超長鉆孔樁施工工藝(圖文)

1、超長鉆孔樁施工工藝超長鉆孔樁施工工藝( (圖文圖文) )論文導讀：京滬高鐵跨越某處是一孔跨徑 72 米懸澆梁，橋梁主墩 A 承臺下為12 根直徑 1.5 米的鉆孔樁，設計樁長為 90 米。A 墩樁基采用換漿法清孔，由于孔深、拆除鉆桿和鉆頭、下放鋼筋籠及下導管時間長，泥漿含砂率較大，孔內沉淀增加，要進行二次清孔。第二次清孔在拆除鉆桿和鉆頭、下放完鋼筋籠并下完導管后進行，上述三個環(huán)節(jié)耗時約 16 小時，并且刮掉孔壁部分泥皮，使孔底沉淀砂和大量的浮漿，所以第二次清孔主要清除孔底沉淀和浮漿，達到以下指標要求：相對密度 1.101.15、粘度 1720s、含砂率4%、沉淀厚度20cm，第二次清孔在灌注混

2、凝土的導管上端連接特制彎管并與泥漿泵連通形成泥漿循環(huán)系統進行。由于鋼筋籠很長，為節(jié)省鋼筋籠下放入孔時間，結合現場起吊設備能力，將鋼筋籠做成每節(jié) 15m。灌注水下混凝土采取直升導管法，灌注時，混凝土拌合物是通過導管下口進入到初期灌注的混凝土（作為隔水層）下面、頂著初期灌注的混凝土及其上面的泥漿上升。特別是超長鉆孔樁的樁長較長，細小的傾斜誤差累積起來，都會造成很大的孔洞傾斜，在超長鉆孔樁施工時，必須作到每加一根鉆桿校驗一次鉆桿的垂直性。防治措施：按有關規(guī)范要求，通過計算機和試配，確定混凝土配合比，混凝土應具良好的和易性和流動度，坍落度損失應滿足灌注要求，初凝時間應為正常灌注時間的 2 倍，要求灌注

3、過程連續(xù)、快速，防止出現上述埋管、卡管及其他情況。關鍵詞：超長鉆孔樁，泥漿循環(huán)系統，鉆孔設備選型，鉆孔，清孔，鋼筋籠制作，下放，灌注水下混凝土，防治措施1 前言京滬高速鐵路地處我國經濟最為發(fā)達、綜合經濟實力最強、最具發(fā)展活力的東部地區(qū)，縱貫北京、天津、上海三大直轄市和河北、山東、安徽、江蘇四省，直接聯結 16 個超過 100 萬人的大城市。線路自北京南站西端南側引出，終到上海虹橋高速站。正線運營長度 1308.598km。本施工區(qū)域為長江三角洲平原區(qū)，均為第四系地層覆蓋，系江河、湖泊、海相沉積形成，為黏土、粉質黏土夾粉細砂層，區(qū)域內廣泛分布淤泥質土，最大厚度達 38m，軟土強度低、壓縮性高，地

4、基需加固處理。京滬高鐵跨越某處是一孔跨徑 72 米懸澆梁，橋梁主墩 A 承臺下為 12 根直徑 1.5 米的鉆孔樁，設計樁長為 90 米。原地面標高為 4.2 米，實際孔深為 102米；B 承臺下為 12 根直徑 1.5 米的鉆孔樁,設計樁長為 86 米，原地面標高為1.9 米，實際孔深為 96 米。該墩位處的地層主要為粉土和粉砂，較松軟、易塌孔。2、施工工藝流程圖3超長鉆孔樁施工技術1測量定位根據樁基坐標，直接用 GPS 測量儀進行投點定出樁位，用短鋼筋釘入，并在其周圍布置四個控制點，以便隨時檢驗校核樁位。2鋼護筒的制作與下沉墩位處覆蓋層厚，覆蓋層中松軟的粉土及粉砂易坍塌，故決定護筒入土深度

5、超過 3m；為避免護筒施沉過程中卷曲變形，在護筒刃腳貼焊高 h=200mm、=12mm 的加勁箍。護筒采用 20mm 的鋼板制作，其內徑為 1700mm，長 5.0 米，上部開設兩個溢漿口。護筒埋設位置準確，筒體豎直。護筒內中心點與樁位中心點重合，護筒周邊填粘土夯實。3鉆孔設備選型鉆頭構造示意圖A 墩為樁徑 D=1.5m 的摩擦樁，根據樁身所處地層地質，決定采用反循環(huán)回旋鉆孔，選擇回旋鉆機 GPS250 型、梳形刮刀合金鉆頭及籠式刮刀合金鉆頭，由于孔深達到 102m，為防止偏斜孔，鉆桿上增設導向圈。鉆頭及導向圈示意如圖，A 墩投入的鉆孔設備見表 1。鉆孔設備表 1設備名稱設備型號單位數量新舊程

