沖擊反循環(huán)鉆機(jī)鉆孔施工方法

1、 CFZ1500型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)鉆孔樁施工工法 隧道網(wǎng) (2005-10-23  來(lái)源：隧道網(wǎng)     一、前言    CFZ1500型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)是一種將傳統(tǒng)沖擊鉆進(jìn)方法和反循環(huán)連續(xù)排碴技術(shù)結(jié)合在一起的新型鉆孔樁施工設(shè)備。1999年1月27日通過(guò)了鐵道部科技成果鑒定，鑒定認(rèn)為：CFZ1500型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)的研制是成功的，其主要性能在國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品中具有先進(jìn)水平，在鉆具旋轉(zhuǎn)和泵舉反循環(huán)方面居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。在總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，形成本工法。    二、工

2、法特點(diǎn)    1使用同步卷筒雙繩提引沖擊鉆頭，有利于堅(jiān)硬地層的鉆進(jìn)，減少?zèng)_孔的擴(kuò)孔率。    2采用150SBQ30型潛水砂石泵，實(shí)現(xiàn)了泵舉反循環(huán)連續(xù)排碴和超深孔的鉆進(jìn)。    3操作簡(jiǎn)便，適用地層廣，尤其適于漂卵石和巖石層的鉆進(jìn)，成本低，鉆孔效率高。    三、適用范圍    本工法適用于各種復(fù)雜地質(zhì)條件(土層、砂層、漂卵石層、巖石層下鐵路公路橋梁、港口、碼頭、高層建筑的中長(zhǎng)樁及超長(zhǎng)樁施工，也可用于城市大口徑污水井及野外深井的開挖鉆進(jìn)。

3、0;   四、CFZ1500型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)    1技術(shù)性能    鉆孔直徑：0.81.6m；    鉆孔深度：50100m；    適用地層：土層、砂層、漂卵石層、巖石層；    沖擊頻率：35、40、45r/min；    沖擊行程：0.7、0.85、1.0m；    排渣效率：180m3/h；    主電機(jī)功率：45kW；

4、0;   鉆孔效率：土層、砂層0.52.0 m/h，漂卵石層：0.20.5 m/h，巖石層：0.10.3 m/h；    鉆機(jī)總質(zhì)量：11.0t(不含沖頭；    主機(jī)外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高：工作時(shí)7.8m×2.0m×9.0m，運(yùn)輸時(shí)5.6m×2.0m ×1.6m。    2工作原理    見圖1，從鉆機(jī)同步卷筒出來(lái)的兩根受力相等的正反轉(zhuǎn)鋼絲繩，經(jīng)沖擊梁和桅桿的導(dǎo)向滑輪，提引沖擊鉆頭。同步卷筒工作原

5、理如圖2所示。電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沖擊機(jī)構(gòu)，拉動(dòng)鋼絲繩帶動(dòng)鉆頭作上下沖擊運(yùn)動(dòng)，形成瞬時(shí)沖擊力破碎地層。在兩根主鋼絲繩之間放置由副卷?yè)P(yáng)機(jī)提引的排碴系統(tǒng)，排碴管的下端在鉆頭中心管內(nèi)，鉆頭作上下沖擊運(yùn)動(dòng)時(shí)，排碴管除了隨著鉆孔進(jìn)尺間歇下放外一般保持不動(dòng)，并在沖擊的同時(shí)，連續(xù)排出鉆碴，獲得較高的鉆進(jìn)效率。圖1  鉆機(jī)傳動(dòng)原理 圖2  同步卷筒原理    五、施工工藝    (一工藝流程(見圖3圖3  工藝流程    (二操作要點(diǎn)    1施工準(zhǔn)

