超长钻孔桩施工工艺(图文)

1、超长钻孔桩施工工艺超长钻孔桩施工工艺( (图文图文) )论文导读：京沪高铁跨越某处是一孔跨径 72 米悬浇梁，桥梁主墩 A 承台下为12 根直径 1.5 米的钻孔桩，设计桩长为 90 米。A 墩桩基采用换浆法清孔，由于孔深、拆除钻杆和钻头、下放钢筋笼及下导管时间长，泥浆含砂率较大，孔内沉淀增加，要进行二次清孔。第二次清孔在拆除钻杆和钻头、下放完钢筋笼并下完导管后进行，上述三个环节耗时约 16 小时，并且刮掉孔壁部分泥皮，使孔底沉淀砂和大量的浮浆，所以第二次清孔主要清除孔底沉淀和浮浆，达到以下指标要求：相对密度 1.101.15、粘度 1720s、含砂率4%、沉淀厚度20cm，第二次清孔在灌注混

2、凝土的导管上端连接特制弯管并与泥浆泵连通形成泥浆循环系统进行。由于钢筋笼很长，为节省钢筋笼下放入孔时间，结合现场起吊设备能力，将钢筋笼做成每节 15m。灌注水下混凝土采取直升导管法，灌注时，混凝土拌合物是通过导管下口进入到初期灌注的混凝土（作为隔水层）下面、顶着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆上升。特别是超长钻孔桩的桩长较长，细小的倾斜误差累积起来，都会造成很大的孔洞倾斜，在超长钻孔桩施工时，必须作到每加一根钻杆校验一次钻杆的垂直性。防治措施：按有关规范要求，通过计算机和试配，确定混凝土配合比，混凝土应具良好的和易性和流动度，坍落度损失应满足灌注要求，初凝时间应为正常灌注时间的 2 倍，要求灌注

3、过程连续、快速，防止出现上述埋管、卡管及其他情况。关键词：超长钻孔桩，泥浆循环系统，钻孔设备选型，钻孔，清孔，钢筋笼制作，下放，灌注水下混凝土，防治措施1 前言京沪高速铁路地处我国经济最为发达、综合经济实力最强、最具发展活力的东部地区，纵贯北京、天津、上海三大直辖市和河北、山东、安徽、江苏四省，直接联结 16 个超过 100 万人的大城市。线路自北京南站西端南侧引出，终到上海虹桥高速站。正线运营长度 1308.598km。本施工区域为长江三角洲平原区，均为第四系地层覆盖，系江河、湖泊、海相沉积形成，为黏土、粉质黏土夹粉细砂层，区域内广泛分布淤泥质土，最大厚度达 38m，软土强度低、压缩性高，地

4、基需加固处理。京沪高铁跨越某处是一孔跨径 72 米悬浇梁，桥梁主墩 A 承台下为 12 根直径 1.5 米的钻孔桩，设计桩长为 90 米。原地面标高为 4.2 米，实际孔深为 102米；B 承台下为 12 根直径 1.5 米的钻孔桩,设计桩长为 86 米，原地面标高为1.9 米，实际孔深为 96 米。该墩位处的地层主要为粉土和粉砂，较松软、易塌孔。2、施工工艺流程图3超长钻孔桩施工技术1测量定位根据桩基坐标，直接用 GPS 测量仪进行投点定出桩位，用短钢筋钉入，并在其周围布置四个控制点，以便随时检验校核桩位。2钢护筒的制作与下沉墩位处覆盖层厚，覆盖层中松软的粉土及粉砂易坍塌，故决定护筒入土深度

5、超过 3m；为避免护筒施沉过程中卷曲变形，在护筒刃脚贴焊高 h=200mm、=12mm 的加劲箍。护筒采用 20mm 的钢板制作，其内径为 1700mm，长 5.0 米，上部开设两个溢浆口。护筒埋设位置准确，筒体竖直。护筒内中心点与桩位中心点重合，护筒周边填粘土夯实。3钻孔设备选型钻头构造示意图A 墩为桩径 D=1.5m 的摩擦桩，根据桩身所处地层地质，决定采用反循环回旋钻孔，选择回旋钻机 GPS250 型、梳形刮刀合金钻头及笼式刮刀合金钻头，由于孔深达到 102m，为防止偏斜孔，钻杆上增设导向圈。钻头及导向圈示意如图，A 墩投入的钻孔设备见表 1。钻孔设备表 1设备名称设备型号单位数量新旧程