6、度循環(huán)鉆機GPS250臺190%梳式鉆頭200個2100%籠式鉆頭200個2100%泥漿泵3PN臺580%4泥漿循環(huán)系統設置在反循環(huán)鉆孔過程中，泥漿用作護壁、抵抗孔外水位和地下水位壓力。A墩樁基地層為粉土、粉砂及粉質粘土，在鉆孔過程中易坍塌、易縮孔，而且地層原土造漿性能不好（見地質柱狀圖）。為保證達到好的護壁效果、控制縮孔，實際施工中，泥漿采用優(yōu)質膨潤土、燒堿及聚丙烯酰胺纖維拌制，達到以下泥漿指標：A 墩設計鉆孔地質柱狀圖相對密度：1.21.45、粘度 1928s、含砂率4%、酸堿度 810，膨潤土為造漿的主要材料、燒堿輔助膨潤土提高泥漿的酸堿度和膠體率、聚丙烯酰胺纖維提高泥漿懸浮鉆渣的性能。

7、免費論文。制作泥漿是在泥漿池中拌制而成，初始制作泥漿數量達 100m3。免費論文。在鉆孔過程中，隨時檢測泥漿指標，當孔外水位升高或進入粉土、粉砂層鉆孔時，調整泥漿指標達到上述指標的上限值；當進入粉質粘土層時，適當增加燒堿；當泥漿指標值合格而鉆孔進尺緩慢時，適當增加聚丙烯酰胺纖維，使鉆渣快速被懸浮排出。泥漿相對密度和粘度大，泥漿凈化及鉆進困難，影響鉆孔工效；因此，根據不同地層合理調整泥漿指標有效提高鉆孔工效并保證鉆孔質量安全。5鉆孔A 墩基樁孔深、軟硬地層交錯頻繁，出現塌孔、縮孔、偏斜孔的可能性大，因此根據不同地層選擇與之對應的泥漿性能、鉆頭、鉆速、進尺。在鉆進過程中，對于粉土層，采用稠泥漿、大

8、泵量、減壓低檔慢速鉆進，每小時進尺60cm；對于粉砂層，為防止塌孔，提高泥漿相對密度、小泵量、減壓低檔慢速鉆進，每小時進尺 40cm；對于粉質粘土層，遇水后易膨脹，使孔徑縮小，為防止縮孔，采用酸堿度為 10、較稀的泥漿、大泵量、減壓快速鉆進，適當擴孔，每小時進尺 60cm。6清孔A 墩樁基采用換漿法清孔，由于孔深、拆除鉆桿和鉆頭、下放鋼筋籠及下導管時間長，泥漿含砂率較大，孔內沉淀增加，要進行二次清孔。第一次清孔是在終孔后，停止進尺，稍提鉆錐離孔底 1020cm 空轉，并保持泥漿正常循環(huán)，以中速壓入相對密度為 1.031.10 的較純泥漿，把孔內懸浮鉆渣較多的泥漿排除。由于 A 墩樁基地質特點，

9、鉆孔過程中，泥漿含砂率高達 8%，為了減輕第二次清孔壓力，又避免發(fā)生泥漿指標過低導致塌孔，規(guī)定第一次清孔達到泥漿指標：相對密度 1.2、粘度大于 18s、含砂率小于 4%；第二次清孔在拆除鉆桿和鉆頭、下放完鋼筋籠并下完導管后進行，上述三個環(huán)節(jié)耗時約 16 小時，并且刮掉孔壁部分泥皮，使孔底沉淀砂和大量的浮漿，所以第二次清孔主要清除孔底沉淀和浮漿，達到以下指標要求：相對密度 1.101.15、粘度 1720s、含砂率4%、沉淀厚度20cm，第二次清孔在灌注混凝土的導管上端連接特制彎管并與泥漿泵連通形成泥漿循環(huán)系統進行。7鋼筋籠制作、下放A 墩樁基鋼筋籠長 91m，采用加勁筋成型法制作鋼筋籠，鋼筋

