京承高速怀河大桥桩基卵砾层旋挖站施工的工艺控制

1、.京承高速怀河大桥桩基卵砾层旋挖站施工的工艺控制宝安西乡网站建设 dlong 摘要：钻孔灌注桩施工工艺已经十分成熟，本文重点介绍了悬挖钻机在卵砾层中的施工工艺重点介绍。 1 工程概述 怀河大桥上部设计为11-30m简支T梁；斜梁角度为60度；全桥宽35m，分为左右两幅。单幅下部结构采用双柱式墩，单墩分离式承台，桩基础，桥台为肋板式扩大基础。桩基直径为1.2m；桩长为25m；怀河大桥的地质情况为：层:33.726.7，卵石、圆砾；层：26.722.3，细中砂；层：22.313.3，卵石、圆砾；层：13.37.0，亚粘土；层：7.04.4，卵石、圆砾；层：4.4-4.3，亚粘土；层：-4.3-6.

2、5，卵石、圆砾。 2 施工工序 2.1 首先用全站仪利用极坐标法定出桩位中心，并在中心桩附近适当位置的纵横方向上各设置两排保护桩。 2.2 埋设钢护筒， 配制钻孔泥浆。护筒外围采用粘性土夯实，防止地表水渗漏，埋设完毕后测量护筒顶标高，作为控制钻孔深度的依据。旋挖钻机采用优质化学泥浆护壁，主要材料为：膨润土粉、纯碱（碳酸钠）、水。配合比可根据试桩时调整的配合比来进行配比。 配制程序：水膨润土粉碳酸钠 然后钻进施工，钻进过程中及时向孔内补充泥浆，泥浆面确保低于原地面约20cm左右，并注意每隔10分钟检测一次泥浆的各项指标，如泥浆有损耗、漏失或指标不符合要求时，及时补充合格泥浆。钻进至砂层时适当调整

3、泥浆配比，增强泥浆的附着能力；调整钻头钻进速度，穿越砂层地质时，宜缓慢、匀速；减小泥浆流对孔壁的冲刷作用。以维护孔壁稳定，最大限度防止坍孔，减少钻头的磨损。钻头直径要经常检查。 2.3 桩孔钻至设计标高后，用探孔器检查成孔的孔径、孔深和倾斜度。然后采用换浆法清孔；清孔符合要求后，把检测合格的钢筋笼用炮车运至桩位旁。并人工配合一台25T吊车吊放钢筋笼，钢筋笼采用整节安装。钢筋笼总重量为2.416T，经计算25T吊车完全可以满足钢筋笼的吊装施工。钢筋笼顶部通过钢筋与护筒口焊接相连，以预防钢筋笼在砼灌注过程中上浮。 2.4 灌注混凝土采用水下导管法。导管上口接2.3m3左右的料斗，每根桩需要29m3

4、砼，首盘料经计算为2.2m3砼。用砼搅拌运输车配合汽车吊、吊斗灌注，作业要连续紧凑进行，经常探测孔内混凝土面的高度，及时调整导管的埋深。成桩后人工凿除桩头松散混凝土，并用无破损检验法检测钻孔桩的成桩质量。 2.5 桩基施工过程中所产生的泥浆及挖出的弃土要用汽车运走，以免污染环境。 3 施工工艺 旋挖钻成孔施工工艺，其成孔原理是在一个可闭合开启的钻斗的侧边和底部，镶焊切削刀具，受到伸缩钻杆旋转驱动的作用，对挖掘土层进行旋转切削，并将切削后的土渣装进钻斗，然后将孔外卸土提出，照此循环形成桩孔。旋挖钻成孔施工的程控速度快、扭距大，而且不会产生较大的振动和噪音；但也有不足之处，如果粘性较大的粘土和淤泥

