| 标题 | 砂层较厚地区钻孔灌注桩施工 |
| 范文 | 王利娟 摘要：本文以甘泉铁路运煤专线木伦河特大桥的钻孔灌注桩为 研究对象，研究和探索乌拉特中旗砂层较厚地区钻孔灌注桩施工的方法，文章对钻孔注意事项、孔底成渣处理及钢筋笼的加工和下井施工工艺进行了探讨，对类似的自稳性差的砂层地质条件的钻孔灌注桩施工具有很好的参考借鉴作用。 关键词：砂层较厚地区 钻孔灌注桩 施工 1 工程概况 甘泉铁路项目共有特大桥、大桥及中桥111座，其中木伦河特大桥是甘泉铁路全线重点控制性工程，全桥总长632.5m，19-32m后张法预应力混凝土梁桥，每个桥墩采用4根φ=1m的钻孔桩，有效桩长为40m。所以钻孔桩的施工就成为本桥下部结构施工的重点之一。 由于冲击钻成孔灌注桩具备设备简单，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定，塌孔少的优势，根据本地区地层的含砂量较大，砂层较厚的特点，结合业主单位施工进度和成本考虑，决定采用冲击钻施工。 2 工程地质 桥址区钻孔深度内地层主要为：黄河高阶地上的宽滩河床，河槽较宽，地层岩性分为第四系全新统冲基层（Q），粉质黏土，粉土，粗砂，砾砂，其余多为第四系中更新统冲基层（Q）黏土，粉质黏土，粉土，粉砂，细砂，中砂。以14#墩的桩基所在地层为例，如图1所示。 3 钻孔时预防塌孔措施 本桥施工所用设备主要是冲击钻。施工中，须在各桥墩基础上设一泥浆池，采用高塑性粘土制备泥浆，用泵将泥浆从泥浆池打入钻杆中。钻进时，土层变化是观测重点。现场操作人员须参考土层性质设定钻速，并对钻压、泥浆比重和泥浆量进行严格的控制，避免钻进过程中孔壁坍塌。钻进初期，宜设低档慢速钻进，到达护筒下1m再调整钻速。在这一过程中钻进速度要参考土质软硬程度、孔径和钻头钻速等因素进行控制。操作要点如下：①在不同地层之间钻进时，要求试验员和技术人员现场抽检泥浆指标，比如泥浆含砂率、比重、粘度、pH等，抽检频率2小时/次，以便全面了解孔内的泥浆性能的变化，以便及时调整。②钻进时，为防止坍孔，必须严格控制孔内水位变化，护筒水头高度维持好，随时补浆。③加接钻杆时，钻具先停机提离孔底8～10cm，维持至少10min的冲洗循环，然后停泵加接钻杆。④钻进过程应连续操作，不得中途长时间停止。 在钻进的过程中，通过观察如出现孔内水位突然下降；孔口水面冒细密的水泡；出土量显著增加；没有进尺或进尺甚小；孔深突然变浅，钻头达不到原来的孔深；钻机负荷显著增加等现象时，均表明孔内已有坍塌。 塌孔后，先将坍塌的土质清理干净，钻头提离后回填，护筒重新埋设，然后继续钻进。钻进过程中如果涌砂，就要将钻头提离钻孔，用粘土回填至比涌砂部位高一些的部位，搁置一段时间再开钻。为维持孔壁稳定，钻进时用泥浆护壁，重点观测孔壁泥皮厚度及泥浆比重，以免其影响钻进质量。 4 孔底沉渣处理措施 由于含砂率高，砂层厚，土质本身造浆困难，且泥浆性能达不到设计要求。施工过程中，孔口的返泥中含有较多的粉细砂，泥浆粘稠度低，泥浆本身无法携带沉渣，且已不具有泥浆护壁功能。若处理不及时，结束钻孔后提钻会发现孔底已有两三米的沉渣，很难在二清后达到规范要求，从而对设计承载力产生影响。正循环清孔过程中，由于沿程阻力损失大，上返流速对携粉能力提高小，因此清孔必须用大功率、大容积泵，且要严格控制泥浆性能。孔段为不能自然造浆的砂质地层，显然达不到施工要求。在这种情况下，需要改换大容积沉淀池，同时要人工造浆钻孔并清孔，泥浆比重和粘度都应该适当提高。针对本桥地质条件及试成孔孔底沉渣情况，可尝试以下几项技术措施加以改进：①用大功率大容量泵清孔。泥浆粘稠度低，对孔底沉渣的携粉作用不明显，改用大功率大容量泵清孔上返流速增大，势必提高携粉能力；成孔后，钻机迅速搅动来提高清孔效果。②掺加高塑性粘土人工造浆，提高泥浆粘稠度及其悬浮沉渣能力。泥浆是“钻探的血液”，一旦泥浆的性能指标出了问题，钻孔就会出现各种问题。