桥梁钻孔桩技术总结.doc

新建青藏铁路格拉段N14标段DK1250+460DK1257+500施工段开心岭1#特大桥桩基、承台砼施工技术总结中铁一局青藏铁路第二项目经理部工程部2002.10.18工程概况开心岭1号立交特大桥位于沱沱河乡开心岭，青藏公路DK3168+650处。中心里程为DK1253+882，桥梁孔跨样式为19孔32米后张预应力砼梁单线铁路桥,桥全长636.54延长米。本桥为排洪、跨油管、冻土湿地兼立交而设，立交为控制设计。桥梁位于R=800米圆曲线上。桥墩均采用圆端型桥墩，桥梁基础除格台采用明挖基础外，其余均采用125钻孔灌注桩基础，设计总桩长1332M。桥位区地势低缓，格拉两桥台侧为丘陵区，高差不超过15米，自然坡度1530。该桥位于二叠系，地层受区域构造影响，岩体完整性局部受到破坏，引起岩层不均匀风化或不规则风化，硅质胶结岩层大多较完整，呈弱风化，泥钙质胶结岩层大多挤压破碎，呈强风化。在DK1253+980以后为多年冻土区：多年冻土上限2.64.5m。多年冻土地温分区为Tcp-。最大冻结深度：5.0m。该桥位地表有常年流水，流量不大，地下水丰富，除第四系潜水外，主要为分布于砂岩层的多层承压水，浅层承压水隔水层顶板埋深68m，深层承压水隔水层顶板埋深1719m，一般喷出孔口0.30.5m，涌水量0.81.7m3/h。DK1253+980DK1254+190段为冻土湿地，属不良地质地段。施工区处于青藏高原沱沱河沿开心岭处，该区平均海拔4740米以上，高寒缺氧，空气稀薄，含氧量仅为内地的48左右，年平均气温低，仅为3.0-6。年内冻结期长达78个月，即使在暖季，夜间也常常出现负温。年降水量250100，主要集中在69月，而且多以固态（雪、冰雹）形式出现。问题的提出1. 高原冻土区钻孔施工钻机的选择。2. 钻孔施工的时间安排。3. 护筒制作与埋设。4. 钻孔及封孔的施工工艺。问题的解决根据本桥地质特征，参考大量书籍及借鉴先期施工的兄弟单位钻孔经验，决定冻土区摩擦桩基施工采用旋挖钻机干法成孔。融区柱桩采用冲击钻成孔，泥浆护壁。采用水下混凝土灌注法工艺，导管灌注法施工。按保护多年冻土的原则，我们将冻土区的钻孔灌注桩施工时间安排在67月、910月，同时开钻时间选在傍晚。在施工开始前对人员、机械、材料的能力与状态进行评估，选择能力强、经验丰富的人员和性能状态良好的机械进场，确保施工各环节正常有序的进行，尽量减少钻孔时间和成孔后暴露时间。在旋挖钻机选择上，我们进购在行业内有良好信誉的德国宝蛾公司生产的旋挖钻机，有BG22、BG25两种，确保了成孔时间和成孔质量。开钻前，利用全站仪精确测放出桩位，并布设十字护桩。事先将钻机平台换填夯实，钻机下作隔热处理，以免因钻机工作时产生的热量引起冻土融化，导致钻机倾斜，从而引起斜孔。钻孔过程中为防止坍塌须埋设护筒，同时护筒还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩位和钻头导向作用。护筒采用钢护筒，壁厚6mm。焊接成整体。每节护筒长为3.0m。护筒顶应比地面高出30CM，多年冻土区护筒应埋置于天然上限0.5m以下深度，设计护筒埋深为5.0m。