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齐楚嫣旋挖钻机成孔、成桩过程中常见的问题以及解决方案-中车北京重工

齐楚嫣旋挖钻机成孔、成桩过程中常见的问题以及解决方案-中车北京重工

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1.护筒冒水
护筒外壁冒水,严重的会引起地基下沉、护筒倾斜和位移,造成桩孔偏斜,甚至无法施工。
病因分析:埋设护筒时周围土不密实,或护筒水位差太大,或钻头起落时碰撞。
防治措施:埋护筒时坑底与四周要选用最佳含水量的粘土分层夯实;在护筒适当高度开孔,使护筒内保持有1-1.5m的水头高度;起落钻头时防止碰撞护筒;初发现护筒冒水时可用粘土在四周填实加固,如护筒严重下沉或位移则应返工重埋。
2.钻进极慢或不进尺
在硬可塑粘土层中钻进极慢,一般为8-10h,占单桩钻进进间的60%-70%.
病因分析:钻头选型不当,合金刀具安装角度欠妥,刀具切土过浅,钻头配重过轻,钻头被粘土糊满。
防治措施:更换或改造钻头,重新安排刀具角度、形状、排列方向,加大配重、加强排渣、降低泥浆比重或改用钻进方式,采取反循环钻进方式。
3.桩孔孔壁坍塌
成孔中或成孔后,孔壁不同程度塌落。成孔中排出的泥浆不断出现气泡,有时护筒内的水位突然下降,均为塌孔的兆头。
病因分析:主要是由于土质松散,加之泥浆护壁不好;护筒埋设不好,筒内水位不高;提住钻头钻进;钻头钻速过快或空转时间太长都易引起钻孔下部坍塌;成孔后待灌时间和灌注时间过长。
防治措施:在松散易坍土层中适当深埋护筒,密实回填土,使用优质泥浆,提高泥浆比重和粘度,升高护筒,终孔后补给泥浆,保持要求的水头高度,保证钢筋笼制作质量,防止变形;吊设时要对准孔位,吊直扶稳,缓缓下沉,防止碰撞孔壁;成孔后待灌时间一般不超过3h,并尽可能加快灌注速度、缩短灌注时间;在钢筋笼未下孔内的情况下,浆砂、粘土混合物回填至坍塌孔深以上1-2m,或全孔回填并密实后再用原钻头和优质泥浆扫孔;在钢筋笼碰孔壁而引起轻微坍塌的情况下,用直径小于钢筋笼内径的钻头以优质泥浆扫孔或用导管清孔。
4.桩孔局部缩颈
局部缩颈是指局部孔径小于设计孔径。
病因分析:泥浆性能欠佳,失水量大。引起塑性,土层吸水膨胀,或形成疏松,蜂窝状厚层泥皮;邻桩施工间距不当,土层中应力尚未消散,新孔孔壁软土流 变;钻头直径磨损过大。
防治措施:采用优质泥浆,控制泥浆比重和粘度,降低失水量;当设计桩距<4D时应跳隔1~2根桩施工;新桩尽可能在邻桩成桩36h后开钻;用泥浆和足尺寸钻头扫孔;扫通清孔后尽快灌注砼。
5.桩孔偏移倾斜
成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。
病因分析:钻机安装不平或钻台下有虚土产生不均匀沉陷;桩架不稳,钻杆导架垂直,钻机磨损,部件松动;护筒埋设偏斜,钻杆弯曲,主动钻杆倾斜;遇旧基础或大石等地下障碍物,土层软硬不均或基岩倾斜。
防治措施:钻机安装周正、水平、稳固、无束前缘切点,转盘中心和护筒中心三点面一线;护筒不偏斜,钻杆不弯曲,主动钻杆保持垂直,增添导向架,控制提引水龙头,尽可能采用钻挺加压;清除地下障碍物;除软硬互层采用轻压慢转技术参数外,从软塑粘土层,尤其流塑粘土层和砂层进入硬塑粘土层或从粘土层进入基岩时,笼装钻下端的锥形导向小钻头需改用平底导向小钻头,或者直接用不带导向小钻头的平底钻头钻进;采用沉井、控孔桩等方式清除地下障碍物;在硬塑料粘土层发生偏斜时,用砂、料土混合物回填偏斜以上1-2m,待密实后用平度合金钻头轻压慢转倾斜;在基岩面发生偏斜时,可投入20-40mm粒径碎石,略高于偏斜处,冲击密实后用平底合金钻头、牙轮滚刀钻或平底钢粒钻头纠斜。
6.孔底沉渣过多
