冲击法钻孔桩施工中若干问题浅析1.doc

冲击法钻孔桩施工中若干问题浅析XXX（中铁X局集团第一工程公司 辽宁XX 121000） 摘 要：本文主要介绍了冲击法钻孔桩施工中常见问题（如塌孔、卡钻头、掉钻头、补桩检算等）的处理及预防措施。主题词：冲击法 钻孔桩众所周知，由于冲击法钻孔具有施工安全、机具简单、易于操作、技术可靠、适用于任何地层等优点，而被广泛地应用于公路、铁路桥梁基础的施工中。我国从 60年代中期就开始在桥梁施工中采用这种基础形式。在我公司近年的工程施工中，当桥梁基础设计为钻孔桩时，成桩方法大部分采用了冲击法。冲击法施工可分为以下几道工序：（1）场地准备 （2）桩位测量 （3）埋设护筒 （4）钻机对位开钻 （5）钻孔 （6）清孔、成孔检验 （6）下钢筋笼 （7）灌注水下混凝土 （8）成桩检验。 下面将施工中容易出现的一些问题及处理方法、预防措施介绍如下：1塌孔1.1塌孔原因1.1.1孔口护壁不好：当孔口土质为砂土、粉土或砂夹卵石时，由于开孔速度过快，或者开孔时泥浆比重较小，造成泥浆护壁不牢固，在水的；1.1.2孔口受机械振动或钻头冲击：由于成桩时间一般较长，大约需要45天，孔口长时间受机械震动；或者在淘泥清碴时钻头碰撞到护筒，破坏了护筒与土层接触之间的泥浆护壁；1.1.3孔内水位下降，没有保持“水头”压力：当地下水位较高时，由于施工时疏忽了孔内水的流失；或者在淘泥清碴时没有及时往孔内加水补充，使护壁外部的水压大于孔内水压，造成塌孔；1.1.4其它原因：如护筒埋设方法不正确，既整个桩位全部开挖时，回填的黏土不够厚度或没有达到夯实标准；当意想不到的地质原因，如出现流沙等，也会造成孔口塌陷。1.2塌孔处理方法1.2.1当孔口局部塌陷时，往往会使护筒下沉，此时可采用草袋子（内装粘土），重新回填夯实，然后另接一个直径相同的护筒，两护筒连接牢固并保证同心，这种方法缺点是灌注混凝土后，如果桩头混凝土标高较高，最下节护筒可能提不出来；1.2.2当孔壁大面积坍塌时，影响孔位中心或者钻机稳定时，只能回填后重新开钻；1.3预防塌孔的方法1.3.1开孔时应采用较小冲程，一般 0.6m左右，使初步所成孔壁坚实、竖直、圆顺，钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常冲击；1.3.2开孔时宜采用较大的泥浆比重，当使用管形钻头时，一般地层为 1.21.4，松散地层为 1.31.5；当使用实心钻头时，可适当减小（1）；表一 钻孔桩泥浆各项指标要求指 标一般地层松散地层说 明泥浆比重1.11.3为宜1.41.6为宜泥浆比重越大，其护壁性能和携带钻碴能力也越大，但流动性差，泥浆循环阻力增加，清孔困难；黏 度1622S为宜1928S为宜泥浆黏度大，护壁及悬浮钻碴能力强，但不易抽吸和净化，且易“糊钻”；含砂率新制泥浆不大于 4%；胶体率新制泥浆不应小于 95%；PH值：要求大于 6.5；1.3.3钻进过程中随时观察孔内水位，淘泥清碴时及时向孔内注水，以保持孔内“水头”压力；2钻头被卡住2.1卡钻的原因2.1.1在钻进过程中，使用实心钻头时，由于表层土质松软，成孔过快，钻头不旋转，造成“梅花”孔，当偶然一次冲击力较大时，很容易将钻头卡住；2.1.2施工中遇见不良地质情况，如孤石等，在使用“十字形”钻头冲击成孔时造成卡钻；2.1.3钻进中没有控制好方向，形成偏孔卡钻，此种情况在钻孔长度较大、土层硬度不均匀时容易发生；2.1.4钻孔过程中发生塌孔，塌落的土石将钻头卡住；2.2卡钻处理2.2.1在主钢丝绳未断情况下：先用卷扬机使主绳受力绷直（尽可能达到最大程度），然后用吊车吊一重物（如钢轨），当提升到一定高度后，自由下落冲击钻头，这样钻头受到震动，在钢丝绳的拉力下会克服孔内“约束力”而有所松动，然后用卷扬机提出；2.2.2在主钢丝绳已断情况下：先用打捞钩（三面带钩，相间 