一、問題分析
1、泥漿質量不佳,護壁效果差
現場實測了泥漿池內泥漿的比重和粘度,分別只有1.06和16s,明顯低於該類地層對泥漿引數的要求。泥漿比重和粘度偏低會影響泥皮厚度和孔內側壁泥漿壓力,容易引發側壁塌方和沖刷,砂土進入孔內泥漿後進一步降低了泥漿質量,形成惡性迴圈。
2、鑽具提升速率過快,側壁高速水流沖刷砂土
鑽具提升時,頂部和底部形成一定程度的負壓,提升速度越快,壓差越大,水流速度越快。當鑽具內部設定的流水通道不足以滿足洩水要求時,水流將傾向於通過沖刷側壁形成更大的流水通道,削減壓差。在遇到不密實砂土層或內聚力低的粉質土或細砂土時容易將顆粒沖刷入泥漿,為沉渣增加了物料來源。
3、單次進尺深度過大
單次進尺深度過大,鬥內滿滿的砂土在由孔底提往地面過程中易隨泥漿的流動流入孔內。尤其是深孔,往往有幾分鐘的時間,在泥漿壓差的作用下,滲流破壞了鑽鬥內上層側壁留水口以上的土,土隨泥漿自流水口進入孔內泥漿中。
4、過度孔底擾動
5、選用鑽具不合理
現場使用了直筒鑽鬥,且保徑條厚度只有1cm左右,鑽鬥側壁同孔壁近乎直接接觸,在有頸縮的地層將會親密接觸,粘連或負壓將增加該層的損失,進而影響到相鄰地層。鑽具上開設的流水口位置過低,也增加了鬥體內土的流失。
6、其他可能原因
在該類地層施工時,造成沉渣厚度偏大還可能的原因是:孔底活動底板與固定底板結合不緊密,將造成鑽鬥內渣土流失。成孔後靜置時間過長,造成本來可以懸浮在泥漿中的細顆粒沉澱到孔底,造成孔底沉渣過厚。
二、解決措施
1、預防措施
(1)合理選擇鑽具。
深樁厚砂層樁孔鑽進時宜選擇錐形鑽具,適當減小筒底直徑,略微增加外側保徑條的厚度,最大限度降低鑽具提升和下放過程對側壁的擾動;鑽具流水口設定在靠近筒壁頂部位置,以儘量減小筒內砂土在提升鑽具過程中的流失。
(2)調整鑽進方法。
單次鑽進進尺要控制在鬥內土在流水口以下的水平,以避免進入鬥內的砂土自流水口進入泥漿中;鑽進完成後,關閉斗門時儘量減少擾動孔底土,減少孔底渣土懸浮量;提升過程中,在易塌方地層對應的高程要適當降低提升速率,減少側壁流水沖刷造成砂土進入泥漿。
(3)泥漿配置和管理。
初始配置泥漿時就應根據地層特點控制好泥漿的比重及粘度等指標,並選擇質優的膨潤土。一般砂土地層泥漿池內泥漿比重要控制在1.1左右,粘度控制在18s左右。
砂土地層不可避免有砂土進入泥漿,需要著重加強泥漿的管理。可在迴流泥漿口設定除砂裝置,減小回流泥漿對池內泥漿的影響;避免將灌注混凝土後面部分含砂率大的泥漿流向孔內;及時檢測泥漿池內泥漿的含砂率、比重和粘度,及時補充新泥漿。
2、二次清孔
(1)旋挖鑽機專用清孔鑽具清孔。
在孔深檢驗前用特製的清孔鑽鬥。清渣頭清孔鑽頭應具有的特點是:外徑適當減少;孔底不布齒而採用刮板;筒體底板間嚴密配合減少漏砂等。
(2)氣舉反迴圈二次清孔。
端承樁要求灌注混凝土前孔底沉渣厚度在50mm以內。為達到該標準,可藉助灌注混凝土用的導管,利用空壓機裝置進行氣舉反迴圈清孔。因其直接將孔底沉渣自導管排出且返流速度快,不僅用時短,而且可以清除顆粒較大的沉渣。
