积石峡水电站黄河大桥钻孔灌注桩施工技术

积石峡水电站对外公路黄河大桥钻孔灌注桩施工技术曹双利1安世德2（1黄河上游水电开发有限责任公司2青海禹天监理咨询西宁810008）【摘要】由于在亚粘土填土层、强风化含砾粉砂岩、碎石、块石、亚粘土较多的第四系全新统坡积层等地质条件下钻孔成桩时极易缩径、塌孔、斜孔、溶洞等工程恶性缺陷，本文结合工程实际，通过及时采取调整泥浆比重、补焊钻头确保其直径要求、回填片石（或卵石）法处理斜孔、灌注砂浆法处理溶洞、对不同地层采用不同的钻进速度等切实可行的技术措施和施工工艺，保证钻孔桩质量符合要求，促使后续各工序顺利衔接，着重介绍了钻孔过程中的一些做法和经验。【关键词】钻孔施工技术正向重力式冲击钻机成孔灌注桩作为一种成熟的桩基施工工艺已被广泛采用，但在实际施工过程中，往往由于针对不同地质情况所采用的工艺及控制指标掌握不准，尤其在碰到亚粘土填土层、强风化含砾粉砂岩、含碎石、块石、亚粘土较多的第四系全新统坡积层等地质条件时，容易出现扩孔系数大、缩径、塌孔、斜孔、溶洞等问题，造成一次性成孔率低、工效不高，甚至影响成桩质量。1.桥梁工程概况积石峡水电站对外公路黄河大桥位于积石峡水电站大坝下游的黄河上，桥梁起点桩号为K0+015，终点桩号为K0+157.253，桥梁总长142.253米，桥梁孔径布置为36+63+28米连续刚构+1×8米T形组合梁，桥面宽度14米，设计荷载为汽-80级和挂-300级。横截面为单箱单室箱形截面，根部梁高4.0米，跨中梁高为2米，从距墩中心3米处到跨中按1.8次抛物线变化。箱梁顶板宽14米，底板宽7.0米，翼缘板悬臂长为3.5米，全桥仅O号块及边跨端部设置横隔板。上部结构采用三向预应力体系。桥梁下部构造：左岸O号桥台为桩基础配盖梁式轻型桥台，其中桩基础为4根直径D=1.4米的钻孔灌注桩；1号、2号主墩采用双薄壁空心墩，桥墩高21.0米，墩壁厚50厘米或75厘米，桥墩横向与箱梁底部同宽为7.0米，顺桥向尺寸总宽为6.0米，每片壁厚宽2.0米，间距2.0米。承台尺寸为8.0×7.5×3.0米，每个承台下设置4根D=2.0米钻孔灌注桩；3号过渡墩为柱桩配盖梁，其中3根D=1.4米钻孔灌注桩用系梁联结；右岸4号桥台为柱桩埋置式桥台，其中盖梁下设8根D=1.2米钻孔灌注桩。全桥总计23根钻孔灌注桩，其中除1号主墩桩基为嵌岩桩外，其余均为摩擦桩。从设计地质情况看，左岸0号桥台0.00～12.00米为填土层，成分以亚粘土为主，含10～20﹪的碎石，18.00～21.00米为强风化含砾粉砂岩，21.00米以下为弱风化含砾粉砂岩；1号主墩为弱风化泥质粉砂岩；2号主墩以强风化泥质粉砂岩为主；3号过渡墩0.00～8.00米为填土层，8.00～16.00米为第四系全新统的坡积层，成分以块石、碎石为主占50～80﹪，亚粘土占20～50﹪，16.00～21.00米为强风化含砾粉砂岩，21.00米以下为弱风化含砾粉砂岩；右岸4号桥台0.00～6.00米为填土层，成分以亚粘土为主，含碎石10～30﹪，6.00～18.00米为第四系全新统的坡积层，成分以块石、碎石为主占50～80﹪，亚粘土占20～50﹪，18.00～22.00米为强风化含砾粉砂岩，22.00米以下为弱风化含砾粉砂岩，全桥各桩基部位地质较为复杂。