跨海大桥钻孔桩漏浆防治措施

跨海大桥钻孔桩漏浆防治措施一、地质情况根据地质资料，荃湾特大桥大亚湾桥台钻孔桩基础地质为淤泥（厚度8m）、淤泥质土（厚度6.3m）、粉质粘土（厚度6.3m）、粗砾砂（厚度1.5m）、强风化凝灰岩（厚度5.5m）、弱风化凝灰岩（厚度15.8m）,能代表本桥地质情况,且工料机运输便利，施工条件较好。二、施工工艺钻孔灌注桩的施工顺序为：施工准备→初步放样→恢复定线→护筒埋设→泥浆制备→钻孔→成孔检测、清孔→下钢筋笼→下导管→砼浇注→破桩头→成桩检测。1、施工准备，初步放样利用栈桥在墩位处搭设钻孔钢平台，作为钻孔桩施工的操作平台，达到变水上为陆地的目的。钻孔平台每2个墩位设置1处，平面尺寸为10.2m×24m，特殊情况下每3个墩设置1处，平面尺寸为40.6m×24m。钻孔钢平台采用钢管桩基础，各型号工字钢横纵组合安装形成，10mm厚钢板作为平台面板。在钻孔钢平台面板上测量放样，确定钢护筒搭设位置，并做好护桩，按护桩位置对平台面板及上横梁进行切割，留出钢护筒搭设位置。2、恢复定线，护筒埋设护筒埋设是重要坏节，起到定位、导向作用，护筒内水位和泥浆比重使孔内水压大于外部水压，可以有效防止塌孔。护筒内径比桩径大250mm，护筒高度宜高出平台面板0.5m，护筒的埋设深度应根据设计要求或桩径确定。护筒四周与平台面板之间须焊接定位钢板，以防止施工过程中震动导致钢护筒偏位。护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差25mm，竖直线倾斜度不大于0.5％。钢护筒搭设采用70t履带吊配合振动锤将钢护筒打入设计位置。钻进过程中要经常检查钢护筒是否偏移，并及时纠正。3、钻孔根据地质情况，选用冲击钻机进行钻孔。钻机就位后，立好钻架，对准桩位中心，拉好风缆绳。开钻时应先在孔内灌注泥浆，泥浆相对密度指标根据实际土层试验而定。如孔中有水，可直接投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击制浆。开孔在整个过程中应保证孔内水位高出海水水位1.5－2.0m。并低于护筒顶面0.3m以防止泥浆溢出。泥浆的配制：在钻孔平台外挂装钢板泥浆池，选择和备足良好的膨润土，造浆量为2倍桩的混凝土体积，根据地层情况及时调整泥浆性能指标，利用泥浆泵通过φ100泥浆管路输送至孔位处使用。冲击钻泥浆性能指标如下：泥浆比重：岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4。粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。含砂率：新制泥浆不大于4%。为保证成孔质量和最终能将孔底清理干净，对泥浆的比重与粘度必须严格控制，经过实地试验确定泥浆配合比。泥浆的好坏是成孔质量的重要保证之一，配制高质量的泥浆，在长期停钻的情况下，沉积物会很少，此外，优质的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大渗透性差的泥皮，这层泥皮可防止孔内泥浆外渗，大大减缓孔内水头降低的速度，这也是使孔壁稳定的有效措施。护筒底脚下2～4m范围内一般比较松散易坍孔，按1∶1投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用冲击钻锥，小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁，要重复回填反复冲击2～3次力求孔壁坚实。冲程根据土层情况分别调整，在通过土层中时，采用高冲程（100cm），在通过松散砂、砂砾石或卵石土层时采用中冲程（75cm），在易坍塌或流砂地段用小冲程，并提高泥浆的粘度和比重。若遇倾斜岩层冲击面不平时，先投入粘土、小片石将表面垫平，再用十字型钻锥进行冲击钻进以防斜孔、坍孔。一般情况下，密实坚硬土层每小时钻进小于5－10cm，松软地层每小时钻进小于15－30cm时，应进行掏渣。或每进尺0.5-1m时掏渣一次。掏至泥浆内含渣明显减少，无粗颗粒，相对密度恢复正常为止。在开钻阶段，为使钻渣挤入孔壁，可待4－5m后进行掏渣，正常钻进每班至少掏渣一次。掏渣后应及时向孔内注入清水或添加泥浆以维护水头高度。投放粘土自行造浆的，一次不可投入过多，以免粘锥卡锥。