不良地质条件下冲孔灌注桩施工技术

浅谈不良地质条件下冲孔灌注桩施工技术《摘要》本文文主要介绍了了泥浆护壁冲冲孔灌注桩在在不良地质条条件下施工方方法和施工的的要点，并对对主要的施工工环节进行了了系统阐述。《关键词》不不良地质泥浆护壁灌注桩施工质量控制深圳市*****号线﹙现更名为地地铁龙岗线﹚起自****站，终点止止于****龙站。线路路长32.8559公里，其中中地下线长8.533公里，高架架线长21.7227公里，地面面线(含过渡段)长2.599公里。本标标段施工的里里程桩号为YCK266+150..00(区间路基填填挖分界点)～YCK333+162..00(爱联站端，不不含爱联站)，全长7.01226km。本工程不不良地质的分分布位置主要要集中在大运运站～爱联站站区间。笔者结合冲孔灌灌注桩施工的的经验，以﹙大运站～爱爱联站区间施施工的194根﹚φ1200mmm桩径施工为为例，谈一谈谈在不良地质质条件下泥浆浆护壁冲孔灌灌注桩的施工工方法、和质质量控制，供供同行参考。一工程地质质及基础情况况本标段场地范围围上覆第四系系冲洪积（Q4al+ppl）淤泥质质黏土、粉细细砂、残积土土层，下伏基基岩为泥质砂砂岩、板岩、变变质砂岩、灰灰岩等。沿线线地层分布有有不良地质，如如：岩溶、岩岩溶地面塌陷陷、砂土液化化及断层破碎碎带，给桥、梁梁桩基施工带带来许多不可可预测的因素素，也加大了了施工难度。本区间桩基设计计均为嵌岩桩桩，桩端持力力层为微风化化岩层。桩孔孔直径为φ1200～1500mmm，设计桩长长大致为24～28m之间﹙如遇到溶洞洞、断层要穿穿过溶洞及断断层，桩端必必须进入设计计持力层，入入岩深度不小小于一倍桩径径﹚，单桩承载载力设计值为为11000T，混凝土强强度等级为C30。二.不良地质质条件下的施施工㈠溶洞处理根据勘察地质资资料显示，本本工程部分不不良地质位置置主要集中在在奥体新城站站～爱联站区区间，为岩溶溶地区，桩基基础有溶洞，最最大洞径高达达7.3m。对于存在在溶洞的桩基基础施工，本本工程决定采采用CK—1800冲孔桩机成成孔，桩锤选选用6～8T。1、冲孔桩机成成孔⑴护筒安装，护护筒的埋置深深度，一般情情况下，在黏黏土中不小于于1000mmm,砂土不小于1500mmm，护筒顶面面应高出地面面300mm。护筒安装装后，先在护护筒内投入粘粘土，用冲击击锤以小冲程程反复冲击造造浆。冲程大大小和泥浆稠稠度应按通过过的土层情况况掌握。冲击击一定时间后后，将冲击锤锤提出，换上上掏渣筒，下下入孔底掏取取钻渣。掏渣渣后及时向孔孔内添加泥浆浆或清水以维维持水头高度度；⑵冲孔检查与测测量，冲进过过程中，经常常检查成孔情情况，用测锤锤检测孔深及及桩孔倾斜度度，为保证孔孔形正直规则则，冲进中必必须经常用检检孔器检孔。还还要注意钻渣渣捞取及判明明冲进实际地地质情况，并并填入施工记记录表中，并并与超前钻提提供的资料和和地质剖面图图进行核对，发发现不相符及及时通知甲方方、监理和设设计人采取对对策，保证冲冲孔正常顺利利进行；⑶根据冲进过程程中实际土层层情况控制进进尺快慢和泥泥浆性能指标标。