客運(yùn)專線鉆孔樁高壓風(fēng)輔助清孔工法匯報(bào)材料

1、客運(yùn)專線鉆孔樁高壓風(fēng)幫助清孔工法匯報(bào)材料中鐵四局集團(tuán)2006-7-24廣東花都一、客運(yùn)專線橋梁樁基孔底沉渣掌握的重要意義橋梁是客運(yùn)專線的重要組成局部，比例大，橋梁長(zhǎng)，其主要功能是 為列車高速運(yùn)行供應(yīng)具有高平順性、穩(wěn)定的橋上線路。而全面采納無(wú)砧 軌道是客運(yùn)專線進(jìn)展趨勢(shì)，橋上無(wú)磴軌道對(duì)橋梁變形掌握提出更為嚴(yán)格 的要求。客運(yùn)專線鐵路橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的工后沉降，始終是鐵路建設(shè)施工掌握 的重要指標(biāo)，工后沉降掌握非常嚴(yán)格。京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定 （上冊(cè)）第6. 3. 9條規(guī)定，橋梁基礎(chǔ)工后沉降對(duì)于無(wú)硅軌道，墩臺(tái)勻稱沉 降不得大于20mm,相臨墩臺(tái)不勻稱沉降差不得大于5mm。客運(yùn)專線鐵 路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收

2、暫行標(biāo)準(zhǔn)（鐵建設(shè)2005 160號(hào)）第6.5. 5條規(guī) 定，樁底沉渣必需清除潔凈?？瓦\(yùn)專線橋梁鉆孔樁的樁底沉渣厚度大小, 直接影響到橋梁墩臺(tái)的工后沉降，實(shí)行有效措施來(lái)掌握樁底沉渣，將沉 渣清除潔凈，保證橋梁墩臺(tái)工后沉降在設(shè)計(jì)規(guī)定之內(nèi)。依據(jù)以往的施工閱歷，常規(guī)鉆孔施工工藝，很難將樁底沉渣清除潔 凈，為保證客運(yùn)專橋梁樁基沉渣能夠清除潔凈，需要對(duì)原工藝進(jìn)行改進(jìn), 從根本上解決一般沖擊鉆孔工藝難以解決孔底沉渣的難題。二、工程工程概述由我單位負(fù)責(zé)承建的新廣州及相關(guān)工程區(qū)間站前工程ZQT標(biāo)及試 驗(yàn)段，起訖里程DK2167+000DK2197+300,正線線路長(zhǎng)度30. 342雙線公 法對(duì)孔底清渣有較為明顯

3、的效果，當(dāng)樁長(zhǎng)大于50m,樁徑在2m以內(nèi)時(shí)， 可以推廣使用，但對(duì)于長(zhǎng)樁和樁徑較大的樁，其效果是否明顯，尚需試 驗(yàn)論證。當(dāng)摩擦樁樁底為砂層或脆弱地層時(shí)，由于高壓風(fēng)對(duì)樁底土層的撓動(dòng) 較大，不建議使用該法。里，該區(qū)段內(nèi)共有特大橋4座、大橋1座（不含聯(lián)絡(luò)線），橋梁全長(zhǎng) 21.751km,占線路總長(zhǎng)的71. 7%,全部設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，其中6 100cm鉆孑L樁77623m、 6 125cm鉆孑L樁69306m、 4）150cm鉆孔樁 5128m. 6200cm鉆孔樁1586nl，總樁長(zhǎng)到達(dá)15. 4萬(wàn)米,基礎(chǔ)工程數(shù)量頗大。幾座橋均處于石灰?guī)r分布地段，大局部墩臺(tái)揭露有溶洞，現(xiàn)有地質(zhì) 勘探揭示，溶洞分

4、布率到達(dá)50%以上。上覆地層基本為沖洪積砂層和土 層，厚度一般525m不等，巖向起伏變化較大，溶溝、溶芽發(fā)育，屬不 勻稱地基，樁基施工難度較大，假設(shè)對(duì)溶洞發(fā)育地段處理不當(dāng)，將嚴(yán)峻危 及工程施工平安和場(chǎng)地穩(wěn)定性。本工程鉆孔樁工作量大，地質(zhì)條件非常簡(jiǎn)單，在鉆機(jī)選用時(shí)應(yīng)結(jié)合 地質(zhì)狀況合理配置。由于巖溶非常發(fā)育，樁基的入巖深度較大，假設(shè)采納 回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，那么在巖層中鉆進(jìn)效率太低，嚴(yán)峻影響施工進(jìn)度；假設(shè)采納沖擊 反循環(huán)鉆機(jī)，那么對(duì)于上覆砂層易造成塌孔（砂石泵功率大，泥漿循環(huán)速 度快，砂層易被泥漿掏穿），此外，這種鉆機(jī)目前市場(chǎng)占有率低，大量 引進(jìn)使用的難度大。采納常規(guī)的沖擊鉆機(jī)，相宜于本工程所處地質(zhì)條件 的

