CN111764819B - 一种风积沙地层桩基塌孔埋钻处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风积沙地层桩基塌孔埋钻处理方法,先对钻孔桩进行回填,防止发生二次坍塌;在护筒下沉处振设φ3.5m的加强钢护筒,然后将孔内护筒拔出,在加强护筒内壁焊接定位杆后,重新振设钻孔护筒,振设完成后,用φ600mm的小型反循环钻头对孔内回填土、塌方沙土进行清理,清孔至一定深度后,将被埋钻杆及钻头及拔出。本发明能保证钻孔护筒的垂直度,避免处理过程中二次塌孔,降低施工风险。
Description
技术领域
本方面属于桥梁桩基钻孔施工技术领域,具体涉及在风积沙地层采用回旋钻进行钻孔灌注桩施工,因风积沙独特的地质特性,出现塌孔埋钻问题后进行处置的方法。
背景技术
风积沙地层具有内摩擦角小、无粘聚力、空隙大、渗透性好、对外力反应灵敏,在微弱动水或外力作用下易产生移动,丧失稳定的地质特性,桩基钻孔过程中如果处理不当,易造成塌孔、埋钻事故。
在普通地层进行钻孔施工时,若发生塌孔埋钻情况,通常采取钢护筒内回填砂土、黏土,提吊护筒进行纠偏后再打捞钻头,但是在风积沙地层容易产生以下问题:
1、孔底坍塌扩大后,虽然采用砂土、黏土回填,但是孔底砂土扰动后存在液化现象,密实度不够,造成护筒纠偏后再次偏斜;
2、孔口原护筒周围回填土密实度不够,孔口部位纠偏后,护筒与较松散的回填土之间摩擦力不够,易导致护筒再次偏斜。
打捞钻头时,通常采用泥浆泵或者疏浚泵进行清孔处理,泥浆泵虽然处理泥浆、清淤效率较高,但在风积沙地层,桩孔内细砂难以清理,效率较低;疏浚泵价格昂贵,使用成本高,且清孔过程中极易与孔内钻杆碰撞导致钻杆损坏。
因此,现有塌孔埋钻处理方法不适合风积沙地层,需要探索新的方法。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题,提供一种适宜于处理风积沙地层桩基回旋钻塌孔埋钻的方法,能避免二次塌孔,保证施工安全,并降低施工成本,保证施工进度。
本发明的技术方案如下:
一种风积沙地层桩基塌孔埋钻处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)孔内回填:采用细砂加黏土对孔位进行回填,回填至原地面以下2m;
(2)振设加强护筒:在孔内护筒***振设一加强钢护筒,所述加强护筒的直径大于孔内护筒直径至少60cm;加强护筒振设前进行精确定位,使其轴心与桩位中心重合;将加强护筒振打至底口与孔内护筒顶口重叠长度大于2m,振设完成后,采用山皮石对加强护筒外侧周边进行回填处理,并确保回填密实;
(3)孔内护筒拔出:采用泥浆泵抽排孔内泥浆至孔内护筒顶口以下1m,然后采用与孔内护筒同样型号的护筒与孔内护筒对接,将孔内护筒接长至地面以上,采用液压振动锤将孔内护筒拔出;
(4)焊接定位杆:在加强护筒内壁环向等距焊接4根水平设置的定位杆,每根定位杆的纵轴线朝向桩孔中心,每根定位杆的后端与加强护筒内壁焊接,定位杆前端到桩孔中心的距离等于原护筒的半径;
(5)重新振设钻孔护筒:在加强护筒内重新振设钻孔护筒,振设时各定位杆的前端与钻孔护筒外壁接触,对钻孔护筒其限位作用,能保证钻孔护筒的垂直度;
(6)清孔:采用小型反循环钻对孔内回填土和塌方沙土进行清理,清孔至孔内钻杆上端漏出泥浆面以上时,将孔内钻杆引接至地面以上,然后继续清孔至离孔底2m;
(7)孔内被埋钻具打捞:清孔完成后,将桩孔钻机移至孔位处,与孔内钻杆连接并缓慢提升,依次拆除钻杆直至最后一节,最后使用履带吊提出钻头。
