横槎不特大桥桩基础施工技术.doc

横槎不特大桥桩基础施工技术林黎明（福建福州 350001）摘要：介绍了在不深流急、地质复杂情况下桩基础施工的有关技术及遇到问题的处理与预防。关键词：筑岛围堰；复杂地质；桩基础；施工1工程概况横槎不特大桥位于江西省景婺黄高速公路B2合同段，中心里程为K35+164.5，全桥总长667.32m，宽20m。大桥上结构为1935m简支转连续装配式部分预应力钢筋混凝土箱型梁，共247片，下部结构03#，919#为钻孔桩，48#为扩大基础，肋板式桥台，柱式桥墩、其中1.2m钻孔桩320延米，1.8m钻孔桩1050延米，全桥圬工量16090.5m3。该桥河床以下6m范围内全为卵石及漂石，透水性极强。桥区地表水及地下水极其丰富，孔隙潜水、空隙成压水和裂隙水，相互影响，互相补给，局部底层尚有构造含水带，各类水系间均构成水力联系，而且大桥所经地质为断裂构造，裂隙发育，岩层、岩质变化无规律，同一桩位同一标高处有两种岩质存在，而且岩质软硬不一，下有软弱层、松散层及孤石，地质情况极其复杂。2主要技术难点及题处理2.1筑岛围堰由于桥区为一砂场，原河床已被破坏，河床以下6m范围内均为采砂剩余的大粒卵石，透水性极强，同时水深流急，无法直接形成作业平台，经多次论证，决定采用围堰筑岛方案。在迎水面采用钢丝木笼。围堰形成后，强行排水，待位降一定高度，在围堰内侧用挖掘机把河床下部的大卵石挖出，安放止水带，止水带外侧回填粘土，与外侧围堰构成整体，达到之水效果。对迎水面配合压浆进行密实。2.2挖孔桩施工位于主河槽的1618#孔位采用人工挖孔的方法施工，每次开挖1.0m深，用15cm厚C25混凝土护圈现浇护壁，依次向下呈倒挂梯形，孔内积水用潜水泵抽排，孔壁渗水量较大时，在混凝土护圈或孔壁内埋插软塑料导管引水，挖至弱风化岩层时用适量炸药爆破。2.3钻孔桩施工2.3.1泥浆护壁本桥采用优质复合泥浆护壁，由于桥区岩层构造复杂，施工中为达到泥浆护壁的预定效果及加速岩层裂隙处封闭环的形成，选择护壁材料至关重要，通过反复实践，材料满足以下要求：（1）粘土泥浆选用水化快、造浆能力强、粘度大、含砂率低的优质粘土，其技术指标为胶体率95%，含砂率4%，造浆能力25l/kg,塑性指数18%。（2）水泥遇到松散地层时，护壁材料中要加水泥，以提高泥浆的粘度，增强护壁能力，水泥的掺量为粘土重量的1/81/5。（3）烧碱按粘土重量的23%掺加。（4）锯木屑为了提高泥浆的悬浮能力，在粘土中掺入适量的木屑。（5）CMC（纤维素）2.3.2卵石层钻进钻进采用两种钻机，一种为YKC冲击钻，一种为压轮钻。对冲击钻不采卵石影响，调整好冲程即可，对于压轮钻，遇到大块卵石即无法下钻，此时需提起钻头，用专用的半月形打捞器打捞后再钻进，此时要调整好钻压及转速，以保证钻杆处于垂直状态，以防扩孔。.岩石层钻进钻机进入弱风化岩层，进尺缓慢，此时对冲击钻要调整好冲程，同时加大钻头、钢丝绳及各连接件的检查力度，以防钻头磨损大造成缩孔及掉钻、卡钻现象，对压轮钻，调整好钻压及钻速：理论压力为450500kN,转速为67r/min。同时加大钻具特别是滚刀的检查，以防滚刀脱落，影响钻进。2.4钻孔中问题处理2.4.1防急流冲刷由于9#墩的4根桩处于迎水面及人工筑岛部分，桩与桩之间地层贯通性强，且直接受河水急流冲刷，为防止刚灌注完毕的混凝土桩受急流冲刷，采取了两项措施：（1）压浆在筑岛时压浆，增加密实度，降低透水度性；（2）下钢护筒既防止坍孔，又起阻止河水冲刷污染桩身作用。2.4.2漏浆在钻孔过程中，当护筒底部处理不当或钻孔通过透水性较强的桩位、地层时，常会出现不同程度的漏浆，如不及时采取措施，可能会发生坍孔、埋钻等问题。遇到漏浆时应立即提出钻头，向孔内补浆或补水，保持孔内浆（水）面高度，然后查明原因，进行处理，方法有：（1）当护筒底部发生漏浆时，采取加大护筒深度，用粘土加固封闭护筒周围缝隙的办法，以防止地表水渗入桩孔，同时往钢护内回填粘土和小片石，至高出同底1.0m再用小冲砸，以加固护筒底部孔壁，达到堵漏的目的。防止措施是在钻孔过程中尽量避免钻头、掏渣筒与护筒碰撞而造成护筒松动。（2）当漏浆发生在透水性强的地层或裂隙部位时，采用加大泥浆比重，改善泥浆性能和控制钻进速度等措施进行处理；通过松散地层发生漏浆时，可将泥浆比重增大到1.51.6之间。2.4.3孔底孤石9-3#桩在钻进过程中，发现卡钻现象严重，而且钻杆摇晃幅度很大，无法进尺，经分析以为球尺刀脱落，提钻头检查无脱落，用电磁铁打捞无结果。