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反循环钻孔灌注桩施工
钻机机具及工艺的选择, 应根据桩型、 钻孔深度。土层情况、 泥浆排放及处理等条件综合确定。对孔深大于30m的端型桩, 宜采用反循环工艺成孔或清孔。
一、 施工机械设备
1．反循环钻机
反循环钻机由钻头、 加压装置、 回转装置、 扬水装置和升降装置等组成。
常见方循环钻机的型号。规格及技术性能见表, 5-3-7。
反循环钻机各种钻头特点和适用范围, 见表5-3-8。
二、 反循环钻孔灌注桩施工
1．反循环施工法
反循环施工法, 是泥浆自孔口流入孔内, 利用砂石泵, 经过钻头、 钻杆将孔底携带钻渣的泥浆抽吸到孔外的循环。
2．施工程序
( 1) 埋设护筒泥浆护壁, 宜采用孔内护筒, 其作用是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作, 它还起着存储泥浆, 使其高出地下水位和保护桩孔顶部土层不致因钻杆重复上下升降、 机身振动而导致坍孔。护筒应按下列规定设置:
①护筒埋设应准确、 稳定, 护筒中心与桩位中心的偏差不的得大于50mm;
②护筒一般用4~8mm钢板制作, 其内径不大于钻头直径100mm, 其上部宜开设1~2个溢浆孔;
③护筒埋设深度: 在粘土中不小于1.0m; 砂土不宜小于1.5m; 其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求, 一般高出地面或水面400~600mm;
④受水位涨落影响或水下施工的钻孔灌注桩, 护筒应加高加深, 必要时应打入不透水层。
( 2) 安装钻机。安装正循环钻进时, 转盘中心应与钻架上吊滑轮在同一垂直线上, 钻杆位置偏差不应大于20mm。使用带有变速器的钻机, 应把变速器板上的电动机和变速器被动轴的轴心设置在同一水平标高上。
( 3) 钻进
①在软松土层中钻进, 应根据泥浆补给情况控制钻进速度; 在硬层或岩层的钻进速度以钻机不发生跳动为准。
②为了保证钻孔的垂直度, 钻机设置的导向设置应符合下列规定:
a．潜水钻的钻头应有不小于3倍直径长度的导向装置;
b．利用钻杆加压的正循环回转钻机, 在钻具中应加设扶正器。
③加接钻杆时, 应先停止钻进, 将钻具提离孔底80~100mm, 维持冲洗液循环1~2min, 以清洗孔底, 并将管道内的钻渣携出排尽, 然后停泵加接钻杆、 钻杆连接应拧紧上牢, 防止螺栓、 螺母、 拧卸工具等掉入坑内。
④钻进过程中如发生斜孔、 塌孔和护筒冒浆时, 应停钻, 待采取相应措施后再行钻进。
( 4) 第一次清孔。清孔处理的目的是使孔底沉渣( 虚土) 厚度, 循环液中含钻渣量和孔壁泥垢厚度符合质量要求或设计要求, 也为下一道工序即在泥浆中灌注混凝土创造良好的条件。
当钻孔达到设计深度后应停止钻进, 此时稍提钻杆, 使钻斗距孔底10~20cm处空转, 并保持泥浆正循环, 将相对密度为1.05~1.10的不含杂质的新浆压入钻杆, 把钻孔内悬浮较多钻渣的泥浆置换出孔外。清孔应符合下列规定:
①孔底500mm以内的泥浆相对密度应小于1.25; 含砂率≤8%; 粘度≤25s;
②灌注混凝土之前, 孔底沉渣厚度指标应符合下列规定:
a． 端承桩≤50mm。
b． 摩擦端承、 端承摩擦桩≤100mm;
c．摩擦桩≤300mm。
( 5) 测定孔壁回淤厚度。
( 6) 掉入钢筋笼。
( 7) 插入导管。
( 8) 第二次清孔。在第一次清孔达到要求后, 由于要安放钢筋及导管准备浇注水下混凝土, 这段时间间歇较长, 孔底又会产生新的沉渣, 因此待安放钢筋笼及导管就绪后, 再利用导管进行第二次清孔。清孔方法是在导管顶部安设一个弯头和皮笼, 用泵将泥浆压入导管内, 再从孔底沿着导管外置换沉渣, 清孔标准是孔深达到设计要求, 复测沉渣厚度在100mm以内, 此时清孔就算完成, 立即进行浇注水下混凝土的工作。
( 9) 灌注水下混凝土, 拔出导管。
( 10) 拔出护筒。
4．施工注意事项
( 1) 规划布置施工现场时, 应首先考虑冲洗循环、 排水、 清渣系统的安设, 以保证正反循环作业时, 冲洗液循环畅通, 污水排放彻底, 钻渣清除顺利。
( 2) 应及时清除沉淀于池内的废泥浆和钻渣, 并将清出的废泥浆和钻渣及时运出现场。防止污染施工现场及周围环境。
( 3) 正反循环钻进操作注意事项:
①正循环钻进时, 应合理调整和掌握钻进参数, 不得随时提动孔内钻具。操作时应掌握升降机钢丝绳的松紧度, 以减少钻杆、 水龙头晃动。在钻进过程中, 应根据不同地质条件。随时检查泥浆指标。
②反循环钻进时, 应认真仔细观察进尺和砂石泵排水出渣情况。排减少或出水中含土渣量较多时, 应控制给进速度, 防止应循环液密度太大而中断反循环。
三、 正反循环钻孔灌注桩适用范围
正反循环钻孔灌注桩适于填土、 淤泥、 粘土、 粉土、 砂土、 沙砾、 软岩和硬岩。反循环钻孔灌注桩不适用于自重湿陷性黄土层及无地下水的地层。正循环桩孔直径一般不宜＞100cm, 孔深一般为40m左右, 可达100m。