5、土层采用这种方法施工，会增大回转阻力，降低钻进效率，而且极易糊钻。砂卵砾石层、硬土、砂性土、软中硬基岩、粉土和填土等地层的施工如果采用这种施工工艺，则可避免产生过多的桩孔沉渣，而且孔壁泥皮薄，桩侧摩阻力发挥好。 抓岩式、圆锥底（锅底）式、多刃切削式等几种旋挖钻斗都是施工中常用的施工机械，主要采用干作业成孔灌注、泥浆护壁成孔灌注两种施工方法。其中，前者系采用套管跟进干式旋挖成孔，拔套管和混凝土灌注应该同时进行，工艺流程比较顺利，且易于操控。相较于前者，泥浆护壁旋挖成孔灌注工艺方法则稍显复杂，操作起来也不方便。 全液压旋挖钻机整机具有高度的自动化性能，主要根据其指示灯操控钻机的钻孔中心和水平、垂直

6、度，而且控制室也配备了钻进深度指示仪。全液压旋挖钻机的工作效率较高，所以施工前必须妥善安排各施工环节的施工活动，做好调配工作，以连续、顺利地完成工艺流程。此外，还要按照旋挖成孔的成孔原理和每一道工艺流程，重点控制关键程序的施工活动。 3.1 旋挖成孔（泥浆护壁）灌注桩施工工艺流程（略） 3.2 钻斗升降速度 循环钻孔和旋挖成孔在成孔原理上存在很大的差别。前者是依靠泥浆循环护壁，使泥浆携带渣沉淀在地表而实现的；而后者则是利用钻斗挖装岩土并将其提升卸到地表，护壁采用稳定液或套筒。稳定液护壁情况下，钻斗抬升或下降引起浆水运动，会冲刷孔壁或粘附在孔壁上，便成为了问题的关键点。根据水动力学概念可以分析出

7、，边界层的边壁出现大幅度的变形，造成能量耗损，如果这种变形得不到及时的改善，也就是不能改变钻斗的形状和大小，就应该对钻斗升降的速度进行控制。通过砂层时，因为施工中的泥浆极易被污染而增大了含砂率，无法顺利控制泥浆指标，为了避免塌孔问题的出现，钻进时必须对各类泥浆指标进行实时监控，并补充性能达标的泥浆。 如果钻探到了砂层，就应该变档换速，并通过液压缩进装置进行加压，操作时注意轻压慢转，使孔壁保持稳定状态，从而最大限度的避免钻头磨损。钻进35回次就要对水平、垂直仪器进行调整，尽量让气泡居中，以确保成孔垂直度在1/100以下。钻进时，随时对钻斗进行检查，重点检查中钻探到粗砂较密和砾石层时的钻斗情况，及

8、时更换严重磨损的钻点，从而保证钻孔孔径符合施工规范。 钻斗钻进截面积A与钻斗外侧切削刀具回转的截面积a的比例A/a，随桩径增大而增大；提升钻斗会增大泥浆在孔壁和钻斗间的流动速度，同时发生压力激动，最终导致孔壁坍塌。鉴于此，施工单位必须以桩径为依据来设定钻斗的升降速度，如果桩径过大，就要更加严格的控制钻斗的升降情况。 斗截面积A与外切刀回转面积a之比A/a 钻斗升降速度参考值 3.3 稳定液（泥浆） 若旋挖成孔使用稳定液护壁的施工方法，则为了保持孔壁的稳定性能，确保孔底沉渣达到施工要求，使用的化学泥浆护壁的质量必须要好。旋挖作业的过程中，先要确保泥浆液面高度符合要求，泥浆柱压力才有可能满足设计规

