1、1湿陷性黄土地区承压水地层钻孔灌注桩施工技术摘要： 当前，我国对工程施工质量和耐久性提出了更高要求，而湿陷性黄土遇水容易湿陷的特性，在有关类似土层进行施工时，应该密切关注水的影响，否则极易产生不良后果。 在工程实践中，湿陷性黄土地区含有高承压地下水时的病害防治就成为了施工中亟待解决的一个问题，它对桥梁上部结构沉降、耐久性有重大影响。合理的施工技术对类似情况下指导工程施工、保证施工质量、降低施工灾害至关重要。 根据国内外对类似工程的处理经验可知，对于湿陷性黄土，常用的方法是地基加固处理，而对于承压水时钻孔灌注桩常用堵水、排水或围水等方法降低水压达到不影响施工的效果。目前针对湿陷性黄土含高承压水时
2、钻孔灌注桩的施工研究很少。总结及研究合理的施工技术对湿陷性黄土含有高承压水时钻孔灌注桩的施工具有重要指导意义。 关键词 ： 湿陷性黄土；承压水；钻孔桩；预防与处理 Abstract: at present, our country puts forward stricter requirement for engineering construction quality and durability, and collapsible loess collapsibility easily under the influence of water features, in the similar
3、 soil during construction, should pay close attention to the influence of water, otherwise 2easy to have bad consequences. In engineering practice, the collapsible loess area high confined water at the time of the disease control has become a problem to be solved in the construction, it has signific
4、ant influence on durability of bridge upper structure settlement,. Reasonable construction technology for similar cases to guide engineering construction and ensure construction quality, reduce disasters is very important. According to processing experience for similar projects at home and abroad, f
5、or the collapsible loess, the commonly used method is the foundation reinforcement treatment, for the confined water in bored piles are commonly used methods such as water, drainage or water reduce water pressure does not affect the construction effect. At present in view of the collapsible loess hi
6、gh confined water in bored piles construction research is rarely. Summary and research of the reasonable construction technology of collapsible loess high confined water when bored piles construction has important guiding significance. Key words: collapsible loess; Pressure on the water; Drilled pil