在粘土和和软土中，宜宜采用中冲程程冲进；在粉粉砂土、粗砂砂、粉砂岩、泥泥岩、风化岩岩中采用大冲冲程冲进；⑷施工作业分班班连续进行，施施工过程一气气呵成，不得得中途停顿，如如发生故障及及时通知区间间主管工程师师，采取措施施解决；若停停止冲进时，必必须将锤头提提起；⑸施工时必须详详细填写冲孔孔施工记录，交交接班时要向向下一班交待待冲进情况及及注意事项；；⑹在冲进过程中中，必须注意意补充水量（泥泥浆），维持持护筒内应有有的水头高度度，防止孔壁壁坍塌。如发发现有漏水现现象，护筒内内水位缓慢下下降，应首先先集中力量加加浆补水，不不得使水位急急剧下降，然然后再针对漏漏水原因进行行如下处理：：①属于护筒漏水水时，应用粘粘土在护筒周周围填土加固固。漏水严重重时应返工重重埋护筒；②如在冲孔时发发生孔内水位位骤降，很可可能是遇到溶溶洞，必须进进行处理，具具体处理方法法见“溶洞处理方方法”。2、溶洞处理方方法：⑴施工前准备①桩施工前根据据地勘资料对对可能有溶洞洞的桩进行超超前钻探，详详细记录地质质状况、溶洞洞深度、高度度，画图列表表，为制定相相应施工方案案提供详实依依据；②对溶洞内的填填充物进行土土工试验，分分析其物理力力学特性，检检测容重、含含水量、孔隙隙率等，为注注浆参数计算算提供依据；；③根据地质超前前钻探资料和和溶洞内的填填充物情况,制定出相应应的溶洞处理理方案、成孔孔方法及施工工措施；④对每种处理方方案，进行详详细的计算和和分析，并在在施工前在桥桥梁基础以外外位置进行溶溶洞注浆及钻钻孔试桩试验验，取得经验验数据后再组组织指导桩基基施工；⑤遇到大溶洞时时《溶洞高度度大于1.5M以上》，必必须报请监理理工程师、业业主和设计单单位核查，明明确处理方案案，并报监理理批准后实施施。⑵具体处理方案案①对于封闭的比比较小的溶洞洞，采取注浆浆，提供成孔孔条件穿过溶溶洞。若洞内内无填充物或或填充物不满满，则采取先先填充碎石或或干砂，然后后注浆，若充充填物呈松散散或软塑状态态时，直接注注浆固结即可可，若充填物物已固结呈硬硬塑状态时，则则可以直接冲冲孔,但需加强泥泥浆护壁；②溶洞内无填充充物或填充物物较少需向洞洞内填充砂子子的，选择一一个合适的孔孔位，放入并并固定钢套管管，将注砂管管与钢套管相相连接，在注注浆前灌砂。根根据成桩直径径、围护体积积的最小直径径及堆积体成成形规律，计计算填砂量。用用压风机将干干砂压入，为为防止洞内高高压阻止灌砂砂，利用其它它孔作为减压压孔。待达到到计算的填充充体积,压力稳定时,即可停止。若若设计要求灌灌入碎石则必必须钻一个大大孔(直径不小于300mmm)放入钢管并并固定，钢管管上置碎石料料斗，碎石粒粒径不大于20mm，投料时振振动钢管，以以防止堵塞，填填充量控制与与填砂控制方方法相同；③对于一些溶槽槽、溶沟、小小裂隙等，冲冲孔时可采取取投放片石、碎碎石夹粘土，甚甚至投入整袋袋水泥堵塞起起到护壁作用用，保证泥浆浆不流失，使使钻孔顺利通通过岩溶区；；④对于一些较大大的溶洞，均均采用钢护筒筒的成孔方式式。具体做法法是根据溶洞洞的高度制作作钢护筒，将将钢护筒用桩桩锤，打入溶溶岩至穿越溶溶洞底层至不不透水层。㈡、主要施工方方法及检验1.注浆施工①根据地质情况况在每一根桩桩的中心位置置或桥墩承台台的四角钻注注浆孔，钻注注浆孔也是对对地质情况的的进一步勘探探，通过取芯芯探明溶洞的的高度及填充充物的详细情情况；②用注浆泵注浆浆，注浆压力力不宜太大，控控制在0.5～1.0ＭＰａ范围围，具体压力力值由现场试试验确定。