3、緊湊的施工組織
孔底沉渣厚度與孔內泥漿靜置時間是正相關的,靜置時間越長,沉渣越厚,越容易出現塌方等事故,所以要加快鋼筋籠搭接焊和下導管的速度。鋼筋籠搭接焊可以增加人手,能用新工藝(如螺紋連線)的可以優先採用;下導管前事先連線每兩節導管,做好導管長度搭配的設計,檢查好導管間的螺紋連線可靠性;使用得力的作業平臺等。
4、灌注混凝土措施
為減少二次清孔到混凝土灌注前這段時間孔底沉渣對成樁質量的影響,可採取如下兩點措施:
(1)使用球閥閉水,減少導管內前端混凝土在灌注過程中遇水離析而增大孔底混凝土泛起阻力;
(2)在鬥內混凝土達到一半左右時提升閥門灌注混凝土,同時要開足混凝土攪拌車馬力向漏斗內灌注混凝土,以保證一定的混凝土高度和連續性,確保將孔底沉渣壓返到混凝土面以上。
三、解決效果
按照上述措施處理後,成孔質量明顯提高:孔內泥漿含砂率大幅降低至百分之五以內;一次清孔後下放鋼筋籠順利完成,二次清渣量明顯減少;沒有出現大的孔壁塌方,混凝土灌注量略高於設計用量,控制在了合同允許的1.06充盈係數以內。
小結:
用旋挖鑽機鑽進深厚砂層時,要從泥漿配置、鑽具選擇、操作方法等方面做好預防砂土進入泥漿的措施;要做好施工組織,確保各工序間的有序連線,快速施工減少沉渣;選擇專用清孔鑽具一次清孔,並借用混凝土灌注導管結合氣舉反迴圈二次清孔可確保沉渣厚度達標。
一、問題分析
1、泥漿質量不佳,護壁效果差
現場實測了泥漿池內泥漿的比重和粘度,分別只有1.06和16s,明顯低於該類地層對泥漿引數的要求。泥漿比重和粘度偏低會影響泥皮厚度和孔內側壁泥漿壓力,容易引發側壁塌方和沖刷,砂土進入孔內泥漿後進一步降低了泥漿質量,形成惡性迴圈。
2、鑽具提升速率過快,側壁高速水流沖刷砂土
鑽具提升時,頂部和底部形成一定程度的負壓,提升速度越快,壓差越大,水流速度越快。當鑽具內部設定的流水通道不足以滿足洩水要求時,水流將傾向於通過沖刷側壁形成更大的流水通道,削減壓差。在遇到不密實砂土層或內聚力低的粉質土或細砂土時容易將顆粒沖刷入泥漿,為沉渣增加了物料來源。
3、單次進尺深度過大
單次進尺深度過大,鬥內滿滿的砂土在由孔底提往地面過程中易隨泥漿的流動流入孔內。尤其是深孔,往往有幾分鐘的時間,在泥漿壓差的作用下,滲流破壞了鑽鬥內上層側壁留水口以上的土,土隨泥漿自流水口進入孔內泥漿中。
4、過度孔底擾動
5、選用鑽具不合理
現場使用了直筒鑽鬥,且保徑條厚度只有1cm左右,鑽鬥側壁同孔壁近乎直接接觸,在有頸縮的地層將會親密接觸,粘連或負壓將增加該層的損失,進而影響到相鄰地層。鑽具上開設的流水口位置過低,也增加了鬥體內土的流失。
6、其他可能原因
在該類地層施工時,造成沉渣厚度偏大還可能的原因是:孔底活動底板與固定底板結合不緊密,將造成鑽鬥內渣土流失。成孔後靜置時間過長,造成本來可以懸浮在泥漿中的細顆粒沉澱到孔底,造成孔底沉渣過厚。
