冲击钻施工工艺设计与步骤

冲击钻施工工艺及步骤

一、概要

1、分类:（1）实心锥：由冲击装置（底盘、支架及钢绳等）、卷扬机和冲击锥组成。上下往返冲击，将土石劈裂、劈碎，通过泥浆将钻渣悬浮排出。（2）空心锥：主要区别是钻头为空心。

2、适用范围：

3、优缺点

优点:适用地层和土质广，可以说是无坚不摧。但在钻普通土时进度较慢，空心锥比实心锥进度快，在遇到坚硬层时宜使用实心锥。

二、准备工作

进度参考表

冲击钻机分类：

1.冲击式钻机，配备有钻架及起吊、冲击全套设备。如图：

国产的冲击钻机主要是CZ型，有CZ—30、CZ—28、CZ—22、CZ—20、CZ—20—2等，另外还有YKC—31、YKC—30、YKC—22、YKC—20等规格。除CZ—20—2外，均非自行。

详细介绍:1、冲锥由锥身、刃脚和转向装置三部分组成。如下图。钻身提供冲锥所必须的重力和冲击动能；刃脚位于冲锥的底部，为直接冲击、破碎土、石的部件；转向装置舍于锥顶，和起吊钢丝绳联结，是使冲击锥能冲击成圆孔的关键部件。

转向装置的工作原理:钻进时,借吊起冲锥的钢丝绳在悬重作用下,顺钢丝捻扭的相反方向转动,带动冲锥转动一个角。与冲锥下落置于孔底，钢丝绳松弛后不受力后，又因钢丝绳的弹性，带动转向装置扭转过来。当再提起冲锥时，它又沿上述方向转动一个角度，这样就能冲成完整的圆桩孔。

2、场地准备

施工场地应按以下不同情况进行整理；

a)场地为旱地时，应平整场地清除杂物，换锄软土，夯大密实。

b)场地为陡坡时，可用枕木或木架搭设坚固稳定的工作平台。

c)场地为浅水时，宜采用筑岛方法。

d)场地为深水或淤泥层较厚时，可搭水上工作平台。

护筒的作用及注意事项

护筒有固定桩位，引导钻头（锥）方向，隔离地面水免其流入井孔，保护孔口不坍塌，并保证孔内水位高出地下水或施工水位一定高度，形成静水压力，以保护孔壁免于坍塌等作用。

冲击锥筒径宜比桩径大30~40cm。

护筒顶高度要求：护筒顶端的泥浆溢出口底边，当地质良好、不易塌孔时，宜高出地下水1.0米~1.5米；当地质不良、容易塌孔时，应高出地下水位1.5~2.0米。其余情况一般都在1.5~2.0米。在旱地施工时还应该高出地面0.3米。

护筒埋置深度：旱地或浅水区，对于粘性土不小于1.0~1.5米，对于砂类土应将护筒周围0.5没~1.0米范围内土挖除，夯填粘质土至护筒底0.5米以下。

护筒的埋设与沉入

护筒埋设工作是钻孔灌注桩施工的开始，护筒平面与竖直度准确与否，护筒周围和护筒底脚是否紧密、不透水，对成孔、成桩的质量都有重大影响。埋设时，护筒中心轴线应对正测量标定的桩位中心，其偏差不得大于5厘米，并应该严格保持护筒的竖直位置。

当地下水位在地面以下超过1米，可采用挖埋法。

在砂类土、沙砾等河床埋护筒时，先在桩位处挖出比护筒外径大0.8~1米的圆坑。然后在坑底填筑50厘米左右厚的粘土分层夯实，以备安设护筒。

在粘性土中挖埋时，坑的直径与上述相同，坑底应整平；然后通过定位的控制桩放样，把钻孔的中心位置标于坑底；再把护筒吊放进坑内，找出护筒的圆心位置用十字线定在护筒顶部或底部，然后移动护筒，使护筒中心与钻孔中心位置重合。