反循环钻机的型号、 规格及技术性能表 5-3-7
钻机
型号
钻孔直径
( mm)
钻孔深度
( m)
转盘扭矩
( KN·m)
驱动动力功率
( KW)
质量
(kg)
生产厂
QJ250
2500
100
68.6
95
13000
郑州堪机厂
ZJ150-1
1500
70~100
3.5, 4.9, 7.2, 19.6
55
10000
郑州堪机厂
红星-400
650
400
2.5, 3.5, 5.0, 13.2
40
9700
郑州堪机厂
SPC-300H
500
700
200~300
80

118
15000
天津探机厂
CJC-40HF
1000~1500
40
14.0
118
15000
天津探机厂
CJC-40H
500~1500
700
300~40
80
98.0
118
15000
天津探机厂
GPS-15
800~1500
50
17.7
30
15000
上海探机厂
G-4
1000
50
20.0
20

无锡探机厂
BRM-08
1200
40~60
4.2~8.7
22

6000
武汉桥机厂
BRM-1
1250
40~60
3.3~12.1
22
9200
武汉桥机厂
BRM-2
1500
40~60
7.0~28.0
28
13000
武汉桥机厂
BRM-4
3000
40~100
15.0~80.0
75
3
武汉桥机厂
BRM-4A
1500~3000
40~80
15, 20, 30, 40, 55, 80
75
61877
武汉桥机厂
GJD-1500
1500~
50
39.2
63
20500
张家口探机厂

反循环钻机钻头的特点和适用范围表 5-3-8
钻头型式
特点
适用范围
多瓣式钻头
( 蒜头式钻头)
效率高, 使用较多, 在N值超过40以上的硬土层中钻挖时, 钻头刃口会打滑, 无法钻挖
一般土质( 泥土、 粉土、 砂和沙砾层) ,粒径比钻杆小10mm
三翼式钻头
钻头为带有平齿状硬质合金的三叶片
N值小于50的一般土质( 粘土、 粉土、 砂和沙砾层)
四翼式钻头
钻头的刃尖钻挖部分为阶梯圆筒形, 钻挖时先钻一个小圆孔, 然后成阶梯型扩大
硬土层, 特别是坚硬的沙砾层( 无侧限抗压强度小于1000kPa的硬土)
抓斗式钻头

用于粒径大于150mm的砾石层
圆锥型钻头

无侧限抗压强度为1000~3000kPa的软岩( 页岩、 泥岩、 砂岩)
滚轮式钻头
(牙轮式钻头)
钻挖时需加压力50~200KN, 需用容许荷载为400KN的旋转连接器和扭矩为30~80KN·m的旋转盘。切削刃有齿轮型、 圆盘型、 扭式滚动切刀型等
特别硬的粘土和沙砾层无侧限抗压强度大于 kPa的硬岩
并用式钻头
此类钻头是在液轮式钻头上安装耙形刀刃, 无需烦琐地更换钻头, 进行一贯的钻挖作业
土层和岩层混合存在的地层
扩孔钻头
形成扩底钻桩, 以提高桩端阻力
专用一般土层或专用于沙砾层