有效的泥浆循环系统,及时清渣、测量、调节泥浆性能。

五、灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔

清孔的主要目的是清除孔底沉渣,而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣,使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态,再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔,最终将桩孔内的沉渣清干净,这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用,我们可以看出,泥浆的制备和清孔是确保钻孔桩工程质量的关键环节。因此,对于施工规范中泥浆的控制指标:粘度测定17~20min;含砂率不大于6%;胶体率不小于90%等在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制,不能就地取材,而要专门采取泥浆制备,选用高塑性粘土或膨润土,拌制泥浆必须根据施工机械、工艺及穿越土层进行.配合比设计。

灌注桩成孔至设计标高,应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔,直到孔口返浆比重持续小于1.10~1.20,测得孔底沉渣厚度小于50mm,即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实,以防止漏气漏浆而影响灌注。由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部,最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣,从而影响桩基工程的质量。因此,必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后,应立即进行水下混凝土的灌注工作。

六、水下混凝土施工

钻孔灌注桩水下混凝土施工易出现的问题有:1)、导管接送严重漏水,造成断桩。发生这种故障的后果非常严重,进水,使混凝土形成松散层次或囊体,出现浮浆夹层造成断桩,严重影响混凝土质量,导致废桩重做。2)、导管轻微漏水、导管埋入混凝土太深,混凝土含砂率偏小、和易性欠佳等因素,可能造成导管的堵塞,导致浇注中断,若重新灌注浇注时,则混凝土内存在浮浆夹层,造成断桩。3)、护筒外壁冒水,引起地基下沉,护筒倾斜和位移,使桩孔偏斜,无法施工。4)、孔壁坍塌。施工中发生孔壁坍塌,往往都有前兆。有时是排出的泥浆中不断出现气泡,有时护筒内的水位突然下隆,这都是塌孔的迹象。

如果上述问题出现,势必增加工程投资,又拖延工期,工程质量也很难达到预期的目标。

?我们采取了如下施工方法和措施控制施工质量:

1)为防止导管接头与导管漏水,施工中我们通过严格的事前、事中、事后控制,保证导管制作及具备以下条件:(1)足够的抗拉强度,能承受其自重和盛满混凝土的重量。(2)各节的安装接头所用的胶热及法兰的对接位置,预先试拼并作好标记,按插导管时须按试拼时的状态对号拦装,所有的法兰盘接头均须垫入5~7毫米厚的橡胶垫圈,安放时须对正放平,拧紧螺栓,严防漏水。(3)内径应一致,其误差应小于±2毫米,内壁须光滑无阻,组拼后须用球塞、检查锤作通过试验。(4)最下端一节导管长度要长一些,一般为4米,其底端不得带法兰盘,以便在混凝土内。每节导管的长度要整齐统一,便于丈量长度,并作出标记和记录。(5)导管使用前做好水密性试验。导管不要埋入混凝土过深,严格控制混凝土配合比、和易性等技术指标。

?2)为预防孔壁坍塌,我们采用了维持护筒水位简外水位高出1.3~1.4米,操作中避免碰撞孔壁,并随时注意控制泥浆的和比重。

?3)为保证施工质量,水下混凝土的配合比选用要比设计强度高20%左右,坍塌度宜采用18~22厘米。

?4)混凝土自拌合机出料至灌注时不宜超过30分钟,施工中间每间断30分钟后,要上下串一上导管,防止混凝土失去流动性,提升导管困难,增加发生事故的可能性。在施工过程中,中途中断浇注时间不宜走过30分钟,整个桩的浇注霎时间不宜过长,尽量在8小时内完毕。

5)注意灌注所需混凝土数量,一般较成孔桩径计算的大,约为设计桩径体积的1.2倍左右。为控制混凝土超灌量,要掌握好各导管的钻孔速度,在正常钻孔作业时,中途不要随便停钻,以避免扩孔导致混凝土超灌量。浇注混凝土要高出桩顶设计标高0.5~1.0米,以便清除浮浆和消除测量误差。务必注意,不要因误测而造成短桩。导管埋入混凝土的尝试取决于浇注速度和混凝土的性质,任何时候不得小于1米,一般控制在2~4米内。

