改进冲击钻在砂层、泥岩层的钻进方法与流程

本发明涉及工程施工技术领域，具体是一种改进冲击钻在砂层、泥岩层的钻进方法。

背景技术：

城市近年来快速发展，立交、高架桥在城市建设过程中大量使用，其中桩基是建筑结构、桥梁等重要支撑构筑物之一。桩基基本以端承桩为主，一般都需要入中风化及以上岩层，基本采用冲击钻施工。而本身地质条件复杂，并且地层中有大量砂层、泥岩层，成为桩基钻进的主要困难之一。同时桥梁桩基施工过程中，桩基钻进是重要过程之一，也是实现工期的重要保证。

传统的桩机钻进工艺是：从桩基在砂层和泥岩层钻进过程中依靠不定时检测土质和泥浆比重等参数，根据参数反应情况来控制锤头冲程大小和频率高低；以及根据钻进过程中在不同岩层的泥浆比重情况，通过加水降低泥浆比重或是通过掺加优质膨润土改进泥浆性能，保证孔壁稳定和钻进速度。由于在砂层和泥岩层钻进过程中经常发生吸锤、粘锤现象，对机械的伤害和冲孔钻进速度造成极大影响；砂层和泥岩层地层分布层数较多且不集中，这就造成在过程中需反复修理机械和频繁调整泥浆比重。在砂层和泥岩层钻进过程需要耗费大量时间，且膨润土造价高导致成本增加。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种改进冲击钻在砂层、泥岩层的钻进方法。

为实现上述目的，本发明提供的改进冲击钻在砂层、泥岩层的钻进方法，其特征在于：包含如下步骤：

(1)钻孔机就位：钻孔机就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移；

(2)钻孔及注泥浆：

调直机架挺杆，对好桩位，开动机器钻进，出土，视土质和地下水情况达到一定深度后，往孔内注入事先制备好的泥浆，然后继续进钻；钻孔的泥浆由水、黏土或膨润土和添加剂配合配制而成：常用每升水里添加：150～200g粘土+5～10g纯碱+6gna-cmc；选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，利用泥浆泵钻机旋转造浆，造浆量为2倍桩身混凝土体积；

泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整，具体泥浆性能指标调整根据岩样确定：一般岩石不大于1.2，砂粘土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不大于1.4；粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s；含砂率：新制泥浆不大于4％，胶体率：不小于95％；ph值：大于6.5；

(3)钻进及钢丝绳制作：

埋设好护筒后即可进行钻进作业，把桩尖落至与护筒上沿同一平面内，将深度仪设零；开钻时以低档慢速钻进，采用泥浆护壁，钻孔过程中坚持减压钻进，保持重锤导向作用，保证成孔垂直度；

钻进过程中应根据锤头钢丝绳上标尺和已有地质勘探报告深度结合初步判断量测孔深，并检查岩样是否进入砂层、泥岩层；并使用“6股*19丝”的钻机废旧钢丝绳制作成钢丝网，进入砂层、泥岩层钻进中要及时调整钻头冲程，降低冲程高度，根据冲击钻提锤难易程度及时抛洒钢丝绳网，降低被吸锤、黏锤现象；

(4)清孔：

清孔采用换浆法，当钻孔距设计标高1m时，以相对密度较低的泥浆逐步把钻孔内浮悬的钻碴和相对密度较大的泥浆换出，钻到设计标高后钻头提离孔底20～30cm空转，继续供给泥浆，保持泥浆正常循环，待孔内泥浆换完直至稳定状态为止；换至孔内泥浆的相对密度低于1.1以下，含砂率小于2％，且孔底最终沉碴厚度不大于5cm，此时迅速拆除钻机，下钢筋笼，灌注水下混凝土；若用于柱桩，在完成上述换浆要求后，还应加入清水继续循环；

(5)检孔：

成孔后须先自检即用检孔器检查孔径、垂直度，按设计孔径尺寸制作一个5m长的简易钢筋笼作为检孔器，检孔器大于钢筋笼直径5cm，对挖孔桩的直径和垂直度进行检验，缓慢下放检孔器，至孔底后再缓慢吊起，往复2～3次，如检孔器顺利升降，则孔桩符合规范要求；另嵌入岩层深度应符合设计要求，若嵌岩深度不符合设计要求时，应报现场监理工程师确认，并报项目部提请设计单位进行现场核对；

(6)施工作业：

桩机定位、调整，埋设护筒、测量定位准备工作后进行钻进作业；钻进过程中收集岩样和检测泥浆比重，将废旧钢丝绳切割成段状或编制成钢丝绳网；在砂层、泥岩层钻进过程中投放钢丝绳段或钢丝绳网；完成桩基冲孔作业，进行清孔，安放钢筋笼、下导管，灌注水下混凝土。

本发明的优点及有益效果：

桩基在遇砂层和泥岩层钻进过程的重点就是要改善吸锤、粘锤情况产生。传统方法仅仅依靠冲击频率、冲程距离大小以及泥浆比重的调整来控制，仍然不能很好的解决这个问题，且耗费时间长、成本宜大。尤其在泥岩层钻进过程中提高钻进速度极为有效，在泥岩层钻进需耗费8天左右，经过在钻进中投放钢丝绳段(网)后只需3天即可通过泥岩层。本发明通过在砂层和泥岩层钻进过程中投放废旧钢丝绳(网)的方法很好的改善解决了这个问题。具体优点如下：

