鉆孔灌注樁鉆進施工參數

鉆孔灌注樁鉆進施工參數探究李萬全摘要目前鉆孔灌注樁鉆孔施工速度較慢的狀況，已然成為鉆孔灌注樁施工的瓶頸問題，本文對影響鉆進的各參數及其共同作用進行了分析，針對在不一樣的地層條件下，各參數宜采用的較為合理值。關鍵詞鉆孔灌注樁鉆進速度鉆進工藝參數成孔速度伴隨社會建設的大踏步發(fā)展，交通及建筑行業(yè)也隨之迅猛發(fā)展，鉆孔灌注樁以其適應性廣、承載力大、抗震性能好及環(huán)境污染少等特點，越來越被高層建筑所采用。目前，在鉆孔樁鉆孔、鋼筋籠制作及安裝、灌注混凝土等重要工序中，鉆孔施工的機械化程度最高，占時也最長，是影響施工工期的重要環(huán)節(jié)之一。據記錄，在Φ1.0m如下樁施工中，鉆孔時間約占成樁總時間的45%～65%，Φ1.2m樁約占55%～75%，Φ1.5m樁占70%以上。因此，加強鉆孔施工管理，提高成孔速度，是縮短成樁時間的關鍵。影響鉆進的參數及其選擇A.泥漿參數在鉆孔過程中，泥漿的重要功能是護壁、沖洗、攜帶鉆屑等。泥漿質量的優(yōu)劣，對成孔的規(guī)整性和成孔速度都具有重要影響。因各項參數不是獨立的，而是交互作用的，因此，施工中必須視地層條件和鉆進方式綜合考慮，合理選擇泥漿參數。(1)密度。泥漿護壁一種重要機理就是運用漿液壓力平衡地下水壓力，因此，孔內泥漿必須保持一定的密度。與此同步密度過大，會導致泥漿泵或泥漿管堵塞和減少清孔效果，導致成孔速度減少，此外還會增長灌注混凝土的困難。密度的控制應視地層和循環(huán)方式而定。在反循環(huán)鉆進中，一般宜選擇1.02～1.05g/cm3，松散易坍塌地層以1.06～1.10g/cm3為宜；在正循環(huán)鉆進中，一般宜選擇1.10～1.15g/cm3，松散地層以1.15～1.20g/cm3為宜。(2)粘度。它與泥漿內部構造及固含量有關。粘度過小，不能有效攜帶巖屑，且易漏失；粘度過大，會增長鉆井阻力和流動阻力，增大鉆頭旋轉時動力消耗，減少對工作面的沖刷效果，在粘土層鉆進中還易導致泥包鉆頭現(xiàn)象而影響鉆孔速度。實踐證明，在清水中鉆進轉速比在泥漿中可提高10%～30%。反循環(huán)鉆進中，泥漿粘度一般可取16～18s，松散地層取18～22s；正循環(huán)鉆進中，一般可取18～22s，松散地層可取24～28s。B.鉆具⑴鉆頭在鉆孔施工中,為提高工效，鉆頭要具有良好的切削性和較強的適應性，并且規(guī)定光潔度好、導向性好、強度大及壽命長，因此要合理選擇鉆頭類型和構造參數。若綜合考慮鉆頭的適應性，應使鉆頭更適合于鉆進占孔深絕對比例較大的地層或采用選用兩種鉆頭鉆進。現(xiàn)施工中采用鑲嵌硬質合金的三翼或四翼刮刀鉆頭，能有效地防止泥包鉆頭并獲得了較快的鉆進速度。實踐證明，鉆頭夾角越小，鉆進粘土層和粉土層時速度越快。為提高鉆進速度，應根據地層條件選用刀具及在刀具上鑲嵌的合金。鉆進粘土層及粉土層時，可根據地層比例選用長齒刮刀，并鑲嵌較鋒利的合金。此外，吸取口或沖洗口的布置直接影響到排渣能力和鉆進速度。在反循環(huán)洗井中，吸取口布置在一側時效果很好,可以防止堵塞；正循環(huán)洗井中，沖洗口布置在中央時排渣能力最強，并可有效地防止泥包鉆頭。⑵鉆桿鉆桿必須有足夠的強度，它對施工影響最大的就是拆裝占用的時間長。目前，鉆桿接頭一般采用3種形式：1種是絲扣連接，合用于直徑較小的鉆桿，特點是裝拆速度快；另2種分別為法蘭盤、螺栓連接和插裝式連接，重要合用于直徑較大的鉆桿。采使用方法蘭盤、螺栓連接時，構造簡樸、加工輕易且密封可靠，但費時、勞動強度大，在鉆進時拆卸鉆桿時間有時可占成孔時間的50%，且需用高強螺栓；采用插裝式連接時，傳遞力大，最大長處是拆裝以便，一般比法蘭盤連接的拆裝工效可提高3～5倍，不過若連接的內外口接觸面強度不夠，則易磨損以致導致連接失效，且密封不好。C.鉆進工藝參數鉆進工藝參數直接關系到破碎效果、鉆進速度及成孔質量。⑴鉆壓在第四系地層鉆進時，由于地層的壓入強度很小，規(guī)定鉆壓較小，受泥漿泵排量所決定的排渣能力等對其影響很大，與排渣能力呈正比。一般狀況下,鉆壓的選擇既要滿足破土的規(guī)定,又要滿足保證鉆孔垂直度而采用減壓鉆進的規(guī)定。合金鉆頭可按式(1)考慮,即P=pm(1)式中:P（P≤gφω）為鉆壓,kN；p為單粒合金破土碎巖所需鉆壓，土層p=0.6～0.8kN/顆，軟基巖p=0.8～1.2kN/顆，中硬基巖p=0.9～1.6kN/顆；m為鉆頭上合金顆粒數；g為減壓系數，一般取g≤0.6，鉆孔灌注樁可取較大值；φ為浮力系數，φ=1-γ′/γ；γ′為泥漿密度；γ為鉆頭件密度；ω為鉆具組裝重量，kN。⑵轉速鉆機轉速的高下，直接關系到成孔效率，鉆進粘土時尤為突出。如在鉆進粘土層時，將轉速提高2倍，鉆進速度提高了3～4倍。GPS-10型鉆機較適應在粘土層中迅速鉆進正是運用它的高轉速。但在鉆機回轉軸功率一定期，轉速過高則會減小回轉扭矩，反而對鉆頭切削地層不利，同步鉆具迅速旋轉產生的水流沖刷還易導致塌孔事故。因此，應視地層條件控制轉速?？砂词?2)考慮,即n=60v/πD(2)式中：n為轉速，r/min；v為鉆頭邊緣線速度，m/s；D為鉆頭直徑，m。⑶泥漿流量為提高排渣能力和孔底沖孔效果，盡量選擇較高的沖洗量(泥漿泵流量)，但流量過大，壓力損失也大，在深孔中常因壓力損失過大而減少排渣能力和工效；孔徑較小時，流量過大，所產生的沖刷作用往往不利于孔壁穩(wěn)定。采用正、反循環(huán)沖洗時，沖洗量可按式(3)考慮，即Q≤πD2vz/4a(3)式中：Q為流量，Q=πd2va/4×3600，m3/h；vz為最高鉆進速度，m/h；D為鉆孔直徑，m；a為沖洗泥漿的容許含渣率；d為鉆桿內徑，m；va為循環(huán)液上返速度，淺孔鉆進時，va≤3.0m/s，深孔時，va≤2.0m/s，同步循環(huán)液的下降速度不適宜不小于0.18m/s。⑷各鉆進參數的配合對于不一樣的鉆進條件，每個鉆進