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反循環鑽孔灌注樁原理及施工工藝流程

2020-06-09 15:43:09  

所謂反循環,是指鑽機工作時,旋轉盤帶動鑽杆端部的鑽頭切削破碎孔內岩土,衝洗液從鑽杆與孔壁間的環狀間隙中流入孔底,冷卻鑽頭並攜帶被切削下來的岩土鑽渣,由鑽杆內腔返回地麵,與此同時,衝洗液又返回孔內形成循環。由於鑽杆內腔較井孔直徑小得多,所以,鑽杆內泥水上升速度較正循環快得多。既是清水,也可將鑽渣帶至鑽杆頂端,流向泥漿沉澱池,泥漿淨化後再循環使用。

反循環與正循環相比,反循環的鑽進速度快得多,所需泥漿量少,轉盤所消耗的功率少,清孔時間較快,采用特殊鑽頭可鑽挖岩石等優點。

反循環鑽成孔原理_灌注樁施工,地源熱泵打井安裝,工程降水

反循環鑽成孔施工按衝洗液循環輸送方式、動力來源和工作原理可分為氣舉反循環、泵吸反循環和噴射反循環等,氣舉反循環鑽進又稱壓氣反循環鑽進,其工作原理如下圖所示。將鑽杆置入注滿衝洗液的鑽孔內,靠旋轉盤⑦的轉動,帶動氣密式方形傳動杆②和鑽頭⑤轉動切削岩土,由鑽杆下端噴射嘴④噴出壓縮空氣,與被切削下來的土、砂等在鑽杆內形成比水還輕的泥砂水氣混合物。由於鑽杆內外壓力差和壓氣動量的聯合作用,將泥砂水氣混合物與衝洗液一起上升,通過壓送軟管⑥排出至地麵泥漿池或儲水槽中,土、砂、礫和岩屑等在泥漿池內沉澱,衝洗液再流人孔內。

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反循環成孔施工準備

1)平整場地:在鑽孔樁施工前,應進行場地平整,鑽機座不宜直接置於不堅實的填土上,以免產生不均勻沉陷。修通旱地位置便道,為施工機具、材料運送提供便利。

2)確定鑽孔樁位:按照基線控製網,用全站儀精確放出樁位,並且在現場做好明顯標記。放好樁位後進行現場交底,做十字護樁。

3)現場作業前,查明施工場地明、暗設置物(電線、地下電纜、管道、坑道等)的地點及走向,並采用明顯記號標識,采用人工開挖探坑,找到管線的具體位置,並做好明顯的標記。嚴禁在離電纜1m距離以內作業。

4)機具準備:吊車、電焊機、泥漿泵、反循環鑽機、挖掘機等。

反循環鑽孔灌注樁工藝流程

注意:本施工流程依據中鐵四局某圍護工程案例為藍本敘述,僅供參考學習。

1)泥漿池的布置:

(1)嚴格按照泥漿池示意圖進行開挖,采用半挖半填方式。

(2)在泥漿池四周布置鋼管架支護,四周用密目網包裹。

2)泥漿的製備:

(1)根據現場土質,本鑽孔樁采用膨潤土泥漿護壁。

(2)鑽孔施工時隨著孔深的增加向孔內及時、連續地補漿,維持護筒內應有的水頭,防止孔壁坍塌。

(3)樁孔砼灌注時,孔內溢出的泥漿引流至泥漿池內,利用到下一基樁鑽孔護壁中。

(4)每根樁灌注完成後要及時的掏渣,將廢渣運離施工現場。

3)埋設護筒:

(1)鑽孔前設置堅固、不漏水的孔口護筒。護筒內徑大於鑽頭直徑20cm,還需滿足孔內泥漿麵的高度要求,高出施工地麵0.5m。

(2)護筒埋置深度:護筒埋置深度為2m,且應保持孔內泥漿麵高出地下水位2m以上。

(3)護筒位置應埋設正確和穩定,護筒與孔壁之間應用粘土填實,護筒頂麵中心與設計樁位偏差應小於5cm,傾斜度應小於1%。

4)鑽機就位及鑽孔:

(1)鑽機就位前,應對鑽孔各項準備工作進行檢查(尤其是垂直度)。鑽機安裝後的底座和頂端應平穩,在鑽進中不應產生位移或沉陷。就位完畢,施工隊協同安質部和工程部對鑽機就位進行自檢,並符合樁位平麵位置。

(2)鑽孔前,按施工設計提供的地質、水文資料繪製地質剖麵圖,掛在鑽台上。針對不同地質層選用不同的鑽頭、鑽進壓力、鑽進速度及適當的泥漿比重。

(3)鑽孔作業應分班連續進行,填寫鑽孔施工記錄,交接班時應交待鑽進情況及下一班應注意事項。應經常對鑽孔泥漿及鑽機對位進行檢測,不符合要求時,應及時改正。

(4)鑽孔過程中應觀察主機所在地麵和支腳支承地麵處的變化情況,發現沉降現象及時停機處理。因故停機時間較長時,應將套管口保險鉤掛牢。

(5)當鑽孔深度達到設計要求時,用探孔器對孔深、孔徑和孔形等進行檢查,確認滿足設計要求後,立即填寫終孔檢查證,並經駐地監理工程師認可,方可進行孔底清理和灌注水下混凝土的準備工作。

5)清孔:

