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1、斜钻孔灌注桩施工技术 中铁十六局集团三公司1、适用范围斜钻(挖)孔灌注桩适应的土层和水文地质条件基本上与竖桩相同。但较紧密的卵石、漂石和需要爆破开挖的岩层不适宜于斜桩施工。因斜孔较竖孔易坍塌，故对护筒和护壁泥浆性能的要求较竖直孔为高。钻孔斜桩长度目前在30m以内，直径可达1.2m，斜度可达7:14:1。挖孔斜桩长度目前在15m20m内，直径可达1.6m，桩底直径扩大为2.4m，斜度可达30 (1.732 :1)。2、机具设备2.1 钻机 凡是设有钻杆联结钻锥、上端伸出孔外并且由井口以上的机体施加旋转动力(扭矩)或反弹力的钻机，均可用于斜桩钻孔。故正、反循环回转和用钻杆联结钻锥上端伸出孔外导向(
2、具有反弹力)的潜水钻机，均可用于钻斜孔；而冲抓锥、冲击锥和用钢丝绳升降的潜水钻机以及虽有钻杆而钻杆不承受扭矩作用的潜水钻机则不能用于钻斜孔。2.2 钻杆 因钻斜孔时的扭矩较竖孔的为大，同时钻斜孔还使钻杆产生弯矩，斜度越大，产生的弯矩也越大。因此，钻斜孔的钻杆应比钻竖孔的钻杆有较高的强度和刚度，防止扭断和挠曲，以免影响钻孔斜度或发生停钻、掉钻等事故。一般可采取截面尺寸较钻竖孔为大的钻杆，并在钻杆两端焊接钢板加劲。2.3 钻锥 一般可使用钻竖孔的钻锥，但以采用带上下导向圈的圆笼式钻锥为好。2.4 导向筒 为了保证按要求的斜度钻进和减少钻杆的挠曲，须在钻杆外周设一个长1.5m2.5m、直径等于钻孔的
3、导向筒。它用卡圈联结于钻杆，钻进时随钻孔下降。它的位置和数量：当钻孔深度小于10m时，设置一个于孔探半处的钻杆上。当钻孔深度每增加10m，应增设导向筒一个。2.5 护筒为保证开钻斜度准确，埋设的护筒形状应规则，长度不宜小于2m3m；护筒直径只宜比钻锥直径大2cm-3cm，两端各0.5m处可作成喇叭口，使钻锥易于通过；护筒埋置的斜度宜稍大于桩的设计斜度，埋筑要紧密。 当地下水渗流漏失大或上层土质很差时，为防止坍孔及保持孔中水位，应增加护筒入土深度，并宜用钢筋混凝土护筒。 3、钻孔工艺 斜桩钻孔的工艺与竖直桩大致相同，差别在于钻机设置斜度的方法。有些钻机的钻架可以任意调整斜度，用来钻斜孔比较方便，
4、而有些钻机的钻架不能任意调整斜度，现将其设置斜度和钻孔的方法介绍如下。3.1 钻机斜度的设置 钻机就位后，将机首撑脚粱垫高，机尾不动。根据转盘与护筒顶面的高差，按桩的设计斜度算出护筒中心到转盘中心的水平距离。然后在护筒腰拉好十字中心线，一面垫高机首，一面测量转盘中心位置，当接近要求的位置后，将钻机的中间撑脚放下，微动撑脚螺丝使其顶住工作台的方木，调整斜度和钻架的垂直面。在钻进过程中，由于撑脚的下陷和因钻杆自重及钻头受到阻力，可能发生机架斜度逐渐变陡或左右偏移等情况。工作中应采用加大钻架斜度的办法来解决。例如设计斜度为1:5即20%，将其值增大2成为22的斜度来设置钻架。斜度设置示意如图3-1。
5、上述这种斜度设置时，应使钻架上的钻杆卡口、护简和导向筒中心在同一斜度线上。该线宜较桩的设计斜度约增加1%3，以使钻孔完成后，其斜度基本上符合设计斜度。原设计斜度较小或桩较短时，斜度线增加值采用低值，反之采用高值。 为保持钻架的稳定，钻架就位后，供移架用的底部滚筒应取掉，换垫以木楔并固定好。转向滑轮应设在钻架底部斜桩的后向，不宜设在前向。钻架顶部须用风缆拉住。 3.2 斜孔的放样 斜孔中轴线在不同标高处的平面位置是不同的，因此放样时必须配合水平测量。测出放样平面处的标高，算出相应于该标高的桩孔中轴线位置，订设放样桩，并固定在结构物上。 钻架就位时，应测量定位门洞处的标高，计算并调整定位门洞的位置
6、，使与要求的中线符合。 3.3 钻进 当一个墩(台)有竖斜两种孔时，宜先钻竖孔。 插第一锥时，要按照设计斜度的要求把锥头位置插准。护筒内暂不加泥浆，以便察看。下锥时要在斜孔高的一边用绳拉住钻杆或钻锥，然后缓慢地下锥钻进。 钻架下层工作台的两扇活门盖方向须设在斜孔上下方向。下锥后，即把下方一扇门关上。使钻杆顺着它下落。待钻锥落定，位置无误后，关好上方的活门盖，准备钻进。起锥时，先揭开上方的活门，后揭开下方的活门。 因起落钻锥时总是靠着下方孔壁上下，经常刮去下方孔壁土，使钻孔口成为椭圆形，故须注意用绳拉钻杆起落钻锥。钻斜孔的泥浆相对密度和粘度等指标要求比竖孔的高一些，在松软粘土质砂、粘土、细粒土砂