5、鉆孔作業(yè)，成孔效率高，易于掌握，成孔工藝成熟。但由于常規(guī)沖擊鉆機(jī)采納的泥漿正循環(huán)工藝，對(duì)孔底沉渣難以清除 潔凈，大量實(shí)踐閱歷說(shuō)明，泥漿正循環(huán)清孔作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)（一般都在4小 時(shí)以上方可），孔底沉渣很難徹底清除潔凈。須采納一種幫助的清孔方 法來(lái)解決此問(wèn)題?；诖?，借鑒其它工程采納高壓風(fēng)清孔的閱歷，本工程鉆孔樁方案 全部采納高壓風(fēng)幫助清孔的施工工藝。為完善高壓風(fēng)幫助清孔工藝，我們?cè)诰V線改線特大橋上做了大量 試驗(yàn)和討論，總結(jié)和完善施工工藝，并形成工法，推廣使用。二、規(guī)劃與組織1、目標(biāo)通過(guò)大量試驗(yàn)與討論，總結(jié)出高壓射風(fēng)幫助清孔的工藝，從根本上 解決鉆孔樁孔底沉渣難以清除潔凈的問(wèn)題，并形成工法，在客運(yùn)專線

6、的 建設(shè)中推廣使用。2、組織機(jī)構(gòu)為解決鉆孔樁樁底沉渣難以清除潔凈的問(wèn)題，中鐵四局新廣州站項(xiàng) 目經(jīng)理部特成立了 “客運(yùn)專線鉆孔樁高壓射風(fēng)幫助清孔施工工藝”課題 攻關(guān)小組，集團(tuán)公司副總經(jīng)理甘百先副總經(jīng)理親自指導(dǎo)和參加了本工法 的開(kāi)法，集團(tuán)公司副總工程師鄧民、工程常務(wù)副經(jīng)理薛模美主持了本工 法的開(kāi)發(fā)，相關(guān)參加人員如表1示。試驗(yàn)小組成員分工表表1姓名職務(wù)職稱小組中任職職 責(zé)甘百先集團(tuán)公司副總經(jīng)理工程經(jīng)理教授級(jí)高工組長(zhǎng)全過(guò)程總協(xié)調(diào)鄧民集團(tuán)公司副總工程師教授級(jí)高工副組長(zhǎng)全過(guò)程技術(shù)指導(dǎo)薛模美常務(wù)副經(jīng)理高工副組長(zhǎng)全過(guò)程施工負(fù)責(zé)吳智總程師高工組員全面負(fù)責(zé)技術(shù)工作楊銘現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)高工組員現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)另本春試驗(yàn)負(fù)責(zé)

7、人工程師組員現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)負(fù)責(zé)曾偉測(cè)量負(fù)責(zé)人工程師組員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量負(fù)責(zé)黃光平機(jī)械負(fù)賁人工程師組員現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械負(fù)責(zé)涂碧海分部副經(jīng)理工程師組員現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)楊瑞鋒技術(shù)主管組員試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與整理周軍試驗(yàn)員組員現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)3、課題方案 2005年12月18日，成立課題攻關(guān)小組，建立組織機(jī)構(gòu)； 2006年1月1日至2006年3月30日,試驗(yàn)討論階段； 2006年4月1日至2006年6月30日，效果驗(yàn)證階段； 2006年7月1日至7月20日，課題總結(jié)、資料整理階段； 2006年7月21日至7月25日，形成工法，上報(bào)審批。4、試驗(yàn)過(guò)程2006年1月3日，我們選擇京廣改線特大橋15號(hào)墩1號(hào)樁進(jìn)行泥 漿正循環(huán)輔以高壓風(fēng)清孔的首次

