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冲击钻钻进成孔方案
1泥浆制备
钻孔采用冲击钻正循环泥浆护壁钻进,泥浆在钻孔中的作用主要是浮渣、护壁防止孔内坍塌,泥浆性能的好坏直接关系到钻进速度与成孔质量。在墩位附近开挖泥浆池与沉淀池,废渣随时外运弃置到弃渣场。
?泥浆制作
在粘土中钻孔,当浮渣能力能满足施工要求时,可采用孔内原土造浆护壁;在沙土中钻孔,泥浆原料宜选用优质粘土或膨润土。开孔时可采用拌浆机,正常钻进时利用沉淀池将派出的带有钻渣的泥浆沉淀后流入泥浆池备用,为了提高泥浆的粘度和胶体率,可向泥浆中投入适量的练碱或碳酸钠,其掺量由实验决定,一般掺量取0.2%。
?泥浆比重
钻进过程中泥浆对孔壁的侧压力,随着泥浆的比重增大而加大,因此泥浆比重越大孔壁越稳定,然而随着泥浆比重增加,孔壁泥皮增厚,泥浆消耗大,且不易净化,也不利清孔和灌注混凝土。
?粘度
粘度是液体或混合液体运动时各个分子或颗粒之间产生的内摩擦力,粘度大泥皮厚,携带钻渣能力强,但易糊钻影响钻进速度,粘度过小对护壁和防止翻砂,渗透都不利。
根据不同地层出渣情况严格控制泥浆参数、钻进速度。各地层泥浆性能指标控制见下表:
钻孔方法
地层情况
泥浆性能指标
相对密度
粘度
含砂率
(%)
胶体率
(%)
静切力(pa)
PH值
失水率(ml/30min)
冲击钻
一般地层
1.10~1.20
18~24
≤4
≥95
1~2.5
8~11
≤20
坍塌地层
1.20~1.40
22~30
≥95
3~5
8~11
≤20
卵石、浮石
1.4~1.5
25~28
≥95
3~5
8~11
≤20
2钻进
采用冲击正循环钻孔,具体方法是逆境泵接高至孔口,即用高压软管顺钢丝绳直至钻头以上约1m左右,管头装倒接,并固定在钢丝绳上,通过泥浆泵将泥浆压入孔底,将悬浮钻渣有护筒口排出进入滤浆池,滤浆槽过滤的泥浆流入储浆池重新使用。整个泥浆系统由泥浆泵、泥浆高压管路、滤浆池、滤浆槽、储浆池组成,钻孔过程中应适量补充泥浆。
(1)、机具布置:机具布置随所用钻机类型而异。在埋好的护筒和备足护壁泥浆粘土后,将钻机对位,安装好钻架,对准桩孔中心,就可以冲击钻进。
(2)、开孔:开钻时应现在孔内灌注泥浆,泥浆相对密度等指标根据土层情况而定。如孔中有水,可直接投入粘土,用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。
开孔及整个钻进过程中,应始终保持孔内水位高出低下水位(河中水位)1.5~2.0m,并低于护筒顶面0.3m以防溢出。特别是护筒底口以下3米内,须反复投入小片石(粒径不大于15cm)与粘土的混合物,采用小冲程砸,防止缩孔或塌孔。
一般细粒土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸,使孔壁坚实不塌不漏。
在砂及卵石类土等松散层开孔或钻进时,可按1:1投入粘土和小片石的混合物,以冲击锥反复冲击,使泥膏、片石挤入孔壁,必要时应采取回填反复冲击2~3次。
3钻孔过程中孔内事故的预防及处理
(1)、正常钻进时,应注意以下事项:
1、冲程大小和泥浆稠度应按通过的土层情况掌握,当通过砂、砂砾石或含砂量较大的卵石层时,应采用1~2m的中、小冲程、并加大泥浆稠度,反复冲击使孔壁坚实,防止塌孔。
2、当通过含砂底液限粘土等粘土质土层时,因土层本身可造浆,应降低输入的泥浆稠度,并采用1~1.5m的小冲程,防止卡钻、埋钻。
3、当通过坚硬密室卵石层及漂石、基岩之类土层时,可采用4~5m大冲程,使卵石、漂石或基岩破碎。
4、在任何情况下,最大冲程不宜超过6m,防止卡钻,冲坏孔壁或使孔壁不圆。
5、为正确提升钻头的冲程,宜在钢丝绳上作标志。
6、钻头直径磨损超过1.5cm时,应及时更换、修补。
7、需将钻头提起时应关闭泥浆泵避免出现浆嘴喷射砂卵石孔壁造成塌孔。
(2)、检孔
钻孔达到设计标高后,应对孔位、孔径、孔深和孔形等进行检查,孔位偏差不应大于10cm,斜度不得大于1%。设计图上未注明时,孔深容许偏差不可超过设计深度的-1%。
(3)、钻孔事故预防及处理
塌孔
各种钻孔方法都可能发生塌孔事故,塌孔的表征是孔内水位突然下降,孔口冒细密的水泡,出渣量显著增加而不见进尺,钻机负荷明显增加等。
1、塌孔的原因
(1)、泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求,使孔壁未形成坚实泥皮。
(2)、未及时补浆(或水)、潮水上涨,或孔内出现承压水或钻孔通过砂砾等强透水层,孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。
(3)、护筒埋置太浅,下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水侵湿泡软,或钻机直接接触在护筒上,由于振动使孔口坍塌,扩展成较大坍孔。
(4)、在松软砂层中钻进进展太快。
(5)、吊入钢筋笼时碰撞孔壁。
2、塌孔的预防和处理
(1)、在松散
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