厚淤泥区超长钻孔灌注桩施工技术及质量控制

厚淤泥区超长钻孔灌注桩施工技术及质量控制摘要：以珠海市金港路横琴北段（横琴二桥）工程北引桥桩基施工为基础，浅谈厚淤泥区超长钻孔灌注桩施工技术及质量控制。关键词：超长灌注桩；施工技术；质量控制ConstructiontechnologyandqualitycontrolofsuperlongboredpileinthicksiltareaHuYu（ZhuhaiHongHeBridgeCo.，Ltd.，GuangdongZhuhai519001）Abstract：theconstructiontechnologyandqualitycontrolofsuperlongboredcast-in-placepileinthicksiltareaarediscussedonthebasisoftheconstructionofthenorthbridgepilefoundationofthenorthernsectionofHengqin（Hengqinsecondbridge）ofJinggangRoad，Zhuhai.Keywords：superlongboredpile；constructiontechnology；qualitycontrol1刖言我国应用钻孔灌注桩始于20世纪60年代初，首先在桥梁和港口建设中采用。随着我国经济的迅猛发展，大跨度桥梁、高程建筑越来越多，对钻孔灌注桩基础承载力的要求越来越高，因此超长灌注桩应用越来越广泛。为满足高层建筑的需要，钻孔灌注桩的入土深度已达到百米。本文结合珠海市金港路横琴北段（横琴二桥）工程北引桥桩基施工，介绍控制厚淤泥区超长钻孔灌注桩施工施工技术及质量控制要点。2工程概述珠海市金港路横琴北段（横琴二桥）工程北引桥桩基全为陆地桩，桩基共440根，其中摩擦桩236根；端承桩204根。桩径分别为1.8m、1.5m、1.2m共三种类型，有效桩长12m到85m不等。其中北引桥16#〜29#墩及红东互通A、B、C匝道，根据地质勘察报告从上到下典型地质情况为：淤泥（素填土）一黏土一砾砂一粉质黏土一全风化花岗岩一强风化花岗岩。该区段地形、地质条件变化较大，根据工程地质勘察报告，淤泥厚度在10〜30米左右，淤泥程流塑状态。桩长85m摩擦桩地质情况一览表：3施工工艺流程桩基施工工艺流程图：4施工技术要点及质量控制方法超长灌注桩质量控制可以分为施工准备、冲孔、成孔、成桩四个阶段，结合本项目的施工情况，对这四个阶段进行阐述。4.1施工准备4.1.1施工场地的整体规划施工场地规划主要包含施工用水、施工用电的布置，施工便道、泥浆循环池及储备池的整体规划，施工平面布置遵循以下原则：满足正常施工作业和生产管理。保证泥浆池不污染场地。保证施工有序高效进行。满足文明施工要求。满足安全生产要求。满足健康卫生要求。4.1.2钻机选择钻机选择应考虑卷扬机的提升力和可收放钢丝绳的长度，根据地质情况，结合广东省桩基施工经验，选择JK-6型冲击钻，配置PNL45kw立式泥浆泵，正循环冲击成孔。4.1.3钻孔平台填筑及钻机就位钻孔平台填筑应保证平整，并碾压密实，确保钻机安装就位后，底座和顶端用保证平稳，用水平尺进行检查，确保钻机钻进过程中不产生移位或沉陷。钻机就位后，要对钻机钻架进行调整，以保证钻架吊点中心与孔位中心在同一铅垂线上，开动卷扬机，检查卷扬机及导向滑轮系统是否正常。