9、范，同时用泥浆补充灌注孔；在灌注混凝土的施工中，最好预先安排好泥浆回收再利用的途径，以免废弃泥浆污染环境。 本工程配浆材料及配比为：水：膨润土：碳酸纳=1：0.06：0.0004 配制程序为：水膨润土粉碳酸纳 性能：粘度22-30秒，比重1.05-1.20，含砂率4%， 成孔后泥浆指标基本如下： 4h后泥浆指标： 底部比重：1.08 粘度：28 中部比重：1.07 粘度：25 顶部比重：1.06 粘度：23 泥浆流失量：终孔8h和24h的时候，泥浆面下降的幅度分别为23cm和70cm。 泥浆的粘着力：长为18m的长螺纹钢放入成孔泥浆24h再取出，泥浆并未粘着在螺纹钢表面。 3.4 旋挖作业其他

10、要点 参照地层情况选用合适的钻斗类型结构。楔形齿、小切削角、小刃角、齿宽稍大适用于软土层施工；较大切削角、较窄的弯曲齿套适用于硬土层；而齿间距较大的比较适合粘土层施工，这样能减少糊钻现象的产生。 硬层的钻探，如果回次进尺深度过小，且斗内钻渣很少，就可将钻斗换成小直径筒形齿状的或采用短螺旋钻，先钻一小孔，之后采用钻斗钻进；也可以先松动硬岩土层，再下钻斗捞渣。可采用短螺旋钻钻进姜石层，注意反转回钻，尽量在不扰动孔壁的前提下松动土层。 钻进砂砾石层，将一定量的粘土球提前投入孔内，以保持孔壁的稳定性；钻斗下钻到孔内，装闭合阀板，从而在提升钻斗的过程中尽量避免底部有砂砾石漏落。 3.5 清孔 如果钻进到

11、与桩底设计标高相距两、三米左右的距离，操作人员应尽快验孔，通过测绳测定周边四点的平均值，据此控制孔深；如果钻进到规范中要求的孔深，将挡砂板装设在钻斗底部，用它捞取散落的原状土和砂。终孔后，对泥浆的各项指标进行检测，尽快将导管、钢筋笼下放。在水下进行混凝土灌注的施工，首先对孔底沉渣厚度进行检测，如果沉渣厚度大于设计要求，就应该通过泵吸法抽出孔底沉渣。 旋挖钻进到施工所要求的终孔标高时，钻斗继续在原处旋转数圈，用钻斗挖装孔底虚土，起钻后清理干净孔底的虚土。下放到钢筋笼后，对孔底沉渣进行检测，若沉渣量大于规范中规定的沉渣量，还要二次清孔。根据施工现场的具体情况来分析，成孔24h后，必须将沉渣厚度控制

12、在25cm以内。 3.6 现场管理 全液压旋挖钻机设备具有较高的自动化水平，但也需要严格管理。一方面，在施工活动开始前就应该提前做好各项施工准备。尤其是施工机械的自重和总动力都很大，因此必须严格按照施工要求加固现场桩位的地基。另一方面，施工中做好各项检测，并如实记录，尤其要将地质层作为记录重点。因为钻进速度较快，而各种资料是迅速调整其各工艺细节的主要依据。此外，工程现场的管理要侧重钢筋笼及混凝土施工、钻斗的升降速度以及稳定液的管理。 3.7 注意事项 泥浆护壁旋挖成孔施工中，根据桩径与地质层情况，控制钻斗升降速度是成败的关键。 旋挖钻机作为现时性能突出的新设备，在使用时应做好相配套的现场管理，

13、方可使其性能得到充分发挥。 弃渣处理 桩基施工过程中所产生的弃渣要进行妥善处理，以避免环境污染。弃渣在现场处理后清运出现场，由自卸车运至业主指定地点。 钻孔事故的预防及处理 a坍孔 坍孔原因： 埋设护筒的深度过小、下端孔口漏水、孔口周围的地面被水浸泡、坍塌，或钻机直接与护筒接触，孔口在振动的作用下坍塌，坍孔的范围也逐步扩大； 松软砂层钻进进尺过快； 吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。 坍孔的预防和处理： 如果在松散的粉沙土和流沙中开展钻探施工，就要注意进尺速度。 若孔口坍塌，则尽快将护筒拆掉，同时回填钻孔，将护筒埋设好再开始钻进； 若孔内坍塌，则要查明坍塌位置，然后采用粘土、砂回填，混合物到坍孔以上12

