某黄河大桥泥浆护壁成孔技术

xx大桥油田泥浆护壁成孔技术1引言随着科学技术的发展，公路和铁路桥梁建设中钻孔桩的长度和桩径越来越大，大家对成孔的钻机和钻具变化注意较多，而对钻孔护壁的技术研究较少。没有高效可靠的护壁液将不能保证钻孔桩穿越极为复杂的覆盖层的孔壁稳定，也不能提高钻速和确保成孔的质量。在xx铁路xx大桥的钻孔施工中,根据大桥不通航，无法使用水上设备的特点，采取水中围堰筑岛，粘土泥浆护壁钻孔，由于覆盖层为较厚的淤泥和粉砂层，在试钻中连续有两根桩塌孔，试用了很多常规方法都不见成效。后改进钻进方法和运用油田泥浆护壁成孔，避免了长钢护筒的打设，取得了无一塌孔的效果,为完善钻孔桩在淤泥和粉砂层的不良地质的成孔工艺有借鉴作用。2工程概况xx铁路南延段续建工程xx大桥全长303.7m，平坡直线，结构类型为12-24m后张法预应力混凝土梁桥。跨越xx和越河两河。主体下部1#～11#墩均为钢筋混凝土圆形桥墩，墩高2.0m～9.0m，袁台和淮台为耳墙式桥台。墩台均为钻孔灌注桩基础，桩径Φ1.0m，共54根，最大桩长为28m，共计1402m。袁台、淮台、5#墩、6#墩位于岸上，1#～4#、7#～11#墩承台均在河床以下，其中2#墩承台底标高1.59m，水面标高为9.20m，最大水深6.6m，施工难度较大。xx大桥布置见“图一”。3施工方法图一xx大桥原施工设计方案采用草袋围堰，由于施工时正值雨季，水位很高，废黄河为泻洪河流，越河水量受上游活动坝水电站影响，调节两河的能动性均不大，加上工期紧，因此无法实施。经过方案比较，利用中间坝堤上的土方，变更方案为水中围堰筑岛，在筑岛平台上进行桩基及承台施工，采用正循环回转钻孔，由两河四岸分别向中间合拢，灌注水下混凝土成桩，在筑岛平台上预制钢筋混凝土沉井射水下沉，封底后进行承台施工。3.1钻孔方案的选择对于位于河岸上的袁台、淮台、5#墩、6#墩桩基础均采用常规方法施工。1#～4#，7#～11#墩桩基础全在水中，虽然经过围堰筑岛，但筑岛的填料为砂粘土，透水性较强，在水面以下，土体遇水饱和，呈半流塑状态。根据地质资料显示，水中钻孔桩穿越较为复杂的覆盖层,其中淤泥层2-4m,粉砂层10-22m。如按常规方法，在水中筑岛，位于河道内的桩基基础施工，钢护筒必须打（埋）设至河床以下0.5m左右。2#墩位处河床标高为2.6m，据此2#墩基础的钢护筒长度需达到8.1m左右，但施工受到以下客观条件的限制：（1）xx及越河均不通航，无法使用水上设备。（2）为保证两河泻洪和发电的功能，筑岛体均独立填筑设置，岛体之间采用钢管搭设的便桥连接，无法通行车辆和振动锤等机具。（3）每个筑岛体面上尺寸为10m×10m，工作面较小，施工不便。引细捏（匹4寇）工期要坟求紧迫，手工程成本钩较高。伙糕俱因此，经肺研究确定厉水中墩钻淋孔桩使用看直径冰为肚Φ丹1.2厨m细，长度仅粗为嫌3.0蓝m效的短钢护辅筒（进入胳水位以狂下雨1.0数m搜），以便迟于采用人淘工开挖埋哀设。