漂石和孤石地层的成孔施工

漂石和孤石地层的成孔施工成孔方法沉积层的表层多为漂石,而内部不同深度处往往都存在大小不一的孤石。在云南六库怒江大桥2个主墩的32根钻孔灌注桩的施工过程中,就遇到了这种地层,数台冲击钻机经过1年的努力才完成。可见,在漂石和孤石地层中进行桥梁桩基的成孔施工是十分困难的。

1钻具选择由于漂石和孤石的强度高,成孔施工一般采用配十字钻头的冲击钻机,钻头刃刀必须采用高强耐磨的焊条堆焊。成孔的关键技术在于如何选择合适的钻具以避免卡钻或掉钻,目前有效的钻具技术主要有以下3种:

1)保险型,即在十字钻头的4翼上焊接打捞环(或耳环),或者在铸造钻头时预留孔并穿钢棒,再穿保险钢丝绳。实践表明,焊接打捞环的连接强度较低,而预留孔穿钢棒的强度高。这种钻具在遇到孤石碰掉单翼时,可以保证断翼能够取出,以避免掉钻或卡钻。

2)连接型,即采用厚钢板圆环将十字钻头的4翼连接,以增强4翼的连接性能,防止碰断单翼,提高冲击和切削探头石的能力。

3)加长型,即将十字钻头的上部尺寸加长,防止遇到探头石时钻头倾斜歪卧于孔内而无法冲碎孤石,或造成斜孔。同时,加长钻头也提高了钻具的整体强度,避免断翼造成掉钻或卡钻。但钻头重心抬高,施工中易磕碰孔壁,应加强孔壁的支撑,防止塌孔。

2成孔方法

2.1滩地成孔其主要工序如下:

①清除漂石。小漂石可采用人工清除,较大的漂石采用吊机或推土机等机械清除,巨大的漂石则采用爆破方法清除。

②埋设护筒,并在护筒周围填筑粘土。

③钻机就位,在护筒刃脚位置反复填筑粘土与片石(或卵石、砾石等)。

④低冲程冲击,以保证护筒刃脚处护壁牢固。

⑤按一般的钻孔灌注桩施工方法成孔。

成孔施工过程中,当遇到位于孔中间的孤石时,则加大冲程进行破碎,一般情况下施工进展缓慢,此时一定不能操之过急,以防止卡钻和掉钻等事故。同时,要勤换钻头,为减少辅助作业时间,孔旁一定要有备用钻头。卷扬机也需勤检查,勤加黄油,并有相应的备用件,钨金套、钢丝绳与滑轮片也需要勤于检查。必须成立专门班组进行机具修理,及时更换损件,以防止掉钻。如遇到孤石位于孔壁成为探头石甚至一石挑两孔的情况,容易造成斜孔,此时必须探明探头石。一般可通过观察钻头主绳的摇摆情况来发现探头石,当发现主绳摇摆时,立即提出钻头,采用检孔器探明位置,然后回填与探头石强度相当的片石或卵石与粘土,反复冲击造孔。也可以在探头石位置灌注水封高强混凝土,再行冲孔,水封冲碎后而探头石没有完全破碎,再重新灌注、冲孔,如此反复,直到穿过探头石为止。如果探头石强度高,钻头难以击碎,则可采用4根钢轨焊在一起制成钢钎,对准探头石反复冲击成孔,这种方法效果良好。

2.2水中成孔当水流较浅且流速较慢时,可由潜水员拴钢丝绳,采用机械拖走河床上的漂石。水流较深且流速较快时,可采用双护筒方法处理,其主要工序为:

①下外护筒,钢护筒直径超出桩径0.6ｍ,通过导向将护筒下沉至河床,在其内填筑粘土以及与漂石强度相当的片石或卵石,然后冲击钻孔(钻头尺寸大于内护筒的直径),直至漂石破碎且造孔达到一定深度为止。由于外护筒内的泥浆一般都会被水流冲走,因此,石碴将会沉淀在孔底,无法采用取碴筒清除。此时,可采用砂石吸出石碴。

②下内护筒,在内外护筒的筒壁间填筑粘土并捣实,内护筒中填筑粘土和片石,然后采用正常尺寸的钻头反复冲击成孔。为了保证内护筒与河床紧密接触,防止泥浆泄露,并使内护筒的泥浆面保持高于河水面1.5ｍ,在造孔至内护筒刃脚下20ｃｍ左右,采用“填二进一”的方法施工,即保证填片石和粘土的厚度是进尺的2倍,如此反复直到护筒周围无翻浆且泥浆面保持稳定为止。

③护筒泥浆面稳定后,采用滩地成孔的方法钻孔。

3事故处理

1)掉钻。漂石和孤石地层成孔难度大,掉钻事故难免。当脱落的钻头直立于孔底时,可用锚钩钩住钻头上的保险绳或保险环,将钻头提起。若保险绳或保险环脱落,或钻头横卧孔底,甚至因打捞时间过长造成钻头被钻碴覆盖,需采取抢救措施。先将钢护筒下至孔底,罩住钻头,边吸泥边注水。然后由潜水员下水作业,拴牢打捞绳,再提起钻头。

2)卡钻。钻头冲击探头石时易卡钻,若卡钻不严重,可采用主绳加副绳(钩在保险绳或保险环上的钢丝绳)一起将钻头强制提起。若钻头已穿过不大的探头石,可反复提拉并旋转主绳,使钻头从探头石的空缺处提起。

3)斜孔。冲击探头石时还易造成斜孔,一般采用回填重新冲击成孔处理斜孔。

4)塌孔。发生塌孔时,应迅速回填,待回填土在自重作用下固结密实后,重新埋设护筒,冲击造孔。此时,速度不宜过快,必须反复回填以保证孔壁密实,直到接近已埋钻头深度时,加大冲程,将掉落的钻头砸碎,然后采用电磁铁将钻头碎块吸出,如果在水封混凝土过程中塌孔,应迅速将钢筋笼拔出,即使没有拔出,也需重新冲击钻孔。同时,将已灌注的混凝土的钢筋砸碎,并用电磁铁吸出钢筋碎段,以加快速度,减少钻头磨耗。

4事故预防大量的事实表明,人为因素是造成各种事故的主要原因,可通过加强施工管理,采取以下预防措施避免事故。

1)要经常仔细检查钻机设备的使用情况,包括主钢丝绳的断丝情况,钨金套的磨耗程度,以及滑轮片、保险绳和钻头等有无缺陷,如果发现损坏程度超标,应立即更换。

2)操作人员一定要细心,防止打空锤,严格按制定的操作规程进行施工。现场工程师必须及时向操作人员做好地质情况、技术操