黄土地区钻孔桩施工技术总结

1、黄土地区钻孔桩施工技术总结大西铁路客运专线洪洞跨汾河特大桥位于临汾市洪洞县境内，地处黄土高原汾河平原。大桥北起洪洞县明姜镇罗家坪村DK477+352.43，南至龙马乡新庄村DK497+170.42，桥梁全桥长19.82km，共计603个墩（台），6397根桩基（桩基均为摩擦桩，直径分为1m、1.25m、1.5m三种）。其中32m简支梁538孔，24m简支梁39孔，29m异形梁1孔，32+48+32连续梁4联，48+80+48连续梁1联，40+64+40连续梁1联3，60+100+60连续梁2联。桥址区地层为第四系全新统人工堆积杂填土，填土，冲积粗圆砾土、细圆砾土和上更新统冲击层，中更新统冲击层

2、。地下水主要为第四系孔隙潜水，受大气降水及汾河水补给，不具承压性。地下水埋深约为4-18米，水位随季节变化2-5米。地震动峰值加速度为0.2g，反应谱特征周期0.35s，地场类别为类，最大冻土深度0.56米。洪洞跨汾河特大桥全部由中铁三局六公司承建，桩基主要由旋挖钻机施工，旋挖钻扭矩从150-280不等，个别墩台由冲击钻施工。施工总体规划如下：每个旋挖钻机每阶段循环施工2-4个墩台，设置一个泥浆池，配备一个配电箱（初期配备发电机），一台20t吊车，一台3m³装载机，以及旋挖钻钻孔及混凝土灌注配套设备。钢筋笼由钢筋场生产运送至施工现场整体吊装安放，施工过程中由技术员进行安全质量控制。钻

3、孔桩施工技术控制过程如下：1、泥浆池选址开挖及泥浆质量控制泥浆池选址一般在钻机施工循环作业面的中间部位，地势比桩顶地面略低，以利于泥浆排放循环。泥浆池总容量为桩基混凝土总量的3倍左右，泥浆池过小在混凝土灌注过程中容易溢出，过大则产生各种不必要的浪费。泥浆制备是钻孔桩施工的关键工序，泥浆质量的好坏直接影响到成孔质量、成孔等待时间及灌注质量。制备泥浆时尽可能使泥浆充分循环，保证膨润土等添加剂与水充分融合。泥浆性能指标应符合下列规定：泥浆比重：入孔泥浆比重一般为1.051.15。黏度：一般地层1622s，松散易坍地层1928s。含砂率：新制泥浆不大于2%。胶体率：不小于95%。PH值：大于6.5。为

4、提高泥浆黏度和胶体率，可在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等，其掺量须经试验确定。松散易坍地层时可根据实际情况放大泥浆比重，但最大不得超过1.3。泥浆池使用时由于地层渗漏及出渣损失应不断补充水及外加剂，在补充过程中应经常检测泥浆参数，尽可能将泥浆参数控制在理论范围内。2、导管试拼试压导管在第一次使用前及更换工地使用时应进行导管试拼及试压，导管试拼长度不小于灌注使用长度，试拼应选择地势平坦，导管摆放不影响施工交通的位置。试拼前在地面摆放方木轨道，便于导管加压旋滚。导管拼装完毕后灌满清水，一端封死，一端只预留加压气孔。导管加压可采用小型空压机或者氧气瓶进行加压，加压压力值不小于1.5倍导管最大埋深处水

5、压，即压力值P1.5gh，其中=1.0×103kg/m³，g=9.8N/kg，即P14700h Pa。导管加压完毕后保持压力15min，并旋滚导管不小于180°，无水渗漏则表明该导管可以使用。3、放设桩位放设桩位前应对场地进行平整和压实，便于钻机就位及混凝土灌注。放设桩位后应进行复核，保证无误后方可进行钻孔施工。钻孔前应对桩位放设护桩，正常情况下沿孔位四周设置四个护桩即可，以便于护筒定位、钻进过程中钻头重新定位。4、安装护筒钻机就位后即可安装护筒。护筒直径宜大于钻孔直径30-40cm，过小影响钻进，过大则桩头过大不宜破除。埋设深度根据地层而定，最小埋深不宜小于2m