但由凑于护筒埋否设深度较外浅，河床筹覆盖层为皂淤泥和粉袍砂地质，某在试钻中异连续有两龄根桩塌孔盟，试用了胆很多常规笼方法都不粮见成效，芳最后决定线采用油田到泥浆护壁具和改进钻谅孔方法成情孔，施工迅流程如街“不图二肾”乳。施工准备施工准备直径为Φ60cm小钻头开孔直径为Φ60cm小钻头开孔加入粘土和15%的42.5#水泥，钻锥倒钻。岛面至河床下加入粘土和15%的42.5#水泥，钻锥倒钻。岛面至河床下2m内低档慢速钻进采用油田泥浆循环采用油田泥浆循环河床2m河床2m以下正常钻进至标高直径为Φ直径为Φ100cm大钻头扩孔正常钻进至标高正常钻进至标高探孔器探孔探孔器探孔清清孔水下混凝土灌注等水下混凝土灌注等福晋贺软图二发3.2弟旬主要施工全步骤挥3.2.某1际补施工准备铁（跃1攀）筑岛面笋平整和布宴置：建立琴完善的净再化循环泥颜浆系统，烦泥浆循环东的好坏在迅很大程度紧上影响钻伏孔效率，巾循环系统柳主要包括煌：萝A惠、祝钻利用两河押中间的坝共堤设置沉协淀池、制害浆池和储重浆池；哈B袋、供哨高杰8朴m指的泥浆储辉浆塔捐（轻20m活3鸽）；旬C数、土2X-鸣10春0揪泥浆净化攀器，每小拨时处理泥量蹈100桂m慢3州，净化除璃浆效率可地达糟到健90门%拥，渣料筛高分能掏力各2轧0铅～家60t/愚h鸦（随土层抗而定），截筛分出渣完料含水率朽小拆于朵30高%倡。设备外桑形尺面寸旨3.0沉m×2.磁2m×2紫.4孝m阵，英重客3讲t哑；桃饭D柴、传测在钢管便天桥上安装私储浆塔到端钻孔桩位烂和从钻孔鸭桩位到岸纠边的沉淀低池和沉淀锁池间的输叮送管冒道已150踏m毯。罪（至2盖）桩位测杜量：整平荐筑岛面符唱合要求后除，即进行映测量放桩眉位。壳（戏3茎）埋设护言筒：短钢悉护筒采咐用厚5m厕m首钢板卷制智而成，任长名3.0愤m暑，直接用肥人工挖土猫埋设，护兼筒周围采泻用粘土回桃填并夯实敞，严防护槐筒倾斜漏羊水变形，举短钢护筒恼倾斜偏差忍控制继在照1亏%齐以内，护贼筒中心偏尿差控制型在梳5c花m桐以内。周（殖4牲）钻机就泥位：采仔用舒GPS-赖1榜0著型正循环宏回旋转钻及机，控制盗钻杆中心忧偏差虹在涌2c井m旧以内。钻抬机安装稳克固，严防仰钻机钻孔详时倾斜或冈偏移。湾归3.2.矩2冻帝钻孔茂（弱1烂）小钻头但开孔：采养用直径师为咬Φ吴60c吹m盖的小钻头简开孔，在漠岛面至河瓶床驼下患2蜡m米内低档慢滩速钻进，重控制钻速神在浮10-1两5rad践/mi承n愁。向孔中忠倒入粘土达和制15涉%担的交42.5隶#供水泥的混痛合物，并稻使钻锥倒述钻，使胶驰泥混合物车挤入孔壁震形成坚固将的泥皮护津壁。泻（去2垮）调制油洲田泥浆：哄油田泥浆问全称是聚迷丙烯胺不翁分散低固忘相泥浆（屡简丹称井P.H.鞭H产）。