在实际施工过程中，我们的护筒埋设深度用以下方法确定：用水准仪对换填后钻机平台地面标高进行测量，与设计地面标高进行对比，二者的差值加上设计护筒长度及护筒露出地面高度得出实际护筒埋深。护筒利用钻机埋设。先用钻机在桩位处挖至护筒底标高，直径比护筒大，下放护筒，保证护筒中心位置。护筒四周对称回填夯实。护筒中心与设计桩位偏差不得大于5CM，斜度不大于1%。在钻进过程中，现场技术人员定期对护筒技术参数进行复核，对孔位、孔径、倾斜度进行检查。钻机操作人员认真做好钻孔记录，注意观察钻机工作状态和检查钻头情况，并根据不同地质情况来更换相应钻头。因故停机时，将钻头提出孔外，并将孔口覆盖，以免外界热量侵入孔内，引起冻土融化造成塌孔。同时我们还考虑到青藏高原气候多变，在钻孔过程中准备了遮阳及遮雨棚，以应对突变的恶劣天气对钻孔施工的影响及对孔内冻土特性的影响。旋挖钻钻孔施工过程中发现在原地面下89m处易塌孔，造成成孔困难，而且在封孔过程中塌孔还可能造成断桩，影响成桩质量。于是我们将护筒加长至11.0m，保证钻孔施工过程顺利进行，同时也保证封孔的顺利进行，成桩质量得到保证。冲击法即用冲击钻带动冲锤，借助锥头自重下落产生的冲击力反复冲击，用泥浆浮起钻渣而形成钻孔。钻孔泥浆由水、膨润土和掺加剂组成，具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，泥浆的作用在于其比重比水大可增大孔壁静水压力，并在孔壁形成一层泥皮，隔断孔内外水流，保护孔壁，防止塌孔。泥浆制备通常采用塑性指标大于25，粒径小于0.005mm，颗粒含量大于50%的粘土，通过泥浆搅拌机械或人工调和储存在泥浆池内，在用泥浆泵输入钻孔内。我们将泥浆比重选择在1.41.6，粘度一般地层以1622S为宜，松散的上部地层以1928S为宜，含砂率在新制泥浆中不大于4，胶体率不小于15，PH值以大于6.5为宜。制浆池、沉淀池、储浆池的选择依据现场情况而定，综合考虑了环保以及施工合理性。立好钻架调整和安装起吊系统，将钻头吊起，徐徐放入护筒内，将钻头准确定位。将粘土投入护筒内进行造浆。利用小冲程开孔，待冲砸至护筒下34.0m时，方可加高冲程正常钻进，45m后，方勤抽渣，钻进中注意观察，保持孔位正确。冲击钻钻孔时，地表层为砾砂层时，加入粒径小于15的片石，顶部抛平，用低冲程冲击，泥浆比重1.6左右，钻进1.01.5M左右再回填1：1的粘土和碎石钻孔过程中若发现失水现象，应及时补水投粘土。开孔时，为将泥浆挤入孔壁，一般不抽渣。当发现泥浆太稠，进尺缓慢，应抽渣换浆。不同地层采用不同冲程：砂砾石及含砂量较多的卵石层，采用中低冲程；在砂卵石层用中等冲程；砂砾石与岩层变化处，为防止偏孔用低冲程。注意检查钻头磨损情况，钻头直径磨损不应超过1.5，及时用耐磨焊条进行补焊，一次补焊不宜过多，以防卡孔。且补焊后在原孔使用时，应用低冲程冲击一段时间，再以较高冲程钻进。冲孔时，每隔34小时，将钻头在孔内上下提放几次，把下面的泥浆拉上来，以护孔壁。成孔检查与清孔：钻孔的直径深度和孔形直接关系到成桩质量，是钻孔桩成败的关键。为此除了在钻孔过程中严谨操作，密切观测监督外，我们在钻孔达到设计要求深度后，对成孔各项技术指标进行认真检查，符合设计要求后，填写终孔检查证。清孔的目的是抽换孔内泥浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底沉积物过厚而降低桩承载能力。