一、工作原理、适用范围
泥浆护壁成孔:是用成孔机械成孔,在成孔过程中通过泥浆保护孔壁并排出土渣。主要有正循环钻孔法、反循环钻孔法、冲击成孔法及旋挖成孔法等几种。
泥浆作用:具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣以及冷却与润滑钻头的作用。泥浆一般需专门配制,当在粘土中成孔时,也可用孔内钻渣原土自造泥浆。
工艺流程:所有泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程大致都一样,如下图所示。
要点:钻头选型、泥浆指标参数控制和清孔是泥浆护壁灌注桩施工控制的关键环节。
泥浆护壁成孔灌注桩施工工艺流程图
(一)正、反循环钻成孔法
正、反循环钻成孔法区别在于正循环钻成孔时,泥浆循环方向为泥浆池、泥浆泵、钻杆而由钻头进入孔内,在完成护壁功能的同时将渣土悬浮带出地面,再靠重力作用流回泥浆池,在渣土泥浆池中沉淀后,经重新稀释后再注人孔内。反循环钻成孔时,泥浆的循环方向正好与上述相反,泥浆从孔壁与钻杆间的空隙注人孔内,携带渣土的泥浆由泵或空气(气举法)经钻杆排出孔外至沉淀池,经处理符合要求后,再流回孔内。反循环钻进按孔内和钻杆内冲洗液动力来源与工作原理不同分为:泵吸反循环钻进、气举(压气)反循环钻进和喷射(射流)反循环钻进等三种方式。
适用范围:
正循环钻孔法受其排渣方式的限制,其成孔深度和适用地层都受一定限制,一般仅适用于粉砂、黏土等细粒土,成孔深度一般在30~40m。相对于反循环钻孔,该方法设备简单、钻机小、适用较狭窄的场地,但对桩径较大、桩孔较深及容易塌孔的地层,这种方法钻进效率较低,排渣能力差,孔底沉渣多。
反循环钻成孔法适用范围较广,从软土、粉细砂到软砾石层、风化岩层,成孔深度可达100m,最大孔径达5m,是其他机械成孔工艺难以达到的。
(二)冲击成孔法
冲击成孔灌注桩施工法是采用冲击式钻机或卷扬机带动一定重量的钻头,在一定的高度内使钻头提升,然后突放使钻头自由降落,利用冲击动能冲挤土层或破碎岩层形成桩孔,再用掏渣筒或反循环抽渣方式将钻渣岩屑排除。每次冲击之后,冲击钻头在钢丝绳转向装置带动下转动一定的角度,从而使桩孔得到规则的圆形断面。冲击钻头形式有十字形、一字形、工字形、人字形、圆形和管式等。其中以十字形钻头应用最广,其接触压力较大,冲击成孔形较好,适用于各类土层和岩层。遇到回旋钻及其他钻进方法难以施工的卵砾石层或岩层时,选用冲击成孔施工法,常能取得较理想的结果。
二、施工流程及质量控制
(一)施工流程
(1)测定桩位
根据设计图纸对桩位进行放线,严格控制桩位精度,是保证桩基础施工质量的前提条件。所有桩点一次性全部测放、复核,每天对预钻进桩点进行二次复核检查,确保桩位准确,桩点放线偏差应≤10mm,采用4根木桩加钉小钉(即定位桩)十字法定位,如下页图所示,并防止车辆、机械、人员等碾压、踩踏移位、破坏。