其配遍制在泥浆萄里能使钻摄碴处于不脊分散的絮车凝状态易涉于被清除地去，从而蛋保持泥浆搁的不分散竞低相固、挡低密度、语低粘度的蒸性能。舱A湾、油田泥颤浆的主要矮特点是：辟a丙、能提高验钻进速度赔：使泥浆反的比重下男降怜到哑1.03吉-1.1选0双，比重小泊对钻头所乏产生的阻少力小，结佣果使钻速笔上升，机葵械效率可格提血高泼40伯%勾，成孔速士度提掌高群20扬%新。胀b熄、延长机蚕械寿命：踪油田泥浆么循环沉淀迅净化后，涌钻头切削旱的阻力减斩小，减轻睁设备的部观件磨损。忽c顷、孔径顺宽直：使用备油田泥浆追钻孔，由技于它固相盏含量低、淘泥浆渗漏仍少，有利母孔壁的稳驼定，使孔裂壁顺直，潮扩孔率小糟。品d卡、有效防员止孔漏和该堵漏：由圾于油田泥厕浆密度低傅、低失水啄、高矿化引、泥浆触虫变性能较膀强，所以孕在整个过市程中遇有申渗漏性漏料失地层亦坛能发挥防呢漏堵漏的盟作用。湾e罚、能降低纵钻孔成本喂：油田泥湿浆采用化椒学絮凝剂缓量仅为泥干浆液反的剩0.00炕03蓬%尼，钻孔速丑度快，加亏上泥浆的臣循环净化辩能重复利掀用，故大则幅度地降鬼低了钻孔娘的总成本尝。探B邀、油田泥鸽浆的配比变：油田泥按浆的基本含原料是优孩质膨润土榴。其配置宵比例为：饺水骄100k弃g级、膨润贱土示6k哪g申～糟8k希g紫、膨润土法质晴量起5传%予的碳酸钠靠（抬Na摇2漠CO篮3煤纯碱）、躺膨润土质帮量张0.3善%财的羟基纤醋维素择（赵C.M.炕C准）和泥浆颤量款30pp挥m样（百万分画之一）聚科丙烯酰胺筋水解溶液容。由于膨男润土造浆兽率特别高节（大1仅t目可哀造苏1桑0得～愈20m屑3宇泥浆），摧是粘土降的箭4吊～健8爽倍，所以局使脚用馆P.H.禽P队的总造价免并不高。替C危、油田泥片浆的性能钱指标详见葛下表。锄油田泥浆斩性能表上项目肌相对密度鄙粘瓶度僚(禽S)居静德胆切露力做(炉pa)炉含攀砂补仗率腾(叶%)雄酸欢碱巷寄度恶PH蜓胶体岂率愤(纸%)采失水却率耻(元mL/3秋0m梳in)合泥塔疑皮谊诉厚煮(烤mm)斧稳定性肆数值眼1.0寇3贫～候1.10牺1累8殃～针22在2.5炒＜溉2%绢8-10幅＞写98重1仙4狡～舍20跃＜厉2赞＜扭0.03烈（驶3被）钻进：贸河办床阿2激m现以下采用采小钻头正炊常钻进，丢打开泥浆犯泵破坏钻矿头底部土守层并浮起背钻碴作泥男浆循环，荒钻进过程灰中保持孔谣内油田泥配浆标高，薯并经常检路查泥浆的艰各项性能疗指标，及派时进行调骨整。堡3.2.芽3灯颂大钻头扩写孔距小钻头钻招至标高后勒，立即换脊用直径臣为土100c谊m霸的大钻头私扩孔正常夸钻进至标现高。硬3.2.秃4团颤探孔器探厌孔碎成孔后在犬下钢筋笼栗之前采用减探孔器探撞孔，探孔维器采链用色姿Φ度1鼻6毙的钢筋加润工而成，途长度淘为角4.5则m姑，两端呈厕锥形，直敲径范为裹100c衰m璃。吊入孔悦内使圆笼稼中心与钻概孔中心符闷合，如上籍下各处均秤无拦阻，夫则说明钻降孔直径和俊竖直度符钓合要求，甚否则应重殖新安装钻脊头扫孔直荒至符合施捧工规范要奔求。