速速度为15～20Ｌ/ｍｉｎ，其其目的是使浆浆液渗透到填填充物内(包含灌入的的砂或碎石)，然后固结结，渗透最小小直径定为3.0ｍ，以保证证冲钻成孔时时有足够的固固结体。注浆浆时注浆管必必须插入填充充物的底部，然然后边注浆边边缓慢上提,提管速度不不宜太快，根根据注浆速度度确定,应使渗透半半径控制在允允许范围内。浆浆液选用水泥泥浆,用32.5级水泥,水泥浆配合合比为,水∶水泥=0.8∶1.0。若需用水水泥砂浆，则则配合比采用用,水∶水泥∶砂=1∶1∶0.8，若需要加加水玻璃时，水水玻璃的含量量根据现场试试验确定；③单花管注浆，管管头花管段长长度为1000mmm，孔眼直径径和间距根据据现场试孔后后确定，注浆浆管外径为70ｍｍ，比钢钢套管内径要要小。注浆时时，通过注浆浆泵上的ＰＱＱ仪分析确定定注浆的速度度和结束时间间，压入量根根据渗透半径径、固结体积积来计算，公公式为Ｑ=πＲ2Ｈβμα(1-γ)λ。式中，ＲＲ为渗透半径径；Ｈ为溶洞洞高度；μ为填充物的的孔隙率；α为超灌系数数；λ为地区性经经验系数；γ、β为充填率与与充填系数。这这些参数和系系数可根据现现场试验确定定；④为防止浆液流流失太远造成成浪费,可采用间歇歇注浆方式,使得先注入入的浆液与砂砂子(或碎石)初步达到胶胶结后再注浆浆,循环注浆多多次,直至达到规规定最小注浆浆量和注浆压压力控制值为为止；⑤注完一个孔后后，继续对其其余孔进行注注浆，后注浆浆的压力必须须调高，最后后封孔。注浆浆顺序由现场场主管工程师师根据注浆方方案掌握。2.溶洞位置桩桩的成孔①.采用冲孔方方式成孔；对对于溶洞较大大的桩，采用用钢护筒成孔孔，我们的具具体做法是根根据溶洞的高高度制作钢护护筒，将钢护护筒用桩锤轻轻锤慢击，打打入溶岩至穿穿越溶洞底层层至不透水层层。②.冲击成孔必必须待注浆凝凝固后才能进进行，一般等等待时间为10d左右；③.为防止意外外，冲孔前备备有应急措施施，备好材料料，一旦泥浆浆泄漏，及时时向孔内投放放粘土、水泥泥和片石，靠靠冲挤在溶洞洞内形成片石石夹粘土的围围护结构墙，保保持孔内泥浆浆高度，使得得冲钻顺利进进行；④.加大泥浆质质量和密度。采采用优质泥浆浆，当缺少优优质粘土时，可可在泥浆中掺掺入适量的水水泥、烧碱和和锯末，以提提高泥浆胶体体率和悬浮能能力，其泥浆浆配合比为黄黄土∶水泥∶烧碱=1∶0.2∶0.4，锯末按黄黄土体积的10%掺入；⑤.当岩面的倾倾斜角度较大大时，钻头摆摆动撞击护筒筒或孔壁，这这时，回填片片石，可使孔孔底出现一个个平面后再转转入正常冲孔孔；⑥.在接近岩溶溶地段，采取取轻锤冲击、加加大泥浆密度度的方法成孔孔，以防卡钻钻和掉钻。3.桩的成孔检检验对于岩溶地区，全全岩面的正确确判断成为本本工程成孔施施工的关键。影影响全岩面判判定的因素较较多，主要从从以下四个方方面来进行全全岩面的综合合判断：①以桩孔冲孔实实际见岩高程程开始，,至少进尺500mm后，可申报报全岩面检验验，超前钻孔孔柱状图揭示示的岩面高程程只能作为参参考；②查阅桩机施工工记录，可将将基岩进尺速速度0.1～0.2ｍ/ｈ作为进入入全岩面的控控制速度；③可观察井口钢钢丝绳的摆动动情况，锤头头触岩面时会会出现轻微反反弹；④使用细目筛网网捞取岩渣,岩屑含量50%～70%,且含泥、含含砂量小于4%时，认为入入岩。