确保钻机就位的准确性和钻进过程中的牢固性，是为防止钻孔过程中出现偏孔、扩孔、斜孔、塌孔现象的重要措施4.1.4钢护筒制安前期项目部采用3m临时护筒辅助成孔，实际施工中在厚淤泥层成孔困难、屡屡发生坍孔，总结分析主要原因有两个方面，一方面是淤泥层过厚，钻进过程中无法形成有效的泥浆护壁；另一方面淤泥含水量过高，特别是在强降雨天气淤泥遇水软化，且淤泥饱水增加上部荷载后对下部淤泥产生挤压和推移，前期项目发生4个坍孔，大多发生于强降雨天气。表一成孔情况汇报一览表对于采用长钢护筒的必要性，也参考了类似地质的施工经验，根据广深沿江高速公路（深圳段）工程关于《淤泥地质条件下邻近填海工程对桥梁桩基影响分析》研究报告，对于这种软土地基，若不打设钢护筒，在不考虑便道荷载的工况下，孔口处淤泥层水平位移为130mm，实际上已经缩孔、坍孔。在考虑便道施工荷载的情况下，孔口处淤泥层水平位移达到1m。在设置钢护筒后，钢护筒底口处淤泥层的水平位移将随着钢护筒的深度增大而减小，充分说明设置钢护筒是必要的也是必须的。报告中还进行三个批次的桩基试验，第一批试验桩的目的是验证钢护筒的有效性，第二批试验桩的目的是探索在仅设置临时钢护筒的前提下如何保证顺利成孔，第三批试验桩的目的是在总结前两批试验桩的结果的基础上，确定合理的钢护筒壁厚及长度等参数。在第二批试验桩中，采用4m长的临时钢护筒各试验桩分别采取抛填片石、二次加设长护筒等辅助工艺施工，试验结果如表二所示：表二第二批工程试验桩试验结果汇总表另外现场在桩基灌注过程中，较大超方全部发生在淤泥层中，造成混凝土超方的主要原因为混凝土比重较淤泥大，浇筑混凝土过程无钢护筒约束极易产生扩孔，扩孔一般发生于护筒底以下0.5~8m处，浇筑过程中体现为泥浆面无显著变化，扩孔系数均为1.5左右，最大可达2.0。因此在随后的施工中，根据现场实际地质情况，采用壁厚12mm、长度为9~18m不等的钢护筒，确保在淤泥层冲孔时桩孔周围及孔壁土体的稳定性，未发生较大的塌孔事故，效果较好。4.3冲孔阶段钻孔作业分班连续进行，认真填写施工记录，在钻进过程中，特别是在地层变化处均应捞取渣样，以便与勘察设计时的地质剖面图进行核对，同时也为泥浆、钻锤及钻进速度的选择提供更为直接的资料。在冲孔的同时每天复核桩锤偏位、钻机牢固性、钢丝绳，避免不发生偏孔、斜孔、掉锤等事故。（1） 淤泥层冲孔本项目淤泥层主要以流动性淤泥为主，在冲孔前先进行钢护筒的下放。根据现场实际地质情况，钢护筒下放长度为9~18m不等，确保在淤泥层冲孔时桩孔周围及孔壁土体的稳定性；淤泥层冲孔时严格保证孔内水头高度，由于护筒没有完全穿过淤泥层，因此泥浆比重控制在1.3~1.4之间，增加护壁稳定性，同时应防止泥浆比重过大出现糊钻现象。（2） 粘土层冲孔可利用粘土自然造浆的特点向孔内送入清水，通过钻头冲捣形成泥浆；在粘土层中钻进时，可边冲边向孔内投入适量的碎石，防止粘锤现象；当孔内泥浆粘度过大、比重过高时，在掏渣的同时，向孔内泵入清水。（3） 粗砂使用粘度较高、比重大的泥浆；保持孔内有足够的水头高度；视孔壁稳定情况边冲击边向孔内投入适当的粘土，使土挤入孔壁增加孔壁的胶结性，冲孔时采用中、低速，小冲程钻进（控制在0.5~0.8m），控制进尺，泥浆比重控制在1.3左右，确保护壁形成稳定。