在掏渣过程中认真做好记录，判别地质构造，与设计图纸对比，如有较大出入应立即与设计勘察单位进行沟通。4、成孔检测、清孔钻孔深度达到设计要求后，对孔的中心位置、倾斜度、钻孔底标高、深度、直径、护筒顶标高等进行检查，填写终孔检查证，经监理工程师签证认可后，进行孔底清碴工作。冲击钻成孔的桩基，用抽碴筒多次从孔内抽取钻碴，并同时向孔内注水以减少泥浆比重到1.1～1.25。当抽碴筒抽出泥浆中无2～3mm大的颗粒则证明抽碴清孔已到目的。为准确判定孔底碴是否清完，用一个带钎的测锤和平底测锤两次测孔，若两次测孔深度相同并与终测孔数字相符时证明孔碴已清理干净，否则还需继续清至达到要求，沉碴厚度不得大于规范要求的标准。清孔应达到以下标准：泥浆比重≯1.1，含砂率＜2%，粘度17～20s，孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒；浇筑水下混凝土前孔底沉碴厚度≯3cm。清孔时间不宜过长，注意保持孔内水头在地下水位1.5~2.0m以上，防止坍孔。清孔符合要求后，应在最短时间内灌注水下混凝土。检孔：主要检查孔径、孔的垂直度和孔深。用笼式检孔器检测。检孔器用ф25的钢筋加工制作，其外径等于设计桩径（125cm），长度为5m。检测时，将检孔器吊起，把测绳的零点系于检孔器的顶端，使检孔器的中心、孔的中心与起吊钢丝绳的中心处于同一铅垂线上，慢慢放入孔内，通过测绳的刻度加上检孔器5米的长度判断其下放位置。如上下畅通无阻直到孔底，表明钻孔桩成孔质量合格，如中途遇阻则表明在遇阻部位有缩径或孔倾斜现象，则需重新下钻头处理。5、下放钢筋笼5.1钢筋的种类、型号及直径应经检查须符合设计要求，钢筋骨架制作完毕应进行检查，并对每节钢筋笼进行编号。5.2长桩骨架宜根据吊装条件分段进行制作。分段焊接时，钢筋焊接接头应错开。为尽量缩短焊接时间，规定可采用几台焊接机同时进行，焊接质量（应经监理检查）必须满足规范要求。其中直径大于25mm的螺纹钢筋采用螺纹套筒连接。5.3钢筋骨架在运输和吊放过程中要采取措施防止变形。如果刚度不足，可在骨架内每隔4m设置一个可拆卸的十字形临时加劲架。5.4在钢筋骨架外侧四周设置控制保护层厚度的垫块，竖向间隔2m，横向周围不少于4个。在吊放过程中发现保护层垫块掉落，在下放前要及时补上。5.5骨架顶端可焊四个吊环（吊环钢筋采用未经冷拉的Ⅰ级钢筋）与钻架固定，并将钢筋骨架与护筒做临时焊接固定防止灌注过程中骨架的整体上浮，钢筋骨架上下标高应符合设计要求。5.6骨架入孔采用吊机，按骨架长度的编号入孔。下放时，要确保位置正确，缓慢平稳地进行，防止扭曲变形和碰撞孔壁，并注意观察孔内水位的变化。6、灌注水下混凝土6.1、导管的吊放6.1.1导管在使用前应进行水密承压试验。6.1.2灌注水下混凝土采用钢导管，内径为250mm。导管应采用螺口连接，连接处应垫橡胶环。6.1.3导管应进行试拼，并经过仔细检查，发现变形和磨损严重的不得使用。并逐段编号，标明尺度。6.1.4导管下放过程中，每隔5m用铅丝将导管和钢丝绳捆扎在一起。并注意居中稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架。6.1.5导管上口应满足混凝土灌注高度，导管下口距离孔底一般为30~40cm。6.2、灌注混凝土6.2.1灌注水下砼是钻孔桩施工的重要工序，必须经过成孔质量检测和清孔检测（包括泥浆指标和沉淀厚度检测等）合格后，方可进行灌注工作，灌注的时间控制在初凝时间内。6.2.2混凝土由荃湾搅拌站集中拌制，灌注时要提前向搅拌站提供混凝土用量、混凝土标号、准确的时间、施工地点及使用部位。搅拌站应根据项目经理部试验室提供的混凝土配合比严格控制。混凝土拌和物应具有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无明显离析、泌水现象，灌注时应保持足够的流动性。混凝土拌和物运至灌注地点时，应检查其均匀性和测定坍落度（坍落度宜为180~220mm），并及时做好记录。如不符合要求时，应进行二次拌和，二次拌和后仍不符合要求时，不得使用。6.2.3首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要。首批混凝土拌和物下落后，应连续快速地进行灌注，中途不应停顿，要尽量缩短灌注时间。