本发明在孔内护筒外振设加强导向钢护筒,能够最大限度的稳固表层土体,避免二次塌孔,保证钻孔护筒插打精度,降低施工风险;采用自制简易小型刮刀钻头,适配气举反循环钻机进行清孔,进尺快,清渣效果好,适宜于风积沙层钻孔清理,能降低成本,并有效保证施工进度。采用孔内多点清孔,便于控制清孔进度,能避免清孔过程中孔壁塌陷。
附图说明
图1是本发明的流程图;
图2是加强护筒的俯视结构示意图;
图3是加强护筒的立面结构示意图;
图4是刮刀钻头的正视结构示意图;
图5是刮刀钻头的侧视结构示意图;
图6是法兰罩的结构示意图;
具体实施方式
以下结合一个具体实施例本发明的方法进行说明。
某特大桥项目,桩基最大桩径2.5m,最长桩长99m,墩位处风积沙覆盖层厚度超过100m。该项目桩孔施工采用φ2.8m的钢护筒,采用回旋钻钻孔施工。在桩孔正常钻进过程中,发现出浆不正常,准备提升钻杆,发现钻杆提不动,随后发现地面下陷,护筒下沉,此时钻进深度48m,塌孔后孔深仅有22m,护筒下沉2.5m,并出现了一侧偏斜,坍塌孔径最大达到5.5m,孔内存留钻杆15节(每节3m)及滚刀钻头6.15m。现有的塌孔埋钻处理方法在用于风积沙地层有较大风险,采用本发明的方法进行处理。
本发明的总体思路是:将钻孔钻机移至安全位置。先对钻孔桩进行回填,防止发生二次坍塌;在护筒下沉处振设φ3.5m的加强钢护筒,并将孔内护筒拔出,重新振设,振设完成后,用φ600mm的小型反循环钻头将孔内大量泥块和可能存在的孤石搅碎并清理出来,以便打捞被埋钻具时无外力约束;钻孔钻机重新就位,将被埋钻杆及钻头拔出。
图1是本发明的施工流程图,具体包括以下步骤:
(1)孔内回填。由于埋钻事故发生,孔内泥浆长期处于静止状态,导致孔壁稳定性极差,为防止发生二次坍塌事故,对孔位进行回填,填料选择为细砂加黏土,回填原地面以下2m,回填过程中不得将石块或其它杂物填入孔内。
(2)振设加强护筒:为防止再次处理过程中发生二次塌孔,加工制作直径φ3.5m、长度9m、壁厚16mm的加强护筒,于φ2.8m的孔内护筒***进行振设,φ3.5m加强护筒振设至底口与孔内护筒顶口重叠长度大于2m,防止孔内护筒周边回填土体因松散带来不利影响。
加强护筒振设前要进行精确定位,保证其中心与桩位中心对正。加强护筒振设完成后,采用山皮石对加强护筒外侧周边进行回填处理,采用小型压实机械进行压实,保证后期钻机就位有稳固的基础。
(3)孔内护筒拔出:采用泥浆泵抽排孔内泥浆至孔内护筒顶口以下1m,将直径2.8m、长度4m的护筒与孔内护筒对接,并从内侧焊牢,为保证连接质量,沿接缝位置每隔1m加焊连接钢板,将孔内护筒接长至地面以上,采用液压振动锤将孔内护筒拔出;
(4)焊接定位杆:在加强护筒内壁环向等距焊接4根水平设置的定位杆,定位杆采用长度35cm的[20槽钢,每根定位杆的纵轴线朝向桩孔中心,每根定位杆的后端与加强护筒内壁焊接,定位杆前端到桩孔中心的距离等于孔内护筒的半径;
(5)如图2、图3所示,在加强护筒1内重新振设φ2.8m的钻孔护筒2,振设时各定位杆3的前端与钻孔护筒2外壁接触,对钻孔护筒起限位作用,能保证钻孔护筒的垂直度;振设完成后,将定位杆3前端与钻孔护筒2外壁焊接,使加强护筒和钻孔护筒共同受力,避免钻孔护筒再次倾斜。
(6)清孔:采用小型反循环钻对孔内回填土和塌方沙土进行清理,为打捞孔内钻具创造条件。
如图4、图5、图6所示,清孔采用的小型反循环钻包括直径600cm的刮刀钻头和与刮刀钻头配套的钻杆,所述刮刀钻头包括一刮板4,刮板4顶边焊接钻头法兰5,刮板4底边焊接多个条形的钻齿6,每个钻齿6前端突出到刮板4底边下方一定长度;钻杆7下端设有与钻头法兰匹配的钻杆法兰8,钻头法兰5与钻杆法兰8通过螺栓9连接。