2.桥梁钻孔平面布置根据本桥的桥址和桩位的特点，以及工期要求，选用了4台钻孔设备。在钻孔施工中，遵循了以下几项施工原则：1、相邻两孔不得同时钻孔作业，以防止发生串孔或塌孔现象；2、对于同时作业的两台钻机，尽量增大两钻机的施工距离。本桥钻孔平面布置示意图如下：（以1号主墩群桩钻孔为例）葱3.阀机械衣选型狗及配桂套设卖施判根据累本桥峡地质刮条件鲜多为呜亚粘羡土、鞋含砾政粉砂躬岩、逼泥质构粉砂横岩，民考虑鸣各地游层强盼度变式化大央、钻朵进难巩度大而、桩滑基多牛为摩骡擦桩泽且桩志长较潜长，什经经渗济论恢证选蹲用了专正向放重力息式冲集击钻窄进成哥孔钟。选威用钻挨机型烧号为泉GJ立D-木40是H型旦冲击之钻孔粒机，拿钻机丽由简挨易钻悬架、蹄冲击盒钻头叠（亦前称冲吊锤）踏、转衬向装圈置油、护紧筒、翠泥浆鸽泵以筐及3鹅~5匹T的场双筒市卷扬厘机（累带离梯合器裂）等曲组成隙。仇钻机岸主要米技术溪参数粪：钻旗孔最货大直疾径2萝.0伴m、锄钻孔湿最大驾深度惜50酸m、扬冲程诉1.关0~呜10盒m、便钻进窃速度砌（亦扶称冲版击频碧率）蕉0~矛30彻次/鼻mi窗n、贸卷扬锐提升朱力为涨39挤.2犹KN针、驱哨动功篇率为压63用KW骨。该宇套钻天孔设闯备的演特点东是：抢设备象构造座简单恢、适张用范题围广干、操戚作方锋便、栋所成竹孔壁织比较满坚实胜稳定麻、塌庆孔少茶、不羡受施卫工场乖地限鲁制、死无噪塌声和瘦振动盘影响险等。继本桥顺桩径时有免三被种即逆2.枣0m登、舱1.魔4m穴和1证.2枣m，猾故采施用直哗径分桐别为耳2.汤02拦m的将五翼稍钻头原、1猜.4树2m勒的十崖字钻辛头和赚1裙.2脖2的兽十字港钻头畜。样4.钩施工升处理崭措施横及工垃艺逆4.被1雅施工裁准备偷由于遭地势痛较陡增、地统形落印差大胁，钻崭孔施莫工平斧台工由作面托较为狂狭窄雹。在励钻机梳就位贺前，扯采用罗回填摊或筑外岛围鬼堰法瞒，扩谋充工喉作平影台，零同时踢也为嗽后续旧工作暖灌注酱水下者混凝愿土施冬工创笨造了祥有利杏的条绕件，泊钻机跨就位向后及论时检雾查钻换机底西座和怀顶端大的平州稳性脖，检亮查平贞台是春否稳醋定，州所有傍动、饿静荷竿载均妄能满圾足施待工规佛范要跳求，援以确吼保在悦后续针施工络中不暖出现届位移刷和沉布陷，昆一旦跑出现鹅上述间情况拐，应哥及时听做好缴相关旦的应例对处抗理，践随时编检查扬工作除平台逝的稳哗定性颠，对轨局部仪位移忍或沉蔑陷区麦予以培挖除某，并狠进行相二次然回填孕或筑乖岛夯迫实，河以达叛到施垂工要希求穗。谷a突、脑测量彻放样伶根据敞设计漫文件廊中的乞桥梁腹桩基台坐标撒值，御采用劫全站湖仪导植线坐内标放算样法搏定位饰，施搂测盏出桩抚基中顺心桩选，鹅用水奸准仪烤进行芦高程界控制燕，预并打垄出中父心桩刃的十扑字护黄桩暮，供舒钻孔其施工茄中随匠时检芦查和铺校核垮。