计算储料斗初存量V≥πD2(H1+H2)+πd2/4h1式中：V—首灌砼所需数量（m3）;D—桩孔直径（m）；H1—桩孔底至导管底端间距，一般为0.4m;H2—导管初次埋深（m），取1m；d—导管内径（m）；h1导管内砼高度h1=Hwrw/rcj;Hw—泥浆深度（m）；rw—泥浆比重（KN/m3）；rcj—砼的比重（24KN/m3）；初储量不应小于V。6.2.4在灌注过程中，应经常用标有尺度的测绳挂圆锥形测深锤，测探混凝土面上升高度（应派二人进行测探，取平均值），及时提拔导管，调整导管的埋置深度控制在2~6m范围内。任何时候，都应确保埋管不小于2m的要求。6.2.5当砼面升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被砼顶托上升，可采取以下措施：可采取在钢筋骨架上口四周用钢管套上，顶在钻架上固定等措施来阻止其上浮。尽量缩短砼总的灌注时间，防止顶层砼进入钢筋骨架时，砼的流动性过小。当砼面接近钢筋骨架时（1m左右），应保持深埋管，并徐徐灌入，以减小砼从导管底口出来后向上的冲击力，当孔内砼面进入钢筋骨架底口4m以上时，适当提高导管，减少导管埋置深度（不得小于2m），以保证骨架在导管底口以下的埋置深度，从而增加砼对钢筋骨架的握裹力。导管提升到高于骨架底部2m以上，即可恢复灌注速度。6.2.6在灌注过程中，应经常注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，并注意保持孔内水头。6.2.7导管提升过程中要注意尽量居中缓慢提升，防止挂卡钢筋骨架。并尽可能缩短导管的拆除时间。当导管提升到法兰接头露出孔口以上有一定高度，可拆除1节和2节导管，（视每节导管和工作平台距孔口高度而定）。此时暂停灌注，先取走漏斗，重新卡牢井口的导管，然后松开导管的接头螺栓，同时将起吊导管用的钓钩挂到待拆的导管上端的吊环，待螺栓全部拆除后，吊起待拆的导管，徐徐放在地上，然后将漏斗重新插入井口导管内校好位置，继续灌注。拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15分钟，要防止螺栓.橡胶垫和工具等掉入孔中，并注意安全。已拆下的管节要立即冲洗干净，堆放整齐。在灌注过程中，当导管内砼不满含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。在灌注过程中，应防止污染环境和河流。6.2.8灌注的桩顶标高应比设计高1m，以保证混凝土强度，多余部分承台施工前必须凿除，保证桩头无松散层。在灌注将近结束时，由于导管内砼柱高度减小，压力降低，而导管处的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大，如出现砼顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀物，使灌注顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管，形成泥心。6.2.9当灌注完的混凝土开始初凝时即可割断挂环，避免钢筋和混凝土的粘结力受损失。6.2.10地面以下部分的护筒在灌注混凝土后拔除。6.2.11灌注混凝土的同时，每根桩应按规定制作2~4组混凝土试块，标准养护56天后，及时提交混凝土抗压强度报告。6.2.12有关砼灌注情况，灌注时间，砼面的深度变化，导管埋深，导管拆除及发生的异常现象应由专人现场进行记录。灌注砼时应做好应急预案措施，灌注过程中不得中断，尽量用最短的时间结束灌注。三、施工工艺优化1、钢护筒施工工艺优化在试桩时，考虑所处区域为深淤泥层地质，钢护筒打设深度为10m。钻孔过程中，当钻进深度达到护筒底部时，出现漏浆现象。故考虑地质情况无法满足护壁要求，对钢护筒进行跟进打入，使钢护筒打入至基岩顶面。钻进过程漏浆现象得以治理。2、钻孔桩漏浆防治措施在加长钢护筒支护到岩面后，进行钻孔桩钻进施工时，也会出现钻进入岩时漏浆的情况。这种情况大多是由于基岩面为斜岩或地质裂隙造成的，遇基岩为斜岩面时，钢护筒打入至岩面后，无法打入进岩层内部，于是造成钢护筒底面遇斜岩面形成夹角，无法防护。在钻进过程中，泥浆护壁无法将夹角处完全护住，继而造成漏浆。当钻进深度达到岩面，出现漏浆时，施工中采取提钻、回填黄土、块石、水泥等混合填料，将漏浆点封堵后，重新钻进，回填高度以高于漏浆点2m为宜，块石直径宜为0.5m左右。通过上述方法，有效的解决了斜