6、度循环钻机GPS250台190%梳式钻头200个2100%笼式钻头200个2100%泥浆泵3PN台580%4泥浆循环系统设置在反循环钻孔过程中，泥浆用作护壁、抵抗孔外水位和地下水位压力。A墩桩基地层为粉土、粉砂及粉质粘土，在钻孔过程中易坍塌、易缩孔，而且地层原土造浆性能不好（见地质柱状图）。为保证达到好的护壁效果、控制缩孔，实际施工中，泥浆采用优质膨润土、烧碱及聚丙烯酰胺纤维拌制，达到以下泥浆指标：A 墩设计钻孔地质柱状图相对密度：1.21.45、粘度 1928s、含砂率4%、酸碱度 810，膨润土为造浆的主要材料、烧碱辅助膨润土提高泥浆的酸碱度和胶体率、聚丙烯酰胺纤维提高泥浆悬浮钻渣的性能。

7、免费论文。制作泥浆是在泥浆池中拌制而成，初始制作泥浆数量达 100m3。免费论文。在钻孔过程中，随时检测泥浆指标，当孔外水位升高或进入粉土、粉砂层钻孔时，调整泥浆指标达到上述指标的上限值；当进入粉质粘土层时，适当增加烧碱；当泥浆指标值合格而钻孔进尺缓慢时，适当增加聚丙烯酰胺纤维，使钻渣快速被悬浮排出。泥浆相对密度和粘度大，泥浆净化及钻进困难，影响钻孔工效；因此，根据不同地层合理调整泥浆指标有效提高钻孔工效并保证钻孔质量安全。5钻孔A 墩基桩孔深、软硬地层交错频繁，出现塌孔、缩孔、偏斜孔的可能性大，因此根据不同地层选择与之对应的泥浆性能、钻头、钻速、进尺。在钻进过程中，对于粉土层，采用稠泥浆、大

8、泵量、减压低档慢速钻进，每小时进尺60cm；对于粉砂层，为防止塌孔，提高泥浆相对密度、小泵量、减压低档慢速钻进，每小时进尺 40cm；对于粉质粘土层，遇水后易膨胀，使孔径缩小，为防止缩孔，采用酸碱度为 10、较稀的泥浆、大泵量、减压快速钻进，适当扩孔，每小时进尺 60cm。6清孔A 墩桩基采用换浆法清孔，由于孔深、拆除钻杆和钻头、下放钢筋笼及下导管时间长，泥浆含砂率较大，孔内沉淀增加，要进行二次清孔。第一次清孔是在终孔后，停止进尺，稍提钻锥离孔底 1020cm 空转，并保持泥浆正常循环，以中速压入相对密度为 1.031.10 的较纯泥浆，把孔内悬浮钻渣较多的泥浆排除。由于 A 墩桩基地质特点，

9、钻孔过程中，泥浆含砂率高达 8%，为了减轻第二次清孔压力，又避免发生泥浆指标过低导致塌孔，规定第一次清孔达到泥浆指标：相对密度 1.2、粘度大于 18s、含砂率小于 4%；第二次清孔在拆除钻杆和钻头、下放完钢筋笼并下完导管后进行，上述三个环节耗时约 16 小时，并且刮掉孔壁部分泥皮，使孔底沉淀砂和大量的浮浆，所以第二次清孔主要清除孔底沉淀和浮浆，达到以下指标要求：相对密度 1.101.15、粘度 1720s、含砂率4%、沉淀厚度20cm，第二次清孔在灌注混凝土的导管上端连接特制弯管并与泥浆泵连通形成泥浆循环系统进行。7钢筋笼制作、下放A 墩桩基钢筋笼长 91m，采用加劲筋成型法制作钢筋笼，钢筋