如出现现特殊情况或或判断标志不不明显，意见见分歧较大时时，则采用现现场钻探揭露露的办法来证证实，即在桩桩孔中心四周周均匀布设4个～5个勘探孔，用用工勘钻机﹙俗称百米钻﹚进行钻探，用用触探到的各各点岩面高程程进行比较，判判断出全岩面面。三.混凝土土灌注过程中中特殊情况的的处理方法及及施工要点在水下砼灌注过过程中，一但但出现问题，应应立即分析原原因，采取合合理的技术措措施，及时设设法补救，冷冷静处理，不不宜轻易中止止灌注。㈠、导管进水。1.主要原因①首批砼储量不不足，安置导导管距孔底间间距过大，砼砼下落不能埋埋住导管底口口，以致泥浆浆从底口进入入；②导管接头不不严或螺杆断断折、焊缝破破裂，泥浆从从接口或焊裂裂处进入；③导管提引过猛猛或测深错误误，导管口提提离砼面。2.处理方法及及施工要点①对于第一种原原因采用提起起导管，重新新清孔；②对于第二种、第第三种应进行行重新插入导导管。㈡、卡管1.原因：①初次灌筑时隔隔水栓卡管，或或由于混凝土土的各种原因因造成。处理理方法和原则则：用长杆冲冲捣和捣动导导管，或用附附着式振动器器振动，如不不落下，则必必须将导管提提出清孔，然然后重新安装装导管灌注混混凝土；②机械故障或其其它原因使混混凝土已初凝凝，增大了混混凝土混凝土土下落阻力，混混凝土堵在管管内。2.处理方法及及施工要点：：启动应急设备，实实施应急方案案。若混凝土土已初凝，则则拔出导管，停停止灌注，制制定处理方案案，报业主及及监理审批后后予以实施。㈢、坍孔1.原因：灌注注过程中泥浆浆性能的变化化易造成坍孔孔；2.处理方法及及施工要点：：对于小坍孔，保保持加大水头头，防止续继继坍孔，若坍坍孔稳定则恢恢复正常灌注注，加大导管管埋深，将坍坍孔泥砂排出出，如坍孔严严重应立即中中止灌注，将将导管提出，用用粘土回填，待待坍塌稳定后后，再商定处处理方案。㈣、埋管1.原因：导管管埋置过深，或或提管过猛，将将导管拉断；；2.处理方法及及施工要点：：导管埋深不得大大于4.0m，导管埋入混混凝土的长度度取决于灌注速度和混混凝土的性能能，任何时候候不得小于1米，一般控控制在2－4米内。提升不不能过猛，应应视现场实际际情况由有主主管工程师处处理。㈤.混凝土灌灌注质量控制制1.混凝土施工工前要有有资资质的试验室室出具的配合合比报告，混混凝土要有良良好的和易性性，坍落度控控制在180mmm±20mmm.2.钢筋定位，第第二次清孔完完毕，检查合合格后，下导导管，并检查查气密性，长长度符合要求求，保证底端端距孔底300～500mm，最好在30分钟内开始始灌注混凝土土，不能停留留时间过长，以以免塌孔。第第一次灌注的的混凝土量必必须保证封底底成功。3.混凝土灌注注必须连续作作业，不能中中断，严禁导导管提升过猛猛或导管埋入入过深，造成成断桩。混凝凝土灌注量要要有专人记录录，混凝土灌灌注时的充盈盈系数应控制制为≧1.05..4.灌注桩的顶顶面标高应比比设计标高高高出一定的高高度，一般为为0.5～1.0m,以保证桩头头混凝土的强强度，多余部部分必须凿除除。5.混凝土试块块留置，每根根桩留置试块块不得小于3组9块、且每个个工作班不得得少于一组。四.灌注桩质量量施工控制、检检查及检测1、灌注桩施工工质量检查、检检测必须按《建建筑地基基础础工程施工质质量验收规范范》GB502202-20002、《建筑桩桩基技术规程程》JGJ944-94、《深圳地地区基桩质量量检测技术规规程》SJG099-99的要求进行行；2、抽芯试验时时，使用地质质钻机取桩身身混凝土芯样样作抗压强度度试验，同时时检查桩尖沉沉淀土实际厚厚度和桩底土土层情况。