自重湿陷性黄土地区桥梁钻孔桩施工工艺改良

1、自重湿陷性黄土地区桥梁钻孔桩施工工艺改良摘要：桥梁钻孔桩在自重湿陷性黄土地区施工中，自重湿陷性黄土遇水后发生 显著湿陷性沉降变形，其所拌制的泥浆护壁效果差，易造成钢护筒位移、倾斜、 掉落，钻孔桩塌孔、缩径等质量问题，本文通过对钢护筒、泥浆池布置和泥浆制 备进行工艺改良，有效的解决了自重湿陷性黄土地区桥梁钻孔桩施工的质量问题。关键词：自重湿陷性黄土；钢护筒加长；铺设塑料布；膨润土；火碱；纤维 素制浆工程概况新建城际铁路机场至法门寺是关中城市群城际铁路网的重要组成部分，是陕 西省十三五重点建设项目路线全长140.145km。新建机场至法门寺线控制工 程站前工程施工XFB-TJ01标段起讫里程为DK

2、29+372.95DK32+240.75，起点为召 公镇官道村、途经法门镇建和村、终点为法门镇斜里村，线路全长2.87km，桥梁 全长 2.290km。施工工艺改良背景本标段桥梁工程所处位置主要为自重湿陷性黄土，自重湿陷性黄土在天然状 态下具有肉眼可见的孔隙，呈松散多孔结构状态，孔隙比一般在1.0以上，并常 有因生物作用形成的管状孔隙，而且垂直节理发育，以粉粒为主，富含碳酸钙， 透水性强，干燥状态下具有较高的强度和具有较低的压缩性，浸水后土体结构破 坏，发生显著湿陷性沉降变形。这种土质的钻孔桩施工与其他土质的钻孔桩处理 相比，施工难度大，进度慢，施工程序复杂，耗用时间长，保证良好的成桩施工 效

3、率及成桩质量非常困难。针对此种不良地质情况，为提高桩基施工现场质量安全管理水平，提高桩基 钻孔桩成桩质量和作业效能，使桩基钻孔施工更加经济合理，降低其施工成本。 我们对桩基钻孔施工工艺进行了改良。施工工艺改良措施钢护筒制作与埋设本标段桥梁工程地处自重湿陷性黄土地区，土在天然含水率条件下一般具有 较高的强度，具有较低的压缩性。但在覆盖土层的自重压力或者在自重压力和附 加压力的共同作用下，一旦受水浸湿，土的结构迅速破坏，承载力急剧降低，随 之产生显著的附加下沉，极易造成钢护筒在钻孔施工中出现因顶部塌陷而引起的 位移、倾斜、掉落等问题，影响桩基施工质量。为解决此类问题，我们采取将钢护筒长度加长的方法

4、，以确保钻孔桩成孔质 量和作业效能。图1制作成品的加长钢护筒传统施工方法一般采用长度为1.52.5m的钢护筒。结合施工现场实际情况， 本标段钻孔桩施工所采用的钢护筒，长度以伸入设计桩顶标高以下30cm为宜， 一般为44.5m，使用16mm20mm厚的钢板制作，护筒内径比钻头大20cm， 护筒的顶部开设12个高30cm，宽20cm的溢浆口，并设置吊环，护筒下部设 置刃角。钢护筒采用挖孔埋设或填筑埋设，护筒埋设时，护筒顶端高出原地面50cm， 测量人员放样确定护筒中心，护筒平面中心位置与桩中心偏差不得大于5cm，倾 斜度不大于1%。钢护筒定位完成回填时，为确保钢护筒位置准确，采用粘土换填钢护筒周围

5、自重湿陷性黄土，并分层回填夯实，防止钢护筒出现位移、掉落。泥浆池布置及泥浆制备由于自重湿陷性黄土在天然状态下具有肉眼可见的孔隙，孔隙比一般在1.0 以上，所以泥浆在孔隙比很大的自重湿陷性黄土中可能渗漏到土层中，从而导致 泥浆加固孔壁的作用较差，造成钻孔桩塌孔、缩颈等质量问题。因此我们采取以 下措施，以提高泥浆护壁质量。.泥浆循环系统布置根据旋挖钻的作业特点和地质的特性，按照一台旋挖钻、一个泥浆池、若干 个墩位（数量根据地形等因素确定）进行组合施工，墩位与泥浆池之间用塑料布覆 盖的泥浆槽进行排浆，泥浆池内侧铺设塑料布，防止泥浆渗入土体污染环境。泥 浆循环系统布置根据现场和周围环境统筹安排，泥浆池