二、解決措施
1、預防措施
(1)合理選擇鑽具。
深樁厚砂層樁孔鑽進時宜選擇錐形鑽具,適當減小筒底直徑,略微增加外側保徑條的厚度,最大限度降低鑽具提升和下放過程對側壁的擾動;鑽具流水口設定在靠近筒壁頂部位置,以儘量減小筒內砂土在提升鑽具過程中的流失。
(2)調整鑽進方法。
單次鑽進進尺要控制在鬥內土在流水口以下的水平,以避免進入鬥內的砂土自流水口進入泥漿中;鑽進完成後,關閉斗門時儘量減少擾動孔底土,減少孔底渣土懸浮量;提升過程中,在易塌方地層對應的高程要適當降低提升速率,減少側壁流水沖刷造成砂土進入泥漿。
(3)泥漿配置和管理。
初始配置泥漿時就應根據地層特點控制好泥漿的比重及粘度等指標,並選擇質優的膨潤土。一般砂土地層泥漿池內泥漿比重要控制在1.1左右,粘度控制在18s左右。
砂土地層不可避免有砂土進入泥漿,需要著重加強泥漿的管理。可在迴流泥漿口設定除砂裝置,減小回流泥漿對池內泥漿的影響;避免將灌注混凝土後面部分含砂率大的泥漿流向孔內;及時檢測泥漿池內泥漿的含砂率、比重和粘度,及時補充新泥漿。
2、二次清孔
(1)旋挖鑽機專用清孔鑽具清孔。
在孔深檢驗前用特製的清孔鑽鬥。清渣頭清孔鑽頭應具有的特點是:外徑適當減少;孔底不布齒而採用刮板;筒體底板間嚴密配合減少漏砂等。
(2)氣舉反迴圈二次清孔。
端承樁要求灌注混凝土前孔底沉渣厚度在50mm以內。為達到該標準,可藉助灌注混凝土用的導管,利用空壓機裝置進行氣舉反迴圈清孔。因其直接將孔底沉渣自導管排出且返流速度快,不僅用時短,而且可以清除顆粒較大的沉渣。
3、緊湊的施工組織
孔底沉渣厚度與孔內泥漿靜置時間是正相關的,靜置時間越長,沉渣越厚,越容易出現塌方等事故,所以要加快鋼筋籠搭接焊和下導管的速度。鋼筋籠搭接焊可以增加人手,能用新工藝(如螺紋連線)的可以優先採用;下導管前事先連線每兩節導管,做好導管長度搭配的設計,檢查好導管間的螺紋連線可靠性;使用得力的作業平臺等。
4、灌注混凝土措施
為減少二次清孔到混凝土灌注前這段時間孔底沉渣對成樁質量的影響,可採取如下兩點措施:
(1)使用球閥閉水,減少導管內前端混凝土在灌注過程中遇水離析而增大孔底混凝土泛起阻力;
(2)在鬥內混凝土達到一半左右時提升閥門灌注混凝土,同時要開足混凝土攪拌車馬力向漏斗內灌注混凝土,以保證一定的混凝土高度和連續性,確保將孔底沉渣壓返到混凝土面以上。
三、解決效果
按照上述措施處理後,成孔質量明顯提高:孔內泥漿含砂率大幅降低至百分之五以內;一次清孔後下放鋼筋籠順利完成,二次清渣量明顯減少;沒有出現大的孔壁塌方,混凝土灌注量略高於設計用量,控制在了合同允許的1.06充盈係數以內。
小結:
用旋挖鑽機鑽進深厚砂層時,要從泥漿配置、鑽具選擇、操作方法等方面做好預防砂土進入泥漿的措施;要做好施工組織,確保各工序間的有序連線,快速施工減少沉渣;選擇專用清孔鑽具一次清孔,並借用混凝土灌注導管結合氣舉反迴圈二次清孔可確保沉渣厚度達標。