砂卵石地层钻孔桩施工技术

砂卵石地层钻孔桩施工技术

砂卵石地层钻孔桩施工技术摘要：本文以京承高速公路三期工程为依托，分析地质特征，从施工原理、施工流程、操作要点等角度阐述了在砂卵石地层采用冲击钻孔成桩的施工技术，并取得显著经济效果。关键词：砂卵石地层、冲击钻、护筒、泥浆钻进、成孔灌注为在有丰富松散卵石的河床上进行冲击钻孔灌注桩施工，本文分析了地质特征，从施工原理、施工流程、操作要点等角度阐述了施工技术。当卵石颗粒出现较大直径时，传统的旋挖钻机和循环钻机无法满足钻进要求，因此采用冲击钻。但受钻具震动与撞击等因素影响，极易出现塌孔，直接影响工期、成孔质量和经济效益。因此，必须开展技术研究，采取措施，解决问题。本文以京承高速公路(三期)潮河桥为例，浅析砂卵石地层钻孔桩施工技术。1工程概况及地层特征1.1工程概况潮河桥位于北京市密云县东北方向，横跨潮河，为斜60度简支梁桥。钻孔灌注桩基础长为11～19m，桩径分1.2m和1.8m两种。1.2地层特征本桥位于两个地貌单元，分别为剥蚀残丘和潮河河谷，潮河河床内现况无地表径流。场地地层分布特征为：地表以下8～10m范围内为砂卵石地层，成分以卵石夹杂漂石为主，漂石粒径为50～60cm，由于河床遭遇严重盗采和盗采后的填埋，缺少细小颗粒；砂卵石以下为岩石，本桥桩基均为嵌岩桩，要求桩底进入弱风化岩2m。由此可见：覆盖层松散易钻，但孔壁稳定性差，常出现塌孔、超径等问题，对泥浆性能要求较高，需控制进尺；下层岩石坚硬，冲击过程产生剧烈振动，易造成上层卵石层失稳。2施工工艺2.1工艺原理及特点为避免护筒下及周边卵石的稳定埋，通过铺设混凝土及注浆等方法，有效的连接卵石和护筒，填充空隙，固定上层松软层，硬化深层松散卵石，对护筒周围进行加固，防止因振动和机械等重物的压力引起坍孔。本工艺具有以下特点：式中：Q为注浆量(m3)；R为扩散半径；H为注浆段长；N为地层空隙率；α为地层填充率；β为损失率。2.3.3钻机就位施工过程中，使用3台CZ-8型冲击钻，6个钢护筒，循环使用。安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，用推土机推平，在垫上钢板或枕木加固。在施工中，确保钻孔的准确位置和正确的钻孔机安装非常重要。对于有钻塔的钻孔机，首先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动到大致定位，然后用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以确保钻机的垂直度。钻机位置的偏差不应超过2厘米。在确认桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。(1)泥浆护壁作用与配制。泥浆的护壁机理主要表现在两个方面：隔水膜的形成及泥浆液态静压力。隔水膜的形成要求土层具有一定的渗透性。泥浆在液压作用下浸入土层，在孔壁周围形成较稳定的土层，使土层抗剪强度增加，从而维持了孔壁的稳定。泥浆的液态静压力可以有效地作用在孔壁上，且减少了渗透性，保持了孔壁的稳定。泥浆具有稳定护壁作用，首先表现为泥浆静水压力作用，对地下水产生超压力，起稳定平衡作用；其次表现为泥皮作用，泥浆在孔壁上形成不透水泥皮薄膜，阻止泥浆渗透至周围土中或者地下水侵入孔内与泥浆混合，促进孔壁的稳定。同时，泥浆具有抑制地层失稳的作用，主要表现为泥浆的凝胶作用。钻孔泥浆由水、黏土(或膨润土)和添加剂组成。为了提高泥浆性能，通常在制备泥浆时掺入少量的外加剂。不同类型的外加剂对钠膨润土泥浆滤失量的影响是不同的。本工程中采用了水:膨润土:纯碱=100∶5∶1的比例，施工效果比较理想。(2)钻孔。在钻孔过程中，需要注意以下几点：首先，钻孔机必须保持垂直，以确保孔壁的稳定。其次，钻杆必须保持足够的刚性，以防止弯曲和损坏。最后，需要不断地注入泥浆，以保持孔壁的稳定，并及时清除孔内的岩屑和泥浆。钻孔是施工中的关键步骤，必须按照操作要求进行，以确保成孔质量。首先，应注意开孔质量，包括中线和垂直度，并压好护筒。在施工过程中，需要不断添加泥浆和抽渣，并随时检查成孔是否有偏斜现象。在采用冲击式或冲抓式钻机施工时，邻近土层会受到震动影响，因此钻好的孔应及时清孔，并下放钢筋笼和灌注水下混凝土。在规划钻孔顺序时，应确保下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，并使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成装置量与桩身曲直。因此，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免泥浆沉淀引起钻孔坍塌。对于摩擦桩，当孔壁容易坍塌时，要求沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法因使用的钻机不同而灵活应用，可以采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。本工程采用掏渣筒清孔。清完孔之后，可以将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，并加以固定，然后用导管灌注混凝土。在第一车混凝土灌注时，应使用较大漏斗，并用比导管直径略小的皮球封底，以保证桩底部质量。此工艺保证了桩基的成孔质量，避免了塌孔造成反复回填和钻进，同时只采用少量混凝土和水泥浆，降低了施工成本约200万，取得了很好的经济效益。采用注浆加固，保证了钻机的稳定，减少了纠偏的机率，从而缩短了成孔时间，加快了施工进度，取得了很好的社会效益。同时，只采用少量混凝土和水泥浆，将能源消耗降到最低，达到了节能环保的效果。在潮河桥钻孔桩施工过程中，出现了两次坍孔情况。针对此情况，进行了充分分析，并根据此工法施工，成功地克服了孔壁坍塌现象，钻孔桩灌注质量得到了有效控制。潮河桥钻孔桩施工共计72根，经北京市质量监督站对