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成都旋挖淤泥地层小孔桩施工工法


来源:本站 发布时间:2015-6-8 19:37:22 浏览量:

成都旋挖淤泥地层小孔桩施工工法


淤泥的工程特性


235.jpg

特性分类

含水率

流塑性

密度

粘性

强度

特性描述

高,饱和

强、易变形

含水多,密度相对小

有一定粘性

各类强度都小

不良事故

易扰动

缩径

吸钻

塌孔

现场出现的问题:

1.     塌孔

由于淤泥地层强度低,孔壁很不稳定,出现了塌孔。

234.jpg

2.     缩径

钻头钻进时,将孔内的淤泥吃入钻斗内,淤泥在侧压力作用下释放应力,向孔内流动变形,形成缩径,具体表现为钻杆键条包裹大量淤泥。

3.     吸钻

提钻时,主卷扬拉力明显大于钻杆和钻斗重量总和,此时如果强行提钻,孔内泥浆会向外溢出(正常情况应该向孔内流动),即为吸钻,其不良影响为缩径和塌孔。

4.     泥浆液面变动大

对于小孔径而言,钻杆和钻头在孔内排开大量泥浆体积,提钻时一旦来不及补充泥浆,其液面会急剧下降,如果液面下降到护筒下边缘,那么护筒下边缘处容易产生塌孔。孔壁其他地方也可能塌孔。

233.jpg

5.     护筒脱落

当护筒下缘土体塌孔时,再叠加上淤泥本身强度就很低的原因,护筒很容易脱落掉入孔内。

6.     淤泥液化

淤泥本身强度很低,钻进过程对淤泥扰动后,淤泥产生“液化”,再次钻进就容易出现打滑等情况。

针对以上情况,施工解决方法如下:

1.     泥浆

通常情况下,我们都喜欢配置大密度、高粘度的泥浆,但是在淤泥层施工时,我认为中等密度、较低粘度的泥浆即可。原因如下:

泥浆密度的大小与之产生的护壁侧压力直接相关,由于淤泥地层含水率高,因此淤泥地层的容重并不大,相对而言淤泥地层的侧向压力也不大,因此也不需要很大密度的泥浆来平衡孔壁。

泥浆粘度越低,流动性越好,淤泥地层钻进过程中提放钻时需要泥浆在钻头和孔壁之间上下流动,如果粘度过大,并不利于解决吸钻和缩径的问题。

此外,如果泥浆粘度大,那么泥浆在孔壁上形成的泥皮强度较大,会隔绝孔壁和地下水之间的流动,形成护壁。在这里我们考虑两种情况,一种是砂层、一种是淤泥层。

淤泥层本身含水量很大且渗透性小,在孔内和孔壁以外地下水基本可以平衡,不需要形成泥皮来隔绝地下水运动。

砂层含水率未必达到饱和,因此高粘度的泥浆有助于形成好的泥皮(有强度,隔水),隔绝泥浆渗入砂层,有一定强度的泥皮也能固定孔壁,达到护壁的作用。

因此,淤泥地层的泥浆并不需要高粘度,反而高粘度泥浆不利于泥浆流动,不利于解决缩径和吸钻问题。

在本次施工过程中,施工前两根桩配置了泥浆,加入了膨润土、烧碱、纤维素,当时泥浆粘度很大,到后期(持续两周)再也没有加入任何增粘的材料,也没有加过膨润土,淤泥自己造浆基本上也能满足施工。这一点是否正确还需要再进一步思考探索。


2.     钻头结构

为了减少吸钻可能,必须在钻头上下两端留出供泥浆流动的通道,(考虑到小孔径钻头的流水孔基本没有空间设置,而且也极其容易堵住)因此做出以下考虑:增加边齿的切削半径,让边齿切削出来孔壁直径大于钻头筒壁直径(本来就大,再大3-5厘米);增加保径条厚度;增加侧齿。通过以上改进,使得切削出来的孔壁直径大于筒壁直径,泥浆在环形的通道上下流动。

提钻时发现,连接方经常被淤泥包裹,形成一个和钻头筒壁一样直径的圆柱体,也建议在钻头筒壁上边缘处增加几道保径条。

3.     操作方式

淤泥层钻进的操作很重要,提钻前的反转很有必要,基本上每一斗钻进,淤泥都会马上变形包裹住钻头,如果提钻前不反转,那么吸钻和缩径的可能性会非常大。

在工地上总结,每次钻进时间分配如下:放钻20s,钻进50s,提钻前反转30s,提钻30s,甩土30s。并且在提钻过程中,发现主卷扬拉力增大时还要停止提钻进行反转扫孔。这种情况下,吸钻的现象得到了很好解决。

除提钻之外,放钻深度也需要慎重处理,放钻前尽量保持斗门打开状态,如果上次钻进到10米深度,下次放钻尽量在9米60处开始正转。这样做的理由是避免再次放到10米位置时有一部分扰动淤泥“液化”,造成打滑现象,减慢钻进效率。

4.     蓄浆池

为避免孔内泥浆液面变化过大,同时及时补充泥浆,在钻孔前修造蓄浆池是必要的。放钻时泥浆外溢,提钻时泥浆自动回流。

5.     护筒

为了护筒安全,特别是不容易掉入孔内,在护筒上沿绑扎枕木或者钢管比较有效。此外护筒外土体尽量夯实,避免泥浆从护筒外面流入孔内。

只要钻进过程中,注意防止吸钻、保持泥浆液面高度,那么淤泥层的安全钻进也可以完成。




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