大直徑鉆孔灌注樁施工工藝

1、中江高速西江特大橋 2.7m 鉆孔灌注樁施工工藝沈懌寧廖雄濱（廣東冠粵路橋有限公司廣州510000 ）摘要：鉆孔灌注樁中優(yōu)質(zhì)泥漿應(yīng)用及西江特大橋工程中的實(shí)際應(yīng)用。關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；泥漿；成孔；灌注；1工程地質(zhì)概況西江特大橋主橋?yàn)?70m+4 120m+70m預(yù)應(yīng)力砼剛構(gòu)一連續(xù)組合結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)620m ，有5個(gè)主墩， 2 個(gè)過(guò)渡墩，其中主墩樁基為2.5m 2.7m 的變截面樁，每墩 8根，樁長(zhǎng)都在60m70m之間，過(guò)渡墩樁基為1.6m 等截面樁，樁長(zhǎng)也在50m60m之間，全橋樁基均為鉆孔灌注樁。 主橋樁基所處地層從上至下為：1、淤泥質(zhì)粉砂， 飽和、流塑狀，層厚在 712m ；2 、淤泥質(zhì)亞粘土，

2、 飽和、流塑狀，層厚在 2025m ；3 、卵石層，顆粒均勻性較差， 粒徑 27cm ，不穩(wěn)定； 4、強(qiáng)風(fēng)化泥巖半巖半土狀，稍硬，層厚10cm 左右； 5、弱風(fēng)化泥巖，巖質(zhì)軟，巖石裂隙發(fā)育， 巖石天然單軸極限抗壓強(qiáng)度2.311Mpa ，層厚 310m ；6、微風(fēng)化泥巖， 質(zhì)軟，巖石天然單軸極限抗壓強(qiáng)度3.544.4Mpa 。2泥漿循環(huán)系統(tǒng)泥漿是由水、 粘土、 化學(xué)處理劑以及其他一定物質(zhì)組成。泥漿是鉆孔必不可少的，泥漿質(zhì)量的好壞直接影響到成孔質(zhì)量。主橋鉆孔全部采用優(yōu)質(zhì)泥漿。2.1優(yōu)質(zhì)泥漿組成及作用機(jī)理。2.1.1泥漿配制根據(jù)本橋特點(diǎn)在工地試驗(yàn)室進(jìn)行泥漿試配，最終采用配合比是：泥漿： 1m3水：

3、1000kg粘土： 420kg膨潤(rùn)土： 60kgCMC ： 1.5kgNaOH ：1.5kg優(yōu)質(zhì)泥漿的特點(diǎn)是：降低失水，稀釋，懸浮鉆碴；泥皮薄，護(hù)壁穩(wěn)定。2.1.2作用機(jī)理優(yōu)質(zhì)泥漿中不同成分分別起著不同的作用。（ 1 ）粘土中的細(xì)顆粒具有帶電、吸附、水化膨脹分散以及絮凝等性能。（ 2 ）膨潤(rùn)土具有相對(duì)密度低含砂量少，泥皮薄，穩(wěn)定、固壁能力高，阻力小和造漿能力大。（ 3）CMC （羧甲基纖維素） ，可增加泥漿粘性，使土層表面形線薄膜防護(hù)孔壁剝落并有降低失水量的作用。（ 4 ）NaOH 的主要作用是增加水化膜厚度，提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水量。2.2泥漿指標(biāo)由于受場(chǎng)地限制沒(méi)有設(shè)置太大的泥漿

4、處理器，河水平均深度24m 左右，護(hù)筒的長(zhǎng)度基本都有35m ，利用護(hù)筒造漿，首先將護(hù)筒內(nèi)土層用鉆機(jī)清除，距護(hù)筒底還有12m 時(shí)，停止鉆進(jìn)并開(kāi)始造漿，根據(jù)配合比向內(nèi)投入足夠數(shù)量的造漿材料。當(dāng)泥漿指標(biāo)達(dá)到下列數(shù)值時(shí)才能繼續(xù)鉆進(jìn)。泥漿性能指標(biāo)表 1相 對(duì) 密 度 粘 度 （ pa s ） 含 砂 率（ ） 失 水 率 （ ml/30min ） 1.21.2519224 20泥皮厚（ mm/30min ）酸堿度（ PH ）膠體率（） 3811 952.2.1循環(huán)系統(tǒng)從孔底壓出的泥漿進(jìn)到一個(gè)直徑2.5m ，高 1.5m 的過(guò)濾器，在過(guò)濾器上部有一0.5mm 的篩網(wǎng)，首先將泥漿中的粗砂以上的鉆碴直接分離出

