客运专线钻孔桩高压风辅助清孔工法汇报材料

1、客运专线钻孔桩高压风帮助清孔工法汇报材料中铁四局集团2006-7-24广东花都一、客运专线桥梁桩基孔底沉渣掌握的重要意义桥梁是客运专线的重要组成局部，比例大，桥梁长，其主要功能是 为列车高速运行供应具有高平顺性、稳定的桥上线路。而全面采纳无砧 轨道是客运专线进展趋势，桥上无磴轨道对桥梁变形掌握提出更为严格 的要求。客运专线铁路桥梁墩台基础的工后沉降，始终是铁路建设施工掌握 的重要指标，工后沉降掌握非常严格。京沪高速铁路设计暂行规定 （上册）第6. 3. 9条规定，桥梁基础工后沉降对于无硅轨道，墩台匀称沉 降不得大于20mm,相临墩台不匀称沉降差不得大于5mm。客运专线铁 路桥涵工程施工质量验收

2、暂行标准（铁建设2005 160号）第6.5. 5条规 定，桩底沉渣必需清除洁净。客运专线桥梁钻孔桩的桩底沉渣厚度大小, 直接影响到桥梁墩台的工后沉降，实行有效措施来掌握桩底沉渣，将沉 渣清除洁净，保证桥梁墩台工后沉降在设计规定之内。依据以往的施工阅历，常规钻孔施工工艺，很难将桩底沉渣清除洁 净，为保证客运专桥梁桩基沉渣能够清除洁净，需要对原工艺进行改进, 从根本上解决一般冲击钻孔工艺难以解决孔底沉渣的难题。二、工程工程概述由我单位负责承建的新广州及相关工程区间站前工程ZQT标及试 验段，起讫里程DK2167+000DK2197+300,正线线路长度30. 342双线公 法对孔底清渣有较为明显

3、的效果，当桩长大于50m,桩径在2m以内时， 可以推广使用，但对于长桩和桩径较大的桩，其效果是否明显，尚需试 验论证。当摩擦桩桩底为砂层或脆弱地层时，由于高压风对桩底土层的挠动 较大，不建议使用该法。里，该区段内共有特大桥4座、大桥1座（不含联络线），桥梁全长 21.751km,占线路总长的71. 7%,全部设计为钻孔灌注桩基础，其中6 100cm钻孑L桩77623m、 6 125cm钻孑L桩69306m、 4）150cm钻孔桩 5128m. 6200cm钻孔桩1586nl，总桩长到达15. 4万米,基础工程数量颇大。几座桥均处于石灰岩分布地段，大局部墩台揭露有溶洞，现有地质 勘探揭示，溶洞分

4、布率到达50%以上。上覆地层基本为冲洪积砂层和土 层，厚度一般525m不等，岩向起伏变化较大，溶沟、溶芽发育，属不 匀称地基，桩基施工难度较大，假设对溶洞发育地段处理不当，将严峻危 及工程施工平安和场地稳定性。本工程钻孔桩工作量大，地质条件非常简单，在钻机选用时应结合 地质状况合理配置。由于岩溶非常发育，桩基的入岩深度较大，假设采纳 回转钻机，那么在岩层中钻进效率太低，严峻影响施工进度；假设采纳冲击 反循环钻机，那么对于上覆砂层易造成塌孔（砂石泵功率大，泥浆循环速 度快，砂层易被泥浆掏穿），此外，这种钻机目前市场占有率低，大量 引进使用的难度大。采纳常规的冲击钻机，相宜于本工程所处地质条件 的

5、钻孔作业，成孔效率高，易于掌握，成孔工艺成熟。但由于常规冲击钻机采纳的泥浆正循环工艺，对孔底沉渣难以清除 洁净，大量实践阅历说明，泥浆正循环清孔作业时间长（一般都在4小 时以上方可），孔底沉渣很难彻底清除洁净。须采纳一种帮助的清孔方 法来解决此问题。基于此，借鉴其它工程采纳高压风清孔的阅历，本工程钻孔桩方案 全部采纳高压风帮助清孔的施工工艺。为完善高压风帮助清孔工艺，我们在京广线改线特大桥上做了大量 试验和讨论，总结和完善施工工艺，并形成工法，推广使用。二、规划与组织1、目标通过大量试验与讨论，总结出高压射风帮助清孔的工艺，从根本上 解决钻孔桩孔底沉渣难以清除洁净的问题，并形成工法，在客运专线

6、的 建设中推广使用。2、组织机构为解决钻孔桩桩底沉渣难以清除洁净的问题，中铁四局新广州站项 目经理部特成立了 “客运专线钻孔桩高压射风帮助清孔施工工艺”课题 攻关小组，集团公司副总经理甘百先副总经理亲自指导和参加了本工法 的开法，集团公司副总工程师邓民、工程常务副经理薛模美主持了本工 法的开发，相关参加人员如表1示。试验小组成员分工表表1姓名职务职称小组中任职职 责甘百先集团公司副总经理工程经理教授级高工组长全过程总协调邓民集团公司副总工程师教授级高工副组长全过程技术指导薛模美常务副经理高工副组长全过程施工负责吴智总程师高工组员全面负责技术工作杨铭现场技术负责高工组员现场技术负责另本春试验负责