③扩大沉淀池的容积，尽量清除泥浆池里的粉细砂，防止含砂量大的泥浆重返孔内。 针对该地区超深桩孔（40m）穿越砂层，且泥浆中含砂量很高而言，采取上述技术措施后取得了良好的清孔效果，孔底沉渣达到甚至超出了规范要求，节省了大量资金并加快了施工进度。由此可见，清孔时单纯以泥浆比重1.15来控制，极易造成孔内塌孔等事故，笔者认为这是不宜的。 5 钢筋笼加工及下井工艺 ①加工的准确性控制。钢筋笼分节预制，加工时要保证钢筋笼下井时上下两节骨架主筋对位准确，主筋搭接长度一致且满足施工要求。②下井工艺。绑扎的钢筋笼质检合格后随即进行吊装。钢筋笼外形尺寸过大，但刚度不够，因而吊装时必须用φ=100cm的圆木纵向加固其内侧。将其吊放入桩孔时，必须将其扶正切要缓慢吊放，以免与孔壁发生碰撞造成坍孔。吊放时将纵向加固圆木拆掉，并从孔口取出，固定钢筋笼到设计位置，用吊筋将笼体与孔口护筒电焊连接，防止掉笼或浮笼。 6 钻孔桩出现的问题及处理措施 由于砂土、粉砂性地质的特殊性，土质松软，具有含水量高、孔隙比大、低强度、高灵敏度、有较明显的触变、流变特性。开挖时强度骤然降低，土体易扰动，对围护结构的变形影响较大，在施工过程中出现了一些问题。以下是出现的一些问题和措施。 6.1 护筒冒水。原因：护筒周围土质松散，密实度差，护筒内水位高差超限致使护筒冒水，如不及时处理还可能造成地基沉陷，继而护筒倾斜或移位，终孔后孔道偏斜，严重时破坏整个施工秩序。处理措施：埋设护筒时，采用最佳含水量的土层分层夯实坑底及四周；增加护筒长度，合理设定护筒开孔高度，确保护筒内水头高度始终维持在1～1.5m。钻进时切忌碰撞护筒，以防其偏斜。 6.2 桩孔偏移倾斜：成孔后桩孔弯曲或出现较大的垂 直偏差。原因：钻机安装不周正，或钻台下有虚土产生不均匀沉陷：桩架稳固性差，钻杆导架垂直度不达标，钻机存在一定程度的磨损，零部件松动，预埋的护筒位置不正，钻杆弯曲，主动钻杆位置偏斜，遇到地下障碍物（如旧基础、大弧石等），基岩过度倾斜或土层软硬程度不均。处理措施：钻机安装平稳、牢固；护筒位置摆正，防止其偏斜；严格控制钻杆曲度和主动钻杆的垂直度；加设导向架，控制提引水龙头，尽量钻铤加压，开钻前对地下障碍物进行彻底清理；除软硬互层轻压慢转外，从软塑粘土层，特别是流塑粘土层和砂层进入硬塑粘土层或从软土层进入基岩时，笼状钻头下端的钻头改换成平底导向小钻头，也可以改用无导向的平底小钻头；用砂、粘土混合物回填至偏斜处以上1～2m，待密实后用平底合金钻头轻压慢转纠斜，在基岩面发生倾斜时，可投入20～40mm粒径碎石，比偏斜处稍高，冲击密实后用平底合金钻头、牙轮滚刀钻头或平底钢粒钻头纠斜。 7 结束语 钻孔桩施工目前是桩基础施工最常用的施工方法，在砂土地区施工，需事先对工程地质资料进行详细、全面的分析、研究，掌握工程地质的一般特点和特殊部位的特殊性，以便针对性地采取措施。①木伦河特大桥共有桩基84根，总桩长3088m，施工中共配置了9台冲击钻机，仅利用了个两个月时间顺利完成全部桩基，检测均为Ⅰ类桩。②在含砂量大、砂层厚的地区钻进时，通过一定的技术手段能够有效清孔，且成孔质量较好。③在不同地区钻孔灌注桩施工时，个人认为泥浆性能指标等施工参数应根据施工实践，合理界定含砂量大或钻孔较深的泥浆性能指标为施工依据。④乌拉特中旗地区含砂量大、砂层较厚，钻孔灌注桩施工阶段有些技术问题须多加注意，笔者仅仅对其中的一些问题做了分析，其他的问题还有待深入研究，不断完善和提高。 参考文献： [1]李彦斌.浅谈钻孔灌注桩施工技术及注意事项[J].甘肃科技，2011（01）. [2]罗新梅.岩溶复杂地质条件下桥梁钻孔桩施工技术[M].铁道标准设计，2006（7）. [3]史佩栋.桩基工程手册（桩和桩基础手册）[M].北京：人民交通出版社，2008. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。