6、備。    (1陸地上鉆孔，要把場(chǎng)地平整好，以便鉆機(jī)安裝和移位。水上鉆孔，要搭設(shè)工作平臺(tái)。場(chǎng)地布置應(yīng)根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，合理安排泥漿池、沉淀池的位置，沉淀池的容積應(yīng)滿足2個(gè)孔以上排碴量的需要。    (2根據(jù)地質(zhì)情況準(zhǔn)備一定數(shù)量的造漿粘土。    2樁位測(cè)量放線。準(zhǔn)確測(cè)量樁位并做好標(biāo)記。測(cè)好的樁位必須復(fù)測(cè)，誤差控制在5mm以內(nèi)。    3埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒的作用主要是保持孔口穩(wěn)定和定位，如在陸地上鉆孔，護(hù)筒周圍一定要夯實(shí)，如在水上鉆孔，護(hù)筒下沉應(yīng)有導(dǎo)向裝置，嚴(yán)防護(hù)筒傾斜、漏水、變形

7、。施工中一般采用挖坑法埋設(shè)。開挖前用十字交叉法將樁中心引至開挖區(qū)外，作4個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，保持到成孔后，埋設(shè)護(hù)筒時(shí)再將中心引回，使護(hù)筒中心與樁中心重合。    護(hù)筒周圍土回填的好壞，對(duì)沖擊鉆孔非常重要，對(duì)于土質(zhì)較差的孔口，可以在護(hù)筒下部灌注30cm的C20級(jí)混凝土，上部用紅粘土夯填密實(shí)，以防沖擊成孔時(shí)護(hù)筒底部塌孔。    4，鉆機(jī)就位和試機(jī)。    (1延長(zhǎng)樁位前后中心線，用100kN吊車將主機(jī)放在孔口邊預(yù)定位置上，使鉆機(jī)底盤前后中心線與樁位中心線重合，主機(jī)就位時(shí)，需在底盤下部墊89根枕木，并用水平儀將底盤調(diào)平。

8、    (2安裝井口裝置、桅桿和前支撐。    (3用吊車將沖擊鉆頭放在孔口附近。將同步卷筒上引出的2根鋼絲繩，通過(guò)各導(dǎo)向滑輪與沖擊鉆頭連接。    (4檢查主機(jī)上各傳動(dòng)齒輪副嚙合間隙，調(diào)試主軸上沖擊離合器和卷筒離合器間隙，使之能正常工作。    (5用吊車將配電柜、電纜卷筒放在底盤一側(cè)，操縱機(jī)構(gòu)附近，接通配電柜電源，接通配電柜與主機(jī)、電纜卷筒、潛水砂石泵三者之間的聯(lián)線。    (6打開主機(jī)電源，操縱鉆機(jī)卷筒離合器，提引沖擊鉆頭放入孔內(nèi)。調(diào)節(jié)前支

9、撐長(zhǎng)度，使鉆頭中心與護(hù)筒中心重合，誤差控制在2mm以內(nèi)，支撐角度符合支撐要求。之后，鎖定支撐絲桿位置，用道釘在枕木上固定底盤，防止沖擊鉆進(jìn)時(shí)，支撐絲桿松動(dòng)，底盤移位。    (7在泥漿池上架設(shè)泥漿泵。連接排碴系統(tǒng)，用副卷?yè)P(yáng)機(jī)將其提引至孔口，將排碴管下端放入沖擊鉆頭中心管內(nèi)，待鉆至一定深度后，再在排碴管之間安裝潛水砂石泵。    (8開動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行試沖擊，檢查各部位運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，電流是否正常，接通潛水砂石泵電源，檢查其接線方式是否正確，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。    5沖孔作業(yè)。   