若河床为很松散的细砂地层挖坑不易成形，可采用双护筒。

若河床为含水量很大的粉土质砂或软土地层，应将自护筒底部50厘米以上至表层的原土全部挖除，换填好土。若护筒底部50厘米以下有很厚这样土层，则宜使用长护筒。

泥浆的各项事宜

泥浆的作用和性能要求

泥浆由水、粘土和添加剂组成，在钻孔中，由于泥浆相对密度大于水的相对密度，故护筒内同样高的水头，泥浆的静水压力比水大。由于静水压力的作用，泥浆可作用在井孔壁形成一层泥皮，阻隔孔内水外渗流，保护孔壁免于坍塌。

此外，泥浆还起悬浮钻渣的作用，使钻进正常进行。

主要性能指标

相对密度

泥浆的相对密度是泥浆与4o C时同体积水的质量比。泥浆的相对密度增大时，在钻孔中对孔壁的侧压力也相应增大，孔壁也越趋稳定，

悬浮携带钻渣的能力也越大。然而相对密度过大的泥浆，其失水率也加大，孔壁上的泥皮也增厚，就增加了泥浆的原材料消耗而且会给清孔和灌注混凝土造成困难。

粘度

粘度是液体或混合物运动时，各分子或颗粒之间产生的内摩擦力。粘度大的泥浆，产生的孔壁泥皮厚，对防止翻砂、隔阻渗漏有利，对悬浮携带钻渣的能力强，但粘度过大，则容易糊钻，影响泥浆泵的正常工作，增加泥浆净化的困难，进而影响钻进速度。粘度过小，钻渣不易悬浮，泥皮薄，对防止翻砂、渗漏不利。

含砂率

含砂率是泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比。泥浆含砂率大时，会降低粘度，增加沉淀，容易磨损泥浆泵和水管摇头、钻渣等钻具；停钻时易造成埋钻、卡钻事故。

胶体率

胶体率是泥浆静止后其中呈悬浮状态的粘土颗粒与水的分离程度以百分比表示，胶体率高的泥浆，粘土颗粒不易沉淀，悬浮钻渣的能力高，否则反之。冲孔钻机需要较高的胶体率。

泥浆性能指标选择

钻孔灌注桩的施工工艺流程

冲击钻机成孔

开孔:开钻应先在孔内灌注泥浆,始终保持孔内的水位高出地下水位1.5米~2.0米,并低于护筒顶面0.3米以防溢出,掏渣后及时补水.护筒底脚以下2米~4米范围内属河床表面,一般比较松散,应认真施工.一般细粒土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁坚实不坍塌。

在砂及卵石夹土等松散层开孔或钻进时，可按1：1投入粘土和小片石（粒径不大于15厘米）用冲击锥以小冲程反复冲击，使泥膏、

片石挤入孔壁。必要时须重复冲击2~3次。

开孔或钻进遇有流砂现象时，宜加大粘土减少片石的比例按上述方法进行处理，力求孔壁坚实。

注意事项：

1.冲程应根据土层情况分别规定：一般在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层中时，宜采用高冲程（1米），在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层中时宜采用中冲程（0.75米）。冲程过高，对孔底振动大，易引起塌孔。在通过高液限粘土、含砂低液限粘土时，宜采用中冲程。在易塌孔或流砂地段宜采用小冲程并应提高泥浆的粘度和相对密度。

在通过漂石或岩层如表面不平整，应先投入粘土、小片石，将表面垫平，再用十字形钻锥进行冲击钻进，防止发生斜孔、塌孔事故。

要注意均匀地放钢丝绳的长度，一般在松软土层每次松绳5厘米~8厘米在密实坚硬的土层每次松绳3厘米~5厘米。应注意防止松绳少，形成“打空锤”使钻机、钻架及钢丝绳受到过大的意外荷载，遭受损坏，松绳过多，则会减少冲程降低钻进速度严重时使钢丝绳纠缠发生事故。

掏渣：一般在坚硬密实的土层没小时纯钻进小于5厘米~10厘米、松软地层每小时纯钻进小于15厘米~30厘米时，应进行掏渣。或每进尺0.5米~1米时掏渣一次，每次掏渣4~5筒，或掏至泥浆内含渣显著减少、无粗颗粒、相对密度恢复正常为止。

钻孔事故的预防及处理

坍孔原因