宁波城区桥梁钻孔桩方案的选择

1毕业论文宁波城区桥梁施工桩基方案的选择及应用学校：武汉理工大学专业： 道路桥梁 姓名： 李天亮 二九年四月2宁波城区桥梁施工桩基方案的选择及应用摘要:桩基施工施工根据地质情况等多种因素有着不同的施工方法，而一个地区通常有一种或几种更相适宜的施工方案，合理选择桩基的施工方案是桥梁建设的一个至关重要的环节。地区施工在一定的程度上具有通性，研究这些共性，可为以后从事该地区的工程建设提供经验。关键词:桩基 钻孔灌注桩 护筒 导管1、简述宁波简称“甬” ，位于我国海岸线中段，浙江宁绍平原东段，东有舟山群岛为天然屏障，北濒杭州湾，西接绍兴市的，嵊县、新昌、上虞，南临三门湾，并与台州的三门、天台山相连。宁波城区地貌属于海滨平原，大部分为第四纪全新世中、晚期河、湖积、滨海积平原，地势平坦。随着宁波经济的发展，城市中出现了一座座大桥、特大桥等，结合宁波市城庄路姚江大桥工程建设,本文主要简述桩基施工方案在宁波城区桥梁建设中的应用。2、桩基方案的选择目前桩基础施工方法主要包括：钻孔灌注桩施工、沉管灌注桩、挖孔灌注桩、预制沉入桩等。根据宁波市的地质情况，参照宁波城区已建和在建的桥梁工程桩基础施工中，桩基础主要有如下的特点：大部分为摩擦桩，桩身比较长。桩径一般都小于 1.5m。施工周期比较短，循环快。3因为宁波的地质在 100m 深度范围内的岩土层为第四系松散沉积物和白垩系基岩。第四系松散沉积物主要为全新世海积、冲击、上更新世冲湖积、洪积地层。中上部由饱和粘性土、粉性土组成。中下部为砂土及砾砂，粘性土夹砾石组成。白垩系基岩主要为强风化和中风化粉砂岩组成，所以可供选择的方案有如下几种。1） 、挖孔灌注桩挖孔灌注桩在城市跨线桥、立交桥应用的非常广泛，城市桥梁挖孔桩除了可以节省钻孔机具外，还可以避免钻机的噪声和泥浆对环境的污染。在水中也可以实现挖孔桩的施工，深度也可以超过20m。挖孔桩主要是通过孔壁支护和孔内挖土外运实现的，一般是在预估每小时渗水量后才可以采用的一种桩基施工方案。根据宁波城区的水文、地质情况来看，宁波是近海城市。地下水位较高，土质以粘土为主，含水量较大，流塑性较好，年降雨量一般为 1411.5mm左右，这样就对孔内支护及抽水造成相当大的困难，另外宁波市桩长一般都比较深，如城庄路姚江大桥桩长 70 米左右，跨甬江大桥75m 左右，对施工人员的安全也存在相大的隐患因此挖孔灌注桩是不适合宁波城区大、特大桥梁桩基施工中采用。2） 、冲击钻孔方案利用冲击钻机的钻头，自重冲击破碎地层，用抓斗、取渣或用泥浆排查成孔。冲击钻头一般以铸钢、或钢板铆焊制成，冲击钻刃4型式分为一字型、十字型和多刃型，在反复的冲击中，钻头不断的钻动，最终形成圆形或近似圆形的孔。冲击钻孔是靠自重冲击成孔的，因此对孔壁的扰动也就比较大，对孔壁的强度要求也就较高，因此多适用于岩层。而宁波城区多以粘土等为主，应用冲击成孔势必会扩孔、塌孔事故，所以冲击是不适合在宁波城区的施工。3） 、钻孔灌注方案钻孔灌注桩是采用机械成孔的施工方法，具有造价低、无噪音、无冲击、无振动、无污染等优点。但是钻孔灌注桩施工工序多，每个工序都有严格的技术要求，要连续不间断的施工，这样才能保证钻孔桩的施工质量。图一是钻孔灌注桩施工工艺流程图。钻孔灌注桩在宁波城区应用上的技术要求：a、埋设护筒埋设护筒是钻孔灌注桩的准备工作中的一个重要环节。护筒为圆形，可用木、钢板、钢筋混凝土制作，要求坚实耐用、不变形不漏水，并能重复使用，所以木制的护筒在宁波及其他地方已基本上不用。护筒的作用是：保护孔口不坍塌；固定桩位钻孔时起导向的作用；隔离地面水并保持护筒内水位高度，保护孔壁不坍塌。护筒的埋设方法有:挖埋式护筒，适用于旱地或岸滩。此种方法在市区是比较常见的；围堰筑岛护筒和深水平台架设护筒适用深水中的护筒埋设，在宁波姚江、余姚江、以及甬江上应用的较多。如下图所示5埋设护筒应满足以下要求：护筒直径应比钻头直径大 100400mm，依据成孔方式来定;护筒顶标高要高出地面或岛面 300500mm，高于地表水面或6钻 孔 灌 注 桩 桩 施 工 流 程 框 图水 下 混 凝 土 灌 注二 次 清 孔 并 检 查 登 记水 封 构 架 及 水 封 导 管 的 安 装测 量 孔 深 、 检 孔钻 机 就 位 并 固 定 牢 靠混 凝 土 的计 量 控 制钢 筋 笼 制 作及 质 量 检 查岸 上 墩 场 地 平 整测 放 桩 位 ， 埋 设 钢 护 筒砼 原 材 料 检 验安 装 钢 筋 笼 水 封 导 管 抗 拉和 水 密 试 验泥 浆 拌 制泥 浆 池 设 置泥 浆 管 路 安 装测 放 桩 位 ， 下 沉 钢 护 筒水 中 墩 钻 孔 平 台 施 工清 孔钻 孔钢 护 筒制 造 并倒 运 钻 机 检 修超 声 波 检 测清 除 浮 浆 ， 桩 头 处 理场 地 清 理 桩 端 注 浆地下水面 1.52.0m；护筒应用粘土夯填，不得漏水跑浆；7平面位置准确，偏差不宜大于 50mm，护筒斜度的偏差应不大于 1%。