10、骨架的保護層用綁扎混凝土預制塊設置。由于鋼筋籠很長，為節(jié)省鋼筋籠下放入孔時間，結合現場起吊設備能力，將鋼筋籠做成每節(jié) 15m。起吊及下放鋼筋籠利用 25T 汽車吊主副鉤配合進行四點起吊、懸空轉換成豎直狀態(tài)后下放入孔，單根鋼筋籠下放并固定耗時約 5 小時。8灌注水下混凝土灌注水下混凝土采取直升導管法，灌注時，混凝土拌合物是通過導管下口進入到初期灌注的混凝土（作為隔水層）下面、頂著初期灌注的混凝土及其上面的泥漿上升。為使灌注工作順利進行，應盡量縮短灌注時間，堅持連續(xù)作業(yè)，使灌注工作在首批混凝土初凝以前的時間內完成。（）.在每次下放導管前需要對導管進行水密承壓試驗，試驗壓力確定如下：導管為鋼板卷制焊

11、接管，接頭為螺旋絲扣型，導管內徑=300mm、=6mm，容許承受的最大內壓力為：P=2/K= 26140/3001.5=3.7MPa式中：A3 鋼材容許軸向應力，取 140MPa；K 安全系數，取 1.5；導管壁厚；導管內徑。導管可能承受的最大內壓力為：P=rchc-rwHw=24*102-1.1*102=2335.8KPa=2.3MPaP=3.7MPa式中：P導管可能受到的最大壓力（KPa）；rc混凝土拌合物的重度（取 24KN/m3）；hc導管內混凝土柱最大高度（m），以導管全長計；rw孔內泥漿的重度（KN/m3）；Hw孔內泥漿的深度（m）。導管使用前應進行水密承壓試驗，進行水密試驗的水壓

12、力為：Pw=KrwHw（見公路橋涵施工技術規(guī)范JTJ041-2000）=1.311.5102 = 1524.9KPa = 1.5 MPa式中： Pw水密試驗水壓力（KPa）；K安全系數，取 1.3；rw孔內泥漿的重度（KN/m3）；Hw孔內泥漿的深度（m）。（）在連續(xù)澆注混凝土前需要確定首批混凝土數量，首灌量計算如下：首批灌注混凝土的數量應能滿足導管埋置深度（1.0m）和填充導管底部的需要，所需混凝土數量計算如下：V（H1H2）D2/4h1 d2/4=3.14*(0.4+1)*0.75*0.75+3.14*0.15*0.15*47=5.8m3，式中：V灌注首批混凝土所需數量（m3）；D樁孔直徑

13、（m）；H1樁孔底至導管底端間距，取 0.4m；H2導管初次埋置深度，取 1.0m；d導管內徑（m）；h1樁孔內混凝土達到埋置深度 H2 時，導管內混凝土柱平衡導管外泥漿壓力所需的高度（m），h1= Hwrw / rc；Hw孔內泥漿的深度（m）；rw孔內泥漿重度（KN/m3）；rc拌和物重度（KN/m3）。4、超長鉆孔樁施工控制要點及防治措施1孔斜造成孔斜的原因有： 鉆機安裝時，支撐不好、地層軟硬不均勻，操作時在易斜孔段不適當加壓鉆進、轉速過高造成晃動等因素引起鉆機整體或鉆頭在鉆孔過程中發(fā)生偏斜，導致出現偏孔。為避免鉆孔傾斜，在鉆機就位和鉆孔過程中，要隨時注意校核鉆桿的垂直度，發(fā)現傾斜及時糾正

14、。特別是超長鉆孔樁的樁長較長，細小的傾斜誤差累積起來，都會造成很大的孔洞傾斜，在超長鉆孔樁施工時，必須作到每加一根鉆桿校驗一次鉆桿的垂直性。2縮徑和擴徑液性指數 IL0.75 呈軟塑狀態(tài)和流塑狀態(tài)的粘性土而在 IL1.0 呈流塑狀態(tài)的淤泥質軟土層中成孔易造成縮孔現象。防治的主要措施是加強對孔徑的檢測與控制，提高泥漿質量，增大泥漿比重和粘性及稠度。鉆頭直徑應適當加大，在導正器上焊一定數量的合金刀片，在鉆進或起鉆的過程中起掃孔作用。免費論文。減少空孔時間也是非常重要和有效的措施。擴徑有些人認為有利無害，樁身有幾處大肚子是好事，其實不然。一些樁身混凝土質量沒問題而承載力大大低于設計預計值的試樁，除了

