钻孔及清孔

钻孔及清孔1泥浆泥浆的性能指标对钻孔中的护壁效果和成孔质量有很大影响，在施工中，应严格控制泥浆性能指标。泥浆的主要性能有：泥浆比重、粘度、静切力、含砂率、胶体率、失水率、酸碱度（PH值）。其中泥浆比重、粘度、含砂率、酸、碱度(PH值)等指标是钻孔中检测项目，胶体率指标是终孔前检测项目。1.1泥浆性能指标根据钻孔方法和土层情况，调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆性能指标可参照表1.1执行。表1.1泥浆性能指标钻孔方法地层情况泥浆性能指标泥浆比重粘度（s）含砂率（%）胶体率（%）静切力（Pa）PH值失水（ml/30min）泥皮厚mm/30min正循环一般地层1.1～1.2016～22≤4≥961.0～2.58～10≤25≤2易坍地层1.20～1.319～28≤4≥963～58～10≤15≤2反循环一般地层1.05～1.0616～20≤4≥951～2.58～10≤20≤3易坍地层1.06～1.1018～28≤4≥951～2.58～10≤20≤3卵石层1.10～1.1520～35≤4≥951～2.58～10≤20≤3冲击钻一般地层1.10～1.2018～24≤4≥951～2.58～11≤20≤3易坍地层1.20～1.3022～30≥953～58～11≤20≤3卵石、浮石、岩石1.3～1.425～28≥903～58～11≤20≤3注:①地下水位高或其流速大时，指标取高限，反之取低限；②地质较好，孔径或孔深较小时，指标取低限，反之取高限；③若当地缺乏优质粘土，不能调出合格泥浆时，可掺用外加剂以改善泥浆性能。④若在海水中施工，要配置海水泥浆，即在其中掺羧甲基纤维素（简称CMC）。1.2泥浆的制备制备泥浆的粘土选应择水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为好。正、反循环回转钻进直径1.2m以上，孔深30m以上的井孔且地层松散易坍孔时，一般采用优质泥浆，其各项指标见表5-2。表1.2优质泥浆性能表项目泥浆比重粘度（s）静切力（Pa）含砂率（%）PH值胶体率（%）失水率（ml/30min）稳定性数值1.03～1.1018～222～5＜2%8～10＞9814～20＜0.03注：泥浆稳定性能指标的测定方法是将泥浆注满250ml的量筒，用盖盖上静置24h后，小心地用吸管吸出量筒上、中、下三部分的泥浆试样，用相对密度计分别测出其上、中、下各部分泥浆的相对密度，其相对密度值的差即为稳定性。调制泥浆前，应先把粘土块尽量打碎，使其搅拌时易于成浆，缩短搅拌时间，提高泥浆质量。制浆有机械搅拌和钻头搅拌二种方法。用正、反循环回转钻钻进时，最好在井孔外以泥浆搅拌机制成泥浆后使用。钻头搅拌式冲击成孔时，将粘土原料投入孔底，利用冲击钻头上下冲击，搅拌成泥浆。人工搅拌是先将粘土加水放入制浆池内浸透，然后用人工搅拌。1.3泥浆的循环和净化处理为满足施工环保要求和泥浆重复使用，钻孔时应设置制浆池、循环池及净化处理系统。1）机械净化法（泥浆分离器净化）机械净化泥浆是将井孔内排除的混有钻碴的泥浆送到二级或三级高频振动泥浆筛上，先将0.5mm以上的大颗粒钻碴筛出，小于0.5mm以下的砂粒的泥浆通过泥浆泵压入旋流除碴器排除，净化后返回井孔中。泥浆循环如下：新制泥浆→泥浆池→桩孔→泥浆分离器净化→泥浆池→桩孔。2）非机械净化法此方法是通过泥浆槽、沉淀池、储浆池进行循环沉淀净化泥浆。泥浆循环顺序为：新制泥浆→泥浆池→桩孔→泥浆槽→沉淀池→储浆池→桩孔。3）制备泥浆的水质和设备要求（1）要求使用符合规范要求的水，当不能用自来水时，应事先进行水质检查，以保证泥浆质量；（2）为清洗机械设备，宜准备管径25mm，流量为50L/min的给水设施；（3）为使钻孔中的泥浆重复使用，应准备水泵和储存站；为处理清洗机械的废水，需设置排水沟和沉淀池；废泥浆应用罐车送到处理场进行处理，不得在施工现场就地排放。钻碴应运输到指定的弃碴场。2钻孔无论采用哪种方法钻孔，开孔的孔位必须准确，应使初成孔壁竖直、圆顺、坚实。钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m。在冲击钻进中取渣和停钻后，应及时向孔内补水或泥浆，保持孔内水头高度和泥浆比重及粘度。钻孔时，起、落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，孔内出土不得堆积在钻孔周围。