8、試驗(yàn)。改線特大橋15-1樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)15米，樁徑1米，圓型柱樁設(shè)計(jì)。樁 基地質(zhì)狀況自原地面對(duì)下依次為：2. 8m粉質(zhì)黏土，4. 2m砂性土, 1.9m 粉質(zhì)黏土, 1.6m灰?guī)r，1.4m有黏土填充溶洞，0. 7m灰?guī)r，1. 4m有黏土 填充溶洞，2. 77m灰?guī)ro試驗(yàn)工藝15-1樁鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后進(jìn)行泥漿正循環(huán)清孔，將孔底沉渣清除 潔凈，量出此時(shí)成孔孔深；停止清孔，每半小時(shí)測(cè)量孔深，并測(cè)量泥漿性能指標(biāo)；沉淀2. 5小時(shí)后，測(cè)量孔深和泥漿指標(biāo)，測(cè)出沉渣厚度。然后馬 上往孔內(nèi)送高壓風(fēng)，風(fēng)壓依據(jù)下式計(jì)算:P2Yh+0. 1=0.013X17+0. 1二 0. 321 MPa（Y-泥漿比重，h-孔深），

9、取0. 35MPa。同時(shí)開(kāi)啟泥漿泵進(jìn) 行泥漿正循環(huán)清孔，清孔3min后停止，快速測(cè)量孔深、孔底沉渣厚度 和泥漿指標(biāo)。進(jìn)行成孔檢查，合格后馬上吊放鋼筋籠、安裝導(dǎo)管，測(cè)出此時(shí)沉 渣厚度和泥漿指標(biāo)，采納泥漿正循環(huán)清孔方法清孔并調(diào)整泥漿指標(biāo)。做好混凝土灌注預(yù)備工作，其次次采納高壓射風(fēng)正循環(huán)清孔3min 后，檢測(cè)混凝土灌注前各項(xiàng)指標(biāo)，快速進(jìn)行水下混凝土灌注。試驗(yàn)過(guò)程2006年1月3日9： 0014： 40對(duì)京廣改線特大橋15-1樁進(jìn)行高 壓風(fēng)正循環(huán)清孔試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程見(jiàn)表1。7:30停止鉆進(jìn)，自7： 30-9： 00采納泥漿正循環(huán)方法清孔1.5h 后,9： 01測(cè)得孔深(孔底至護(hù)筒頂)17. 10m,孔底

10、標(biāo)高T4. 00m(設(shè)計(jì) 孔底標(biāo)高T3.97m), 15-1樁終孔。自9： 0111. 27沉淀2. 5小時(shí)，每半小時(shí)測(cè)量孔深和泥漿指標(biāo), 測(cè)出自終孔后到沉淀2. 5小時(shí)這一段時(shí)間的沉渣厚度，過(guò)程紀(jì)錄見(jiàn)表lo 11:27分往孔內(nèi)送高壓風(fēng)，風(fēng)壓0.35MPa,同時(shí)開(kāi)啟泥漿泵進(jìn)行泥漿正 循環(huán)清孔，孔內(nèi)泥漿面翻騰冒泡，清孔3min后停止，然后馬上測(cè)量孔 深、孔底沉渣厚度和泥漿指標(biāo)并紀(jì)錄。高壓空氣清孔試驗(yàn)過(guò)程表表1序 號(hào)時(shí)間孔深孔底標(biāo) 高(m)沉渣 厚度 (cm)泥漿指標(biāo)備注比重 (g/cm3)粘度(s)含砂 率(%)19： 0117. 10-14. 0001.27285終孔后量測(cè)29： 3017.

11、10-14. 0001.26266310： 0017.05-13. 9551.28256410： 3017.02-13. 9281.28265511： 0017.00-13. 90101.24285清孔前量測(cè)611： 2717. 1()-14.0001.302910清孔后量測(cè)711： 2712： 3517. 05-13. 9551.26265腕謂繇翻812： 3514： 3517. 07-13. 9731. 1191.8二力箭L幡掰器914:3514:4017. 10-14. 0001. 1192高壓風(fēng)清孔自11： 2712： 35分，157樁吊放鋼筋籠、下放導(dǎo)管，12： 35 分14： 35

