复杂地质条件下钻孔灌注桩施工技术.doc

1、复杂地质条件下钻孔灌注桩施工技术摘要： 随着基础设施事业的不断发展，钻孔灌注桩作为一种最为常见的基础形式，其施工工艺也变得多元化。钻孔桩施工作为地下工程不仅工艺繁复,而且不便监视。正确选定成孔方式，合理安排施工进度及工艺流程是钻孔桩施工成败的关键。特别针对沿河、沿江地段，有流砂、地下水位较高等复杂地质条件下的钻孔灌注桩施工,采取相应的技术措施,不仅能保证桩基质量,又能加快施工进度，节约施工成本，减少工程事故的发生。 关键词：钻孔灌注桩；流砂；复杂地质条件；桥梁施工。 中图分类号：U443.15+4 文献标识码： A 1、概述 松原市天河大桥南汊桥为（40+2100+40）m 独塔空间索面自锚式

2、悬索桥。索塔基础为承台+群桩基础，两个承台底部共设有 32 根摩擦桩，桩顶 15m 范围内桩径为 2.3m，15m 以下部分为 2.0m，桩长 70m，持力层选择在泥岩层。索塔桩基采用钻孔灌注桩，考虑施工定位、冲刷、砂土液化及抗震需要，从承台底面以下设置 15m 长的永久护筒。 南汊桥主塔桩基位于河道中，采用筑岛围堰的施工方法。筑岛标高为 134m，水位标高为 132.7m，桩顶标高 123.999，桩底标高 53.999。地勘报告显示，南汊桥钻孔灌注桩深度范围内的土层分布，自地表向下为素填土、细砂、粉质粘土、粉砂、粗砂、泥岩、砂岩。其中流砂层为地质层中的第二、三层，顶标高为 129.956m

3、，层底标高为 114.456m。 图 1：桥型总体布置图 2、钻机选择 桩基施工从现场地质情况、施工工期、施工成本及钻机自身特点等多方面进行综合考虑,桩基成孔选用 1 台旋挖钻和 2 台反循环相互配合的方式进行施工，即先采用反循环钻孔，待钻进至永久护筒设计底标高处（即标高为 109.149m） ，移走反循环钻机并安装永久钢护筒，然后开始采用旋挖钻机成孔，反循环钻机开始另一根桩基施工，依次循环施工。 表 1：钻机对比表 3、钻孔灌注桩施工 南汊主桥钻孔灌注桩施工工艺流程如下： 图 1：施工流程图 3. 1 施工准备 在南汊桥主塔桩基施工区域采用天然砂土进行围堰筑岛，整平夯实,然后选取适当的位置用

4、来设置泥浆池。 3.2 桩位放样 采用全站仪放样，定出桩基中心位置，用木桩作为标志，并在桩位四周设置控制点。四角坐标距离中心桩位宜控制在 2.6m 左右，避免施工过程中破坏桩志。 3.3 埋设工作护筒 工作护筒采用 16mm 钢板卷制而成，其内径为 2.5m，比桩径大 20cm,长度 3m。工作护筒埋设采用挖埋式方法，先采用挖掘机在桩位位置开挖至大约 2.7m 深度后将护筒安放在开挖基坑内，调整好护筒位置及垂直度后对其四周进行回填夯实。护筒埋设需注意以下几点： (1)护筒顶面需高出地面 30m ,护筒周围挖除部分用粘土夯填密实； (2)护筒埋设的平面位置偏差不得大于 5cm ,竖直度偏差不得大

5、于1%。 3.4 反循环钻机就位 反循环钻机安装就位时，底座必须支垫坚实平稳，防止位移或沉陷。钻机平稳地就位于埋设好的护筒上方，安装钻机做到周正，水平，稳固，机座梁全部承压，钻架设置风缆固定，检查钻架顶部滑轮槽钻头中心护筒中心，三者应在一竖直线中，误差小于20MM，以保证钻孔竖向垂直度偏差1。 3.5 钻进 （1）开始钻进时，进尺应适当控制，尤其在护筒刃脚处，应低档慢速钻进，使刃脚处形成坚固的泥皮护壁。钻进至刃脚下 2 米后，可以正常速度钻进。如果发现护筒内漏浆时，可提起钻具，向孔中倒入粘土，挤入孔壁堵住漏浆空隙，稳住泥浆后继续钻进。 （2）开孔及整个钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位

