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1、软弱地层钻孔桩施工控制摘 要：钻孔桩是桥梁工程中常见的一种基础形式，具有速度快、承载力高等特点，能适用于各种地层。本文就砂粘土及粉砂等软土地层中钻孔桩施工关键工序控制作详细阐述。关键词：钻孔桩 软弱地层 施工控 制泥浆护壁 关键工序 1 工程概况新建铁路线是“八纵八横”铁路通道之一宁西通道的组成部分。本标段为铁路一期工程南京至海安段第十标段，我部管段桥梁工程有大桥1座、中桥12座，全部位于软土地段，均采用钻孔桩基础，全部为摩擦桩，桩径分为=0.8m和=1.0m两种，共计222根，总桩长6415m，其中最长桩是中心河大桥2#墩1.0m孔桩，为52m。整个桥梁工程要求在灌溉季节和雨季前完成，因此钻
2、孔桩基础的施工是整个桥梁工程施工的关键。2 地质情况本标段线路位于长江三角洲平原入海口，属亚热带季风气候，地层为砂粘土层，表层均为江海沉积砂粘土，褐黄色，软塑，厚2.53m，其余为：淤泥质砂粘土，褐灰灰黑色，流塑，厚512m，其中夹粘砂土及粉砂透镜体；粘砂土，软塑，厚02.6m；粉砂，中密饱和，厚03.6m；砂粘土，粘土，褐黄色，软硬塑，厚010m。3 施工工艺根据软土地层的特点，选用泰山15型钻机正循环成孔，泥浆护壁，换浆法清孔，钢筋笼根据长度采用整体或分节吊装，垂直导管法灌注水下砼。施工工艺流程图如下（下页）：4 关键工序控制4.1 测量放样采用先进的宾得P全站仪极坐标定位与相对几何尺寸控
3、制相结合，严格执行“测量复核制”，确保桩位正确。4.2 围堰筑岛，施作平台。本标段大中桥桥墩全部处于河中，由于河道宽度多数在30m左右，且大都不通航，为保证施工的顺利进行，采用围堰筑岛断流。围堰采用草袋围堰，顶宽2.0m左右，外坡1：1，内坡1：0.5。围堰中间填筑粘心土，草袋交错堆码密实，避免漏水。围堰施工完毕即可进行抽水清淤筑岛。抽水时注意观察围堰稳定情况，必要时可打入100木桩进行防护。清淤必须彻底，直至硬土层；填土宽度根据基础宽度结合机械作业宽度确定，并采用小型推土机分层夯实，填土边部采用轻型冲击夯夯实，确保施工时填土稳定，钻机不沉降。砼 拌 制 运 输不合格合 格不合格施工平台搭设桩
4、位测设埋 设 钢 护 筒钢 护 筒 制 作检查上下中线安装定位支架钻 机 就 位粘 土 准 备护 筒 内 造 浆钻 进泥 浆 检 测终 孔 检 查合 格第 一 次 清 孔泥 浆 检 测下 钢 筋 笼第 二 次 清 孔泥 浆 检 测检 查 验 收灌 注 水 下 砼4.3 埋设钢护筒钻孔桩施工中，护筒起作固定桩位、保护孔口、导向钻头等作用，故一定要按要求施工。针对本管段工程地质情况，决定采用钢护筒，其直径比桩径大0.2m，长度一般为2m一节，采用3mm厚钢板卷制，缝口焊接严密，不漏水。两端和中间设加强腰带，增强其刚度。制作完后，经检查合格后，可根据施放的孔位进行埋设，埋设时需符合下列要求：A.其顶
5、面应比岛面高0.3m左右，并应高出地下水位1.0m左右；B.埋深在粘土中不宜少于1m，砂土中不宜少于2m；C.护筒底尽可能埋置于坚硬密实的土层中至少0.5m；D.护筒顶面位置偏差不大于5cm，其倾斜度不得大于1%。埋设前根据桩位放十字线护桩，由人工开挖出比护筒直径大于0.4m的基坑，然后吊放护筒，并根据十字线护桩进行调整，使护筒中心与桩位重合，检查其平整度和垂直度，再在护筒周围对称、均匀地回填粘土，并分层夯实，特别是护筒底部，避免漏浆。最后，把桩位十字线恢复到护筒上,便于钻机对位。钢护筒埋设的质量对于钻孔过程中孔口是否坍塌有着重要作用。4.4 泥浆制备在软弱土层中进行钻孔桩的施工，成孔的关键在