孔底沉淤,残留泥砂过厚或孔壁泥土塌落在孔底。
病因分析:清孔未净,清孔泥浆比重过小或清水置换;钢筋笼吊放未垂直对中,碰刮孔壁泥土坍落孔底;清孔后待灌时间过长,泥浆沉淀;沉渣厚度测量的孔底标高不统一。
防治措施:终孔后钻头提高孔底10-20cm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30min;清孔采用优质泥浆,控制泥浆比重和粘度不要直接用清水置换,钢筋笼垂直缓放入孔;用平底钻头时沉渣厚度从钻头底部所达到的孔底平面算起;用底部带圆锤的笼头钻头时沉渣厚度从钻头底部所达到的孔底平面算起;或采用导管二次清水,冲孔时间以导管内测量的孔底沉渣厚度达到规范要求为准;提高砼初灌时对孔底的冲击力,导管底端距孔底控制在30-40cm,初灌砼量须满足导管底端能埋入砼中1.0m以上的要求,利用隔水塞和砼冲刷残留沉渣。
7.导管堵塞
灌注过程中,砼在导管中不能下落,影响灌注工作顺利进行。
病因分析:初灌时隔水塞堵管;粗骨粒径过大;砼坍落度不合要求,和易性、流动性差,拌合不均匀产生离析;导管连接部位和焊缝不密时,发生漏水,管内形成水塞;当管内砼不满而含有空气时,砼整斗倾入导管,导致管内形成高压气塞,或气塞挤破管节间密封垫继而导致导管漏水;机械发生故障,导管内砼已初凝,增大下落阻力。
防治措施:隔水塞直径应与导管内径匹配,能从管内顺利排出,隔水胶垫应安装在隔水塞的顶面,先储灌0.2-0.3m3水泥砂浆,后灌注砼,防止骨粒长阻水塞,选用粒径小于25mm的粗骨料,其最大粒径不大于导管内径和钢筋笼主筋最小净距的1/4;严格砼配合比,坍落度控制在16-22cm,坍落度降低至15cm的时间一般不宜小于1h;砼拌合均匀,搅拌机拌合时间大于90s;确保导管连接部位和焊缝的密封性,导管应在大于0.5-0.7MPa下试压,时间大于15min而不泄漏,以免在导管内形成水塞;浇灌过程中砼宜徐徐倒入漏斗的导管,避免在导管内形成高压气塞;为确保机械运转正常必须有备用搅拌机,必要时可在砼中掺加缓凝剂;采用长杆冲捣,强力抖动导管,或在导管上端安装震动器等方法迫使隔水塞或砼下落,如上述方法处理无效,应立即提出导管进行清理,视孔内砼情况重新浇灌或接桩处理;当隔水塞堵塞导管时可将提管时散落在孔底的砼拌合物清除,重新下隔水塞浇灌;当孔内砼尚未初凝时尽快清理导管,重新下至砼面,开泵冲冼浮浆后重新下隔水塞浇灌,隔水塞冲出后尽可能将导管向下插入原先浇灌的砼内,原位上下穿插导管,使砼混合密实,再继续浇灌;砼初凝后可用较钢筋笼直径稍小的钻头钻进至原先导管的底端埋置深度重新清孔,最好增加一节较小直径的钢筋笼埋入新孔,按正常程序浇灌砼。
8.钢筋笼上浮或下沉
系指钢筋笼的位置高于或低于设计位置的现象。上浮较大时降低了桩体抗水平剪切能力;下沉过多给土建施工带来麻烦和损失。
病因分析:钢筋笼放置初始位置过高或过低,砼流动性过小,导管在砼中埋置深度过大(6m以上),钢筋笼被砼顶托上浮;导管掩埋过长,提升时易摇晃,难以对准笼的中心,易发生挂笼现象;导管提升过程砼下沉太快,瞬时反冲力使钢筋笼上浮;钢筋笼制作质量不佳或吊装不当而变形;或桩孔倾斜,钢筋笼随之而变形,增加了砼上升力;笼底钢筋向内弯折钩挂导管;钢筋笼与孔口固定不变,在自重及受压时将铁丝拉长而沉;或钢筋笼自重太轻,被砼顶起。
防治措施:钢筋笼旋转初始位置准确无误并与孔口固定牢固。为防止铁丝拉长下沉或顶住上升力,可采用吊装加套管等方法顶住钢筋笼上口;加快灌注速度,缩短浇灌时间或添加缓凝剂,防止砼顶层进入钢筋笼时流动性变小,砼接近笼底时控制导管埋深在1.5-2m,尽量减少穿插导管,改用转动导管密实砼;每浇灌一斗砼,检查一次埋深,勤测深,勤拆管,直到钢筋笼埋牢后恢复正常埋置深度,一般控制在2-4m,最大不超过6m,便于转动移位;钢筋笼上升时停止浇灌砼,检查埋管深度,拆除部分导管,保持埋管1.5-2m,导管钩挂筋笼时要下降导管,转动移位脱钩后上提。