为判明孔底情况，采用孔内下1.70m钢护筒，对孔底高压射浆，发现无渣排出，同时孔底标高没有变化，潜水员水下触摸，没有发现任何物体，用钢钎插，发现孔底坚硬，由此分析认为整个孔底存在表面不平的“胶粘石”需重新钻孔。严格控制钻压，经过了36h努力，终于通过60cm厚的“胶粘石”层，经钻渣检查，证明判断是正确的。2.4.4软弱下卧层及松散层11-4#桩钻进过程中，突然发现钻进速度自动加快，进尺情况异常，而且泥浆水头突然下降，此时赶紧提钻头，向孔内注水、造浆，稳注水头。经钻渣及现场情况分析，可能遇有软弱下卧层及松散层。针对此情况，调整钻压及钻进速度，并时刻观察水头情况，经渣样分析，确实为软弱风化层，厚度大3m。2.4.5斜孔、偏孔的预防及处理在钻13-3#桩是，由于该处岩层破碎、裂隙发育，且同一桩位同一标高存在两种不同岩质，一侧为花岗斑岩，一侧为风化砂岩，两种岩质软硬不一。虽经回填片石并用小冲程冲砸，效果不明显。后改用填充速凝混凝土至斜孔顶上0.5m处，待其凝固后重新钻孔，效果很好。为防止斜孔、偏孔，要经常检查钻机底座是否平稳；同时要控制钻进速度，尤其在倾斜岩面上钻孔，一定要采用小冲程，反复回填片石；钢丝绳要勤松勤放，每次放2cm左右；经常检查钻孔的垂直度，用检孔器每1m检查一次。2.4.6卡钻的处理在钻9-4#孔时，碰到软弱层中的“探头石”，使钻头倾斜，侧卧孔底，造成卡钻。处理过程：下打捞钩，钩住保险绳，和主绳仪器采用两点提升法，未获成功；换浆，清除沉渣，用打捞钩捆绑炸药送至钻头刃脚处，在孔底进行微量爆破，钻头被提起，但刃脚被炸掉一块，后用电磁铁捞出。2.4.7“探头石”处理针对9-4#孔德“探头石”，钻头下去时受到冲击，缩回软弱层，钻头上升时，“探头石”又出来卡住钻头。为此，改用直径1.0m的小钻头，确定“探头石”的位置，采用水下爆破的方法处理，未成功，后灌注高标号水下混凝土，将“探头石”封住，再用小冲程钻进，获得成功。2.4.8掉钻问题处理本桥在钻进过程中共发生过三次掉钻。根据现场实际可分为钻头垂直及倾斜两种情况：（1）对于垂直钻头，可直接用打捞钻杆（端头有倒钩）钩住后捞出；对于不易钩住的钻头，可加工一个简易打捞器，用20钢筋加工一圆圈，直径稍大于钻头顶部尺寸，将40牵引钢丝绳做成活套，用扎丝绑扎在圆圈上，用掏渣筒做导向，待确认圆圈套住钻头后，缓慢收紧牵引钢丝绳，随着扎丝的拉断，活套便锁住钻头。（2）于倾斜较严重，无法套用活套的钻头。强行抽水，人下去挂钢丝绳。潜水员水下绑扎打捞。爆破松动法。2.4.9滚刀脱落判断滚刀脱落的方法：（1）钻进过程中伴有剧烈的跳动，提离孔底1个滚刀的高度后，转动恢复正常；（2）在特定的位置，钻具提起后无法落回原位；（3）有时钻具落回孔底，钻杆倾斜其原因为：滚刀架与刀盘的焊接不好；滚刀与滚刀架的螺栓断裂；钻压过大，转速过高；厂家生产的滚刀质量不合要求等。预防及处理措施：采用质量好的滚刀，加强对焊接及螺栓连接的检查，对磨损严重的滚刀及时更换，钻压、转速不能太大。滚刀的打捞一般采用电磁铁打捞。2.5清孔为了保证桩身混凝土与岩面有良好的接触，采用二次造浆，二次清孔德措施。同时尽量增加循环路径长度，缩短钢筋笼的安装时间，二次清孔后立即灌注混凝土。（1）一次清孔：当钻孔达到设计标高后（钻头深度），用掏渣筒掏渣，在用平板测锤测量深度，两深度之差即为沉渣厚度。当沉渣厚度在5cm范围内时，进行二次造浆，必要时可加水泥，泥浆比重控制在1.061.07，粘度1720s，含砂率0.5%。二次造浆是防止掏渣时泥浆比重大大减小，沉渣沉淀速度快，待钢筋笼下完、焊好时间较长，再用掏渣筒掏渣时，下沉的沉渣浮不起来，不能满足设计要求。（2）二次清孔：待钢筋笼定位焊接好后，进行第二次清孔，用掏渣筒将孔底沉渣荡起，进行清孔，达到要求后立即下导管，进行混凝土灌注，必要时采用射浆反循环清孔法，用七级泵向孔底射浆，压力1.41.6MPa,使孔底沉渣成漂浮状态，同时混凝土导管内插入32胶管进行空气反循环清孔，经常移动位置，四周清扫，直至孔底无沉渣。2.6预防钢筋笼上浮钢筋笼上浮主要原因是导管埋深控制不好及钢筋笼的撑杆刚度不够。处理措施是：（1）控制导管底口德位置及埋深，在混凝土接近钢筋笼底口时，加大导管埋深，并减缓灌注速度；（2）加强撑杆刚度；（3）将钢筋笼笼上部用16圆钢焊至钢护筒上。2.7混凝土灌注混凝土灌注采用经过水泌试验的300mm的卡口式快速连接导管，有效容积为10m3的集料斗，采用砍球法进行灌注。灌注过程中经