钻孔作业应连续进行，因故停钻时，有钻杆的钻机应将钻头提离孔底5m以上，其他钻机应将钻头提出孔外，孔口应加护盖。钻孔过程中应经常检查并记录土层变化情况，并与地质剖面图核对。钻孔到达设计深度后，应对孔位、孔径、孔深和孔形进行检验，并填写钻孔记录表。孔位偏差不得大于5cm。2.1旋转钻机成孔1）正、反循环旋转钻机适用于黏性土、砂类土、碎石类土。可按地质条件、钻孔直径及深度选择钻机及钻头。旋转钻机的起重滑轮和固定钻杆的卡机，应在同一垂直线上，保持钻孔垂直。2）开钻前应在护筒内存进适量泥浆，开钻时宜低档慢速钻进，钻至护筒下1m后再以正常速度钻进。当使用反循环钻机钻孔，应将钻头提高距孔底约20cm，待泥浆循环畅通方可开始钻进。钻进速度应与泥浆排量相适应。并应保持护筒内应有的水头，对不同的地层采用不同的钻速钻压、泥浆比重和泥浆量。在易坍孔的砂土、软土等土层钻孔时，宜采用低速、轻压钻进，同时应提高孔内水头和加大泥浆比重。3）在粘质土中钻进，由于泥浆粘性大，钻头所受阻力也大，易糊钻。宜选用尖底钻锥中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。4）在砂类土或软土层钻进时容易坍孔，宜选用平底钻头，控制进尺，低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。5）在卵石、砾石类土层中钻进时，因土层软硬不均，会引起钻头跳动，钻杆摆动加大和钻头偏斜等现象，易使钻机因超负荷而损坏。宜采用低档慢速、优质泥浆、大泵量的方法钻进。6）在岩石中钻进时应根据岩石的特性、风化程度、钻机的扭矩和提升能力选择适当的钻具和刃齿、压重块、钻进参数及泥浆指标。7）无论正、反循环旋转钻孔时，须采取减压钻进，即使孔底承受的钻压不超出钻锥重力和压重块重力之和扣除浮力后的80％，这样可使钻杆维持竖直受拉状态，使钻头竖直平稳旋转，避免或减少断钻杆及斜孔、弯孔和扩孔现象。8）泥浆补充与净化：开钻前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中如泥浆有损耗、漏失应予补充。每钻进2m或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，以便与设计资料核对。9）测量：钻进过程中应经常测量孔深，并对照地质柱状图随时调整钻进技术参数。达到设计孔深后及时清孔提钻，清孔时以所换新鲜泥浆达到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度。10）潜水钻机钻孔，应按钻孔孔径和地质情况选择钻头，钻头切削方向应与主轴旋转方向一致。应按土质软硬控制进尺，并应采用控制主机电流在低于额定电流情况下进行减压钻进，钻机运行时发现不正常现象应立即停机检查，找出原因，消除故障。2.2冲击钻孔1）在碎石类土、卵石类土、岩层及岩溶地区中宜用十字形钻头及五翼型钻头；在砂黏土、砂和砂砾石层中宜用管形钻头。冲击法钻孔，钻头重量应考虑泥浆的吸附作用和钢丝绳及吊具的重量，使总重不超过卷扬机的起重能力。2）吊钻头的钢丝绳必须选用同向捻制、柔软优质、无死弯和无断丝者，安全系数不应小于12。钢丝绳与钻头间须设转向装置并连结牢固，钻孔过程中应经常检查其状态及转动是否正常、灵活。主绳与钻头的钢丝绳搭接时，两根绳径应相同，捻扭方向必须一致。钢丝绳要有足够的长度，即以卷扬及滚筒起到设计最深的桩底标高，滚筒上要留有7圈以上的富余量，绳尾必须锚固在滚筒上。3）开始钻孔时应采用小冲程开孔，待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后方可进行正常冲击钻孔，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宜采用大冲程，在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层中时宜采用中冲程，在通过高液限粘土，含砾低液限粘土时，宜采用中冲程，在宜坍塌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。钻进过程中，应勤松绳和适量松绳，不得打空锤，勤取碴，使钻头经常冲击新鲜地层。每次松绳量应按地质情况、钻头形式、钻头重量决定。