5、來(lái)，泥漿在過(guò)濾器中沉淀部分鉆碴，然后直接回到孔中，過(guò)濾器下部有一出口，定時(shí)將鉆碴排出，由于整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)較短而且過(guò)濾器的體積也不大，對(duì)泥漿中的粉砂不能及時(shí)清出，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題我們采用主動(dòng)清理的辦法，在過(guò)濾器中再放入一個(gè)泥漿泵，將容器中不能及時(shí)沉淀粉砂的泥漿抽出，并通過(guò)一個(gè)泥漿旋流除渣器， 這個(gè)出砂器每4 秒就可過(guò)濾1 升的粉砂漿， 其中粉砂含量達(dá)90 ，所以在整個(gè)鉆孔過(guò)程中含泥漿的砂率始終在2 以下，并且在終孔時(shí)達(dá)到1以下。鉆機(jī)主要技術(shù)性能表 2項(xiàng)目單位技術(shù)參數(shù)鉆孔直徑m3.0鉆孔深度m100轉(zhuǎn)盤(pán)扭矩KN m95.0轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速R/min635水頭提升能力KN 600鉆桿內(nèi)徑mm241排碴方式氣舉反循

6、環(huán)轉(zhuǎn)盤(pán)電機(jī)功率KN75鉆機(jī)自重T48 （含配套）卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引力KN753 鉆孔本橋樁基鉆孔使用的是國(guó)產(chǎn)BRM-4B 型鉆機(jī)， 每個(gè)承臺(tái)有8 根樁， 投入 2 臺(tái)鉆機(jī)， 采用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)。3.1鉆孔方法3.1.1鉆前準(zhǔn)備首先在護(hù)筒內(nèi)用清水施鉆，清碴至護(hù)筒腳1.02.0m位置停止鉆進(jìn)，提起鉆頭，向孔內(nèi)補(bǔ)水和投入造漿材料，開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)行造漿，檢測(cè)泥漿指標(biāo)達(dá)到表1 中要求后開(kāi)始鉆進(jìn)，由于在護(hù)筒內(nèi)只能造出200m3左右的優(yōu)質(zhì)泥漿，在鉆進(jìn)過(guò)程泥漿損失，所以在鉆進(jìn)過(guò)程中不斷定期檢測(cè)泥漿指標(biāo)，并且根據(jù)鉆進(jìn)深度不斷補(bǔ)充造漿材料和水至始至終都使孔內(nèi)泥漿達(dá)到表 1 中指標(biāo)。3.1.2鉆進(jìn)過(guò)程表 3土層名稱土層

7、特性鉆壓T（ min/max ）轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) /分）淤泥質(zhì)粉砂灰墨色、含蠔殼、流塑、粉砂5/1013 淤泥質(zhì)亞粘土深灰色、偶夾粉細(xì)砂、飽和、流塑狀 5/1013卵石灰黃、顆粒均勻性較差，卵徑26cm ，夾雜粉細(xì)砂，飽和，中密狀5/1011 強(qiáng)風(fēng)化泥巖褐紅色，半巖半土狀，遇水易成泥漿，巖心手可折斷，稍硬4/1617弱風(fēng)化泥巖棕紅色，裂隙發(fā)育，干硬10/1513微風(fēng)化泥巖深褐色，泥質(zhì)膠流，斷口鋒利，巖蕊呈短柱狀15/2011由于地層復(fù)雜覆蓋層較厚，根據(jù) BRM-4B鉆機(jī)性能， 在本橋樁基鉆孔中采用了如下的鉆壓和鉆進(jìn)。由于地質(zhì)復(fù)雜，覆蓋層厚，巖層巖質(zhì)裂隙發(fā)育，硬度不均勻，采用減壓鉆進(jìn)，鉆桿上的鋼絲繩有測(cè)