其次清孔还为灌注水下混凝土创造良好条件，使测深正确，灌注顺利。旋挖钻清孔直接利用其掏渣筒掏渣进行清孔。冲击钻清孔方法主要有：抽浆掏渣法、喷射清孔法及泥浆置换钻渣清孔法。我们采用换浆掏渣法。清孔时，注意应及时向孔内注入清水或纯泥浆，保持孔内水头，避免塌孔。清孔应认真操作，不得以加深孔深来代替清孔。泥浆比重应控制在1.11.3之间，含砂率小于4。清孔的标准：灌注混凝土前，应测量沉渣的厚度，柱桩一般不大于10CM，摩擦桩一般不大于30CM。钢筋笼制作与安装：钢筋笼加工所用钢筋除进行实验室的拉伸和冷弯外，在现场应对每批钢筋的外观进行检查，主要包括；钢筋表面不得有裂纹，结疤和折叠；钢筋在加工前应调直，表面的油污，漆污，水泥浆和用锤敲击能剥落的浮皮，铁锈等均应清除干净，钢筋应平直，无局部折曲。热轧钢筋的接头，应符合设计要求。当设计无要求时，采用电弧焊连接，搭接接头的配置在任何截面内都应与临近的钢筋保持适当距离。钢筋接头应设置在承受应力较小处，并应分散布置。配置在“同一截面”内受力钢筋接头的截面面积，占受力钢筋总截面积的百分率，不得超过50%。钢筋笼的制作在钢筋场统一提前下料，钢筋笼上端的弯钩在未成型前完成，避免以后弯筋困难。为使钢筋笼与孔壁保持设计距离，在其上下端及中部每隔一定距离于同一截面上对称设置定位钢筋。钢筋笼安设利用吊车安装。起吊时，用双吊点，吊点位置选择恰当。设在加强箍筋处，保证钢筋笼起吊不致变形。吊入钢筋笼时，应对准孔位轻放，慢放，避免碰撞孔壁，以免引起塌孔，若遇阻碍，可徐起徐落和正反旋转使之下放，不可野蛮下放，避免引起塌孔。钢筋笼入孔后，要牢固定位，定位标高应准确，允许误差+5CM并使钢筋笼底部处于悬吊状态下灌注水下混凝土。并应采取措施防止灌注混凝土时下落或被混凝土顶托上升。灌注完毕后，待桩上部混凝土初凝后，即解除钢筋笼的固定措施，以便使钢筋笼随混凝土收缩，避免粘结力的损失。桩身混凝土施工：桩身混凝土采用导管法施工，拔塞法灌注封底混凝土。导管采用直径30CM壁厚3mm的钢导管，管节中间节长2.0m，底节长3.6m。管节间采用法兰盘螺栓连接，导管使用前我们进行了试拼装，拔塞实验顺利通过，施工时严格按试拼的位置安装。导管试拼后，应封闭两端，充水加压，检查导管有无漏水现象。导管各节的长度不宜过大，连接应可靠而又便于装拼，以保证拆卸时中断灌注时间最短。导管底口距孔底应保持为0.30.5m。每次浇注完成后，将导管冲洗干净。导管使用前拼装时，我们都将上下法兰盘接触面清理干净，均匀涂抹黄油，加垫橡胶垫后用螺栓带紧，确保使用过程中不漏水。灌注水下混凝土时，混凝土的储存量要满足首批混凝土入孔后，导管埋深在1.52.0m，不超过3.0m的规定。灌注过程中设专人经常测量灌注深度和埋入深度，适时提升和拆除导管，提升导管应缓慢进行，不可过猛过速，防止造成断桩。灌注接近结束时，再拔最后一节导管时，速度要慢，防止桩顶沉淀的浓泥浆挤入形成泥心。桩顶灌注高度要超出设计标高0.51.0m，以后凿除此浮浆以保证混凝土质量。在混凝土技术指标要求：1.要使混凝土有良好的和易性，水下混凝土的塌落度采用1822CM，使用级配良好的河砂，碎石。砂控制为中，粗砂。碎石粒径控制在14CM。2.水泥用量比其他混凝土增加20%。3.