图6 “潜水电泵 泥浆净化器”二次清孔现场布设图
2.5.2 清孔操作注意事项
(1)泥浆净化装置型号的选择将根据潜水电泵型号、处理能力等综合考虑,当潜水电泵流量不大于100 m3/h时,可选择ZX-100型;当潜水电泵流量大于或等于100 m3/h时,可选择ZX-200型,以达到流量和处理能力之间的平衡,满足泥浆净化能力的需求。
(2)孔口潜水电泵是二次清孔过程中重要的机具设备,潜水电泵分别与灌注导管和泥浆净化装置相连,形成泥浆反循环二次清孔工艺;为了确保潜水电泵的密封性,一般将潜水电泵沉入到泥浆液面下,防止漏气。
(3)清孔系统安装完成后,进行专项检查,包括:灌注导管离孔底高度、各接口的密封性、泥浆净化装置的稳定性、各类电器的安全性等,检查符合要求进行二次清孔。
(4)清孔过程中,密切监测孔口泥浆液面的高度,保持潜水电泵抽排泥浆量与回流的泥浆量基本一致,以确保孔内泥浆的水头高度,以保持孔壁稳定。
2.6旋挖钻斗清孔(无泥浆循环清孔)
2.6.1 工艺原理
旋挖钻斗清孔即利用专用的捞渣钻斗清除孔内的沉渣,在钻进成孔过程和灌注混凝土前,不需要使用泥浆正循环或反循环进行孔内清孔的一种清孔方式。这种清孔方式,主要由旋挖钻斗捞取钻孔底沉渣,同时依靠泥浆起到保护孔壁稳定和悬浮沉渣的作用,使孔内泥浆中的粗颗或钻渣在较长时间内处于悬浮状态,在钢筋笼、灌注导管安装后,孔底保持少沉渣或无沉渣。
2.6.2 旋挖钻斗无泥浆循环清孔实践
(1)工程概况:深圳福田中心区国信金融大厦桩基础大直径钻孔灌注桩桩径为φ1800、φ2000、φ2200、φ2600mm,桩孔深度38~41mm,桩底持力层为入中风化花岗岩2m或入微风化花岗岩0.5m,微风化花岗岩抗压强度达到75MPa。
(2)桩基础施工及清孔措施:桩基础施工选择三一重工SR420Ⅱ旋挖钻机,孔口埋设3m护筒,采用纳基粉、氢氧化纳、CMC调制成化学泥浆。 以桩径φ2600mm孔为例: 上部填土、粉质粘土、残积土及强风化岩层(约38m深)采用旋挖取土钻斗按直径φ2200mm、φ2600mm分二级依次成孔,由于旋挖成孔以静态泥浆无循环钻进,且成孔速度快(约需6h),孔壁泥波薄,因此,此阶段泥浆控制在比重1.08~1.20、粘度18~20S。 下部中风化、微风化岩层坚硬、入岩深,旋挖硬岩钻进采用分级扩孔,即先用直径φ800mm截齿钻筒钻进,钻至设计终孔深度后,直接取出岩芯;终孔深度确定后,依次采用直径φ1300mm、φ1500mm、φ1800mm、φ2000mm、φ2200mm、φ2400mm、φ2600mm旋挖钻斗或钻筒从上而下扩孔钻进,每级孔钻进完成后,采用捞渣钻斗清孔。这种岩层分级扩孔、捞渣,缩短了每级孔钻进硬岩的施工时间,减小硬岩钻进的阻力,提高入岩钻进效率。为减小钻具截齿与硬岩摩擦的热能,岩层钻进时泥浆控制为低比重、中粘度,比重为1.05~1.15、粘度18~22S。 在终孔后、下入钢筋笼、灌注导管之前,采用氢氧化纳调整孔底段泥浆性能,使孔底以上10m左右范围内形成小比重(比重1.05~1.10)、大粘度(粘度22~25S)泥浆,使孔底段泥浆状态处于絮状,保持泥浆中的粗颗粒处于悬浮状态,确保在钢筋笼、灌注导管安放后,孔底沉渣满足设计要求。
(3)旋挖钻进、成桩效果:国信大厦旋挖桩施工直径φ2600mm、深度41m、入中(微)风化花岗岩3m的桩,采用无泥浆循环清孔,每2.0~2.5天完成成桩;施工直径φ2000mm及以下桩,每天可完成2~3根。
2.6.3 旋挖钻斗无泥浆循环清渣注意事项
(1)做好孔口、孔壁的保护。采用旋挖捞渣钻斗清渣,应充分做好孔口护筒埋设,切实维持好护筒内泥浆液面的水头高度,防止钻进过程中孔口垮塌和孔壁坍孔。由于桩径大,每次旋挖钻斗提离孔口前,护筒内泥浆面都会下降1.2m左右,此时需进行及时补浆,维持护筒内液面高度。
(2)捞渣钻斗结构合理。钻进至桩孔设计持力层深度后,使用截齿捞砂斗在不加压的情况下空转数圈,使得桩底尽量平坦,便于清渣;岩层钻进清渣导板尽量短小或平底,以便于孔底渣土进入筒体;清渣导板高度越小,清渣效果越理想。清渣钻斗钻底结构必须依据截齿斗底形状进行对应修改,尽量减小导板和中心锥高度。
(3)泥浆管理是关键。旋挖钻机应设置专门的泥浆班组,派专人负责泥浆的调制和管理。
(4)控制泥浆性能是旋挖钻斗清渣过程中的关键,要想实现无泥浆循环清孔,必须科学合理掌握泥浆的调配,并动态使用好泥浆。如:上部土层钻进时间短,此时应适当加大泥浆比重,维护孔壁稳定;岩层钻进回转阻力大,时间相对较长,泥浆比重可适当降低;终孔后旋挖钻斗捞渣处理后,由于需要安放钢筋笼、灌注导管,此时将泥浆调制成低比重、高粘度,使底部段泥浆形成絮状和稠度,提升泥浆的悬浮能力,避免泥浆内固相颗粒沉入孔底。
(5)钻具清渣后,缩短辅助作业时间,即刻下笼灌注桩身混凝土,最大限度减少孔底沉渣量。