10、 (1造漿、開孔。往護(hù)筒內(nèi)填制漿粘土約0.5m，分別往護(hù)筒和泥漿池內(nèi)注足水。開動(dòng)鉆機(jī)，使沖擊鉆頭上下運(yùn)動(dòng)，將護(hù)筒粘土沖成泥漿，啟動(dòng)泥漿泵，循環(huán)泥漿，直至護(hù)筒內(nèi)與泥漿池內(nèi)泥漿濃度一致。開始正循環(huán)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)勤觀察孔內(nèi)浮出的鉆碴，在石質(zhì)地層中，如果從孔口浮出的鉆碴粒徑在58mm之間，表明泥漿濃度合適，如果浮出的鉆碴粒徑小又少，表明泥漿濃度不夠，需往孔內(nèi)添加粘土。加粘土?xí)r要停開泥漿泵，形成泥漿后再開泥漿泵。正循環(huán)鉆進(jìn)至泵吸反循環(huán)系統(tǒng)可以正常工作的時(shí)候開始反循環(huán)鉆進(jìn)。    (2反循環(huán)鉆進(jìn)。當(dāng)潛水砂石泵潛入孔內(nèi)泥漿后，若孔壁比較穩(wěn)定，停止正循環(huán)鉆進(jìn)，泥漿循環(huán)約2min后停

11、泵，解除排碴膠管與泥漿泵的連接，啟動(dòng)泵吸反循環(huán)系統(tǒng)，開動(dòng)鉆機(jī)，進(jìn)行反循環(huán)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程中，操作者要隨著進(jìn)尺快慢及時(shí)放主鋼絲繩，放繩時(shí)應(yīng)使鋼絲繩在每次沖擊過(guò)程中始終處于拉緊狀態(tài)，既不能少放，也不能多放。放少了，鉆頭落不到孔底，打空錘，此時(shí)沖擊梁上的緩沖彈簧在一次沖擊中響兩聲，不僅不能獲得進(jìn)尺，反而會(huì)對(duì)鉆機(jī)和鋼絲繩造成極大的損害；放多了，鉆頭落到孔底后處于自由狀態(tài)，可能向孔壁傾斜撞擊孔壁，造成擴(kuò)孔，再提升時(shí)，鉆頭突然受力，在這種突然的沖擊作用下提升裝置會(huì)降低壽命甚至損壞。    當(dāng)排碴彎頭下降到離孔口1m時(shí)，需要接換排碴管。此時(shí)，鉆機(jī)停止沖擊，泥漿繼續(xù)循環(huán)約13min

12、，待排碴管內(nèi)鉆碴排完后，停泵，拆除彎頭與排碴管的聯(lián)接螺栓，提升彎頭至一定高度，將要接換的排碴管下端與原排碴管聯(lián)接，上端與彎頭聯(lián)接。    反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)水，始終保持孔內(nèi)水位高于地下水位或河水位2m左右。    沖擊反循環(huán)鉆進(jìn)應(yīng)針對(duì)不同的地層采用不同的泥漿比重，以保持孔壁的穩(wěn)定。砂卵石地層泥漿比重為1.2左右，巖石層泥漿比重為1.051.15。    (3砂樣的提取。提取砂樣的目的是隨時(shí)掌握地質(zhì)的變化情況。一般每鉆進(jìn)0.5m提取砂樣一次，從出碴口撈取砂樣用清水沖洗干凈，每次提取量為100g，編號(hào)保存，

13、以便成孔時(shí)交接。    (4勤檢查鉆機(jī)、鉆頭是否偏移，防止出現(xiàn)斜孔。    6清孔。    (1樁深達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，進(jìn)行清孔，用較好的泥漿將孔內(nèi)含有鉆碴的泥漿置換出來(lái)，具體操作方法是：將鉆頭提離孔底0.5m，開啟砂石泵，反循環(huán)清孔，清孔時(shí)間視孔徑、孔深和鉆碴含量而定，一般30m深、直徑1.5m含砂卵石較多的孔，約需15min。孔內(nèi)泥漿比重達(dá)到要求后，清孔結(jié)束。    (2清孔后準(zhǔn)確測(cè)量孔深和孔底沉碴厚度，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。  