7、人工程师组员现场试验负责曾伟测量负责人工程师组员现场测量负责黄光平机械负贲人工程师组员现场机械负责涂碧海分部副经理工程师组员现场协调杨瑞锋技术主管组员试验数据的采集与整理周军试验员组员现场试验检测3、课题方案 2005年12月18日，成立课题攻关小组，建立组织机构； 2006年1月1日至2006年3月30日,试验讨论阶段； 2006年4月1日至2006年6月30日，效果验证阶段； 2006年7月1日至7月20日，课题总结、资料整理阶段； 2006年7月21日至7月25日，形成工法，上报审批。4、试验过程2006年1月3日，我们选择京广改线特大桥15号墩1号桩进行泥 浆正循环辅以高压风清孔的首次

8、试验。改线特大桥15-1桩设计桩长15米，桩径1米，圆型柱桩设计。桩 基地质状况自原地面对下依次为：2. 8m粉质黏土，4. 2m砂性土, 1.9m 粉质黏土, 1.6m灰岩，1.4m有黏土填充溶洞，0. 7m灰岩，1. 4m有黏土 填充溶洞，2. 77m灰岩o试验工艺15-1桩钻进至设计深度后进行泥浆正循环清孔，将孔底沉渣清除 洁净，量出此时成孔孔深；停止清孔，每半小时测量孔深，并测量泥浆性能指标；沉淀2. 5小时后，测量孔深和泥浆指标，测出沉渣厚度。然后马 上往孔内送高压风，风压依据下式计算:P2Yh+0. 1=0.013X17+0. 1二 0. 321 MPa（Y-泥浆比重，h-孔深），

9、取0. 35MPa。同时开启泥浆泵进 行泥浆正循环清孔，清孔3min后停止，快速测量孔深、孔底沉渣厚度 和泥浆指标。进行成孔检查，合格后马上吊放钢筋笼、安装导管，测出此时沉 渣厚度和泥浆指标，采纳泥浆正循环清孔方法清孔并调整泥浆指标。做好混凝土灌注预备工作，其次次采纳高压射风正循环清孔3min 后，检测混凝土灌注前各项指标，快速进行水下混凝土灌注。试验过程2006年1月3日9： 0014： 40对京广改线特大桥15-1桩进行高 压风正循环清孔试验，试验过程见表1。7:30停止钻进，自7： 30-9： 00采纳泥浆正循环方法清孔1.5h 后,9： 01测得孔深(孔底至护筒顶)17. 10m,孔底

10、标高T4. 00m(设计 孔底标高T3.97m), 15-1桩终孔。自9： 0111. 27沉淀2. 5小时，每半小时测量孔深和泥浆指标, 测出自终孔后到沉淀2. 5小时这一段时间的沉渣厚度，过程纪录见表lo 11:27分往孔内送高压风，风压0.35MPa,同时开启泥浆泵进行泥浆正 循环清孔，孔内泥浆面翻腾冒泡，清孔3min后停止，然后马上测量孔 深、孔底沉渣厚度和泥浆指标并纪录。高压空气清孔试验过程表表1序 号时间孔深孔底标 高(m)沉渣 厚度 (cm)泥浆指标备注比重 (g/cm3)粘度(s)含砂 率(%)19： 0117. 10-14. 0001.27285终孔后量测29： 3017.

11、10-14. 0001.26266310： 0017.05-13. 9551.28256410： 3017.02-13. 9281.28265511： 0017.00-13. 90101.24285清孔前量测611： 2717. 1()-14.0001.302910清孔后量测711： 2712： 3517. 05-13. 9551.26265腕谓繇翻812： 3514： 3517. 07-13. 9731. 1191.8二力箭L幡掰器914:3514:4017. 10-14. 0001. 1192高压风清孔自11： 2712： 35分，157桩吊放钢筋笼、下放导管，12： 35 分14： 35

12、二次清孔前量测孔深17.05m,孔底标高-13.95m,孔底沉渣 5cm,泥浆指标：比重1.26 g/cm：粘度26s,含砂率5%。清孔并调整泥 浆指标两小时后，孔底沉渣3cm,泥浆指标：比重1. 1 g/cm粘度19s, 含砂率1.8%。14： 3514： 40分进行其次次高压风正循环清孔，风压0.35MPa。为防止开头清孔时，孔底空气压力过大导致孔底形成气囊，当气囊 压力渐渐增大至肯定数值时，带动孔内泥浆突然不匀称上翻，高压风清 孔开头时空气压力应为Yh+0. 03=0. 251 MPa,清孔过程中空气压力渐渐 增大，直至0.35MPa。同时开启泥浆泵进行泥浆正循环清孔，孔内泥浆 面翻腾冒

