高地下水灌注桩基础施工（完整版）

1、1 工程概况冶河大桥位于河北省井陉县境内，是连接井陉县东西两大动脉 307 国道和石太高速公路的连接线完善 工程。全长 550 米，宽 18 米，双向四车道。线路起点位于县城微矿路上，与 307 国道形成菱形立交，然 后跨越 307 国道、冶河、石铁分局井陉铁路货场及石太铁路正线，终点与石太高速公路连接。全桥设计为 直线，15墩2台，基础为1.8m和1.5m桩基础，上部采用装配式预应力砼简支梁，桥跨布置为1*30m+ 1*40m + 9*30m + 3*40m+1 X 50m + 1 X 40m，共计 16 孑L 128 片梁。1#15# 墩采用 1.8m 端承桩 35 根 计604延米，0#

2、、16#桥台采用1.5m端承桩16根计320延米。桩端支承于破碎的弱风化白云质灰岩层 上，桩底嵌入岩层深度大于 1.7m 以上，桩身为 C25 普通硅酸岩混凝土。桥址处地层主要为填土、卵石及奥陶系中统白云质灰岩。自上而下分为3 层，分别如下：a 素填土：褐黄色，稍湿 湿，稍密 密实。土质不均，成分以粉土为主，夹粉质粘土薄层。该层在河 槽地段缺失，在 307 国道附近厚 23m ，在 5#、 6#孑地带厚 7m 左右，层底标高 209.91213.18m 。b 卵石：杂色，中密 密实。卵石成分以灰岩、砂岩为主，一般粒径 515cm ，局部含大量漂石，充填物为砾石、砂粒及粘粒土，层厚11.6016

3、.20m，层底标高195.45199.70m，容许承载力b =400600kPa。c 弱风化白云质灰岩：灰色，隐晶质结构，中厚层状构造。岩石不完整，有溶蚀迹象，规模较小，裂 隙发育，其间局部充填粘性土，岩溶发育厚度一般在基岩面下 2.003.00m ，容许承载力b =15002500kPa 。2 施工方案的选择由于地质情况复杂，且冶河为季节性河流，根据地质勘察报告，自然地表下810m 以下富含地下水，且裂隙贯通，渗透速度较快，其上均为砂卵石层，干燥无水，易坍塌。根据现场实际情况，整体河床干涸， 仅 10# 、 1 1 #墩位于主河槽处有少量流水。通过多种方案经济分析比较， 决定采用人工挖孑与冲

4、击钻成孑相结合的施工方案。即从自然地坪开始先进行人工挖孑作业（混凝土护壁 ），至 810m 左右（地下水位线处 ），然后采用冲击钻进行泥浆护壁机械成孑。桩身砼采用导管水下灌注。3 关键技术3.1 人工挖孑根据桩直径大，土质较松散，为冲积卵石土层，地表以下 810m 内无水 （地质勘测报告 ），上部采用人 工挖孑方法施工。：3.1.1 平整场地、定桩位在施工现场的控制网及高程复测完毕之后，利用各控制点首先放出桥中心线及桥中心控制桩；然后利 用桥中心控制桩为控制点用经纬仪及测距仪精确定出各桩位中心桩，并对已定桩位采取钉围板或砖砌的方 式精心保护。开挖前在桩孑周围钉钢筋头将中心桩引出桩孑外，待挖至1

5、m 深浇注护壁砼后再将其引至护壁上，同时在护壁上打出控制标高对挖深及桩长进行控制。3.1.2 安装提升系统提升架采用三角辘轳，将其置于桩孔之上，并将脚架的三条腿埋入土中不得少于 30cm ，以保证在使 用过程中架子不会倾覆，埋完后在支腿周围压上重物。3.1.3 桩孔挖土 1m 深并清底中心桩位引护完毕后，用人工从上至下逐层开挖。孔内挖土人工用锹、镐进行，首先用镐对土进行松 动，然后用锹将土翻起。如遇卵石及大量漂石时，用凿石机将其松动破碎后再挖。当挖至 1m 深时对桩底 进行清理，将松动土全部铲起放入桶中，通过提升辘轳将余土提出桩孔外直至清完。3.1.4 绑扎一节钢筋孔底清理干净并将余土运出后，

6、开始绑扎护壁钢筋。先在桩孔壁上划出加强钢筋的位置，然后打入相 应数量的钢筋头并将横向加强筋固定其上；加强筋固定后，开始绑扎竖向筋，钢筋设置为 8200,采用铁丝梅花绑扎法进行。3.1.5 支一节模板模板采用一节组合工具内定型钢模板，用尺寸350 x 900mm弧形钢模及拼装板组成，用 U形卡连接，上下各设一道两半圆的 8 号槽钢内箍顶紧，不另设支撑，以便井下作业，拆上节支下节，如此循环。3.1.6 浇一节护壁砼护壁厚 15cm( 允许误差 30mm) ，采用 C20 砼，砼护壁纵向搭接 10cm 。为保证接缝严密，砼在浇注 过程中振捣密实，上部 100mm 高浇灌口浇注完毕后用砼堵塞，防止有地