12、二次清孔前量測(cè)孔深17.05m,孔底標(biāo)高-13.95m,孔底沉渣 5cm,泥漿指標(biāo)：比重1.26 g/cm：粘度26s,含砂率5%。清孔并調(diào)整泥 漿指標(biāo)兩小時(shí)后，孔底沉渣3cm,泥漿指標(biāo)：比重1. 1 g/cm粘度19s, 含砂率1.8%。14： 3514： 40分進(jìn)行其次次高壓風(fēng)正循環(huán)清孔，風(fēng)壓0.35MPa。為防止開(kāi)頭清孔時(shí)，孔底空氣壓力過(guò)大導(dǎo)致孔底形成氣囊，當(dāng)氣囊 壓力漸漸增大至肯定數(shù)值時(shí)，帶動(dòng)孔內(nèi)泥漿突然不勻稱上翻，高壓風(fēng)清 孔開(kāi)頭時(shí)空氣壓力應(yīng)為Yh+0. 03=0. 251 MPa,清孔過(guò)程中空氣壓力漸漸 增大，直至0.35MPa。同時(shí)開(kāi)啟泥漿泵進(jìn)行泥漿正循環(huán)清孔，孔內(nèi)泥漿 面翻騰冒

13、泡，清孔3min后停止，測(cè)量孔深、孔底標(biāo)高和泥漿指標(biāo)，達(dá) 到指標(biāo)后馬上灌注水下混凝土。5、試驗(yàn)結(jié)論從整個(gè)試驗(yàn)結(jié)果可以得出，高壓射風(fēng)幫助清孔，可以在很短時(shí)間內(nèi) 將孔底沉渣翻起，效果明顯?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取樣覺(jué)察，高壓射風(fēng)幫助清孔時(shí), 開(kāi)頭時(shí)泥漿含砂率快速提升，從護(hù)簡(jiǎn)出漿口撈取的渣樣中，含有較大顆 粒的石渣，證明高壓射風(fēng)對(duì)加快泥漿含砂率的調(diào)整有促進(jìn)作用。 三、效果驗(yàn)證2006年2月18日，我們對(duì)京廣改線15-1號(hào)樁進(jìn)行了地質(zhì)取芯，取 出的芯樣完整，樁底混凝土與巖層結(jié)合密實(shí)。15-1號(hào)樁底沉渣清除潔凈。 此外，該泥漿正循環(huán)加高壓風(fēng)清孔工藝在京廣改線特大橋16-3、19-5、 12T樁也進(jìn)行了使用，鉆孔取芯說(shuō)

14、明，3根樁的樁底沉渣均清除潔凈。 高壓射風(fēng)幫助清孔發(fā)揮了有效的作用。在武廣客專線新廣州站新街河特 大橋鉆孔樁施工中，每根樁均采納高壓射風(fēng)幫助清孔，通過(guò)取芯、小應(yīng) 變、超聲波等無(wú)損檢測(cè)，全部為I類樁，效果良好。滿意了客運(yùn)專線 鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)第6. 5. 5條“澆筑水下混凝土前 應(yīng)清底，孔底沉渣應(yīng)清除潔凈，滿意客運(yùn)專線鐵路相關(guān)設(shè)計(jì)法律規(guī)范及 設(shè)計(jì)文件提出的沉降要求”的規(guī)定。四、體會(huì)實(shí)踐證明，采納高壓風(fēng)幫助清孔，基本可以將孔底沉渣清除潔凈， 使樁基工后沉降大大削減。此外，采納高壓風(fēng)幫助清孔，縮短了清孔時(shí) 間，尤其是縮短了從成孔到成樁的間隔時(shí)間，施工進(jìn)度有所加快，比常 規(guī)清孔工藝縮短

15、清孔時(shí)間24小時(shí)以上。節(jié)省用電，鉆機(jī)及泥漿泵等 設(shè)施工效有了提高，本錢(qián)也有所降低。高壓風(fēng)幫助清孔，采納的均為常規(guī)機(jī)械設(shè)施，操作工藝簡(jiǎn)潔，效率 較高，一臺(tái)清孔設(shè)施可供1520臺(tái)鉆機(jī)使用，真正實(shí)現(xiàn)了投入小，見(jiàn) 效快。本工法在實(shí)施中尚需進(jìn)一步完善，施工工藝仍有待研討之處，在實(shí) 施中，依據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)一步修訂和完善。敬請(qǐng)各位專家提出批判和指正。2006-7-24附件1孔底沉渣檢測(cè)抽芯取樣照片附圖115-1鉆芯取樣照片圖2 19-5 （4月17日）鉆芯取樣照片 樁身混凝土 I基巖圖3 16-3 （4月13日）鉆芯取樣照片圖4 12-1 （5月13日）鉆芯取樣照片附件2工法中有關(guān)參數(shù)的試驗(yàn)1、關(guān)于第一次清孔

