鉆孔灌注樁鉆進施工參數(shù)

鉆孔灌注樁鉆進施工參數(shù)探究李萬全摘要現(xiàn)在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(shù)及其共同作用進行了分析，針對在不同的地層條件下，各參數(shù)宜采用的較為合理值。核心詞鉆孔灌注樁鉆進速度鉆進工藝參數(shù)成孔速度隨著社會建設(shè)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(yīng)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。現(xiàn)在，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(jù)統(tǒng)計，在Φ1.0m下列樁施工中，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，是縮短成樁時間的核心。影響鉆進的參數(shù)及其選擇A.泥漿參數(shù)在鉆孔過程中，泥漿的重要功效是護壁、沖洗、攜帶鉆屑等。泥漿質(zhì)量的優(yōu)劣，對成孔的規(guī)整性和成孔速度都含有重要影響。因各項參數(shù)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(shù)。(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(nèi)泥漿必須保持一定的密度。與此同時密度過大，會造成泥漿泵或泥漿管堵塞和減少清孔效果，造成成孔速度減少，另外還會增加灌注混凝土的困難。密度的控制應(yīng)視地層和循環(huán)方式而定。在反循環(huán)鉆進中，普通宜選擇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，普通宜選擇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(nèi)部構(gòu)造及固含量有關(guān)。粘度過小，不能有效攜帶巖屑，且易漏失；粘度過大，會增加鉆井阻力和流動阻力，增大鉆頭旋轉(zhuǎn)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造成泥包鉆頭現(xiàn)象而影響鉆孔速度。實踐證明，在清水中鉆進轉(zhuǎn)速比在泥漿中可提高10%～30%。反循環(huán)鉆進中，泥漿粘度普通可取16～18s，松散地層取18～22s；正循環(huán)鉆進中，普通可取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，鉆頭要含有良好的切削性和較強的適應(yīng)性，并且規(guī)定光潔度好、導(dǎo)向性好、強度大及壽命長，因此要合理選擇鉆頭類型和構(gòu)造參數(shù)。若綜合考慮鉆頭的適應(yīng)性，應(yīng)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?，F(xiàn)施工中采用鑲嵌硬質(zhì)合金的三翼或四翼刮刀鉆頭，能有效地避免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(yīng)根據(jù)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(jù)地層比例選用長齒刮刀，并鑲嵌較鋒利的合金。另外，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(cè)時效果較好,能夠避免堵塞；正循環(huán)洗井中，沖洗口布置在中央時排渣能力最強，并可有效地避免泥包鉆頭。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?，F(xiàn)在，鉆桿接頭普通采用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(gòu)造簡樸、加工容易且密封可靠，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，最大優(yōu)點是拆裝方便，普通比法蘭盤連接的拆裝工效可提高3～5倍，但是若連接的內(nèi)外口接觸面強度不夠，則易磨損以致造成連接失效，且密封不好。C.鉆進工藝參數(shù)鉆進工藝參數(shù)直接關(guān)系到破碎效果、鉆進速度及成孔質(zhì)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。普通狀況下,鉆壓的選擇既要滿足破土的規(guī)定,又要滿足確保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(shù)；g為減壓系數(shù)，普通取g≤0.6，鉆孔灌注樁可取較大值；φ為浮力系數(shù)，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(zhuǎn)速鉆機轉(zhuǎn)速的高低，直接關(guān)系到成孔效率，鉆進粘土?xí)r尤為突出。如在鉆進粘土層時，將轉(zhuǎn)速提高2倍，鉆進速度提高了3～4倍。GPS-10型鉆機較適應(yīng)在粘土層中快速鉆進正是運用它的高轉(zhuǎn)速。但在鉆機回轉(zhuǎn)軸功率一定時，轉(zhuǎn)速過高則會減小回轉(zhuǎn)扭矩，反而對鉆頭切削地層不利，同時鉆具快速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的水流沖刷還易造成塌孔事故。因此，應(yīng)視地層條件控制轉(zhuǎn)速?？砂词?2)考慮,即n=60v/πD(2)式中：n為轉(zhuǎn)速，r/min；v為鉆頭邊沿線速度，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(chǎn)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為沖洗泥漿的允許含渣率；d為鉆桿內(nèi)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，同時循環(huán)液的下降速度不適宜不不大于0.18m/s。⑷各鉆進參數(shù)的配合對于不同的鉆進條件，每個鉆