要要求钻进深度度超过桩端进进入持力层1.2m，钻取芯样样直径为110mm。3、对进行超声声波检测的桩桩，预埋超声声波检测管，检检测管标准长长6米，外径57毫米，接头头采用焊接，上上端应高出桩桩顶50厘米，下端端用钢板焊接接，不得漏水水，浇注混凝凝土前在管内内灌满水，上上口用塞子塞塞住。每桩设设置检测管3根。4、桩身检测，通通常检测承载载力采用单桩桩静载试验或或高应变动测测法、而桩身身检测一般通通过钻芯取样样或低应变反反射波法进行行检验，由于于冲孔灌注桩桩在地下，质质量问题不可可能直观地反反映出来，抽抽样检测具有有局限性，静静载荷试验只只能以点带面面，数据比较较直观，高应应变只能对桩桩的承载力做做出估计，小小应变只能分分析桩的完整整性。本区间间所有冲孔灌灌注桩均采用用无破损检验验方法进行了了桩身检测，其其中超声波检检测58根，低应变变检测194根，钻芯取取样15根，检测结结果一类桩179根占总数的92.27﹪，二类桩15根占总数的7.73﹪，桩身混凝凝土强度全部部符合设计要要求，平均强强度达到35.4MMPａ，桩的承承载力大于设设计要求的1100T。五施工质量控控制及体会质量控制一般分分为三个阶段段，即为事前前控制、事中中控制、事后后控制，在工工程施工中，笔笔者认为事前前控制尤为关关键，时最为为有效的控制制手段，应该该采取主动控控制。本工程程开工前，我我们组织相关关人员做了一一下几方面工工作。1.熟悉设计图图纸，依据设设计图纸及相相关的施工验验收规范和施施工组织设计计、工程勘察察单位提供的的地质勘查报报告，编制冲冲孔灌注桩专专项施工方案案，制定泥浆浆护壁冲孔灌灌注桩施工工工艺流程，经经监理单位审审批后组织实实施。2.确定合理的的冲孔施工机机械设备，以以满足冲孔要要求。3.项目技术负负责人组织施施工技术人员员、施工操作作人员进行技技术、安全交交底使施工操操作人员充分分了解灌注桩桩的施工工艺艺特点，熟悉悉本工程的地地质情况，掌掌握施工质量量控制的要点点，技术要求求、质量标准准。4.施工过程中中我们主要抓抓了以下几个个环节：①.测量定位，测测量班放线后后，由现场主主管工程师组组织相关人员员进行复核、校校对无误后报报监理审批。②.冲孔作业，连连续进行，检检查施工人员员施工记录，经经常对冲孔泥泥浆进行检测测和试验，不不符合要求时时及时纠正，注注意土层变化化，在土层变变化处提取渣渣样，进行对对比分析。始始终保持孔内内具有规定的的水位和要求求的泥浆相对对密度及黏度度，成孔达到到设计要求后后，及时请各各方验孔，合合格后方可进进行第一次清清孔。③.泥浆制备，在在冲孔过程中中，为防止塌塌孔，稳定孔孔内水位及便便于清渣，采采用黏土制备备泥浆护壁。泥泥浆护壁是利利用泥浆与地地下水之间的的压力差进行行护壁，以确确保护壁的稳稳定。在操作作中，合理的的控制不同岩岩土层中泥浆浆的指标显得得非常主要，本本工程泥浆性性能指标详见见下表泥浆参数表性质一般地质松散易坍地质比重1.0～1.2251.2～1.44含砂率<8～4<8～4粘度(s)16～2219～28④.第一次清孔孔，清孔分两两次进行，第第一次清孔是是在冲孔达到