6、（河中水位）2.0m 左右，以防孔壁坍塌。 3.6 安装永久护筒 原设计永久护筒长 15m，由于施工时处于松花江汛期，水位较高，采用筑岛方式形成施工平台，筑岛标高为 134m，通过与设计单位协商，将永久护筒长度增加至 24m。 永久护筒安装采用先钻后下的方式进行安装，当反循环钻至永久护筒底标高处，提升钻杆，移除钻机，开始安装永久护筒。永久护筒分三节段安装，每节长度分别为 7.5m、7.5m、9m，由于反循环钻头直径与永久护筒内径一样，因此在永久护筒下放时需采用震动锤进行辅助安装。第一节护筒下放置孔口位置处，在护筒顶端对称割开两个直径为 15cm 的小孔，插入一根直径为 10cm、壁厚 1cm

7、的钢管横担在工作护筒两侧的枕木上，其中枕木顶部高于工作护筒顶部。用吊车吊起要接长的永久护筒，永久护筒两端都设有坡口，对正后只需在外侧进行焊接。焊缝焊接完成经检验合格后，抽出横担钢管，继续下放永久护筒，并以同样的方法接长第三节永久护筒，直至永久护筒安装到位。 永久护筒安装前在工作护筒顶部对称焊接四根钢筋，用来控制永久护筒中心位置，钢筋弯成 L 形，伸出工作护筒约 5cm。在永久护筒安装过程中时刻检查其竖直度，发现倾斜采用拉钢丝绳的方式及时纠偏，保证其竖直度偏差不得大于 1%。 3.7 旋挖钻机钻进 旋挖钻机采用筒式钻斗。钻机就位后，调整钻杆垂直度，然后进行钻孔。当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并

8、施加压力，将泥土挤入钻斗内，钻斗底部关闭，提升钻斗将泥土卸于孔口堆放地点。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于地下水位（河流水位）2m 左右，保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁直至成孔。3.8 清孔 孔深达到设计标高后停止钻进，经检查合格后，利用旋挖钻机采用掏渣方式进行清孔。 3.9 下放钢筋笼 钢筋笼采用汽车吊吊装，分三段安装，对接处主筋采用滚轧直螺纹连接。在安放前，在钢筋笼四周自下而上每隔两米对称安装 4 个保护层垫块，相邻两层投影在平面上的夹角成 45，以确保钢筋保护层厚度。由于桩径大小上下不一致，永久护筒下面采用圆形混凝土垫块，永久护筒位置采用钢筋焊接耳朵筋

9、作为垫块。 3.10 灌注水下混凝土 水下混凝土采用钢导管灌注，导管内经为 30cm。导管接口应连接牢固,法兰盘间垫有胶垫,保证接口严密、不漏水。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深的 1.3 倍压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力的 1.3 倍。 首批灌注混凝土数量应满足导管首次埋置深度 1.0m 以上的需要，首批混凝土入孔后，混凝土连续灌注，不得中断。在灌注过程中保证导管的埋置深度控制在 26m，并随时探测混凝土面的位置，及时调整导管埋深。 3.11 淘除桩头混凝土 为减少后续桩头破除的工作量，在灌注桩基混凝土初凝

10、之前通过人工将桩顶泥浆及多余混凝土淘除，混凝土淘除深度为桩顶设计标高以上20cm 位置。 4、结束语 松原天河大桥南汊桥桩基施工通过使用反循环与旋挖钻机相配合的方式成孔，即加快了施工进度，又节约了施工成本；施工过程中采用接长永久护筒的方法解决了复杂地质条件不易成孔的技术难题；水下混凝土灌完成后采用淘除桩头多余混凝土的工艺减少了后续破除桩头的工作量。目前南汊主桥 32 根桩基已全部施工完成，经检验全为类桩。 参考文献： 1JTG F80/1-2011,公路桥涵施工技术规范S. 2张敏,诸武越,伏首圣.嘉绍跨江大桥 3.8m 大直径钻孔灌注桩设计与施工J. 桥梁建设,2009,（12）:12-14. 3袁作祥,吴有铭.澳门西湾大桥主塔桩基施工J.桥梁建设,2005,（05）:28-30. 4彭林旭,吴克勤,李力军.番禺大桥 83 号主墩 3.0m 桩基质量控制J.世界桥梁,2000,（04）:71-74. 5高声伟. 流砂、软土地质钻孔灌注桩的施工J.桥梁建设,2003,（S1）:47-49.