8、力裝置，可根據(jù)地層采用表3 指標(biāo)鉆進(jìn)，并且鉆頭配重，在普通地層配重3t，在巖層中配重為6t，有的還要大些，并且采用齒輪鉆頭。3.1.3空氣系統(tǒng)鉆機(jī)配有20m3 空壓機(jī)，由于孔內(nèi)水深超過(guò)空氣反循環(huán)風(fēng)包的吸程，為使空氣反循環(huán)排碴功能正常發(fā)揮， 在鉆桿中增加一個(gè)風(fēng)包，即上風(fēng)室， 上風(fēng)室至下風(fēng)室約在1520m ，吸深在 50m以內(nèi)時(shí)使用下風(fēng)室，當(dāng)吸深超過(guò)50m 時(shí)使用上風(fēng)室， 利用鉆桿外的風(fēng)管一根通下風(fēng)室，一根通上風(fēng)室。拆裝時(shí)要注意。3.1.4特殊情況的處理主橋樁基主要的特殊情況最突出為漏漿，防止斜孔也是很重要的，我們是采用如下方法有效解決的。（ 1 ）在鉆進(jìn)卵石層和巖層時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，主要是因?yàn)?/p>

9、巖石裂隙發(fā)育嚴(yán)重，或是卵石空隙較大的度數(shù)。而且情況還是很嚴(yán)重的。主要采取方法：a 、鉆進(jìn)時(shí)泥漿指標(biāo)除按表1 中要求外，相對(duì)密度要求在1.25 以上，并且減壓減速轉(zhuǎn)鉆，保持水頭在1.52.0m之間，嚴(yán)格控制水頭不能太高。b 、在泥漿中加入適量水泥和干鋸末，充分?jǐn)嚢韬蠓€(wěn)壓一段時(shí)間。通過(guò)以上手段，使卵石縫和巖石裂隙中的小縫隙都用泥漿填補(bǔ)上，并在孔壁上形成較好穩(wěn)定的泥薄膜，保證成孔質(zhì)量。（ 2 ）由于泥巖強(qiáng)度低，并且裂隙發(fā)育，夾層多，經(jīng)常出現(xiàn)半軟半硬現(xiàn)象。主要采取方法是：在進(jìn)入巖層前開(kāi)始減壓減速鉆進(jìn)，進(jìn)入巖層后在齒輪鉆頭上加6t 配重， 有的時(shí)間還在距鉆頭 10m 左右地主的鉆桿上加上定位器，增加鉆桿

10、的定向，不易偏離。3.1.5排碴、清孔排碴方式有兩種，一種是在沉淀器處，筒頂裝有0.5mm 的篩網(wǎng)，呈45斜度，首先將粒徑較大的鉆碴及時(shí)排出，不隨泥漿落入沉淀器內(nèi)，而粗砂類鉆碴基本沉入筒底，定時(shí)打開(kāi)下端閥門(mén)排碴。而泥漿中的粉細(xì)砂也是鉆孔和清孔的關(guān)鍵，在鉆進(jìn)過(guò)程中我們就不斷地對(duì)泥漿進(jìn)行過(guò)濾（主要指粉細(xì)碴） ，不斷地將澆注池中的泥漿抽出并通過(guò)一個(gè)體積是有 0.5 0.5m 的錐型出砂器， 出砂器能以 1L/4 秒的速度過(guò)濾掉泥漿中的粉細(xì)鉆碴， 至始至終都使泥漿中的含水率在 2以下，并且在終孔時(shí)含砂率在 1 以下，多數(shù)達(dá) 0.5 以下。所以在終孔后到灌注砼前孔內(nèi)幾乎沒(méi)有沉淀。4 灌注砼主橋樁基莘根砼方量都在380400m3之間，澆灌砼是樁基成敗的最后一關(guān)。4.1攪拌設(shè)備采用的水上攪拌設(shè)備是由2 臺(tái)1000L的強(qiáng)制式攪拌機(jī)，并配有全自動(dòng)裝置的電子計(jì)量系統(tǒng)。而岸上有2 臺(tái)1500L的強(qiáng)制式攪拌機(jī)，所以每次澆注砼都是用57個(gè)小時(shí)地完成整個(gè)澆注砼過(guò)程，保證了灌注過(guò)程的連續(xù)和迅速。4.2首灌控制在清孔各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求后開(kāi)始灌注砼。為保證首次導(dǎo)管埋深和對(duì)孔底的徹底反漿，以及保證孔底的膠接好，首灌料的儲(chǔ)料斗為13m3 ，并配有 3m3 ，的漏斗，所以在撥塞后導(dǎo)管一般埋深都在1.82m 。5 總結(jié)西江橋全橋