1、该方法改善了桩基在砂层、泥岩层钻进条件。利用废旧钢丝绳段或钢丝绳网减少锤头与砂层或泥岩层接触面积，降低锤头被吸锤、粘锤情况发生；

2、钻机过程中根据实际情况适时投放，不会影响桩机钻进效率和桩基成孔质量；

3、投放废旧钢丝绳段或钢丝绳网方法简单实用，成本低，可操作性强，提高桩基钻进效率，降低重复起锤和机械维修费用，同时并不影响整体质量。

附图说明

图1为本发明钢丝绳(网)制作；

图中：1、废旧钢丝绳段；2、6股*19丝钢丝绳网；3、直径范围30cm～50cm。

图2为本发明进入砂岩、泥岩层投放钢丝绳(网)；

图中：1、6股*19丝钢丝绳网；4、操作平台；5、桩机钢筋绳；6、桩机锤头；7-地质层。

图3为本发明通过使用钢丝绳(网)砂岩、泥岩层桩基成孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细说明。

一、实施方案和工作流程

(一)实施方案

在长丰大道桩基工程中均使用冲击钻钻进施工，工程所在地地质情况基本相同，在长丰大道施工冲击钻施工，平均每根桩基完成时间约18～20天，虽然在施工过程中采取调整泥浆比重及投放片石、抛投钢板措施改善施工条件，但桩基成孔时间依然没有多大改善；在进入砂层和中、强风化泥岩层过程中常常有吸锤、粘锤现象导致桩基进尺缓慢，除了控制好泥浆比重外，采取了钢丝绳措施改善钻进条件，通过与投放片石及抛投钢板措施进行对比发现投放钢丝绳的桩基施工时间明显缩短，平均成桩时间在10～12天，改善效果比较明显。

1、钻孔机就位

钻机就位前，对主要机具进行检查、维修与安装，检查钻机，全套设施的就位情况及水电是否接通。检查完毕后，将钻机底架垫平，保持稳定，使其不产生偏移和沉陷。

冲击钻机的钻头中心对准桩位中心，其偏差不得大于20mm，并调节钻机处于水平。为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上做出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。

每台钻机必须挂牌，内容为桩号、直径、长度、桩底、顶标高、开孔时间、钻机编号、护筒顶标高、终孔底标高等，并附地质等相关资料。

2、钻孔及注泥浆

调直机架挺杆，对好桩位，开动机器钻进，出土，达到一定深度(视土质和地下水情况)后，往孔内注入事先制备好的泥浆，然后继续进钻。钻孔的泥浆一般由水、黏土或膨润土和添加剂适当配合配制而成，选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，利用泥浆泵钻机旋转造浆，造浆量为2倍桩身混凝土体积，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。泥浆性能指标如下：岩石不大于1.2，砂粘土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4。粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。含砂率：新制泥浆不大于4％，胶体率：不小于95％。ph值：大于6.5。

3、钻进及钢丝绳制作

埋设好护筒后即可进行钻进作业，把桩尖落至与护筒上沿同一平面内，把深度仪设零。开钻时以低档慢速钻进，采用泥浆护壁，钻孔过程中坚持减压钻进，保持重锤导向作用，保证成孔垂直度。

钻进过程中应及时量测孔深，并检查岩样是否进入砂层、泥岩层。并使用钻机废旧钢丝绳(“6股*19丝”)制作成钢丝网，进入砂层、泥岩层钻进中要及时调整钻头冲程，降低冲程高度，根据冲击钻提锤难易程度及时抛洒钢丝绳网，降低被吸锤、黏锤现象。

4、清孔

清孔采用换浆法，当钻孔距设计标高1m时，以相对密度较低的泥浆逐步把钻孔内浮悬的钻碴和相对密度较大的泥浆换出，钻到设计标高后钻头提离孔底20cm左右空转，继续供给泥浆，保持泥浆正常循环，待孔内泥浆换完直至稳定状态为止。换至孔内泥浆的相对密度低于1.1以下，含砂率小于2％，且孔底最终沉碴厚度不大于设计，柱桩不大于5cm；摩擦桩不大于10cm。此时迅速拆除钻机，下钢筋笼，灌注水下混凝土。若用于柱桩，在完成上述换浆要求后，还应加入清水继续循环。

5、检孔

成孔后须先自检(用检孔器检查孔径、垂直度)，按设计孔径尺寸制作一个5m长的简易钢筋笼作为检孔器，对挖孔桩的直径和垂直度进行检验，缓慢下放检孔器，至孔底后再缓慢吊起，往复2～3次，如检孔器顺利升降，几何尺寸满足下表要求则孔桩符合规范要求。另嵌入岩层深度应符合设计要求，若嵌岩深度不符合设计要求时，应报现场监理工程师确认，并报项目部提请设计单位进行现场核对。

(二)工作流程

桩机定位、调整，埋设护筒等准备工作后进行钻进作业→钻进过程中收集岩样和检测泥浆比重，将废旧钢丝绳切割成段状或编制成钢丝绳网→在砂层、泥岩层钻进过程中投放钢丝绳段或钢丝绳网→完成桩基冲孔作业→进行清孔→安放钢筋笼→下导管→灌注水下混凝土。