烤3.2.捉5密博清孔释钻孔完成仅后还有一败道重要工迟序是清孔岗。即要将三符合标准摇的新鲜泥蝇浆在灌注走水下混凝忠土前注入抖孔内不小月于贩3猴m贤，籍以保厌证桩尖不兔沉淀。仪3.2.律6促嫁水下混凝崖土灌注喝清孔并吊备装钢筋笼毕后进行水续下混凝土葱灌注。浇搜注水下混亦凝土所排统出的泥浆未再用泵打钳回沉淀拍池管,义除渣处理立后再泵上虾泥浆塔循番环使用。伍3.3悬误施工注意快事项齿3.3.船1暗驳护筒内的即静水压力光不小龙于粥0.02巴MP爪a擦(声即护筒高细出筑岛外梢水位不小绳于鞋2m别)妨。块恼3.3.哄2严绢在孔口周呼围不得放帆置重物或惯剧烈振动溪，避免塌考孔。棚3.3.欧3敞呼钻机在钻详进过程中开不得中途浙停顿。亮3.3.粪4歪高钻进中，桶对所造油苗田泥浆的很全部性能王指标进行射试验，随句时检验泥复浆粘度、坦比重和含或砂率，记炼录并控制载。乳3.3.垄5粘饶提高工作景效率，缩辛短成孔后贴的施工时病间。成孔夫后，立即茎进行钢筋三笼吊装和腿清孔等工坊序施工，测在各项技狂术指标符腿合设计和伟施工规范泄要求的情黑况下，进孤行水下混滴凝土灌注业。黑4途互经济分析筒由于膨润贪土的单价亏较高算（见16不0冻元露/遗t障），粘土营便宜肌（仙3撤0慌元宗/强t碑），所以魔常造成油沉田泥浆价句格较高。恩实际上由册于两者造锁浆率相差私十分悬殊绢，所以正脂好相反，漏油田泥浆繁反而便宜辣。哗x骡x百大桥使用饲的情况进业行经济比慌较如下表浇：态（搬200机2权年价）伟油田泥浆旧与粘土泥妇浆经济比贿较一览表织项长率膜目扛油田泥浆辉粘土泥浆紧计划泥浆委量性（症m刊3舰）桂1890浅1890矮造浆率瞧（茎m塑3厌/绒吨）腥15断2伏回收利用模泥浆潮（室m眼3释）富1134狂756亡实际耗用枯泥浆旁（颂m陷3印）扇756艇1134榜人工费（妻万元）藏4甘6糟材料费（奸万元）忍1.1胜2默设备费（投万元）飘5蝶8率费用合计虑（万元）偏10.1画16辫注：计划再泥浆量寒：跃5无4竭根恐×25m付3书×1.4愁=189鹊0m穷3眉；容油田泥浆繁回收率匠：哲0.吹6箭；粘土泥陆浆回收率权：露0.对4俗；付回收利用拜泥雁浆银=铺计划泥浆若量资×哨回收率；矛实际耗用电泥犬浆刊=凝计划用泥执浆启-患回收利用需泥浆。就另外，普辰通粘土泥陆浆不能保教证深水、贪不良地层筹钻孔的安降全，如果仓塌一个孔数，则损失玻就牢达联5薄万元。5结论确x怠x谅大桥全灿部两5多4披根钻孔桩帆在钻进及矛灌注过程源中均未出比现塌孔和臣渗漏现象触。魂由摆阔挽慰南京紫金铁地基工程引技术研究雕有限公司营对昌x太x倘大桥的全岭部腾5抗4揭根钻孔灌接注桩的低培应变动检石测结果为宪：惕A奋类桩拥为贿5葵4棵根，占测焦桩数遣的朴100瓜%魂；由业主污组织的淮汇安市工程抬检测中心愿对大塞桥套4野4报根钻孔灌梯注桩的低典应变动