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為 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620m ，有5個主墩， 2 個過渡墩，其中主墩樁基為2.5m 2.7m 的變截面樁，每墩 8根，樁長都在60m70m之間，過渡墩樁基為1.6m 等截面樁，樁長也在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、強風化泥巖半巖半土狀，稍硬，層厚10cm 左右； 5、弱風化泥巖，巖質(zhì)軟，巖石裂隙發(fā)育， 巖石天然單軸極限抗壓強度2.311Mpa ，層厚 310m ；6、微風化泥巖， 質(zhì)軟，巖石天然單軸極限抗壓強度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)泥漿組成及作用機理。2.1.1泥漿配制根據(jù)本橋特點在工地試驗室進行泥漿試配，最終采用配合比是：泥漿： 1m3水：

3、1000kg粘土： 420kg膨潤土： 60kgCMC ： 1.5kgNaOH ：1.5kg優(yōu)質(zhì)泥漿的特點是：降低失水，稀釋，懸浮鉆碴；泥皮薄，護壁穩(wěn)定。2.1.2作用機理優(yōu)質(zhì)泥漿中不同成分分別起著不同的作用。（ 1 ）粘土中的細顆粒具有帶電、吸附、水化膨脹分散以及絮凝等性能。（ 2 ）膨潤土具有相對密度低含砂量少，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泥漿指標由于受場地限制沒有設(shè)置太大的泥漿

4、處理器，河水平均深度24m 左右，護筒的長度基本都有35m ，利用護筒造漿，首先將護筒內(nèi)土層用鉆機清除，距護筒底還有12m 時，停止鉆進并開始造漿，根據(jù)配合比向內(nèi)投入足夠數(shù)量的造漿材料。當泥漿指標達到下列數(shù)值時才能繼續(xù)鉆進。泥漿性能指標表 1相 對 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到一個直徑2.5m ，高 1.5m 的過濾器，在過濾器上部有一0.5mm 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，泥漿在過濾器中沉淀部分鉆碴，然后直接回到孔中，過濾器下部有一出口，定時將鉆碴排出，由于整個循環(huán)系統(tǒng)較短而且過濾器的體積也不大，對泥漿中的粉砂不能及時清出，對于這個問題我們采用主動清理的辦法，在過濾器中再放入一個泥漿泵，將容器中不能及時沉淀粉砂的泥漿抽出，并通過一個泥漿旋流除渣器， 這個出砂器每4 秒就可過濾1 升的粉砂漿， 其中粉砂含量達90 ，所以在整個鉆孔過程中含泥漿的砂率始終在2 以下，并且在終孔時達到1以下。鉆機主要技術(shù)性能表 2項目單位技術(shù)參數(shù)鉆孔直徑m3.0鉆孔深度m100轉(zhuǎn)盤扭矩KN m95.0轉(zhuǎn)盤轉(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)盤電機功率KN75鉆機自重T48 （含配套）卷揚機牽引力KN753 鉆孔本橋樁基鉆孔使用的是國產(chǎn)BRM-4B 型鉆機， 每個承臺有8 根樁， 投入 2 臺鉆機， 采用氣舉反循環(huán)鉆進。3.1鉆孔方法3.1.1鉆前準備首先在護筒內(nèi)用清水施鉆，清碴至護筒腳1.02.0m位置停止鉆進，提起鉆頭，向孔內(nèi)補水和投入造漿材料，開動鉆機旋轉(zhuǎn)鉆頭進行造漿，檢測泥漿指標達到表1 中要求后開始鉆進，由于在護筒內(nèi)只能造出200m3左右的優(yōu)質(zhì)泥漿，在鉆進過程泥漿損失，所以在鉆進過程中不斷定期檢測泥漿指標，并且根據(jù)鉆進深度不斷補充造漿材料和水至始至終都使孔內(nèi)泥漿達到表 1 中指標。3.1.2鉆進過程表 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 ，夾雜粉細砂，飽和，中密狀5/1011 強風化泥巖褐紅色，半巖半土狀，遇水易成泥漿，巖心手可折斷，稍硬4/1617弱風化泥巖棕紅色，裂隙發(fā)育，干硬10/1513微風化泥巖深褐色，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鉆機性能， 在本橋樁基鉆孔中采用了如下的鉆壓和鉆進。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，鉆桿上的鋼絲繩有測

8、力裝置，可根據(jù)地層采用表3 指標鉆進，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)鉆機配有20m3 空壓機，由于孔內(nèi)水深超過空氣反循環(huán)風包的吸程，為使空氣反循環(huán)排碴功能正常發(fā)揮， 在鉆桿中增加一個風包，即上風室， 上風室至下風室約在1520m ，吸深在 50m以內(nèi)時使用下風室，當吸深超過50m 時使用上風室， 利用鉆桿外的風管一根通下風室，一根通上風室。拆裝時要注意。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 ）在鉆進卵石層和巖層時經(jīng)常出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，主要是因為

9、巖石裂隙發(fā)育嚴重，或是卵石空隙較大的度數(shù)。而且情況還是很嚴重的。主要采取方法：a 、鉆進時泥漿指標除按表1 中要求外，相對密度要求在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，充分攪拌后穩(wěn)壓一段時間。通過以上手段，使卵石縫和巖石裂隙中的小縫隙都用泥漿填補上，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：在進入巖層前開始減壓減速鉆進，進入巖層后在齒輪鉆頭上加6t 配重， 有的時間還在距鉆頭 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，定時打開下端閥門排碴。而泥漿中的粉細砂也是鉆孔和清孔的關(guān)鍵，在鉆進過程中我們就不斷地對泥漿進行過濾（主要指粉細碴） ，不斷地將澆注池中的泥漿抽出并通過一個體積是有 0.5 0.5m 的錐型出砂器， 出砂器能以 1L/4 秒的速度過濾掉泥漿中的粉細鉆碴， 至始至終都使泥漿中的含水率在 2以下，并且在終孔時含砂率在 1 以下，多數(shù)達 0.5 以下。所以在終孔后到灌注砼前孔內(nèi)幾乎沒有沉淀。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1000L的強制式攪拌機，并配有全自動裝置的電子計量系統(tǒng)。而岸上有2 臺1500L的強制式攪拌機，所以每次澆注砼都是用57個小時地完成整個澆注砼過程，保證了灌注過程的連續(xù)和迅速。4.2首灌控制在清孔各項指標達到要求后開始灌注砼。為保證首次導(dǎo)管埋深和對孔底的徹底反漿，以及保證孔底的膠接好，首灌料的儲料斗為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