6、。护筒埋设完毕顶部高于地面30cm。护筒埋深直接决定孔口质量，护筒埋深小，护筒下部容易坍塌，增加沉渣，因此而形成的大头桩不仅浪费混凝土，而且给破除桩头增加不必要的工程量。护筒埋深过大则不宜拔出。护筒安装完毕后应开挖泥浆通道并安置好泥浆泵及入孔泥浆管。5、钻进及成孔钻进前应对钻机进行检查，确定钻机状态良好后方可开始钻进。钻机在钻进过程应根据不同地层选择不同钻头，黄土及粘土宜采用旋转斗，卵石层可采用旋挖斗也可使用短螺旋。旋挖钻在钻进过程无法循环泥浆，但应保持孔内泥浆水头高度，防止塌孔。钻进过程中对渣样进行采集并核对地层地质情况。成孔后对其孔径、孔深、沉渣及垂直度进行检查，合格后方可安放钢筋笼，安装

7、导管。孔径检查：孔径检查采用笼式探孔器检测，其外径不小于桩基的设计直径，长度等于孔径46倍。检测时，将检孔器吊起，孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅表明孔径符合要求。孔深检查：孔深检查采用标准测绳检测，测绳使用前应用钢尺进行校核。沉渣检查：孔底沉渣用两次测锤检测，一次测锤采用圆锥形平底测锤，底部直径1315cm，锤高2022cm，质量46kg。二次测锤在一次测锤相同位置进行测量，采用圆柱形测锤检测，直径1315cm，锤高35cm，质量46kg，两次检测后进行测长对照，长度差控制在10cm之内，沉渣厚度满足要求。竖直度检查：竖直度检查采用测锤法检测，将测锤缓缓吊入孔底，然后缓慢移

8、动测锤感觉测锤碰到孔壁，量取该位置时测绳到护筒的距离及测绳长度，根据测绳长度及测绳到护筒的距离算出垂直度；这样沿孔壁反复量测46个位置，然后将几个数值综合比较得出最终的孔身垂直度。6、安装钢筋笼及导管钢筋笼较应根据实际长度确定一次或者分节制作吊装入孔。分节制作的节数及长度视钢筋笼总长而定，一般分节长度为18m-25m。节段钢筋笼主筋下料应预留搭接长度及考虑同一截面的主筋接头率满足设计及规范要求，节段钢筋笼成型并经检查合格后，由吊车吊起第一节钢筋笼，下至最后一根加强筋断面时，用两根钢管平等对穿其中，压在孔口两侧枕木上，再将第二节钢筋笼吊起使其中心与第一节钢筋笼中心及桩孔中心重合，两主筋接头对正，

9、接头采用单面搭接焊连接。钢筋笼安装时应精确计算吊筋长度，保证钢筋笼高程位准确。钢筋笼垫块数量应满足设计要求，保证定位准确。对于护筒埋设深度超过承台底面的可采用增加最上层垫块尺寸或者在设计桩头以上部位焊接U型定位钢筋，保证钢筋笼孔口定位准确。安装导管时一般最下端为4m导管，其混凝土出口端要打磨光滑，以利于混凝土灌注。中间采用2m标准管，顶部为1m及0.5m短管，以便于调整长度。导管安装时应检查连接用胶圈，保证其连接严密，导管安装结束后导管底部距离孔底30-50cm。导管安装完毕后利用导管进行清孔。清孔后沉渣厚度小于10cm（设计值），泥浆参数为：比重小于1.1，粘度16-20s，含砂率小于2%，