6、设在墩（台）之间。泥浆池 由制浆池、沉淀池、储浆池组成，泥浆池顶面标高比护筒顶低0.5m，以利于泥浆 回流畅通。制浆池、沉淀池、储浆池间顶部设1m宽隔离带，每24个墩位共用 1个泥浆池。由制浆池负责制浆，泥浆槽将钻孔桩流出泥浆导入沉淀池，再通过 泥浆泵将沉淀池中沉淀后的优质泥浆流入储浆池循环使用。图2泥浆池布置.膨润土制浆传统钻孔施工时一般采用原状土拌制泥浆，但在自重湿陷性黄土地区施工， 采用原状土制浆会导致钻孔桩成孔后孔底沉渣量大，原状土护壁效果较差，极易 出现塌孔、缩孔等质量事故。针对自重湿陷性黄土的特殊地质，为确保钻孔桩成 桩质量，我们采用以膨润土制浆为主，火碱及纤维素辅助的制浆措施。图

7、3膨润土搅拌制浆（1）泥浆材料：泥浆制备采用膨润土、火碱、纤维素制浆，配比为；水：膨润 土：火碱：纤维素=1:0.36:0.02:0.03，例如100m3泥浆，需要100m3水，36t膨润 土，2t火碱，3t纤维素，泥浆指标必须满足规范要求。泥浆性能指标及参数选用：入孔泥浆比重为：1.051.15；黏度：一般地层1622s，松散易坍地层1928s；胶体率：不小于95%；含砂率：新制泥浆不大于4%； PH值：应大于 6.5。严格执行工程质量三检制”，即：自检、互检、交接检三级检查验收制度， 对施工过程中所有工序，特别是涉及隐蔽的工序，必须严格进行班组自检、技术 负责人互检和专职质检人员交接检，经

8、层层检验合格后方可报请监理工程师检查， 经监理工程师检查合格后才能转入下道工序施工。图4现场泥浆指标检测质量、安全保证措施严格执行工程质量三检制”，即：自检、互检、交接检三级检查验收制度， 对施工过程中所有工序，特别是涉及隐蔽的工序，必须严格进行班组自检、技术 负责人互检和专职质检人员交接检，经层层检验合格后方可报请监理工程师检查， 经监理工程师检查合格后才能转入下道工序施工。图5二检制配备的技术人员应全天候跟踪作业，专职质检人员应检查到位，对不符合设 计及验收标准要求的坚决进行整改。定期召开桩基质量分析会，由质量、技术管理和施工班组人员参加，对桩基 施工存在的质量问题进行全面分析，提出具有针

9、对性的解决措施，确保桩基施工 质量。图6桩基质量专题会质量保证宣誓仪式严格控制钢护筒制作长度，确保钢护筒底面伸入设计桩顶标高以下30cm，对 因使用次数较多出现变形或损坏的钢护筒，定期进行整修，必要时予以更换。钢 护筒埋设时，严格按照要求对钢护筒周围采用粘土分层回填夯实，换填深度不小 于护筒刃角下0.5m，确保在钻孔桩施工中，钢护筒不出现位移、掉落及泥浆四流 等现象。现场作业人员制备泥浆时应严格按照配比进行拌制，并由现场试验人员对拌 制完成泥浆进行检测，合格后方可注入孔内。同时要求现场技术人员在钻孔桩施 工过程中加强对泥浆指标的检测次数，严格控制泥浆质量。对所有参建职工进行岗前安全教育培训，使

10、人人熟知和掌握安全知识，始终 贯穿在施工全过程中。特殊岗位和技术工种，如安全员、质检员、机械操作员等执证上岗。配齐配 足劳动安全防护用品，确保施工现场安全防护到位。在施工现场设安全标志，危险作业区悬挂基坑危险、请勿靠近”、“禁止通 行”、“禁止翻越等安全警示标志。过渡道路两端应按规定设防护栏及警告标志。实施效果通过在桩基施工中采用加长钢护筒，避免了因自重湿陷性黄土遇水承载力降 低造成的在钻孔施工中钢护筒出现因顶部塌陷而引起的位移、倾斜、掉落等问题， 使桩基钻孔过程中钢护筒和孔口土体始终保持稳定。采用以膨润土制浆为主，火碱及纤维素辅助的制浆措施后，使桩基孔壁形成 完整的泥浆保护薄膜，解决了在自重湿陷性黄土中因原土制浆护壁效果差造成的 缩