7、层中，泥浆相对密度可用1.2，水头1.5m左右。也可掺入适量的碱及水泥等以改善泥浆性能。斜度偏差有两种情况：一是倾斜偏差，即斜度变陡；二是与桩垂直的平面的轴线偏位。应经常检查导向筒情况，钻头也最好采用导向装置，如使用带上下导向圈的笼式钻等。钻斜孔的劳动组织和钻进速度与竖桩基本相同。4、斜度和孔径测定斜孔钻进过程中，应经常测定孔的斜度和孔径(如图4-1所示)，如偏差过大，应及时纠正。4.1 钻孔斜度测量 斜度测量可用JSDS1型晶体管电子水平仪。电子水平仪由接收器和感受器两部分组成。测量时先在笼式钻头上安放测量架，测量步骤如下： （1）将感受器装在笼式钻锥的测量架上，感受器的电缆接通到地面的接受
8、器。 （2）用钢丝绳(并绑以皮尺)把钻头放人钻孔内，先上、下升降一次，在接收器上观察读数的变化。如所测斜度超过仪器的测量范围时，可将初读数调整为+1，以扩大测量范围。 （3）为防止钻头升降时产生偏斜，应在钻头紧靠钻孔下壁的上下支撑处各绑一块约1kN的压重块，使钻头沿钻孔下壁升降时不致发生转动。 （4）测量时每米斜长测一读数，先降后升为一个循环，测两个循环得四个读数，取平均值。由于向上提时钻头卡壁会引起误差，故上升时可多升50，然后下降至预定位置读数。4.2 孔径检测方法 （1）在钻头上安装孔径测量管三根，测量上、左、右三个方向的孔径。因钻头紧靠下壁，而下壁一般不易坍塌，故下壁方向可不装置测量管
9、。（2）测量管的下端铰接在钻头上面，上端联以弹簧，并用测绳通过转向伸出钻孔外。 （3）当钻头到达测点位置时，收紧测绳，使测量管紧贴孔壁，读记测绳的伸长值。从测绳伸长值与半径关系的标定曲线即可查得所测点的半径值。如图3-1所示作为实例，则伸长尺寸与半径的关系曲线如图4-2。 读测量绳松紧的差值(即伸长尺寸)，从曲线上即可查得该测点的半径，如伸长值为8时，其半径即为60，伸长值为10时，其半径为62.9等等。 5、钢筋骨架就位安设钻孔斜桩一般不是全护筒(护筒不延伸到孔底)，将钢筋骨架放人时，会向孔的下壁陷进，故就位时应有导向设备。简单的导向设施是在钢筋骨架的下侧主筋上绑扎混凝土托块，其尺寸大小应使
10、钢筋压在孔壁的重力不致陷入孔壁内。一般宽20cm25cm，长50cm60cm，厚6cm7cm (厚度可按保护层确定)，如图5-1。托块位置和数量：离骨架下端50cm左右设第一道，每道沿骨架圆周设23个，向上每隔3m4m设一道(设计有规定时服从设计)。托块数目不宜过多，因太多将妨碍混凝土向上漫升，最好把托块做成橄榄形，以减少对混凝土的阻力和夹积泥浆。 钢筋骨架底端焊一圈箍筋，并在主筋外侧底端加焊圆拐，作为馄凝土托块的前导。此外还有用3根无缝钢管和1个半圆钢板组成的钢筋骨架导向架，如图5-2所示。钢管的上端设有销子，以防钢管向下掉落并可作为吊钩用，用16钢筋插入3根钢管下部的横孔中，并用木楔塞紧定
11、位，将3根钢管连系起来。钢管的长度与钢筋骨架相等。 在钢管上端用钢丝绳溜住，在半圆背后绑好千斤绳。把导向架吊高到它的底部刚好能插进钻孔时即停止，然后缓慢沉人钻孔中，最后把它的顶端固定于脚手架上。钢筋骨架即可吊起沿导向钢管滑入孔底。6、灌注混凝土的导管就位 为了便利导管的下放并控制位置，可用下列几种方法：(1) 在钢筋骨架上设置弧形托如图6-1所示。在钢筋骨架内的底段和中段的下缘各焊设孤形托，注意下放钢筋骨架时不可弄错了弧形托的方位。设置了弧形托后，导管就可基本上居于钻孔中央，并且防止了提导管时法兰接头顶在钢筋骨架下口的毛病。 (2) 在导管上设导向鼓 如图6-2所示，导向鼓焊在第二节导管(由孔
12、底向上数)的上端。它用3mm厚的钢板制成，其两端内径等于导管外径。导管法兰用60mm等边角钢弯曲焊成，法兰之间垫橡皮圈。 (3) 在钢筋骨架内设导向钢管 它的构造原理近似于图5-2。在钢筋骨架内设23根钢管，钢管间用扁铁电焊连接后搁置在骨架箍筋上。导管的法兰顺钢管滑向孔底。(4) 木半球堵窘导管下口 当钢筋骨架较短或不设骨架时，可用木半球堵塞导管下口下沉导管，防止导管下口插进土内堵塞混凝土灌注。导管放定后，用绳吊一铁棍从导管内把木球撞脱浮出，木半球有若干个通水小孔，可减少导管下沉时的水浮力。 以上各法以第（2）法较好，做一导向鼓可通用于所有斜桩。第（4）法可配合其它三法使用，也可单独使用。 7、斜桩混凝土的灌注 钻孔斜桩水下混凝土的灌注与竖桩相同。斜桩混凝土灌注时测深方法：比较理想的方法是将测深仪探头固定在导管外允许最大埋深处。现常用的方法是将测绳穿过导管上下两
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