9.断桩
砼凝固后不连续,中间被冲洗液等疏松体及泥土充填的间断桩,影响了桩本身的整体性,降低了桩体强度和承载力,以至不满足设计要求。
病因分析:坍落度损失大的配方和浇灌过程不连续是造成断桩的重要原因,灌注过程中发生埋管、卡管以及其他一些情况都将造成断桩:①埋管:导管在砼中掩埋过长,钢筋笼变形,灌注时间过长,砼已初凝,内阻力成倍增长,导管被卡死在砼内;法兰盘顶住钢筋笼下端,由于孔斜大,笼与孔壁摩擦阻力过大,加上笼内已有一定高的砼使导管无法提升;②卡管:骨料级配不合理,含有大粒径的卵石、漂砾;砼出拌和机时间或运输路程过长,已产生离析局部初凝现象而直接用于灌注,导管密封不良,局部漏水。
防治措施:按有关规范要求,通过计算机和试配确定砼配合比,砼应具良好的和易和流动度,坍落度损失应满足灌注要求,初凝时间应为正常灌注时间的2倍,要求灌注过程连续、快速,防止出现上述埋管、卡管及其它情况。
10.坍孔
在灌注过程中如发现井孔护筒浆内泥浆位忽然上升溢出护筒,随即骤降并冒出气泡,应怀疑是坍孔征象,可用测深锤探测。如测深锤原系停挂在砼表面未取出的现被埋不能上提,或测深锤探测砼面时达不到原来深度,相差很多,均可证实确为坍孔。
坍孔原因可能是护筒底脚周围漏水,孔内水位降低或在潮汐河流中,当涨潮时孔内水位差减小,不能保持原有静水压力,以及由于护筒周围堆放重物或机器振动等均可引起坍孔。
发生坍孔后应查明原因,采取相应的措施,如保持或加大水头、移开重物、排除振动等,防止继续坍孔,然后用吸泥机吸出坍入孔中的泥土,如不继续坍孔可恢复正常灌注。坍孔不严重时可回填至坍孔位置以上,并采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护筒等措施,继续钻进。坍孔严重时应立即将钻孔全部用砂或小砾石夹粘土回填,暂停一段时间后查明坍孔原因,采取相应措施重钻。坍孔部位不深时可采取深埋护筒法,将护筒周围土夯实重新钻孔。
11.孔身偏斜
遇有孔身偏斜、弯曲时应分析原因,进行处理。一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔,使钻孔正直;偏斜严重时应回填粘性土到偏斜处,待沉积密实后再钻进。
12.扩孔、缩孔
遇有扩孔、缩孔时应采取防止坍孔和防止钻锥摆动过大的措施。缩孔是钻锥磨损过甚、焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的,前者应注意及时焊补钻锥,后者应采用失水率小的优质泥浆护壁。已发生缩孔时宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。
13.糊钻、埋钻
糊钻、埋钻常出现于正循环(含潜水钻机)内回转钻进和冲击钻进中。遇此应对泥浆稠度、钻渣进出口、钻杆内径大小、排渣设备进行检查计算,并控制适当的进尺;若已严重糊钻,应停钻提出钻锥,清除钻渣。
14.卡钻
卡钻常发生在冲击钻孔。卡钻后不宜强提只宜轻提,轻提不动时可用小冲击钻锥冲击或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。
15.掉钻落物
掉钻落物时宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞,若落体已被泥沙埋住,应按前述各条,先清除泥砂,使打捞工具接触落体后再打捞。
在任何情况下,严禁施工人员进入没有护筒或其它防护设施的钻孔中处理故障。当必须下护筒或其它防护设施的钻孔时,应检查孔内无有害气体,并备齐防毒、防溺、防坍埋等安全设施后方可行动。