15、沉渣可能較大外，孔徑實測和動測資料都顯示有強烈擴徑現象，通過再次復壓也提高不多?？梢哉J為是擴徑影響了整樁的共同工作和側摩阻力的整體發(fā)揮。3鋼筋籠上浮或下沉鋼筋籠上浮或下沉系指鋼筋籠的位置高于或低于設計位置的現象。上浮較大時，降低了樁體抗水平剪切能力；下沉過多，給土建施工帶來麻煩和損失。原因分析：鋼筋籠放置初始位置過高或過低；混凝土流動性過小，導管在混凝土中埋置深度過大(6m 以上)鋼筋籠被混凝土頂托上??；導管掩埋過長，提升時，易搖晃，難以對準籠的中心，易發(fā)生掛籠現象；導管提升過程，混凝土下沉太快，瞬時反沖力使鋼筋籠上?。讳摻罨\制作質量不佳，或吊裝不當而變形；或樁孔傾斜，鋼筋籠隨之而變形，增加了

16、混凝土上升力；籠底鋼筋向內彎折鉤掛導管；鋼筋籠與孔口固定不變，在自重及受壓時將鐵絲拉長下沉；或鋼筋籠自重太輕，被混凝土頂起。防治措施：鋼筋籠旋轉初始位置準確無誤，并與孔口固定牢固。為防止鐵絲拉長下沉或頂住上升力，可采用吊裝加套管等方法頂住鋼筋籠上口；加快灌注速度，縮短澆灌時間，或添加緩凝劑，防止混凝土頂層進入鋼筋籠時流動性變小，混凝土接近籠底時，控制導管埋深在 1.52m，盡量減少穿插導管，改用轉動導管密實混凝土；每澆灌一斗混凝土，檢查一次埋深，勤測深，勤拆管，直到鋼筋籠埋牢后，恢復正常埋置深度，一般控制在 2-4m，最大不超過6m，便于轉動移位；鋼筋籠上升時，停止?jié)补嗷炷?，檢查埋管深度，拆

17、除部分導管，保持埋管 1.5-2m，導管鉤掛筋籠時，要下降導管，轉動移位脫鉤后上提。4斷樁混凝土凝固后不連續(xù)，中間被沖洗液等疏松體及泥土充填的間斷樁。影響了樁本身的整體性，降低了樁體強度和承載力，以至不滿足設計要求。產生斷樁的原因有：坍落度損失大的配方和澆灌過程不連續(xù)是造成斷樁的重要原因，灌注過程中發(fā)生埋管、卡管以及發(fā)生坍孔等其他一些情況都將造成斷樁。埋管：導管在混凝土中掩埋過長，鋼筋籠變形，灌注時間過長，混凝土已初凝，內阻力成倍增長，導管被卡死在混凝土內；法蘭盤頂住鋼筋籠下端，由于孔斜大，籠與孔壁摩擦阻力過大，加上籠內已有一定高的混凝土使導管無法提升。卡管：骨料級配不合理，含有大粒徑的卵石、

18、漂礫；混凝土出拌和待機時間或運輸路程過長，已產生離析局部初凝現象而直接用于灌注，導管密封不良局部漏水。防治措施：按有關規(guī)范要求，通過計算機和試配，確定混凝土配合比，混凝土應具良好的和易性和流動度，坍落度損失應滿足灌注要求，初凝時間應為正常灌注時間的 2 倍，要求灌注過程連續(xù)、快速，防止出現上述埋管、卡管及其他情況。原因分析：鋼筋籠放置初始位置過高或過低；混凝土流動性過小，導管在混凝土中埋置深度過大(6m 以上)鋼筋籠被混凝土頂托上??；導管掩埋過長，提升時，易搖晃，難以對準籠的中心，易發(fā)生掛籠現象；導管提升過程，混凝土下沉太快，瞬時反沖力使鋼筋籠上??；鋼筋籠制作質量不佳，或吊裝不當而變形；或樁孔傾斜，鋼筋籠隨之而變形，增加了混凝土上升力；籠底鋼筋向內彎折鉤掛導管；鋼筋籠與孔口固定不變，在自重及受壓時將鐵絲拉長下沉；或鋼筋籠自重太輕，被混凝土頂起。防治措施：鋼筋籠旋轉初始位置準確無誤，并與孔口固定牢固。為防止鐵絲拉長下沉或頂住上升力，可采用吊裝加套管等方法頂住鋼筋籠上口；加快灌注速度，縮短澆灌時間，或添