13、泡，清孔3min后停止，测量孔深、孔底标高和泥浆指标，达 到指标后马上灌注水下混凝土。5、试验结论从整个试验结果可以得出，高压射风帮助清孔，可以在很短时间内 将孔底沉渣翻起，效果明显。现场试验取样觉察，高压射风帮助清孔时, 开头时泥浆含砂率快速提升，从护简出浆口捞取的渣样中，含有较大颗 粒的石渣，证明高压射风对加快泥浆含砂率的调整有促进作用。 三、效果验证2006年2月18日，我们对京广改线15-1号桩进行了地质取芯，取 出的芯样完整，桩底混凝土与岩层结合密实。15-1号桩底沉渣清除洁净。 此外，该泥浆正循环加高压风清孔工艺在京广改线特大桥16-3、19-5、 12T桩也进行了使用，钻孔取芯说

14、明，3根桩的桩底沉渣均清除洁净。 高压射风帮助清孔发挥了有效的作用。在武广客专线新广州站新街河特 大桥钻孔桩施工中，每根桩均采纳高压射风帮助清孔，通过取芯、小应 变、超声波等无损检测，全部为I类桩，效果良好。满意了客运专线 铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准第6. 5. 5条“浇筑水下混凝土前 应清底，孔底沉渣应清除洁净，满意客运专线铁路相关设计法律规范及 设计文件提出的沉降要求”的规定。四、体会实践证明，采纳高压风帮助清孔，基本可以将孔底沉渣清除洁净， 使桩基工后沉降大大削减。此外，采纳高压风帮助清孔，缩短了清孔时 间，尤其是缩短了从成孔到成桩的间隔时间，施工进度有所加快，比常 规清孔工艺缩短

15、清孔时间24小时以上。节省用电，钻机及泥浆泵等 设施工效有了提高，本钱也有所降低。高压风帮助清孔，采纳的均为常规机械设施，操作工艺简洁，效率 较高，一台清孔设施可供1520台钻机使用，真正实现了投入小，见 效快。本工法在实施中尚需进一步完善，施工工艺仍有待研讨之处，在实 施中，依据实际状况进一步修订和完善。敬请各位专家提出批判和指正。2006-7-24附件1孔底沉渣检测抽芯取样照片附图115-1钻芯取样照片图2 19-5 （4月17日）钻芯取样照片 桩身混凝土 I基岩图3 16-3 （4月13日）钻芯取样照片图4 12-1 （5月13日）钻芯取样照片附件2工法中有关参数的试验1、关于第一次清孔

16、换浆时泥浆指标的问题第一次清孔换浆，是在钢筋笼进场和终孔报检期间完成的。其目的 主要是为了保证孔壁的稳定，避开因停止泥浆循环而导致孔底沉渣过 厚。试验说明，终孔后假设泥浆停止循环，2小时后孔底沉渣将到达10cm 以上。但泥浆比重不宜过小，是为了保证孔壁的稳定，一般来说，当泥 浆比重到达1.25时，就可以保证孔壁的稳定。而含砂率在正常清孔时， 较难降下来，保持2小时以上的循环换浆，可以将含砂率降至4%左右， 因此，将第一次换浆清孔的泥浆含砂率定在4%,主要是由于第次换浆清 孔的时间较短，再降低的难度较大。粘度可以通过换浆进行调整，其指 标到达1622s不难做到。2、高压射风清除孔底沉渣的时间由于

17、孔底采纳高压射风清除沉渣的机理无法观看到，但可通过仿照 试验来进行验证，依据试验结果来确定高压射风翻动孔底沉渣所需要的 时间。试验方法是：从正在施工的钻孔桩泥浆中用捞筛从泥浆中取得足够量的石渣， 清洗洁净，将原样取回试验室存放；采纳直径1.25m的钢护筒，将一端用6mni厚钢板焊接封底，形成 一个储水容器，保证不漏水；将清洗洁净的渣样平整摊铺于容器底，其厚度不得小于100mm；向容器内加入盐水，盐水的比较为1.1。加不至容器顶以下30cm 为止；将高压风管及喷风口置于容器中心，喷风口距离沉渣顶面50mm；(6)启动空压机，待风压到达计算值后开启阀门，向容器内送风，并 摇摆喷头，同时用录像机纪录

18、在风力作用下渣样的悬浮状况，并用肉眼 观测容器底沉渣的余留状况；依据试验结果得出清孔所需时间。试验结果说明：高压喷风口距离沉渣面10cm时，喷出的高压风可 将喷风口四周50cm半径的沉渣彻底翻起，如图1、图2示。对于直径 2m以内的桩，喷风口环向间距在50cm左右时，其影响线可包络整个孔 底。依据试验观测，对于直径1.25m的桩孔，3min可以将整个沉渣翻起,而每个喷口位处连续射风30秒，其影响范围内的沉渣可基本全部悬浮 起来。图1高压射风清孔影响范围示意图图2高压射风清孔影响范围包络示意图3、高压射风帮助清孔缩短清孔时间的测定选择桩长相同、地质条件基本相像的两根桩，作比照试验，其中1 根桩采纳高压射风帮助清孔，另一根桩仅采纳常规的泥浆正循环清孔， 在换浆清孔过程，每lOmin检测一次泥浆的含砂率（实践觉察，泥浆中 的含砂率降不下来是导致清孔时间过长的直接因素）。检测结