7-2-7 混凝土灌筑桩
7-2-7-1 冲击钻成孔灌筑桩
冲击成孔灌筑桩系用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头(又称冲锤)上下往复冲击,将硬质土或岩层破碎成孔,部分碎渣和泥浆挤入孔壁中,大部分成为泥渣,用掏渣筒掏出成孔,然后再灌筑混凝土成桩。其特点是:设备构造简单,适用范围广,操作方便,所成孔壁较坚实、稳定,坍孔少,不受施工场地限制,无噪声和振动影响等,因此被广泛地采用。但存在掏泥渣较费工费时,不能连接作业,成孔速度较慢,泥渣污染环境,孔底泥渣难以掏尽,使桩承载力不够稳定等问题。适用于黄土、粘性土或粉质粘土和人工杂填土层中应用,特别适于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用,对流砂层亦可克服,但对淤泥及淤泥质土,则要十分慎重,对地下水大的土层,会使桩端承载力和摩阻力大幅度降低,不宜使用。
1.机具设备
主要设备为CZ-22、CZ-30型冲击钻孔机(图7-62),其技术性能见表7-58,亦可用简易的冲击钻机(图7-63)。它由简易钻架、冲锤、转向装置、护筒、掏渣筒以及3~5t双筒卷扬机(带离合器)等组成。所用钻具按形状分,常用有十字钻头和三翼钻头两种(图7-64);前者专用于砾石层和岩层;后者适用于土层。钻头和钻机用钢丝绳连接,钻头重1.0~1.6t,钻头直径60~150cm。转向装置是一个活动的吊环,它与主挖钢绳的吊环联结提升冲锤。掏渣筒用于掏取泥浆及孔底沉渣,一般用钢板制成(图7-65)。
图7-62 CZ-22型冲击钻机
1-电动机;2-冲击机构;3-主轴;4-压轮;5-钻具滑轮;6-桅杆;7-钢丝绳;8-掏渣筒滑轮
图7-63 简易冲击钻机
1-钻头;2-护简回填土;3-泥浆渡槽;4-溢流口;5-供浆管;6-前拉索;7-主杆;8-主滑轮;
9-副滑轮;10-后拉索;11-斜撑;12-双筒卷扬机;13-导向轮;14-钢管;15-垫木
图7-64 冲击钻钻头型式
(a)φ800mm十字钻头;(b)φ920mm三翼钻头
图7-65 掏渣筒
(a)平阀掏渣筒;(b)碗形活门掏渣筒 1-筒体;2-平阀;3-切削管袖;4-提环
2.施工工艺方法要点
(1)冲击成孔灌筑桩施工工艺程序是:场地平整→桩位放线、开挖浆池、浆沟→护筒埋设→钻机就位、孔位校正→冲击造孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣→清孔换浆→终孔验收→下钢筋笼和钢导管→灌筑水下混凝土→成桩养护。
(2)成孔时应先在孔口设圆形6~8mm钢板护筒或砌砖护圈,它的作用是保护孔口、定位导向,维护泥浆面,防止坍方。护筒(圈)内径应比钻头直径大200mm,深一般为1.2~1.5m,如上部松土较厚,宜穿过松土层,以保护孔口和防止塌孔。然后使冲孔机就位,冲击钻应对准护筒中心,要求偏差不大于±20mm,开始低锤(小冲程)密击,锤高0.4~0.6m,并及时加块石与粘土泥浆护壁,泥浆密度和冲程可按表7-81选用,使孔壁挤压密实,直至孔深达护筒下3~4m后,才加快速度,加大冲程,将锤提高至1.5~2.0m以上,转入正常连续冲击,在造孔时要及时将孔内残渣排出孔外,以免孔内残渣太多,出现埋钻现象。
各类土层中的冲程和泥浆密度选用表 表7-81
(3)冲击钻成孔冲击钻头的重量,一般按其冲孔直径每100mm取100~140kg为宜,一般正常悬距可取0.5~0.8m;冲击行程一般为0.78~1.5m,冲击频率为40~48次/min为宜。
(4)冲孔时应随时测定和控制泥浆密度。如遇较好的粘土层,亦可采取自成泥浆护壁,方法在孔内注满清水,通过上下冲击使成泥浆护壁。每冲击1~2m应排渣一次,并定时补浆,直至设计深度。排渣方法有泥浆循环法和抽渣筒法两种。前者是将输浆管插入孔底,泥浆在孔内向上流动,将残渣带出孔外,本法造
孔工效高,护壁效果好,泥浆较易处理,但对孔深时,循环泥浆的压力和流量要求高,较难实施,故只适于在浅孔应用。抽渣筒法,是用一个下部带活门的钢筒,将其放到孔底,作上下来回活动,提升高度在2m左右,当抽筒向下活动时,活门打开,残渣进人筒内;向上运动时,活门关闭,可将孔内残渣抽出孔外。排渣时,必须及时向孔内补充泥浆,以防亏浆造成孔内坍塌。
(5)在钻进过程中每1~2m要检查一次成孔的垂直度情况。如发现偏斜应立即停止钻进,采取措施进行纠偏。对于变层处和易于发生偏斜的部位,应采用低锤轻击、间断冲击的办法穿过,以保持孔形良好。
(6)在冲击钻进阶段应注意始终保持孔内水位高过护筒底口0.5m以上,以免水位升降波动造成对护筒底口处的冲刷,同时孔内水位高度应大于地下水位1m以上。
(7)成孔后,应用测绳下挂0.5kg重铁碗测量检查孔深,核对无误后,进行清孔,可使用底部带活门的钢抽渣筒,反复掏渣,将孔底淤泥、沉渣清除干净。密度大的泥浆借水泵用清水置换,使密度控制在1.15~1.25之间。
(8)清孔后应立即放入钢筋笼,并固定在孔口钢护筒上,使其在浇筑混凝土过程中不向上浮起,也不下沉。钢筋笼下完并检查无误后应立即浇筑混凝土,间隔时间不应超过4h,以防泥浆沉淀和坍孔。混凝土浇筑一般采用导管法在水中浇筑。
3.施工常遇问题及预防、处理方法(表7-82)
冲击钻成孔灌筑桩常遇问题及预防处理方法 表7-82