7、下水冲坏土壁。砼浇注过程中， 随时用小锤敲击模板外侧以检查砼是否浇注到位。3.2 机械成孔根据现场地质情况，为克服大粒径卵石、漂石层的钻孔困难，选用CZ-30型冲击钻机。对于 1.5m桩采用外径1.5m十字型冲锤一次成孔， 1.8m桩采用二次成孔工艺，即先用外径 1.5m十字型实心冲锤 冲击成孔，再用外径 1.8m 圆筒空心冲锤扩孔到设计孔底，用圆形掏渣筒掏渣，并选用合理的钻进参数。3.2.1 护壁技术(1) 泥浆的配制 由于地下水位下砂卵石层较厚且含大量漂石，造成冲孔困难且孔壁易坍塌，泥浆易漏失，因此制备高质量的泥浆显得尤为重要。本工程采用优质粘土造浆，另外掺入孔中泥浆量0.1%0.4% 的

8、纯碱，它可以有效的提高泥浆性能指标，使粘土颗粒进行分散而不易凝结，为粘土吸收外界的正离子颗粒 提供了条件，并可增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水率。(2) 设置泥浆循环系统 根据工程实际，本工程设置沉淀池及泥浆池，以使掏渣筒排渣后泥浆中的钻渣 可充分沉淀。泥浆可以回流循环使用。并配备 BW-160 型泥浆泵一台，以便及时补浆并随钻进要求改善泥 浆性能。3.2.2 施工过程控制(1) 钻机定位时利用人工挖孔施工所形成上部钢筋砼护壁代替钢表1泥浆性能技术指标相对密度粘度(s)含砂率(%)胶体率(%)稳定性(g/cm)1.31.52628V 4 95V 0.03护筒进行定位导向，并保

9、持泥浆面。冲击成孔过程中采取分离桩位、交错布置，以防止冲击振动使邻孔壁坍塌或影响邻孔刚灌注砼的凝固，相邻孔冲击施工时必须待邻孔砼灌注完毕24h或砼壁强度达到2.5MPa后，方可开钻。开钻前在孔内投入粘土，并加适量粒径不大于15cm的小片石，顶部抛平，用小冲程1m冲砸，泥浆比重1.2-1.5，钻进0.5-1.0m再回填粘土，继续以小冲程冲砸，如此反复二、三次，必要时多重复几次。在砂卵石层中冲孔时，采用中、高冲程2-4m冲砸，泥浆比重1.3左右，并及时掏渣。进入基岩后，采用低锤冲击或间断冲击，当发现偏孔时应回填片石至偏孔上方300mm-500mm处，然后重新矫正冲孔。(4) 冲击过程中遇到探头石，

10、采用十字形钻头(焊接合金钢)低锤密击间断冲击的办法，清除障碍，同时严禁冲锤重击，防止岀现坍孔。(5) 钻进过程中要经常检查并及时调整泥浆性能。如泥浆稠度太大则由于阻力作用影响钻头进尺速度， 且易发生桩孔偏移；泥浆稠度太小，则钻渣难以充分悬浮，造成掏渣困难，且难以起到护壁作用。(6) 冲孔时仔细查看钢丝绳的回弹和回转情况。耳听冲击声音，借以判别孔底情况。钻进时随着进尺快慢及时放松主钢丝绳，防止打空锤现象。钻机正常工作时，每冲击1次，冲击梁上缓冲弹簧响 1声，如果出现2次响声，即为打空锤，此种现象容易损坏机具，故冲孔过程中必须随时检查。(7) 当孔内泥浆含渣量增大时，将钻速减慢，并及时抽渣，抽渣时

11、可采取以下措施：a抽渣筒放到孔底后，要在孔底上下提放几次，使多进些钻渣，然后提岀。b采用孔口放细筛子或承渣盘等方法，使过筛后的泥浆流回孔内。(8) 为保证孔型正直，每钻进4-5m深度检孔一次。检孔器用钢筋制成，其高度为钻孔直径4倍，直径与钻头直径相同。更换钻头前，先经过检孔，并要将检孔器检到孔底方可投入新钻头。(9) 按照设计要求，桩端入岩深度必须在1.7m以上，为确保入岩深度，保证桩端承载力，进入基岩后每钻进100-500mm 清孔取样一次(非桩端持力层为 300-500mm ;桩端持力层为100300mm)以备终孔验 收。3.3清孔及钢筋笼就位本工程大直径桩均为嵌岩桩，必须清除孔底沉渣才能