14、m的部位，如果坍孔现象严重，则要全部回填，回填密实以后再继续钻进； 严格控制冲程高度； 对钢筋笼骨架进行吊装的过程中，要与钻孔中心对准竖直插入，不要和孔壁发生碰撞。 b钻孔偏斜 偏斜原因： 钻孔中与有大的探头石、孤石； 在软硬地层交界且有一定倾斜度的部位，岩面倾斜处钻进，或在粒径过大或过小的砂卵石层中钻进，钻头会不均匀受力； 预防和处理： 安装钻机起重滑轮缘、护筒中心应在一条竖直线上，同时定时检查和纠偏； 如果钻进施工是在倾斜的软、硬地层中进行，就要特别注意进尺速度，尽量保持低速钻进，或用片卵石回填后再钻进； 通过探孔器验孔，并对钻孔偏斜情况作出准确的判断，在偏斜部位吊住钻头上下反复扫孔，以纠

15、正钻孔位置。若偏斜程度较大，则要采用砂粘土回填偏斜部位，回填密实后再钻进。 c扩孔和缩孔 孔壁坍塌会导致扩孔，如果只是孔内局部坍塌而导致的扩孔，可能会增大混凝土灌注量，钻孔如果仍满足规定的施工深度就无需处理。如果因扩孔后继续坍塌而妨碍了钻进施工，就要根据塌孔事故的流程进行处理。 3.8 钻孔桩成孔质量标准见验收标准 3.9 混凝土灌注 3.9.1 钢筋笼的制作和安装 钢筋笼在固定模台上加工成形。接头采用双面搭接焊，按图纸制作好主筋和加强箍筋后，先在加强箍筋“+”方向点焊主筋，待电焊加固后，再绑扎箍筋。制作成型后，请监理工程师验收，做好签证工作。钢筋笼采用整节制作吊装。钢筋笼的保护层采用十字设置

16、圆型导向块，间距不大于2m。为防止钢筋笼上浮，采取焊接钢管或粗钢筋在平台上。 3.9.2 导管架设 待钢筋笼吊装就位后，既搭设平台下放钢管。导管采用25m内径，卡环连接，在使用前应进行水密、承压、接头抗拉等检验。 3.9.3 混凝土灌注 在混凝土灌注之前首先计算出首批灌注砼的数量，具体计算方法见附一切准备就绪，清孔完成，经监理工程师同意后，尽快进行混凝土灌注作业。混凝土采用商品混凝土，入孔坍落度控制在1822cm之间，混凝土运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度，如不符合要求，应进行二次拌和，二次拌和仍不符合要求时，不得使用。灌注采用导管进行，首批混凝土拌和物下落后，灌注作业要持续进行，中间不

17、得停顿，并经常探测孔内混凝土面的高度，及时调整导管的埋深，导管埋深控制在26m（导管口距混凝土面不小于2m），当混凝土面接近钢筋笼底部时，宜保持导管有较大的埋深，并放缓灌注速度，以减少混凝土的冲击力，避免钢筋笼上浮。为保证桩顶混凝土的质量，灌注的桩顶标高比设计标高高出0.8m；为保证混凝土强度，多余部分接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层。在混凝土灌注过程中，如实认真填写混凝土灌注施工记录，在灌注将近结束时，应采用钢筋或其他可靠工具检查灌注高度，并核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的灌注高度是否正确。 3.9.4 截除桩头 桩基强度达到要求后，凿处桩头的浮渣，桩经过检验合格后，再将桩头砼凿除至设计标高。 附:首批灌注砼的数量应满足导管首次埋置深度(1.0m)和填充导管底部需要见下图，所需砼数量可参考如下公式计算: V=D2/4(H1+H2)+d2/4h1 式中:V灌注首批砼所