10、骨架的保护层用绑扎混凝土预制块设置。由于钢筋笼很长，为节省钢筋笼下放入孔时间，结合现场起吊设备能力，将钢筋笼做成每节 15m。起吊及下放钢筋笼利用 25T 汽车吊主副钩配合进行四点起吊、悬空转换成竖直状态后下放入孔，单根钢筋笼下放并固定耗时约 5 小时。8灌注水下混凝土灌注水下混凝土采取直升导管法，灌注时，混凝土拌合物是通过导管下口进入到初期灌注的混凝土（作为隔水层）下面、顶着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆上升。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，坚持连续作业，使灌注工作在首批混凝土初凝以前的时间内完成。（）.在每次下放导管前需要对导管进行水密承压试验，试验压力确定如下：导管为钢板卷制焊

11、接管，接头为螺旋丝扣型，导管内径=300mm、=6mm，容许承受的最大内压力为：P=2/K= 26140/3001.5=3.7MPa式中：A3 钢材容许轴向应力，取 140MPa；K 安全系数，取 1.5；导管壁厚；导管内径。导管可能承受的最大内压力为：P=rchc-rwHw=24*102-1.1*102=2335.8KPa=2.3MPaP=3.7MPa式中：P导管可能受到的最大压力（KPa）；rc混凝土拌合物的重度（取 24KN/m3）；hc导管内混凝土柱最大高度（m），以导管全长计；rw孔内泥浆的重度（KN/m3）；Hw孔内泥浆的深度（m）。导管使用前应进行水密承压试验，进行水密试验的水压

12、力为：Pw=KrwHw（见公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000）=1.311.5102 = 1524.9KPa = 1.5 MPa式中： Pw水密试验水压力（KPa）；K安全系数，取 1.3；rw孔内泥浆的重度（KN/m3）；Hw孔内泥浆的深度（m）。（）在连续浇注混凝土前需要确定首批混凝土数量，首灌量计算如下：首批灌注混凝土的数量应能满足导管埋置深度（1.0m）和填充导管底部的需要，所需混凝土数量计算如下：V（H1H2）D2/4h1 d2/4=3.14*(0.4+1)*0.75*0.75+3.14*0.15*0.15*47=5.8m3，式中：V灌注首批混凝土所需数量（m3）；D桩孔直径

13、（m）；H1桩孔底至导管底端间距，取 0.4m；H2导管初次埋置深度，取 1.0m；d导管内径（m）；h1桩孔内混凝土达到埋置深度 H2 时，导管内混凝土柱平衡导管外泥浆压力所需的高度（m），h1= Hwrw / rc；Hw孔内泥浆的深度（m）；rw孔内泥浆重度（KN/m3）；rc拌和物重度（KN/m3）。4、超长钻孔桩施工控制要点及防治措施1孔斜造成孔斜的原因有： 钻机安装时，支撑不好、地层软硬不均匀，操作时在易斜孔段不适当加压钻进、转速过高造成晃动等因素引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜，导致出现偏孔。为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正

14、。特别是超长钻孔桩的桩长较长，细小的倾斜误差累积起来，都会造成很大的孔洞倾斜，在超长钻孔桩施工时，必须作到每加一根钻杆校验一次钻杆的垂直性。2缩径和扩径液性指数 IL0.75 呈软塑状态和流塑状态的粘性土而在 IL1.0 呈流塑状态的淤泥质软土层中成孔易造成缩孔现象。防治的主要措施是加强对孔径的检测与控制，提高泥浆质量，增大泥浆比重和粘性及稠度。钻头直径应适当加大，在导正器上焊一定数量的合金刀片，在钻进或起钻的过程中起扫孔作用。免费论文。减少空孔时间也是非常重要和有效的措施。扩径有些人认为有利无害，桩身有几处大肚子是好事，其实不然。一些桩身混凝土质量没问题而承载力大大低于设计预计值的试桩，除了