14、60; 7清孔之后的后續(xù)工序的施工程序及操作要點(diǎn)同一般鉆孔樁施工方法，這里不贅述。在吊放鋼筋籠、導(dǎo)管和灌注混凝土作業(yè)時(shí)可利用本機(jī)作為起吊設(shè)備。    六、機(jī)具設(shè)備    除CFZ-1500型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)外，需用的附屬設(shè)備見表1。表1  CFZ1500型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)附屬設(shè)備    七、勞動(dòng)組織(見表2表2  勞動(dòng)組織    八、質(zhì)量控制    1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)    (1鉆機(jī)出廠質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

15、0;   (2地基與基礎(chǔ)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(GBJ202-83。    (3工業(yè)與民用建筑灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程(GBJ4-80。    (4施工設(shè)計(jì)圖中的具體要求。    2質(zhì)量控制措施    (1防止塌孔，提高成孔質(zhì)量。    1在表層土質(zhì)量較差的情況下，加長(zhǎng)護(hù)筒長(zhǎng)度至67m，提高護(hù)壁的可靠性。    2在易塌孔地層成孔時(shí)，及時(shí)向孔內(nèi)添加粘土或火堿，保證泥漿的質(zhì)量，增強(qiáng)護(hù)壁效果。 

16、   3鉆架底盤要穩(wěn)固，防止發(fā)生移位、偏斜，定期檢查鉆頭中心與樁孔中心是否一致，發(fā)現(xiàn)偏差必須及時(shí)糾正。    (2采取有效措施，保證鋼筋籠和導(dǎo)管的垂直度，杜絕導(dǎo)管掛籠。    (3灌注混凝土?xí)r，每根樁做不少于1組試塊，28d強(qiáng)度不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并以此判定樁身混凝土質(zhì)量。    3檢測(cè)方法(見表3表3  鉆孔樁質(zhì)量檢測(cè)方法    九、安全注意事項(xiàng)    1嚴(yán)格按操作規(guī)程施工，交接班必須有交接記錄。定期檢查各部件運(yùn)轉(zhuǎn)情

17、況，定期向各潤(rùn)滑部位加注潤(rùn)滑油，檢查主電機(jī)是否過(guò)熱，沖擊時(shí)最大電流不超過(guò)150A。    2因故停鉆時(shí)，應(yīng)將鉆具提離孔底12m，以防埋鉆，如長(zhǎng)時(shí)間停鉆，須將鉆具提出孔外。突然停電時(shí)，可用人工操作提升卷筒，將鉆頭提離孔底。    3下放潛水砂石泵電纜時(shí)，要根據(jù)進(jìn)尺的快慢決定下放電纜的長(zhǎng)度，防止電纜與鋼絲繩繞在一起，每接一根排碴管，應(yīng)將電纜和排碴管捆在一起。    4沖孔過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)離合器運(yùn)轉(zhuǎn)有間歇或過(guò)熱現(xiàn)象，說(shuō)明離合器打滑，應(yīng)停機(jī)調(diào)整。    5經(jīng)常檢查鋼絲繩磨損情況，如超過(guò)

18、有關(guān)規(guī)定，及時(shí)更換。    6在軟弱土層鉆孔時(shí)，注意孔口狀況，出現(xiàn)塌方時(shí)，將鉆機(jī)及時(shí)撤出，以免墜入孔中。    7隨時(shí)注意孔內(nèi)有無(wú)異常情況，桅桿是否傾斜，各連接部位螺栓是否松動(dòng)。    8吊放鋼筋籠時(shí)，應(yīng)防止碰撞孔壁。接長(zhǎng)鋼筋籠時(shí)，相接兩節(jié)須保持順直，搭接長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。    9灌注水下混凝土?xí)r提升導(dǎo)管用力不能過(guò)猛，防止拉斷導(dǎo)管或?qū)?dǎo)管提離混凝土面，造成斷樁。    10灌注過(guò)程中應(yīng)保持泥漿溝暢通，防止泥漿亂流。    十、效益分析    實(shí)踐證明，采用沖擊反循環(huán)鉆