4）钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位（或施工水位）1.5m～2.0m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出，取碴时应及时补浆。护筒底脚以下2m～4m范围内土层比较松散时，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，使孔壁坚实不坍不漏。在砂及卵石类土等松散层钻进时，可按1：1投入粘土块和小片石（粒径不大于15cm），用钻头以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。必要时须重复回填反复冲击2～3次。若遇有流砂现象时，宜加大粘土减少片石比例，按上述方法进行处理，力求孔壁坚固稳定。在通过漂石和岩层，如表面不平整，应先投入粘土、小片石、卵石，将表面垫平，再用钻头进行冲击钻进，防止发生斜孔、坍孔等事故。5）钻孔工地应有备用钻头，检查发现钻孔钻头直径磨耗超过15mm时应及时更换修补。更换新钻头前，应先检孔到孔底，确认钻孔正常时方可放入新钻头。6）为防止由于冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土强度，应待邻孔混凝土抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。7）冲击钻孔的排碴可采用取碴筒取碴，也可将胶管沉入孔中采取换浆排碴，也可二者同时采用。取渣后应及时向孔内添加泥浆以维护水头高度，投放粘土自行造浆。8）冲击反循环钻孔（１）冲击反循环钻孔适用于杂填土层，粘土层，砂、卵砾土层，岩石等，在较大卵石、漂石层中施工成孔效率较其它方法高。（２）应设置满足钻孔要求的泥浆池及泥浆处理系统。（３）钻孔时若采用自动冲击时，应控制钢丝绳的放绳量，应做到勤放绳，少放绳；若采用手动冲击时，应在钢丝绳上做记号控制冲程。（４）钻孔过程中应勤检查、勤修补钻头及其它易损，并备有钻头及易损件。2.3旋挖钻成孔1）旋挖钻机适用于各种土质地层、砂性土、砂卵砾石层和中等硬度以下基岩的施工。施工前应根据不同的地质选用不同的钻头。不宜用于易坍塌的饱和砂层。2）钻机安装后调整好桅杆的垂直度和钻机的水平度，在钻孔过程中钻机提钻甩渣复位后，应检查钻头是否对中。3）在砂粘土和砂土中钻进，直接用旋挖筒成孔和取渣。在砾石和砂卵石层中钻进，应先用螺旋钻头将其松动，再用旋挖筒取渣。4）旋挖钻机不能自身造浆，应直接向孔中补充新浆，泥浆指标要求与旋转钻成孔相同。5）钻至设计标高后，旋挖筒取渣时间要相对延长，但不能加压，既保证能取尽钻碴，又要能避免超钻。2.4岩溶地区钻孔桩应符合下列规定1）岩溶地区钻孔桩一般采用冲击法成孔。施工中应依据岩溶发育程度及溶洞填充物情况选择护筒跟进、粘土加片石冲击造壁、预压浆堵漏填充等措施，一般是三种方法综合采用。2）每根桩开钻前，应对施钻人员进行地质、安全技术交底，并将地质柱状图交钻机班，便于施工过程中对穿顶板、斜面开孔、处理探头石等采取相应有效的措施。3）护筒跟进应依据溶洞大小、层数、填充物情况采取：（１）单护筒分段成孔，接高护筒下沉，再冲孔，再接高护筒下沉，反复进行至终孔标高。（２）大护筒内套小护筒，应在开钻前根据溶洞情况拟定护筒层数，确定各层护筒的直径及壁厚。4）粘土块加片石冲击成孔（１）钻至离溶洞顶部1米左右时，准备足够的小片石(粒径为10～20cm)和粘土，粘土要做成泥球(15～20cm大小)，对于半充填和无充填物的溶洞要组织足够的水源。（２）钻至离溶洞顶部1米左右时，在1～1．5m范围内变换冲程，逐渐将洞顶击穿，防止卡钻。（３）对于空溶洞或半充填的溶洞，在击穿洞顶之前，应有专人密切注意护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降，应迅速补水，然后根据溶洞的大小按l：l的比例回填粘土块和片石，进行冲砸堵漏，只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿越溶洞。（４）对于溶洞内填充物为软弱粘性土或淤泥的溶洞，进入溶洞后也应向孔内投入粘土块、片石混合物(比例1：1)，冲砸固壁。（５）钻头穿越溶洞时要密切注意主钢丝绳的情况，以便判断是否歪钻。若歪钻应按1：1的比例回填粘土块和片石或填充素混凝土至弯孔处0.5m以上，重新冲砸。5）预注浆（１）根据地质情况选择合适的工程地质钻机，每根桩补钻1～4个地质钻探孔作为注浆孔，并补充了详勘地质资料。（２