16、換漿時(shí)泥漿指標(biāo)的問(wèn)題第一次清孔換漿，是在鋼筋籠進(jìn)場(chǎng)和終孔報(bào)檢期間完成的。其目的 主要是為了保證孔壁的穩(wěn)定，避開(kāi)因停止泥漿循環(huán)而導(dǎo)致孔底沉渣過(guò) 厚。試驗(yàn)說(shuō)明，終孔后假設(shè)泥漿停止循環(huán)，2小時(shí)后孔底沉渣將到達(dá)10cm 以上。但泥漿比重不宜過(guò)小，是為了保證孔壁的穩(wěn)定，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)泥 漿比重到達(dá)1.25時(shí)，就可以保證孔壁的穩(wěn)定。而含砂率在正常清孔時(shí)， 較難降下來(lái)，保持2小時(shí)以上的循環(huán)換漿，可以將含砂率降至4%左右， 因此，將第一次換漿清孔的泥漿含砂率定在4%,主要是由于第次換漿清 孔的時(shí)間較短，再降低的難度較大。粘度可以通過(guò)換漿進(jìn)行調(diào)整，其指 標(biāo)到達(dá)1622s不難做到。2、高壓射風(fēng)清除孔底沉渣的時(shí)間由于

17、孔底采納高壓射風(fēng)清除沉渣的機(jī)理無(wú)法觀看到，但可通過(guò)仿照 試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定高壓射風(fēng)翻動(dòng)孔底沉渣所需要的 時(shí)間。試驗(yàn)方法是：從正在施工的鉆孔樁泥漿中用撈篩從泥漿中取得足夠量的石渣， 清洗潔凈，將原樣取回試驗(yàn)室存放；采納直徑1.25m的鋼護(hù)筒，將一端用6mni厚鋼板焊接封底，形成 一個(gè)儲(chǔ)水容器，保證不漏水；將清洗潔凈的渣樣平整攤鋪于容器底，其厚度不得小于100mm；向容器內(nèi)加入鹽水，鹽水的比較為1.1。加不至容器頂以下30cm 為止；將高壓風(fēng)管及噴風(fēng)口置于容器中心，噴風(fēng)口距離沉渣頂面50mm；(6)啟動(dòng)空壓機(jī)，待風(fēng)壓到達(dá)計(jì)算值后開(kāi)啟閥門(mén)，向容器內(nèi)送風(fēng)，并 搖擺噴頭，同時(shí)用錄像機(jī)紀(jì)錄

18、在風(fēng)力作用下渣樣的懸浮狀況，并用肉眼 觀測(cè)容器底沉渣的余留狀況；依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出清孔所需時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：高壓噴風(fēng)口距離沉渣面10cm時(shí)，噴出的高壓風(fēng)可 將噴風(fēng)口四周50cm半徑的沉渣徹底翻起，如圖1、圖2示。對(duì)于直徑 2m以內(nèi)的樁，噴風(fēng)口環(huán)向間距在50cm左右時(shí)，其影響線可包絡(luò)整個(gè)孔 底。依據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)，對(duì)于直徑1.25m的樁孔，3min可以將整個(gè)沉渣翻起,而每個(gè)噴口位處連續(xù)射風(fēng)30秒，其影響范圍內(nèi)的沉渣可基本全部懸浮 起來(lái)。圖1高壓射風(fēng)清孔影響范圍示意圖圖2高壓射風(fēng)清孔影響范圍包絡(luò)示意圖3、高壓射風(fēng)幫助清孔縮短清孔時(shí)間的測(cè)定選擇樁長(zhǎng)相同、地質(zhì)條件基本相像的兩根樁，作比照試驗(yàn)，其中1 根樁采納高壓射風(fēng)幫助清孔，另一根樁僅采納常規(guī)的泥漿正循環(huán)清孔， 在換漿清孔過(guò)程，每lOmin檢測(cè)一次泥漿的含砂率（實(shí)踐覺(jué)察，泥漿中 的含砂率降不下來(lái)是導(dǎo)致清孔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的直接因素）。檢測(cè)結(jié)