七、桩顶混凝土强度

由于桩顶部混凝土受力最大,其质量的控制也比较关键,水下灌注混凝土桩顶的质量比桩身混凝土的质量难控制,当首灌的混凝土冲出导管后向四周扩散,与孔内泥浆相互掺合形成一定厚度的稀释混合层,随着混凝土的继续灌入,该部分始终被顶升在最上层,把泥浆与桩身混凝土分开,最终在桩顶凝固成含浮浆、泥渣的混杂层,施工中混杂层的厚度难以掌握,并且在灌注过程中由于导管要上下抽动,可能使部分浮浆随导管混入桩身混凝土一定深度,使桩芯夹泥。

桩顶混凝土常见的质量问题有:混凝土强度不够、桩芯夹泥、未灌注到位或超灌过多。影响因素主要有:1)泥浆性能:当清孔不彻底,泥浆比重大,含泥渣较多时,水下灌注时就影响混凝土的扩散,并使混凝土的顶升困难,这时混杂层厚度必然较大;2)灌注工艺:一般要求导管埋深2~6m,但当导管埋深过大,灌注则困难,一则容易埋管,二则要不停的上下抽动导管促使混凝土下落,这样必然会使桩顶部分浮浆进入桩身,形成桩顶混凝土芯夹泥;3)清孔工艺:清孔的方式、时间都影响到孔内泥浆的性能,泥浆比重大不利于灌注,混杂层必厚。由于桩顶混凝土的隐蔽性,尚无法清楚判定混杂层的厚度,只能凭经验来判断,要防止桩顶混凝土的质量问题,首先要清孔彻底,当孔底泥浆比重在1.2以下时,灌注混凝土均较顺利,桩顶混杂层较薄,另外还要有适宜的初灌量,灌注混凝土时要及时拆导管;及时测孔内混凝土面高度,最后还要保持一定的超灌量。使桩头混凝土强度较低的部分凿除后,桩顶标高满足要求。

八、断桩、夹泥、堵管

为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象,在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度,混凝土坍落采用18cm~20cm,并随时了解混凝土面的标高和导管的埋人深度。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m~4m,不宜大于5m和小于1m,严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8m~10m时,应及时将坍落度调小至12cm~16cm,以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中,要控制好灌注工艺和操作,抽动导管使混凝土面上升的力度要适中,保证有程序的拔管和连续灌注,升降的幅度不能过大,如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁,导致孔壁下坠或坍落,桩身夹泥,这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。在灌注过程中必须每灌注2m3左右测一次混凝土面上升的高度,确定每段桩体的充盈系数,《建筑施工操作规程》规定桩身混凝土的充盈系数必须大于l。同时要认真进行记录,这对日后发现有问题的桩或评价桩的质量有很大作用。

九、结论

钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目,质量检查比较困难,如桩的各种动测方法基本上都是在一定的假设计算模型的基础上进行参数测定和检验,并要依靠专业人员的经验来分析和判读实测结果,同一个桩基工程,各检测单位用同一种方法进行检测,由于技术人员的实践经验的差异,其结论偏差很大的情况也时有发生。通过十几年来几十个钻孔灌注桩工程的施工实践,得出这样一个结论,即加强桩基工程检测是一个手段,要保证钻孔灌注桩的施工质量,其关键还在于人。强调现场管理人员要有高度责任心,以防为主,对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,只有这样桩基的质量控制才能得到保证。

钻孔灌注桩施工中虽然存在诸多影响质量的因素,但是只要重视、认真做好机械设备的选型,尤其是加强施工管理,一些难以控制的指标,在现有技术设备状况下也能保证,这些工作的深入就能从施工过程中进一步挖掘桩承载潜力,来提高桩基工程质量水平。