120度），钩在钻头的打捞环上（打捞环在钻头下 0.5m处），然后使用卷扬机按照以上方法进行打捞；或者将钢丝绳系在钢轨束上，在钢轨束两端使用千斤顶，也可以将钻头顶起。此方法关键是测量好钻头在孔内的深度，以便使打捞钩顺利地钩在打捞环上。3偏孔3.1在冲击法钻孔中，按照施工规范要求，钻孔偏差不能大于 50mm，倾斜度不能大于 1%；一般是由于以下原因造成偏孔：3.1.1由于钻机在孔口位置长时间振动，造成三脚架下沉，使钻机位置偏移形成偏孔；3.1.2由于地质影响原因，桩位土质硬度不均匀，在冲击时钻头偏心受力会形成偏孔；3.2偏孔处理方法3.2.1当偏孔较大超限时，可回填片石、粘土等，然后重新开钻；3.2.2由于地质原因偏孔时，可先调整钻机或三脚架的中心位置，形成反方向的预偏心，此种方法会形成扩孔，造成灌注混凝土浪费；3.3.3加强施工中的观测，发现有偏孔趋势时，及时进行处理。4补桩及其检算：由于施工中的各种原因，会发生断桩或其他事故，而又无法在原位置重新钻孔或钻孔特别困难时，就要进行补桩设计，在向设计部门提供施工方案时，可以参照以下步骤进行：4.1设计资料汇总：主要包括线路等级、桥墩、混凝土梁、人行道结构形式、工程所在地气象、水文资料等。4.2补桩形式拟定：一般有以下（a）、（b）两种形式： 线路方向 线路方向 水流方向水流方向 （a） （b） -废桩 -补桩 原承台尺寸线图一 补桩位置示意图4.3采用静矩法确定新的合力重心一般情况下采用原设计桩长,或者根据下式计算新的桩长（2）：（1）计算单桩受力：Ni=u（N/n）（Ni桩顶轴向力；u系数；N竖向荷载；n桩的根数）；（2）计算桩长：P=1/2 （Ufili）+m0A（P= Ni ；U桩的周长，按成桩直径计算；fi桩侧土的极限摩阻力； li桩长； m0折减系数；A桩底面积； 桩底持力层容许承载力）；4.4将荷载计算、汇总、并简化到基底4.5桩基检算：一般需要计算以下几个方面4.5.1局部冲刷线处的桩基横向位移及转角位移X0=H0/（a3EI）Ax+M0/ （a2EI）Bx ；转角0= H0/（a2EI）A+ M0/ （aEI）B4.5.2桩身弯矩Mmax及应力max计算弯矩Mmax=H0/aAm+M0Bm ；应力max= Mmax/A4.5.3桩侧土的横向抗力计算：任意深度y处的桩侧土的横向抗力为y=（aH0/b0）a+a2M0 Bm ；并画出桩身弯距图，以便检算桩身强度4.5.4桩身强度检算桩身混凝土标号、配筋一般按照原设计执行，或适当加强，也可以不进行此项检算。4.5.5桩基承载力检算根据单桩轴向容许承载力P=1/2（Ufili）+m0A（按设计桩径计算），得到l/d；按照l/d4d、10dl/d4d、l/d10d三种情况分别计算；当P为主力加附加力控制时，允许应力可提高20%。4.5.6承台检算应进行群桩作用、承台抗穿透能力检算；一般情况下也可不进行检算。4.6检算结论以上计算过程应分别按照“一孔轻载”、“一孔重载”、“两孔活载”三种情况，在最不利荷载时满足要求，补桩设计才为合格。4.7以上是孔桩类型为摩擦桩时的计算方法，当孔桩设计为柱桩时，单桩轴向容许承载力按下式计