图一：挖埋式护筒图二：水中埋设钢护筒b、泥浆制备泥浆是用作护壁，由水、粘土（或膨润土）或添加剂组成。泥浆的作用：增大孔内向外的的静压力，并在孔壁内形成一层泥皮，隔断孔内外水流起着护壁作用;用作悬浮钻渣，润滑钻头，减少钻进8阻力。调制泥浆应根据钻孔方法和地层情况采用合适的性能指标，根据宁波的地质情况泥浆指标可采用下表：泥浆性能指标钻孔方法地质情况 相对密度 粘度/（Pa.s ）静切力/Pa 含砂率/%失水率 /（ml30min） PH 值粘性土 1.051.20 1622 1.02.5 9095 810正循环、回转 砂土 1.21.45 1928 35 9095 810粘性土 1.101.20 1824 12. 5 95 810推钻、冲抓 砂土 1.21.4 2230 35 95 810粘性土 1.021.06 1620 12. 5 95 810反循环、回转 砂土 1.001.10 1928 12. 5 95 810表二、宁波钻孔桩泥浆性能指标要求宁波市区很多地方的土质是能够满足造浆要求的，所以钻孔过程中不必在运黄土或者过多添加膨润土等。c、钻孔钻孔的反法主要根据地质的条件，采用不同的成孔机械。所以宁波市一般采用的钻孔方法有旋转钻孔法、冲抓钻孔法，而冲击钻孔法应用的较少，只有在地层较为坚硬的条件下采用。旋转钻孔法 用动力驱动钻头旋转切削地层，利用泥浆循环排渣成孔的旋转钻机钻孔，钻渣可用泥浆正循环或者泥浆反循环法排出，如果用水只能用于反循环法。冲抓钻孔法 利用冲抓锥的自重冲击破碎地层并抓取钻渣成孔的冲抓钻机成孔。9d、清孔钻孔达到设计标高后，应立即进行清孔。清孔的目的是减少孔底沉淀土层的厚度，以达到设计的要求，保证桩尖的承载力;为灌注水下混凝土创造良好的条件，保证水下混凝土灌注质量。清孔的方法虽然多样，适用于宁波的有几下几种抽浆清孔法 直接用反循环钻机、空气吸泥机，水力吸泥机或离心吸泥泵等将孔底含砂钻渣泥浆吸出达到清孔的目的。换浆清孔法 钻孔完成后，提升钻锥距孔底 100200mm 空钻不进尺，以相对密度较低的泥浆压入，把孔内的悬浮钻渣和相对密度较大的泥浆换出，此法适用于正循环钻孔的摩擦桩。喷射清孔法 在灌注混凝土前对孔底进行高压射水或射风数分钟，使剩余少量沉淀物立即灌注水下混凝土，可配合其他的钻孔方法。e、灌注水下混凝土灌注水下混凝土一般采用的是刚性导管法。刚性导管是用钢管制作，导管的内径一般为 200350mm 导管使用前进行必要的水密、承压和接头抗拉试验。注意的事项混凝土灌注前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀物厚度，如超过规定，则进行二次清孔。砍球前，准备足够的混凝土储备量，保证砍球后导管的埋置深度超过 1.0m。灌注过程中，注意观察导管内混凝土面下降和孔内水位升降情10况，并及时测量孔内混凝土面高度，做好灌注记录。灌注完成后，应根据每次灌注的砼量和砼面上升的高度绘制成孔剖面图。导管埋置深度，宜控制在 26m，导管提升要缓慢，不挂碰钢筋笼。灌注作业应连续进行，不得随意中途停顿，保证整桩在混凝土初凝前灌注完成。灌混凝土注至桩顶以下 2m 时导管埋深控制在 46m ，反复升降导管，保证桩顶密混凝土实。实际灌注的桩顶标高应比设计桩顶标高高出 0.51.0m，此部分在混凝土灌注结束后挖除。可见，钻孔灌注桩是一种可以选择的施工方案。4)、预制沉入施工方案预制沉入桩是用动力沉桩设备的冲击能量（如锤击）将预制的钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩、钢管桩等直接打（压）如入土中的一种桩的施工方法。此种方法适宜于桩直径不超过 1 米，桩径越大打入土中的难度也就越大，而且采用机具有限制，则都会产生极大的噪声，对城市里的居民生活造成影响。因此在城区施工就有局限性，在远离城区的地方一般也是应用于栈桥或者平台桩的施工。3、结语：通过以上几种方案的比较以