必须保证灌注工作的连续性，在任何情况下不得中断灌注。在灌注过程中，应经常测量混凝土表面的标高，正确掌握导管的提升量。导管下端务必埋入混凝土内，埋入深度一般不小于1.0m。4.水下混凝土的流动性，要综合考虑到对混凝土质量的要求，水头的大小，浇注面积的大小，基底有无障碍物因素来决定。一般只要处理得当，可以保证封底混凝土的防水性能。结束语综合近半年的高原冻土区钻孔桩施工过程，我们取得了很大的成功，各桩基经低应变无损检测均达I类桩标准。同时也积累了许多宝贵经验。简述如下：认真学习高原冻土有关知识，了解冻土特性，制订有针对性又合理的施工组织设计；选择合适的钻孔机械；选派有经验、能力强的人员负责施工各环节工作；选择合理的施工时间段；各项准备工作充分，工序衔接快速合理；严格按高原冻土区桥涵施工技术细则及相关施工规范进行施工。在施工过程中，发现问题，及时找原因，制订解决方案，及时解决。编写人： 静国锋 日期：2002.10.18承台施工 待桩基检测合格后即可进行承台施工。根据桥梁中心线和墩台的纵横轴线，定出基础边线的定位点，再放线画出基坑的开挖范围。基坑开挖：基坑开挖一般分为无水基坑的开挖和有水基坑的开挖。无水基坑的施工方法对一般小桥涵的基础工程量不大，可用人力施工方法；本桥基础工程，基坑深，基坑平面尺寸较大，挖方量大，可用人工配合机械施工方法。在无水型基坑施工过程中我们做到了以下几点：1、在基坑顶缘四周适当距离处设置截水沟，并防止沟渗水，以避免地表水冲刷坑壁，影响坑壁定性。2、坑壁边缘留有护道，静荷载距边缘不小于0.5m，动荷载距坑边缘不小于1.0m，垂直坑壁边缘的护道还应适当增宽；水文条件欠佳时应有加固措施。3、应经常注意观察坑边缘石上有无裂缝，坑壁有无松散塌落现象发生，以确保安全施工。4、基坑施工不可持续时间过长，自开挖至基础完成，应抓紧时间连续施工。5、如用机械开挖基坑，挖基坑底时，应保留不小于30cm厚度的底层，用人工挖至基底标高，进行换填施工。换填料按设计要求选择，平整，夯实。6、基坑应尽量在少雨季节施工。有水基坑开挖时采用的施工方法是围堰法。围堰的主要作用是防水和围水，还起到支撑施工平台和基坑坑壁的作用。围堰必须满足以下要求：1、围堰顶高宜高出施工期间最高水位70cm。最底不小于50cm，用于防御地下水围堰宜高出水位或地面20-40cm。2、围堰外型应适应水流排泄，大小不应压缩流水断面过多，以免拥水过高影响围堰安全。围堰内型应适应基础施工的要求，并留有适当的工作面积。堰身断面尺寸应保证有足够的强度和稳定性，使基坑开挖后，围堰不致发生破裂、滑动倾裂。3、围堰要求防水严密，应尽量采取措施防止或减少渗漏，以减轻排水工作。基坑排水：我们采用用基坑排水的方法集水坑排水法。此法除严重流沙外，一般情况下均可适用。集水坑的大小，主要根据渗水量大小而定。集水坑一般设在下游位置，坑深应大于进水龙头高度，用编织袋围护，外加木笼维护，以防止泥沙阻塞吸水龙头。基底检验与处理：基坑开挖并处理完毕应首先由施工人员自检合格后填写地基检验表。检验的目的在于，确保地基的容许承载力大小、基坑位置、标高是否与设计相符，以确保基础的强度与稳定性，不致发生滑移，下沉等病害。基底检验的主要内容：1、基底平面尺寸，位置和基底标高；2、基底土质均匀性；3、地基稳定性和承载力大小；