为避免钻头与孔内被埋钻杆发生剐蹭,小型反循环钻的钻杆7下端套设一法兰罩10,所述法兰罩10为锥筒结构,钻杆从法兰罩中间穿过,法兰罩顶部开口直径与钻杆外径一致,底部开口直径与钻杆法兰的外径一致,法兰罩10底边与钻杆法兰8周边焊接。
刮刀钻头的刮板为单侧受力,为避免旋转过程中受力变形、破裂,可在所述刮板4一侧与钻头法兰间5焊接一斜撑肋11,改善其受力性能。
为加快进尺速度,可将所述刮板的底边切割成中间向下突出的尖头或弧形结构。
清孔至孔内钻杆上端漏出泥浆面以上时,将孔内钻杆引接至地面以上,然后继续清孔至46m深,即离孔底2m处。
采用小型反循环钻清孔时,在孔内环向设至少五个清理点,每个清理点清理深度为6m-9m后,转移到下一清理点进行清理,循环作业直至清理至46m深。
(7)孔内被埋钻具打捞:清孔完成后,将桩孔钻机移至孔位处,与孔内钻杆连接并将钻杆缓慢提升,依次拆除钻杆直至最后一节,最后使用履带吊提出钻头,完成孔内被埋钻具打捞。
Claims (6)
1.一种风积沙地层桩基塌孔埋钻处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)孔内回填:采用细砂加黏土对孔位进行回填,回填至原地面以下2m;
(2)振设加强护筒:在孔内护筒***振设一加强钢护筒,所述加强护筒的直径大于孔内护筒直径至少60cm;加强护筒振设前进行精确定位,使其轴心与桩位中心重合;将加强护筒振打至底口与孔内护筒顶口重叠长度大于2m,振设完成后,采用山皮石对加强护筒外侧周边进行回填处理,并确保回填密实;
(3)孔内护筒拔出:采用泥浆泵抽排孔内泥浆至孔内护筒顶口以下1m,然后采用与孔内护筒同样型号的护筒与孔内护筒对接,将孔内护筒接长至地面以上,采用液压振动锤将孔内护筒拔出;
(4)焊接定位杆:在加强护筒内壁环向等距焊接4根水平设置的定位杆,每根定位杆的纵轴线朝向桩孔中心,每根定位杆的后端与加强护筒内壁焊接,定位杆前端到桩孔中心的距离等于孔内护筒的半径;
(5)重新振设钻孔护筒:在加强护筒内重新振设钻孔护筒,振设时各定位杆的前端与钻孔护筒外壁接触,对钻孔护筒起限位作用,能保证钻孔护筒的垂直度;
(6)清孔:采用小型反循环钻对孔内回填土和塌方沙土进行清理,清孔至孔内钻杆上端漏出泥浆面以上时,将孔内钻杆引接至地面以上,然后继续清孔至离孔底2m;
(7)孔内被埋钻具打捞:清孔完成后,将桩孔钻机移至孔位处,与孔内钻杆连接并缓慢提升,依次拆除钻杆直至最后一节,最后使用履带吊提出钻头。
2.根据权利要求1所述的风积沙地层桩基塌孔埋钻处理方法,其特征在于:清孔采用的小型反循环钻包括刮刀钻头和与刮刀钻头配套的钻杆,所述刮刀钻头包括一刮板,刮板顶边焊接钻头法兰,刮板底边焊接多个条形的钻齿,每个钻齿前端突出到刮板底边下方一定长度;钻杆下端设有与钻头法兰匹配的钻杆法兰,钻头法兰与钻杆法兰通过螺栓连接。
3.根据权利要求2所述的风积沙地层桩基塌孔埋钻处理方法,其特征在于:小型反循环钻的钻杆下端套设一法兰罩,所述法兰罩为锥筒结构,钻杆从法兰罩中间穿过,法兰罩顶部开口直径与钻杆外径一致,底部开口直径与钻杆法兰的外径一致,法兰罩底边与钻杆法兰周边焊接。
4.根据权利要求2所述的风积沙地层桩基塌孔埋钻处理方法,其特征在于:所述刮板一侧与钻头法兰间焊接一斜撑肋。
5.根据权利要求2所述的风积沙地层桩基塌孔埋钻处理方法,其特征在于:所述刮板的底边切割成中间向下突出的尖头结构。
6.根据权利要求2所述的风积沙地层桩基塌孔埋钻处理方法,其特征在于:采用小型反循环钻清孔时,在孔内环向设至少五个清理点,每个清理点清理深度为6m-9m后,提起钻杆移机换至下一清理点进行清理,循环作业直至清理至离孔底2m处。
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