6、于泥浆。泥浆比重较水大，能对孔壁施加一定静压，并在孔壁上形成一层泥皮，隔断孔内外水流，且泥浆具有较高的粘性，能将砂砾悬浮起来。在施工中，泥浆主要作用有：携砂、增压固壁及断流、冷却和润滑钻头。、泥浆材料根据工地情况，本着因地制宜的原则,决定采用当地常见的粘土，其材质应符合以下要求：A.自然风干后，用手不易掰开捏碎；B.干土破碎时，断面有尖锐的棱角；C.水浸湿后有粘滑感，加水和成泥后，容易搓成1mm的细长泥条，用手指捻，感觉砂粒不多，浸水后能大量膨胀；D.胶体率95%，含砂4%，造浆能力2.5l/kg。、制得的泥浆应符合以下要求：PH值应6.5，比重控制在1.31.5之间；其粘度一般以24s左右为
7、宜；新制泥浆含砂率4%，循环泥浆含砂率8%。以便使制得的泥浆能充分发挥作用。、泥浆循环：泥浆采用孔内造浆，正循环施工。即由泥浆泵输进钻杆内腔后，经钻头的出浆口射出，带同钻渣沿钻孔上升到孔口，溢进泥浆槽，返回沉淀池中净化，流入泥浆循环池再供使用。循环系统的设置中，沉淀池一定要比储浆池深0.5m，且在施工的过程中要经常清除沉淀池中的钻渣，充分发挥沉淀池的沉淀作用，确保泥浆的质量。、泥浆检测：在钻孔桩的施工过程中，泥浆的质量非常重要，因此，泥浆的检测则是保证泥浆质量的关键。在施工中，使用上海昌吉地质仪器有限公司生产的NA1型泥浆含砂量计、NB1型泥浆比重计、1006型泥浆粘度计，能快速、准确的测定泥
8、浆的指标，用以指导施工。4.5 钻孔护筒埋设好以及泥浆循环系统施工完毕后，即可进行钻机对位开钻。钻孔顺序按梅花形间隔钻孔。灌砼时钻机停下来，防止钻机振动造成塌孔.、钻机就位：利用护筒上的十字线护桩，采用拼装或大吨位吊车使钻机就位。钻机对位时，底座根据水平尺，利用千斤顶调平，保持钻机稳定垂直，使其在工作中不产生位移和沉陷。在钻孔的过程中，要经常利用水平尺检查底座的水平情况。钻头或钻杆中心与护筒顶面中心的偏差不得大于5cm。、钻进：开始钻孔时，应稍提钻杆，投入粘土，在护筒内旋转造浆，开动泥浆泵进行循环，待泥浆均匀后以低档慢速、稳定的进尺开始钻进，使成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，且使护筒脚处有
9、牢固的泥皮护壁。在钻至护筒底以下1m后，方可以正常速度钻进。在钻进过程中，应注意地层变化，对不同的地层，采用不同的钻进方法：A.在粘土中钻进时，采用中等钻速，大泵量、稀泥浆钻进；B.在砂土及粉砂等软土层中钻进时，严格控制进尺，轻压，低档，慢速，大泵量、稠泥浆钻进；C.在硬塑粘土或部分夹砾石层中钻进时，因土质太硬会引起卡钻、钻杆摆动以及钻头偏斜跳动等现象，为避免钻机负荷过大而损坏，此时采用低档慢速，优质泥浆、大泵量钻进。在施工过程中，应经常对钻机泥浆进行检测，确保泥浆质量，并使泥浆泵有足够的流量，以免影响钻进的速度。此外，必须保证钻杆垂直，以保证成孔顺直。、钻孔作业不能中途中断，按三班制连续进行
10、，每班及时填写钻机记录和泥浆试验记录等原始资料。如遇机械故障，则将钻头提离孔底4.0m6.0m左右，避免时间过长坍孔埋钻事故。4.6 清孔钻孔达到设计高程后，对孔径倾斜度及孔中心偏差、孔深进行全面检查，自检符合要求后，报经监理工程师检查同意，即可进行清孔。正循环钻机采用换浆法清孔。在终孔后，停止进尺，将钻头提离孔底1020cm继续旋转，保持泥浆正常循环，以中速压入符合清孔规定指标的泥浆（该处地层一般比重为1.11.2左右），把孔内比重较大的泥浆以及钻渣换出，使含砂率逐渐减小，直至稳定状态并小于4%为止，而且保证孔底沉渣不得超过30cm。清孔时压浆入孔要及时，以保持孔内水头，避免坍孔。清孔需要认
11、真操作，不能用加深孔深的方法来代替清孔。第一次清孔后，利用自制探孔器对孔进行检查，确定有无缩颈情况，然后吊放钢筋笼。4.7 钢筋笼的制作、安设为保证钢筋笼的质量，一般情况下，钢筋在特设的预制场内加工成型编号，根据施工需要，及时运至施工现场绑扎、整体或分节吊装。、钢筋的加工工艺严格按照设计及规范进行。钢筋搭接接头在同一断面不超过50%且间隔搭接。接头采用双面搭接焊，焊缝长度不小于4d（级钢筋）；焊接时，上下两段接头处必须弯折一定角度，使其重心保持同一轴线上，确保钢筋笼的顺直和受力。主筋与加劲箍筋点焊连接，与一般箍筋连接采取点焊和绑扎相结合的方法，确保钢筋笼的整体性和稳定性。为保证桩身钢筋砼保护层
