泥浆护壁成孔

泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔，不论地下水位高或低的土层皆适用。多用于含水量高的软土地区。泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣以及冷却与润滑钻头的作用。泥浆一般需专门配制，当在粘土中成孔时，也可用孔内钻渣原土自造泥浆。成孔机械有回转钻机、潜水钻机、冲击钻等，其中以回转钻机应用最多。1.回转钻机成孔回转钻机是由动力装置带动钻机的回转装置转动，并带动带有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。切削形成的土渣，通过泥浆循环排出桩孔。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环和反循环。根据桩型、钻孔深度、土层情况、泥浆排放条件、允许沉渣厚度等进行选择，但对孔深大于30m的端承型桩，宜采用反循环。在陆地上杂填土或松软土层中钻孔时，应在桩位孔口处设护筒，以起定位、保护孔口、维持水头等作用。护筒用钢板制作，内径应比钻头直径大10cm，埋入土中深度通常不宜小于1.0~1.5m，特殊情况下埋深需要更大。在护筒顶部应开设1~2个溢浆口。在钻孔过程中，应保持护筒内泥浆液面高于地下水位。于水中施工，在水深小于3m的浅水处，亦可适当提高护筒顶面标高，以减少筑岛填土量（图2-11）。如岛底河床为淤泥或软土，宜挖除换以砂土；若排淤换土工作量大，则可用长护筒，使其沉入河底土层中。在水深超过3m的深水区，宜搭设工作平台（可为支架平台、浮船、钢板桩围堰、木排、浮运薄壳沉井等），下沉护筒的定位导向架与下沉护筒见图2-12。图2-11围堰筑岛埋设护筒1—夯填粘土；2—护筒图2-12搭设平台固定护筒1—护筒；2—工作平台；3—施工水位；4—导向架；5—支架在粘土中钻孔，可采用自造泥浆护壁；在砂土中钻孔，则应注入制备泥浆。注入的泥浆比重控制在1.1左右，排出泥浆的比重宜为1.2~1.4。钻孔达到要求的深度后，测量沉渣厚度，进行清孔。以原土造浆的钻孔，清孔可用射水法，此时钻具只转不进，待泥浆比重降到1.1左右即认为清孔合格；注入制备泥浆的钻孔，可采用换浆法清孔，至换出泥浆的比重小于1.15时方为合格，在特殊情况下泥浆比重可以适当放宽。钻孔灌注桩的桩孔钻成并清孔后，应尽快吊放钢筋骨架并灌注混凝土。在无水或少水的浅桩孔中灌注混凝土时，应分层浇筑振实，每层高度一般为0.5~0.6m，不得大于1.5m。混凝土坍落度在一般粘性土中宜用50~70mm；砂类土中用70~90mm；黄土中用60~90mm。水下灌注混凝土时，常用垂直导管灌注法进行水下施工，施工方法见第三章有关内容。水下灌注混凝土至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以保证在凿除含有泥浆的桩段后，桩顶标高和质量能符合设计要求。施工后的灌注桩的平面位置及垂直度都需满足规范的规定。灌注桩在施工前，宜进行试成孔。2.潜水钻机成孔潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔（图2-13）。用正循环工艺输入泥浆，进行护壁和将钻下的土渣排出孔外。图2-13潜水钻机1—钻头；2—潜水钻机；3—电缆；4—护筒；5—水管；6—滚轮支点；7—钻杆；8—电缆盘；9—卷扬机；10—控制箱潜水钻机成孔，亦需先埋设护筒，其他施工过程皆与回转钻机成孔相似。3．冲击钻成孔冲击钻主要用于在岩土层中成孔，成孔时将冲锥式钻头提升一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层，然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆（图2-14）。图2-14冲击钻机1—滑轮；2—主杆；3—拉索；4—斜撑；5—卷扬机；6—垫木；7—钻头还有一种冲抓锥（图2-15），锥头内有重铁块和活动抓片，下落时松开卷扬机刹车，抓片张开，锥头自由下落冲入土中，然后开动卷扬机拉升锥头，此时抓片闭合抓土，将冲抓锥整体提升至地面卸土，依次循环成孔。图2-15冲抓锥泥浆护壁钻孔灌注桩施工流程[点击观看视频]（请点击下图观看“泥浆护壁钻孔灌注桩施工流程”动画）泥浆的作用泥浆具保护孔壁、防止坍孔的作用，同时在泥浆循环过程中还可携砂，并对钻头具有冷却润滑作用。泥浆护壁成孔可用多种形式的钻机钻进成孔。在钻孔过程中，为防止孔壁坍塌，在孔内注入高塑性粘土或膨润土和水拌合的泥浆，也可利用钻削下来的粘性土与水混合自造泥浆保护孔壁。同时这种护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出泥浆，同时进行孔内补浆。当钻孔达到规定深度后，进行孔底清渣，然后安放钢筋笼，在泥浆下灌注混凝土而成桩。请点击缩略图观看图片钻孔灌注桩-护筒埋设钻孔灌注桩-钻进施工钻孔灌注桩-钢筋笼吊装钻孔灌注桩-混凝土浇筑钻孔灌注桩-泥浆运输车辆泥浆的组成护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，还可在其中掺入其他掺合剂，如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等护壁泥浆一般可在现场制备，有些粘性土在钻进过程中可形成适合护壁的浆液，则可利用其作为护壁泥浆，这种方法也称自造泥浆。护壁泥浆应达到一定的性能指标，膨润土泥浆的性能指标如表1-1所示。表1-1膨润土泥浆的性能指标项次项目性能指标检验方法1相对密度1.05~1.25泥浆密度计2粘度18~25s500/700mL漏斗法3含砂率4%含砂量计4胶体率98%量杯法5失水量30mL/30min失水量仪6泥皮厚度1~3mm/30min失水量仪7静切力1min2~3Pa10min5~10Pa静切力计8稳定性0.03g/cm29pH值7~9pH试纸泥浆循环正循环回转钻机成孔的工艺如图2-16a所示。泥浆由钻杆内部注入，并从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口将土渣带出流入沉淀池，经沉淀的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。沉淀的土渣用泥浆车运出排放。反循环回转钻机成孔的工艺如图2-16b所示。泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔，然后，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。反循环工艺的泥浆上流的速度较高，排放土渣的能力强。图2-16泥浆循环成孔工艺a）正循环；b）反循环1—钻头；2—泥浆循环方向；3—沉淀池；4—泥浆池；5—泥浆泵；6—砂石泵；7—水龙头；8—钻杆；9—钻机回转装置（请点击下图观看“泥浆循环”动画）正循环排渣空气提浆法泵吸反循环泵举反循环