7、e; Prevention and treatment 中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 3局宁西铁路增建二线第二项目部承建的沋河特，中心里程位于宁西增建二线 DyK24+647 处，全长 1046.66 米。墩台均采用钻孔灌注桩基础。该桥地质主要为湿陷性黄土，湿陷等级为级。沋河地表水受大气降水影响比较大，地下水位高，13#墩21#墩地段有承压水，共计 9 个墩身，108 根孔桩，桩径均为 150cm.根据钻探资料显示，承压水水头高度在：36.5m。本桥附近有村庄、沋河水库大坝，距离桥址 300m 左右，沋河水库大坝为均质土坝，为渭南市城市饮
8、用水水利工程。 针对沋河特大桥孔桩施工的技术文件及施工方案，通过对现场实际勘察、周边环境调查、已确定的施工方案和工期安排以及施工顺序情况，进行钻机的选型、钻孔的排序、降水井的设置及位置选择、泥浆池的设置、钻孔时间及速度的计算、承压水水压的控制及计算，为钻孔方案提供技术支持及孔桩施工防止塌方、塌孔、管涌危及村庄、水库大坝，制定可靠有效的防范及保障措施，确保孔桩施工的进度、工期、效益和施工人员的安全。 承压水地带钻孔桩施工（钢护筒跟进法施工） 1.1 钢护筒的安装及埋设 将首节吊起的钢护筒缓慢放入引孔内，离孔底约 20cm 距离时，暂停下放，技术人员井口验收钢护筒居中时，立即下放至孔底，用履带吊吊
9、起振动锤，振动锤的两个液压夹须预先调试好，液压夹的间距为护筒直径。同时，振动锤上系两条缆绳，目的是通过人拉的方式尽快使液压夹夹到护筒口，使其重心在护筒中心位置。开启电源后，振动锤开始振动，护筒在下沉的过程中根据技术人员的指导进行垂直度的调整,在钢护筒垂4直下落至离地面 1.5m 时停止振动锤，由技术人员对护筒的垂直度及护筒中心位置进行检查，检查确认护筒下沉的垂直度及护筒中心位置满足规范要求后，开始吊装下一节钢护筒，每节钢护筒之间采用焊接，钢护筒焊接连接时保证接头圆顺，同时满足刚度、强度及防漏的要求。钢护筒需高出原地面不小于 1.0m。 1.2 降水井的设置 护筒埋设完毕后，在墩位两侧（距墩中心
10、各约 30m 处）各旋挖一口降水井，降水井直径125cm,降水井深度根据现场地质情况钻至承压水层。井口高程低于孔桩钢护筒 1 米以上，让承压水自动从井口排出，并在井口设置 4m 深的护筒，以防止降水井坍塌（如下图所示） 。降水井设置完成后，当一口降水井正常排水时，应立即将另一口降水井封堵。沿降水井设置排水沟，将水引至离水井 50m 以外的地方。 1.3 钻孔 钢护筒埋设完毕后，加大泥浆密度，并注入泥浆后方可开钻；钻进过程中，要及时掌握钻孔深度，根据地质层变化，及时调整钻进压力、钻进速度和适宜的泥浆稠度，以防钻进不利地层时塌孔。开钻时，先用低档慢速钻进，钻至护筒以下 1 米后，再调为正常速度。钻
11、进过程中，根据不同的地质情况选用不同形式的钻头，在土质地层中钻头选用螺旋式土钻或旋挖斗，有水时用旋挖斗掏渣；在钻进过程中，测量人员要随时对孔深进行测量，每次进尺不得大于 3m，钢护筒要及时跟进至钻孔底，离孔底不大于 50cm.钻进过程中，经常抽取渣样并检查泥浆指标，注意土层变化，以便及时对不同地层调整钻速、钻进压力、泥浆比重。在砂土、5软性土等易坍孔的土层中，采用低档慢速，同时提高孔内水头，加大泥浆比重。钻至透水层附近时，应将钻速减慢，并在孔内投入黏土块，反复不进尺旋转，进一步增强泥浆密度。结合钻探资料，当钻至承压水层位置时，钢护筒应该及时跟进，对承压水进行及时隔离及封堵。 在钻进过程中测量人
12、员对降水井每小时总流量进行观测，计算出钻孔桩部位的承压水流量及水压，根据所得数据，计算出钻孔桩内泥浆产生的压力。当钻孔桩内泥浆压力大于承压水产生的压力时，可以认为钻孔桩内的泥浆不会受到降水井的影响，只是孔底弱流水现象。当钻孔桩内泥浆压力小于承压水产生的压力时，应立即停止钻孔，反复不进尺旋转，进一步增强泥浆密度，至到泥浆压力大于承压水产生的压力时再进行缓慢进尺。当钻孔桩钻至设计桩底时，应静置 1 小时，若水位、沉渣厚度无明显变化时，再进行清孔。 2 承压水层水下混凝土灌注施工方法： 2.1 安装导管 导管采用 30cm 钢管，每节 23m,配 12 节 11.5m 的短管。导管吊装前先试拼，并进
13、行水密性试验，压试验时的压力应不小于灌注混凝土时导管可能承受的最大压力的 1.3 倍。导管接口应连接牢固，封闭严密，导管接头应清洁无杂物，密封胶圈无破损老化，同时检查拼装后的垂直情况与密封性，根据桩孔的深度，确定导管的拼装长度，吊装时导管位于桩孔中央，并在浇筑前进行升降实验。导管组装后轴线偏差不宜超过桩孔深的 0.5%并不宜大于 10cm。符合要求后，在导管外壁用明显标记自下而上逐节编号并标明尺度。以便计算注入混凝土的高度。 62.2 灌注水下混凝土 水下混凝土的灌注程序与其他混凝土灌注程序基本相同，但由于灌注水下混凝土前，孔内仍有少量承压水向外溢出，因此，初次混凝土灌注高度不仅要满足规范要求