狂b赤、丹护筒季形式畜及埋遥设要殃求惹为固圈定桩傅位，然保护挨孔口泳不坍澡塌，索隔离购地面拢水和嚷保持使孔内垄水位诉高出名地下众水位禾，以晴维护抄孔壁牢及顿下放世混凝晋土导色管、盘安设阵导管素卡扣钻等目艺的，退采用河L=累1.重5m临、D目=2绕.3闸m、声§辉=2杨.5叠mm置的钢粮制护昨筒（赛如图岸1）窄，顾在埋谱设联护筒减过程细中严值格控看制中挎心位塘置。木图1缝爆钢制燕护筒廉c款、疼护筒耐埋设犬方法茅（如惨图2闯）籍图2叉笋围堰闷筑岛馋护筒究护筒雾顶面忠高度塑高出倘地下伟水位航至少毒1.羊5m丘，护崇筒内老径比执桩径森至少肺大0杆.3夺m。堤4.努2识泥浆徐护壁篇钻孔垃灌注梅桩在朵施工贪过程与中，企泥浆僵的作强用主消要有罢以下屿几个隶方面浓：（座1）冷所产忠生的刑液压楼力压讲制平氏衡地齿下水阳位压络力，剧并对司孔壁删有一某定的杏侧压滑力，垒成为披孔壁缘的液喜体支药撑；享（2精）泥秘浆中痕胶体广颗粒击分子脸在泥输浆的叔压力柿下渗滴入孔邀壁表猴层的猫孔隙棍中，揉形成滑泥皮坛，促蝴使孔铜壁胶衬结，偶起到狸保护惠孔壁丝的作飞用；杨（3萝）在笼循环寸排渣末时，失起到育携渣罗、润知滑钻未头、存降低瞒钻头灭温度吗、减骑少钻堤进阻榜力等访作用查。芳尤其宏在不堆良地蜘质条昼件下络极易备发生漫缩径爷、塌焦孔等绳现象于，因渗此要职采取失必要扯的泥缸浆护疲孔措坐施。浩泥浆府主要巡由普矛通粘性土和略水拌拉和而底成，恩并根塑据拌键和后豆的泥哗浆粘逢性指活标，锄若不它能满挪足需衣要，味可适肠量掺敏入膨炭润土贿、水虽泥及辜纯碱搁以改柱善泥肯浆的绣品质从。畜在黄与河大净桥桩馋基钻覆孔施贝工中剂，选压用了头当地殿粘性港良好记的红届粘土散，此译红粘穿土属搅于粉麦性土升，颗堪粒较伸小，存在外畜力撮袜合下思很容服易与盯水交蚀融，袄并能筐在短杆时间严内形铲成均抽质的悦泥浆活胶体扎，所泄形成剪的泥强浆胶鉴体具略有含玩砂量霸少、歉失水阵量少鄙、泥絮皮薄攀、稳幸定性校强、勒固壁莫能力兔高、图钻具阿回转恼阻力届小、材造浆痒能力锣高含等寒的优衫点福。锯5.训钻进嫩施工睬由于碑本桥俘各跨领墩、妥台桩应基础岔地质辫条件殿各不盘相同辅，在顷施工歌过程蛋中遇浪到了我以下透几种吗特殊盟的地继质缺庭陷及朱其相慈应的希处理碎方法孩，现辛逐一陡叙述漏如下言：难a、丘0号唱桥台苏2#此、2梨、追#桩镇基分盒别在骂钻进犹至8面米和兴10或米时晨，出质现泥苏浆渗月漏现蚂象，知并且即在短顷时间孕内全办部漏逼光器，级通过闯现场并的观睛测，卫经技识术和怀经济僻论证当后确索定喉在施加工中血采用奴了回申填卵嚷石（据适当俊掺加铜红粘阵土）抢的方能法处孕理了怪此辆地质尚缺陷挖（如背图3眨）御。在难卵石狱回填码后进妖行二装次钻桐进施踩工中泽，擦将钻鞠进速宾度控河制在己2~奥3次紫/m豪in卷,管泥浆渡比重煮控制杀在1悲.3捏8~臣1.序4g牙/c越m至3闷之间士，冲弃程控槽制在季2.延0~河3.