12、厚度符合要求，在骨架主筋外侧四周对称焊接四组“耳环筋”，采用断头钢筋（直径10mm）弯制而成，长度不小于15cm，高度为5cm。、钢筋笼就位一般采用16t汽吊整体吊装安放，如果因为吊车不能进入，可利用钻机辅以人工分节吊装。为保证钢筋笼在起吊时不发生弯曲变形，采取下列措施：吊点位置选择应恰当，一般应设于上端第一加劲箍筋处；起吊前视其长度横向安设几组40mm井字形钢管，纵向在笼内用铁丝绑扎100mm左右的两组圆木，接头处相连不少于50cm，且绑扎牢固，以加强骨架刚度，使其吊放时不变形，入孔时边放边拆。无吊车时，人工将钢筋笼抬至孔口，利用钻机的卷扬机吊装。钢筋笼在吊装过程中，应对准孔位，使钢筋笼中心
13、与护筒十字线中心重合，轻放慢送，若遇阻碍，可徐起徐落和正反旋转使之下放，并随时注意观察孔内水位，如发生异样，马上停止，检查是否坍孔。如分节吊装的钢筋笼，焊接采用双面搭接焊，焊接时上下节位置摆放正确，一人用大夹钳将对准的接头夹住，一人焊接。完毕后将焊渣清除，再吊装。有时为加快施工进度，可增加焊机和人员。、钢筋笼入孔后，注意控制其笼顶标高。可采用细铅丝根据护筒及笼顶标高，在相应位置作好标记，待标记与护筒顶平齐时，即表明钢筋笼到位，可立即进行加固。加固时用钢丝绳将其吊在2根40mm钢管上，防止钢筋笼下沉；并用钢管做成的撑杆撑牢，并与操作平台连成一体，必要时可焊接在孔口护筒上，防止钢筋笼上浮。4.8
14、导管安装钢筋笼安放好以后，立即组织搭设灌注平台，准备好漏斗及导管安装工作等。导管采用厚度为5mm的钢板卷制，直径为250或300mm，内壁光滑圆顺，内径一致。一般中间节长2m，底节长4m，配以1m和0.5m的调节段。导管中间设加强腰带，法兰盘夹橡胶垫连接，底节导管不设法兰盘，防止牵挂钢筋笼。导管应具有足够的抗拉强度,使用前应试拼、试压，不漏水。安放时，现场技术人员必须根据成孔深度配置导管长度，并做好安放顺序记录，便于拆除导管时不致弄错其长度而导致断桩。导管连接时，连接螺栓的螺帽应在上，便于拆除，不致延误时间。导管口下端距孔底一般为40cm左右。4.9 二次清孔导管安装完毕后，立即测量孔底沉渣和
15、泥浆质量，如果不符合要求，则应马上进行二次清孔。二次清孔采用也采用换浆法。用长度为0.5m的导管作成的圆筒，一端封闭，另一端用法兰盘和导管连接，侧面开口，焊接同泥浆泵水带大小一致的钢管，并用铁丝将其与水带绑扎紧密，避免漏水漏气。开动泥浆泵进行换浆，直至沉渣厚度及泥浆符合要求后及时拆除，安放好漏斗，进行水下砼灌注。4.10 水下砼灌注、灌注水下砼采用垂直导管法施工。、灌注前应再次核查导管下端距孔底尺寸、孔深、孔底沉渣厚度等，符合规定后才能开始灌注。、水下砼采用拌和站集中拌制，罐车运送。拌和站配备JS750强制式搅拌机两台，PLD1200电子计量配料机两台，拌和站拌合能力为60m3/h，能充分保证
16、水下砼的连续灌注。粗细骨料级配良好，细骨料采用洁净的优质中粗河砂，粗骨料粒径14cm，使用时用水冲洗干净。砼水灰比采用0.55，砂率40%，坍落度1822cm，保证砼具有良好的和易性：流动性大、粘聚性好，泌水性小。砼直接由罐车放送入料斗。为保证砼的质量，拌和站设富有经验的专职技术员、试验员和领工员各一名。拌和站出料及现场放料时必须检查砼坍落度，确保入孔砼质量。、水下砼封底借鉴拔球法的施工经验，采用钢板做的圆盘，直径较导管直径大1cm，上焊20的圆钢作手柄，封底时堵住管口，待料斗中的砼装满后，用卷扬机或吊车吊起圆盘。初始砼的数量应能满足导管在首批砼中的埋深不小于1m，初盘砼数量由下式确定，保证封