10、旋挖钻黄土地区小桩经成孔一般清孔30min左右即可达到要求。7、混凝土灌注混凝土灌注前在导管顶部安装封底漏斗，漏斗容量应不小于2m桩长混凝土方量。漏斗安装完毕后在导管内安放充气球蛋，再用铁板封住导管口。混凝土运送到现场后应对其塌落度及含气量进行检查，塌落度为180±20mm，含气量大于2%（根据混凝土抗冻等级确定），合格后将漏斗洒水湿润，然后卸放混凝土。待漏斗内混凝土卸满后即可拉出铁板，观察混凝土下落封底情况。若充气球蛋从孔内浮出则证明封底顺利，可继续灌注。混凝土灌注过程中应尽量保持导管埋深在2-5m，过小则容易将导管拔出混凝土表面造成断桩，过大则混凝土不宜灌注。混凝土要连续灌注，每

11、相邻两车间隔时间不宜超过30min，当混凝土供应间隔时每10min左右应上下抖动导管，保持导管附近的混凝土有较好的和易性，利于灌注。当混凝土灌注至桩顶标高时应加强对混凝土表面高程的测量，尽可能将桩头控制在设计标高以上0.5m-1.0m。桩基施工过程中常见的问题及处理方法：1、无法顺利钻进形成原因：一种情况为土层坚固，钻头无法钻进；另一种情况是钻头打滑，钻头尖端无法楔入土层。解决方法：当钻头所在地层为卵石层及风化岩层时应选择更换短螺旋钻头，将卵石及风化岩层掏松后再用旋转斗出渣；当钻头处于粘土层出现钻头打滑现象时，可向孔内投入砖头或者小石块等再继续钻进，可消除钻头打滑的现象。2、卡钻形成原因：一种

12、情况为在粘土类地层钻进时进尺过大，导致钻头被土层吸住；另一种情况是钻头卡在岩石孔隙中。解决方法：当旋挖钻机发生卡钻时要首先核对卡钻地层的地质情况。若果为粘土类则不要硬提钻头，防止发生钢丝绳拉断现象。应采取左右扭动钻头的方法，扰动土层，待土层松动后再缓缓提出钻头。当钻头无法扭动及提出时可采取用小型冲击钻沿钻杆四周冲击钻头，待土层松动后再提出钻头。 预防措施：在粘土层中控制钻进进尺是防止卡钻的主要措施。3、漏浆形成原因：主要原因为地层中存在孔隙或者裂缝，泥浆随孔隙或裂缝流出。另外地下水位低也会导致泥浆渗透损失。解决方法：在钻孔现场准备一定数量的黄土，发生漏浆时应将钻头提起一定高度，然后向孔内投入黄

13、土，再反转落下钻头，将黄土充分搅拌开，堵住漏浆孔隙。如果现场缺少黄土也可直接投入整袋的膨润土、水泥等，再用钻头将包装袋搅碎，堵住漏浆孔隙。对于地下水位低导致泥浆渗透损失大的可采取在泥浆中添加锯末、纤维材料等，同时增大泥浆稠度，在泥浆渗透时形成复合护壁，防止漏浆。预防措施：增大泥浆稠度；在孔隙地层钻进时缩短单次钻进进尺，防止突发的快速漏浆。4、塌孔形成原因：主要为土层自稳能力差，钻孔时土体一侧临空，土体失去支持力导致下滑塌方；或者土体遇水性能改变失去自稳能力导致塌方；另外机械振动也有一定的影响。解决方法：在钻孔过程中的塌孔的，应根据塌方数量及塌方类型选择合适的方案，对于小范围小方量的塌方，可以直

14、接用钻头掏出；如果埋住钻头不能提出的，可以使用大功率泥浆泵进行冲孔，将埋住钻头的泥土用泥浆循环的方式清除，直至能提出钻头；如果是卵石类地层塌方，可采用小型掏渣筒进行清除。如果塌方数量大，或者孔口已经塌陷的，可采用黄土回填，孔口用三七灰土或者1：5水泥搅拌土回填，一个星期后可重新开钻。预防措施：一般可采取增大泥浆比重，增加护筒长度，加快施工速度缩短空孔留放时间来防止塌孔。5、浮笼形成原因：造成浮笼的原因主要是混凝土灌注速度过快，导管埋深较大，混凝土上返冲力使钢筋笼浮起。解决方法：对于浮笼高度小于10cm的，可不做处理；对于浮笼较大的，可采取快拔慢插导管的方式使钢筋笼下落回位。预防措施：预防浮笼主