轿0m父之间顽，长重点榴掌握博了钻摇进速评度和灶泥浆坡比重侮，啄并随锤时填娇加卵藏石，昆以达够到护诞壁和裤堵塞糖孔内田漏洞写的目服的。捎由于呼该部仍位地遭质多忠以盘成分桐以亚滨粘土精为主丛填土小层、碰强风候化含葬砾粉住砂岩肾和弱梨风化凑含砾拔粉砂妇岩洋为主鼠，其疫地质毕承载偿力较墙差，羽当钻温头钻尺入时跌，循很容巧易形因智不稳注定土腾体的僵流动绿而赴造成炕塌孔插、漏尊浆等精现象出，施况工前咽要做炉好充阿分准送备，叠有足谅够的呢袋装张粘土塌、卵泡石糕（或吼片石小）捷等喂混合芒材料旺，有毫足够睡的补纪水、灶补浆斩设施艺。一申旦出雁现情伶况，乳立即乎提取倡钻头为，补慧浆补雷水，煮保证同孔内郑的水崇头，抬而后忙投入暂堵漏恳混合厅材料叔，用架小冲温程反矩复冲堵钻（声在缓吃慢冲染击专过程鲁中不欺断分黑层投锯放承上述锦混合对材留料）梨，使票其及画时形股成新涉造的泳孔壁助，有尝效控豪制了杆塌孔羡、漏板浆严回重的齐出现胞。科图3市粘萄土片缘石及督砾石觉混合豆料护拳壁示晓意图磁b、齐3号壮过渡备墩1祸1#或桩基肝钻进揪28戒米处来开始君发现惩有斜丢孔现岩象，们为了置了解滨斜孔膊的严迟重性委，至在此外基础越上湿继畅续钻寸进至佩32区米后化，充落分判约定该因段地瓦质条栗件比藏较差古，而斩且出避现了陵“垃探头容石再”皱。嚼在施串工中舌采用本了回童填卵吐石（闯适当方掺加朴红粘锅土）湾的方质法处群理了串此美地质货缺陷姓。在诸卵石豪回填滚后进遍行二丽次钻诱进施器工中声，讲加大束对书孔位影和冲丑击钻训钻进巡的垂庭直度下的已检测典频率毫，细将钻什进速黎度控熊制在臭2~赴3次梅/m千in策,泥冲浆比妙重控沸制在漏1.馅38织~1雷.4烛5脊g/门cm钻3催之间侵，将零冲程穴提高耳并控能制在起4.侵0~裙5.许0m号之间姥，高精冲程现猛击伐探头册石喝，用陡足够思的冲吩击力竹击碎楚探头脚石，队并随卧时填宇加卵狼石脆和保牺证孔欠内水患头另，以赶达到评护壁月和础固孔死的目骑的。瘦c、乱1号尖、2现号主钓墩3地#~守10邻#桩香基由笑于地碎质条箩件比月较复港杂雕，多魔以和锣强风股化泥蔬质粉海砂岩丽为主偷而且葱桩长拜较长煌，其踏中最摩长达安39顷.5甜米（与包括馅覆盖荒层）商，钻命孔施盘工难病度很明大。竞对于蛋地质渣为岩焦层的宜钻孔昂，在龄施工虚中应踪注意毯观察翅并记尚录每识班的妇进尺啄情况纷。丸在钻现进至膨18辜米时陵，川发现锯每班天累计四进尺碧不足嘴0.旋8米脆，而小且钻站头磨栽损严虎重。亦为防哥止发烫生缩德径现吵象，内在钻蛋孔施肠工中捎随时膛观察缓钻头拒磨损贯情况息，及磨时予点以补叮焊钻淋头，专并随宏时调糠整钻染进速苏度和宝泥浆景比重扑，有荒效地台处理贞了缩条孔系蝇数较悔大的喉问题确。杆d害、4曲号桥转台烤14守#桩岂在钻坟进至羊10皱米处谈出现环溶洞个现象挠，孔载内所书有泥飞浆在买短时灭间内馆全部规漏光哨，隔溶洞拖口正汇好处贴在孔拦底正妨下方犁，洞海口较六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