12、保证单桩承载力，因此本工程采用了二次清孔工艺。3.3.1首次清孔桩身成孔后经验收合格，首先用冲击钻头泛浆，掏渣筒清孔，直到孔内泥浆比重控制 在1.11.2之间，沉渣厚度小于 5cm。3.3.2钢筋笼就位(1)将验收合格的钢筋笼运至孔口，运输过程中要防止变形；采用16T吊车吊装钢筋笼入孔。吊装钢筋笼采用专用钢丝绳并带16扁担，吊装时要对称吊点，吊点处加强，吊钩垂直于笼子中心，保证钢筋笼垂直下入孔内。(3) 由于本工程钢筋笼顶标高均在自然地面下，深度各桩不一样，根据情况笼顶设置吊筋将钢筋笼悬挂 于孔口 16槽钢横担上并用钢管在孔口固定定位，以防止其偏位并发生浮笼现象。3.3.3二次清孔本桥采用抽浆

13、法进行二次清孔，可以有效地清除孔底沉渣。用空气吸泥机清孔注意事项：(1)高压风管沉入导管内的入水深度应大于钻孔内水头到出浆口高度的1.5倍，一般不宜小于15m，但不必沉至导管底部附近。钢筋骨架须在导管吊入之前先放入。(2 )开始工作时应先向孔内供水，然后送风清孔。停止清孔时应先关气后断水，以防水头降低造成坍孔。(3) 送风量大小与钻孔深度及导管内径有关。本工程导管内径为 25cm，送风量需20m3/min，风压(MPa)可按公式H/100+0.05计算，H为风管口入水深度(m)。(4) 当孔底沉淀较厚且坚实时，可适当加大送风量(送风量大则沉渣上升的速度也大，沉渣易被吸上)，并摇动导管，改变导管

14、在孔底的位置。(5) 清孔过程中必须始终保持孔内原有水头。如孔较深，则中途宜停顿片刻，待孔内上部悬浮钻渣均匀 沉淀后，再送风清孔一次。当风管口设置很低，在清孔过程中不能保持孔口水头时，不可马上停止送风， 先将风管或导管提升一定高度才停止送风，以免稠浆渣将风管口堵塞。3.4水下砼灌注清孔完毕应立即进行水下灌注桩身混凝土，利用清孔用导管安装初灌斗直接灌注，可缩短灌注时间。3.4.1混凝土配合比设计水下砼施工必须进行专门的配合比设计。本工程采用C25普通硅酸盐砼，掺入适量DH4B缓凝高效减水剂。其配合比如表2所示。表2 C25水下普通硅酸盐砼配合比材料名称水泥(32.5级)砂子石子水DH4B缓凝高效

15、减水剂坍落度(mm)材料用量(kg/m3)45071010651903.62003.4.2准备工作及浇注(1)本工程采用内径250mm导管浇注水下砼，接头采用丝扣连接，用“O”形橡胶圈密封，严防漏水下导管前进行水密性检查，检验水压为0.61.0MPa，不漏水为合格。首盘砼用量经计算为 4.4m3，灌注前先配制0.3 m3水泥砂浆放入初灌斗，并用隔水塞(用砂球制成， 外径比导管内径小 23cm ，铁丝绑扎牢固 ) 封住初灌斗底，备足初灌砼，剪断铁丝使砼靠自重流入孑底。首盘砼灌注埋管深度不得小于1m，浇注过程中导管在砼中的埋深控制在24m。灌注中经常用测锤探测砼面的上升高度，并适时提升，逐级拆卸导

16、管，保持导管的合理埋深。(4) 遇特别情况 (局部严重超径、缩径、漏失层位和灌注量特别大的桩孑等)增加探测次数，同时观察返水情况，以正确分析和判断孑内的情况。(5) 浇注水下砼的最后砼面高程高出设计高程80100cm ，以保证凿除桩顶砼浮渣后满足设计要求，确保桩身砼顶质量。(6) 砼浇注过程中，及时统计每桩砼浇注量，并计算桩身砼充盈系数，每根桩作砼试块23 组，专人填写水下砼灌注记录。3.5 桩基检测3.5.1本工程对所施工桩基采用低应变方法100%检测，并根据设计院要求对 10号b孔及11号b孔进行现场高应变检测，对施工的 3 号 a 孑及 9 号 a 孑桩身进行了钻探取芯检验。(1) 低应变检测委托河北大地土木工程有限公司进行，所施工 30 根桩，根据检测报告显示整体桩身质 量比较完整，除5号b桩为H类桩外，其余 29根均为I类桩，1类桩达 96.7%。(2) 桩身高应变检测委托河北省建筑工程质量检测中心地基检测所进行， 对所检测 10号 b 实测单桩极 限承载力值 25405KN ， 11 号 b 实测单桩极限承载力值 26152KN 。高应变检测完成后将实测数据交设计院 复核验算均符合设计要求。(3) 桩身钻探取芯检验委托河北地矿建设集