15、要靠控制混凝土的灌注速度及导管埋深，对于全笼（整个桩基均设有钢筋笼）的桩基，封底混凝土数量不宜过大，封底后混凝土缓慢灌注，待混凝土顶面上升一定高度后拔出一节导管，使导管口底部有一定数量的混凝土埋住钢筋笼时再恢复正常速度灌注。对于半笼（只有桩基上半部设有钢筋笼）的桩基，当混凝土灌注至钢筋笼底面时放缓灌注速度，待一部分钢筋笼埋入混凝土，并且导管口底部提高至钢筋笼底面以上一定高度时再恢复正常灌注速度。6、灌注过程中断桩形成原因：导管口拔出混凝土表面。解决方法：通常采用重新埋入导管的方法，俗称：“二次插管法”，步骤如下： 、将导管埋入混凝土0-0.5m。、灌注混凝土，灌注方量约等于导管的总容积，将导管

16、内充满混凝土，并记录混凝土顶面上升高度。、将导管向下插2m左右。、灌注混凝土。注意此时混凝土顶面应以混合物下底面高程为准（即混凝土顶面高程减去第一次灌注时混凝土上升高度），而不是测绳测得的混凝土顶面。、灌注结束，拔出导管及护筒。施工过程如下图： “二次插管法”会浪费一部分混凝土，并且给破除桩头增加了工作量。另外采用“二次插管法”时应注意计算及操作必须准确，并且在施工过程中要保证导管有足够的埋深，否则可能造成桩基质量等级下降甚至接桩断桩。另外条件具备时也可以采用抽浆法：首先将导管插入混凝土面以下4-5m，沿导管内部放下一台小型泥浆泵，然后开动泥浆泵抽出泥浆，泥浆完全抽出后即可继续灌注混凝土。采用

17、抽浆法时应注意导管尽量插深，防止混凝土返入导管后顶面下降露出导管底口造成接桩断桩。当混凝土顶面标高接近灌注标高时发生的断桩也可直接用泥浆泵抽出泥浆，采取适当的防护措施后用人工清孔的方式清除混凝土表面的沉渣，混凝土浮浆，待混凝土终凝后对其顶面进行凿毛，然后按处理短桩头的方法进行干空灌注，完成接桩。7、短桩头形成原因：混凝土顶面测量不准确，导致桩顶高程低；或者由于桩头质量差，凿除低质量混凝土后桩头高程降低到设计顶面以下。处理方法：对于桩头高程低于设计值较小的（一般不超过50cm），可将桩头附近挖开，露出坚固的混凝土桩头15cm，去除桩头顶面及侧面泥土等杂物，待浇筑承台时一起灌注混凝土，使桩头、承台

18、联接成一个整体。对于桩头高程低于设计值较大的，应首先确认桩基整体质量是否符合要求，确认符合要求后应立即进行接桩，具体施工步骤如下：、首先进行防护开挖，挖出桩头后对桩头质量进行检查，凿除浮浆、夹泥混凝土层，露出坚固的石子，清理掉松动的混凝土块、石子。然后将桩头侧面20侧面范围用砂纸打磨干净。再用空压机风管吹掉浮砂，使混凝土表面清洁。、将弯曲的钢筋调直调正，绑扎好箍筋，同时清除钢筋表面杂物。恢复钢筋笼设计原状。、安装钢护筒。安装前对桩头位置进行放线，保证护筒位置准确，护筒直径宜比桩径大30cm左右，护筒安装与桩头重叠长度不宜20cm，垂直度误差小于1%。安装完毕后护筒顶部高程应高出设计桩顶30cm以