（4） 砾质黏土冲孔时采用中、低速，小冲程钻进，控制进尺，确保护壁形成稳定；在冲孔过程中适当向孔内投入粘质土，防止泥浆相对密度过小；使用粘度较高、相对密度适中的泥浆并保证护筒内水头足够。（5） 全风化花岗岩冲击钻头操作要平稳，尽可能少碰撞孔壁；冲程保持在0.55m左右，不宜过大；在冲孔过程中适当向孔内投入粘质土，并及时排渣，防止沉渣不能悬浮，孔内反复冲孔，影响进尺速度；当出现岩面倾斜时，应及时向孔内投入石块及粘质土，再采用低冲程冲孔，控制钢丝绳的放绳量。4.4成孔阶段钻孔至设计孔低标高后，应及时对孔深、孔型进行检测，符合要求后进行清空，严禁使用加深钻孔深度的方式代替清空。清空前对泥浆池及沉淀池进行掏渣，防止沉渣反复循环，影响清空质量及效率。本项目采用正循环清空，对超长桩一次清空主要进行排渣及分砂，对于摩擦桩沉渣厚度控制在10cm内，砂率控制在2%以下，清孔时间控制在48h内；二次清空主要进行调浆，泥浆比重控制在1.1~1.15之间，清孔时间控制在24内。如果一次清孔就进行调浆，那么在下放钢筋笼时触碰掉的护壁泥团就不易通过循环而清出孔外。但对于较大的泥团应用捞渣筒进行捞渣。传统的正循环清孔采用泥浆泵皮管下放至孔底反复冲洗孔底，使孔底沉渣悬浮从而循环至沉淀池内。而本项目正循环采用一个45kw的泥浆泵和一个25kw的泥浆泵相互配合清孔，增强孔底冲洗力。并采用直径为E0cm，标准长度为6m的钢管代替皮管直接伸入孔底，避免皮管弯折或缠绕在一起降低孔底冲洗力，钢管之间采用法兰连接，从而提高清孔工效。4.5成桩阶段成桩阶段主要针对桩基砼灌注控制及淤泥层砼超方控制。（1） 砼灌注控制：根据桩径及具体生产情况，选择导管直径为430cm，标准节为2.7m，导管之间采用丝头连接。灌注封底砼时导管悬空控制在30~40cm，首封砼不小于6.5m3（针对直径为41.8m的超长灌注桩），首封埋管深度不小于1m。在灌注首封砼前，应将导管完全放入泥浆中排尽导管内的空气。料斗安装后，在料斗上安装一个排气管，防止砼灌注时空气未能及时排出，影响砼密实度；料斗安装后，应料斗底口放置一个比导管直径小1~2cm的球塞，并在球塞上放置一个隔水板，防止砼与泥浆混合影响桩底质量；砼到场后，查看砼和易性，首封砼坍落度控制在200~220mm之间；首封砼完成后，后续的砼灌注过程应当徐徐灌注，避免导管内形成高压气囊；砼浇筑过程中，严格控制拆管长度和埋管深度，不应埋管过长；超长桩灌注至桩顶时砼浮浆往往在0.5~1m左右，为了保证桩顶砼质量，应超灌不小于0.8m。并用竹竿插入孔内测量砼顶面的高度。（2） 淤泥处砼超方控制由于本项目钢护筒并未打入粘土层，因此应控制砼在淤泥处的超方。砼灌注至淤泥层底部时，可以适当的抽取孔内泥浆（根据护筒长度，降低水头高度一般控制在2~3m），降低孔内水头高度，减小砼面压力，防止出现反穿孔。在淤泥层处的钢筋笼外缠绕钢丝网（钢丝直径为1.5~2mm，网格尺寸为4~7mm，尤其在护筒底口处，钢丝网缠绕长度控制在6~8m），钢丝网缠绕直径与桩径相同，防止砼的扩散，造成超方。5结语随着我国交通基础设施建设的快速发展，钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。但灌注桩属于隐蔽工程，大部分是在水下进行的，影响灌注桩施工质量的因素很多，质量检查也比较困难，因此在施工过程中应根据设计地勘资料加强施工原始资料的收集，加强工序控制及工序衔接，制定有针对性的技术措施，才能