15、沉渣可能较大外，孔径实测和动测资料都显示有强烈扩径现象，通过再次复压也提高不多。可以认为是扩径影响了整桩的共同工作和侧摩阻力的整体发挥。3钢筋笼上浮或下沉钢筋笼上浮或下沉系指钢筋笼的位置高于或低于设计位置的现象。上浮较大时，降低了桩体抗水平剪切能力；下沉过多，给土建施工带来麻烦和损失。原因分析：钢筋笼放置初始位置过高或过低；混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大(6m 以上)钢筋笼被混凝土顶托上浮；导管掩埋过长，提升时，易摇晃，难以对准笼的中心，易发生挂笼现象；导管提升过程，混凝土下沉太快，瞬时反冲力使钢筋笼上浮；钢筋笼制作质量不佳，或吊装不当而变形；或桩孔倾斜，钢筋笼随之而变形，增加了

16、混凝土上升力；笼底钢筋向内弯折钩挂导管；钢筋笼与孔口固定不变，在自重及受压时将铁丝拉长下沉；或钢筋笼自重太轻，被混凝土顶起。防治措施：钢筋笼旋转初始位置准确无误，并与孔口固定牢固。为防止铁丝拉长下沉或顶住上升力，可采用吊装加套管等方法顶住钢筋笼上口；加快灌注速度，缩短浇灌时间，或添加缓凝剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼底时，控制导管埋深在 1.52m，尽量减少穿插导管，改用转动导管密实混凝土；每浇灌一斗混凝土，检查一次埋深，勤测深，勤拆管，直到钢筋笼埋牢后，恢复正常埋置深度，一般控制在 2-4m，最大不超过6m，便于转动移位；钢筋笼上升时，停止浇灌混凝土，检查埋管深度，拆

17、除部分导管，保持埋管 1.5-2m，导管钩挂筋笼时，要下降导管，转动移位脱钩后上提。4断桩混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土充填的间断桩。影响了桩本身的整体性，降低了桩体强度和承载力，以至不满足设计要求。产生断桩的原因有：坍落度损失大的配方和浇灌过程不连续是造成断桩的重要原因，灌注过程中发生埋管、卡管以及发生坍孔等其他一些情况都将造成断桩。埋管：导管在混凝土中掩埋过长，钢筋笼变形，灌注时间过长，混凝土已初凝，内阻力成倍增长，导管被卡死在混凝土内；法兰盘顶住钢筋笼下端，由于孔斜大，笼与孔壁摩擦阻力过大，加上笼内已有一定高的混凝土使导管无法提升。卡管：骨料级配不合理，含有大粒径的卵石、

18、漂砾；混凝土出拌和待机时间或运输路程过长，已产生离析局部初凝现象而直接用于灌注，导管密封不良局部漏水。防治措施：按有关规范要求，通过计算机和试配，确定混凝土配合比，混凝土应具良好的和易性和流动度，坍落度损失应满足灌注要求，初凝时间应为正常灌注时间的 2 倍，要求灌注过程连续、快速，防止出现上述埋管、卡管及其他情况。原因分析：钢筋笼放置初始位置过高或过低；混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大(6m 以上)钢筋笼被混凝土顶托上浮；导管掩埋过长，提升时，易摇晃，难以对准笼的中心，易发生挂笼现象；导管提升过程，混凝土下沉太快，瞬时反冲力使钢筋笼上浮；钢筋笼制作质量不佳，或吊装不当而变形；或桩孔倾斜，钢筋笼随之而变形，增加了混凝土上升力；笼底钢筋向内弯折钩挂导管；钢筋笼与孔口固定不变，在自重及受压时将铁丝拉长下沉；或钢筋笼自重太轻，被混凝土顶起。防治措施：钢筋笼旋转初始位置准确无误，并与孔口固定牢固。为防止铁丝拉长下沉或顶住上升力，可采用吊装加套管等方法顶住钢筋笼上口；加快灌注速度，缩短浇灌时间，或添