17、底一次成功。V(d2h1+D2Hc)/4说明：V首批砼所需数量(m3)h1井孔砼面达到Hc时，导管内砼柱所需高度(m)：h1=wHw/cHw井孔内砼面以上泥浆深度(m)w井孔内泥浆比重(kN/m3)c砼比重Hc灌注首批砼时所需井孔内砼面至孔底的高度(m)Hc= h2+ h3h2导管初次埋置深度，h21mh3导管底端至孔底间距，约0.4mD井孔直径(m)；d导管内径(m)由于采用几辆罐车输送砼，一般为45 m3/车，能保证灌注的连续性，且采用拔球法施工，所以可将导管底距孔底距离由40cm提高至5080 cm、在灌注过程中，采用自制测锤(3.6kg)经常探测井孔内砼面位置，及时调整导管埋深，控制导
18、管埋入深度在2m6m左右，并确保桩身超灌0.51.0m，保证成桩质量。当孔内砼面接见钢筋笼时，为防止钢筋笼上浮，应放慢灌注速度，且保持较深的埋管，当砼面升入钢筋笼m后，应减少导管埋入深度。在桩身最后10m砼灌注时，由于泥浆变浓，且管内外压差减小，砼不易密实，因此采用提高漏斗和导管高度，增大导管内外压差的办法施工，提升高度以漏斗底口至泥浆顶面高差不小于4m为宜，提升时采取吊车配合进行。、水下砼灌注必须连续不得中断，要求每小时灌注高度宜不小于10m，中间任何原因中断灌注皆不得超过30min,否则采取补救措施，或重钻。温度较高时砼根据试验掺入缓凝剂,防止砼过早初凝。灌注过程中，做好灌注时间、混凝土面
19、的深度、灌砼量、导管埋深及导管拆除的施工记录。我队施工的222根钻孔桩，后来经小应变桩检，其中A类桩211根，B类桩11根，合格率100，优良率95。全面、优质、高效、低耗、及时地完成了施工任务。5 施工体会、因为桩基工程是制约桥梁工程工期的关键，所以必须重点突出，任务明确，措施具体，实现安全、快速、优质、高效。、选择恰当的施工工艺不但能加快施工进度，而且能保证施工质量。正循环成孔适用于粘土；粉、细、中、粗砂等各类软土地层，其成孔速度快、质量好。、钻机选用国产泰山15型钻机，该机性能稳定可靠，搬运安装方便，起下钻具灵活方便，该机除能纵向位移外，还能整机横向位移，对孔方便，大大加快施工进度。、施
20、工中运用先进的检测设备。在施工中，泥浆测定采用上海昌吉地质仪器有限公司生产的NA1型泥浆含砂量计、NB1型泥浆比重计、1006型泥浆粘度计，快速、准确的测定了泥浆的指标，并以此来指导施工，既保证了施工质量又加快了施工速度。、根据施工现场情况，因地制宜，采用本地常见的粘土造浆，既可保证泥浆质量，又能节约成本。、施工选用经验丰富、责任心强、具有特殊工种操作上岗的人员，能很好地处理好施工中随时出现的问题，保证施工质量。、护筒埋设时，务必夯填紧密，保证护筒底土层的密实，才能保证施工过程中孔口不坍塌。中心河大桥2#墩2#桩就是因为护筒底未填筑密实，导致施工时护筒底坍孔，经过采取砂袋回填等一系列措施才得以
21、保证施工的正常进行。、针对施工中出现的紧急问题要采取正确的方法。在夏庄中桥1#墩施工时，由于淤泥层厚达2m以上，无法彻底清淤，故采用8m长钢护筒（2m一节焊接），重锤压入土中，确保穿过淤泥层。、钻进过程中，由于软土层地质较差，粘土、砂粘土软硬塑交叉，且有较深的中密饱和粉砂地层，泥浆的质量特别重要，施工人员要及时进行泥浆检测，根据钻进深度及地层，及时作出调整。、水下砼的质量要保证，避免入孔时砼产生离析现象，造成堵管，形成断桩；砼连续灌注过程中，要注意灌注速度，不要太快。中心河大桥3#墩3#桩灌注第2车砼时，由于罐车放料过快，且孔较深（设计桩长51m，成孔深度至护筒顶56m），造成孔内高压，加之使用以前旧导管（倒用次数较多），导致离导管底10m处爆裂，形成断桩。后及时采取措施，采用“菠萝钻头”，经过3天时间才重钻到位；拆除导管要及时。导管不要埋置太深，以免砼凝固后导管提不起来形成断桩。 （注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）