14、，而且还要保证初灌混凝土越过承压水层，这样才能抑制承压水的不断涌出，以免在混凝土灌注过程中对混凝土产生冲刷而造成质量事故。 灌注水下混凝土时，必须探准孔深和所灌注的混凝土面高度，仪控制导管埋深。如探测不准确，将造成导管提漏或埋管过深，出现断桩事故。灌注混凝土导管顶部应设置漏斗，其上方设溜槽、储料斗和工作平台。灌注前首先测量孔内混凝土的高度，计算导管内埋置深度，如果正常继续灌注。 灌注混凝土开始后，应紧凑地、连续地进行，严禁中途停工。灌注过程中，应注意提高观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，真确指挥导管的提升和拆除。 考虑桩顶含有浮渣，灌注水下混凝土时的浇筑面按高出桩
15、顶设计高程 100cm 控制，以保证桩顶混凝土的质量。 3 对湿陷性黄土地区承压水地层可能给钻孔灌注桩施工造成危害的预防与处理措施 3.1 预防措施 在施工前要详细查看勘察、设计报告，进行现场实地踏勘，熟悉地层及施工环境，对含有承压水的地层应了解其水头高度、涌水量等情况，分析对施工可能产生的影响及危害，拟定切实可行的技施方案和预防措施，并做好技术物资上的充分准备。当承压水地层对施7工可能有危害时，在成孔钻机选择上应避免使用循环钻机而选择无循环钻孔的冲击型钻机，并结合地质勘察报告与钻机特点，拟定具体施工方案。防止承压水对钻孔灌注桩施工造成危害的主要方法是平衡其水头压力，使桩孔内水面低于孔口或地下
16、水位，防止承压水从孔口溢出或从强透水层泄漏，其具体方法一般有以下 3 种。3.1.1 围堰填高法：填筑围堰，抬高桩孔位置，使桩孔孔口位置高于承压水水头高度。3.1.2 泥浆柱平衡法：使用泥浆钻孔，让泥浆柱形成的压力大于承压水压力，使承压水不至溢出孔口并保持 0.501m 的安全量。使用泥浆柱平衡法施工时，必须使泥浆密度在钻至承压水层前至混凝土灌注完毕期间始终保持稳定，不能出现大的变化，防止钻孔结束后在混凝土灌注期间孔内泥浆发生沉降，上部泥浆密度下降较大而造成泥浆柱压力小于承压水压力。3.1.3 综合平衡法：当承压水水头较高，用泥浆柱平衡法无法满足要求、而围堰填高法成本又过高时，可采用两者相结合
17、的方法来解决（现场平台填筑一定高度，平衡掉部分承压水水头高度，其余部分利用大泥浆比重遏制。 ） 。对承压水水头高于地面，且上部含强透水层的情况，应首先考虑对强透水层进行封堵处理，然后可采取上述 3 种方法处理。封堵方法可根据所用钻机类型确定，如采用冲击钻机成孔，宜采用粘土封堵；采用旋挖钻机成孔则宜采用套管隔离封堵。对于承压水水头低于地面且上部含有强透水层的情况，则可根据实际情况采取封堵透水层或用泥浆平衡法处理，使承压水不致向上涌出。3.2 处理措施 3.2.1 灌注桩钻进时发生承压水涌出现象的处理措施。在灌注桩钻进过程中发现承压水从孔口涌出时，应立即停止钻进，查明承压水层位置、水头高度及涌水量
18、等详细情况，同8时，采用围堰接高护筒的方法提高孔口位置，使孔口位置高于承压水水头。待孔口不再向外溢水时，再采用上述预防措施进行处理。3.2.2 对于承压水层上部含有强透水层的处理措施。对于承压水层上部含有强透水层的情况，应采用封堵隔离的方法,即采用冲击钻机成孔、粘土隔离封堵的方法将强透水层与承压水层隔开。实践证明，在这种情况下此方法是最合理、最有效的方法。 4 结束语 目前国内外针对湿陷性黄土地区承压水地带钻孔桩施工，钢护筒跟进法尚无详实可靠的施工经验， 铁路桥涵施工规范 （TB102032002）中规定，湿陷性黄土地基开挖，必须保持基坑不受水侵泡。除此之外，各相关规范中没有对湿陷性黄土地区含
19、承压水时钻孔灌注桩施工烦人相关规定，这就要求各施工企业遇到类似工程时，只能参照其它类似经验进行施工，增加了施工难度，难于保证施工质量。故在此次施工中总结一套行之有效地施工方法，基于系统观点，通过研究总结国内外类似工程经验，开展湿陷性黄土地区含高承压水时钻孔灌注桩施工技术研究，研究内容在为类似工程提供指导建议的同时可以形成合理的施工技术理念修订制施工规范参考。 参考资料： 1.铁路桥涵工程施工质量验收标准 （TB10415-2003） 2.铁路桥涵钻孔桩施工技术指南 （TZ322-2010） 3.铁路工程桩基检测技术规程 （TB10218-2008） 94.客货共线铁路桥涵工程技术指南 （TZ203-2008）