(1)清孔的目的是使孔底沉碴、泥漿相對密度、泥漿中含鑽渣量等指標符合規範要求。

(2)鑽至設計高程經過檢查後,應立即進行清孔。澆築水下混凝土前允許沉渣厚度應不大於20cm。

(3)不得用加深孔底深度的方法代替清孔。

6)吊放鋼筋籠:

(1)鋼筋籠的製作:鋼筋籠在鋼筋加工場地進行加工製作,鋼筋籠分三節製成,然後現場焊接。

(2)鋼筋籠的吊放:

①吊放之前再次檢查鋼筋籠的製作是否符合設計和施工規範要求。

②鋼筋籠主筋采用搭接立焊,鋼筋籠分三節製成,用吊車分段吊入孔內。

③鋼筋籠慢慢吊起移至孔口,在操作人員的扶持下將正位後的鋼筋籠骨架慢慢吊入孔內。在骨架入孔時,應清除鋼筋骨架上的泥土和雜物,修複變形或移動的箍筋,重焊或綁紮已開焊的焊點。鋼筋焊接時上下兩節鋼筋籠必須保證在同一豎直線上,這時主筋搭接采用單麵焊,焊接長度大於25cm,在焊接前,用鋼筋扳手絞緊,點焊使兩主筋密貼,並焊立縫。最上端設兩根鋼筋籠定位筋,由測定的孔口標高來計算定位筋長度,核對無誤後再焊接定位。在鋼筋籠的頂吊圈下插兩根平行的鋼管,將整個籠體支托於護筒頂端兩側的枕木上,槽鋼橫放在枕木上,這樣可防止鋼筋受碰撞變位和落於孔中,也可以防止鋼筋籠上浮。

④鋼筋籠吊裝要求及允許偏差:鋼筋籠在吊裝時,應嚴防孔壁坍塌,鋼筋籠入孔後應準確,牢固定位。接頭箍筋綁紮滿足設計和驗標要求;控製吊筋位置和長度來控製籠頂標高和位置。

7)導管安裝:

(1)導管采用φ30鋼管,厚為10mm,每節2~3m,配1~2節1~1.5m,最底一節為4m的短管。鋼導管內壁光滑、圓順,內徑一致,接口嚴密。導管直徑與樁徑及混凝土澆築速度相適應。使用前進行試拚和水密、承壓和接頭抗拉試驗,按自下而上順序編號和標示尺度。導管組裝後軸線偏差,不超過鑽孔深的0.5%並不大於10cm,試壓力為孔底靜水壓力的1.5倍。

(2)導管長度按孔深和工作平台高度決定。漏鬥底距鑽孔上口,大於一節中間導管長度。導管接頭法蘭盤加錐形活套,底節導管下端不得有法蘭盤。采用螺旋絲扣型接頭,設防鬆裝置。

(3)導管安裝後,其底部距孔底有30~50cm的空間。

8)二次清孔:

澆築水下混凝土前應檢查沉渣厚度應滿足:不大於20cm。泥漿指標不大於1.1,含砂率不大於2%,黏度在17~20s。

9)灌注水下混凝土:

(1)首批混凝土灌注:打開漏鬥閥門,放下封底砼,首批砼灌入孔底後,立即探測孔內砼麵高度,計算出導管內埋置深度,如符合要求,即可正常灌注。首次灌注混凝土為13m,如發現導管內大量進水,表明出現灌注事故。

(2)水下混凝土澆灌:

①樁基混凝土采用罐車運輸配合導管灌注,灌注開始後,應緊湊連續地進行,嚴禁中途停工。在灌注過程中,應注意觀察管內混凝土下降和孔內水位升降情況,及時測量孔內混凝土麵高度,正確指揮導管的提升和拆除;導管的埋置深度應控製在2~6m。同時應經常測探孔內混凝土麵的位置,即時調整導管埋深。

②導管提升時應保持軸線豎直和位置居中,逐步提升。拆除導管動作要快,時間一般不宜超過15min。要注意安全。已拆下的管節要立即清洗幹淨,堆放整齊。循環使用導管4~8次後應重新進行水密性試驗。

③在灌注過程中,當導管內混凝土不滿含有空氣時,後續混凝土要徐徐灌入,不可整鬥地灌入漏鬥和導管,以免在導管內形成高壓氣囊,擠出管節間的橡皮墊,而使導管漏水。

④當混凝土麵升到鋼筋骨架下端時,為防鋼筋骨架被混凝土頂托上升,可采取以下措施:a、盡量縮短混凝土總的灌注時間,防止頂層混凝土進入鋼筋骨架時混凝土的流動性過小。b、當混凝土麵接近和初進入鋼筋骨架時,慢慢灌注混凝土,以減小混凝土從導管底口出來後向上的衝擊力。

⑤在灌注將近結束時,由於導管內混凝土柱高減小,超壓力降低,而導管外的泥漿及所含渣土稠度增加,相對密度增大.如在這種情況下出現混凝土頂升困難時,可在孔內加水稀釋泥漿,並掏出部分沉澱土,使灌注工作順利進行。在拔出最後一段長導管時,拔管速度要慢,以防止樁頂沉澱的泥漿擠入導管下形成泥心。

10)泥漿清理

鑽孔樁施工中,產生大量廢棄的泥漿,為了保護當地的環境,這些廢棄泥漿運往指定的廢棄泥漿的堆放場地,並做妥善處理。


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