正循环钻孔灌注桩施工技术小结

正循环钻孔灌注桩施工技术总结中铁十五局郑开城际铁路第三项目部 梁考添摘要：本文结合郑开城际铁路开封特大桥的现场施工实际，简要阐述了正循环钻孔灌注桩的施工工艺，及现场常见事故的处理方法。关键词：正循环钻孔灌注桩 施工工艺 常见事故 处理方法一、工程概述钻孔灌注桩技术目前在我国桩基础施工中被普遍使用，而正循环回转钻孔方法以其成桩直径灵活、噪音小、洞壁摩阻力大、土质适用性强，对周围土层结构影响小等优点，在桩基础工程施工中得到越来越多的青睐。正循环回转钻孔的工作原理是：用泥浆泵把泥浆输进空心钻杆，从钻杆底部射出。泥浆在冷却钻头的同时带动钻渣悬浮上升，溢出流入孔外的泥浆溜槽，经过沉淀池沉淀净化，泥浆再循环使用。开封特大桥起于官渡站东侧DK029+946.45，止于开封宋城站DK050+531.35，全长20584.9m，与郑开大道及既有城市道路并行。沿线均为黄河水系流域，属黄淮冲积平原区，地层堆积了巨厚的第四系沉积物。本桥钻探均未见下伏基岩层，采用正循环回转钻孔方法施做桩基础。二、正循环钻孔灌注桩施工工艺正循环钻孔灌注桩的施工大体包括场地平整、设备及材料就绪、钻孔作业、成孔报验、灌注混凝土四个步骤，详细施工工艺流程见图一。确定桩位、埋设护筒钻机就位、校正制备泥浆、钻孔成孔检查清孔设备准备一清及检查钢筋笼制备安装钢筋笼二清及检查灌注混凝土凿除桩头桩基检测砼灌注记录安放导管现场砼试验导管试拼检验检测仪器准备场地平整图一 正循环钻孔灌注桩施工工艺流程1、场地平整 首开工程所在地为农田区，土质松软，含砂量大。对桩基础位置大略确定后，清除杂物，清除软土，筑岛换填；平整夯实，修筑便道，搭设牢固的工作平台，为摆放钻机、运输砼、吊装钢筋笼、安装导管等工作提供场所。2、护筒埋设施工现场表层土松软、含砂量大，护筒埋深至少2.5m，顶面高出地面50cm，底部与四周用粘土分层夯实，护筒中心线与桩中心线重合，平面误差控制在50mm以内，倾斜度不大于1%，保证护筒稳定。3、钻机就位钻机摆放平稳，底座处用枕木支垫，就位后对机具及机座稳固性进行全面检查，保证钻进中钻机不产生位移和沉降。4、泥浆制备开挖泥浆池，选用膨润土配制优质泥浆。泥浆性能指标严格按要求控制：比重1.11.3，粘度19s28s，含砂率不大于4%，胶体率不小于95%，PH值大于6.5。施工过程中要留意孔内泥浆状况，及时补充优质泥浆，以保证孔内泥浆顶面标高始终高于地下水位1.52.0m。5、钻孔开钻时慢速钻进，待导钻头全部进入地层后，方可加速钻进。整个过程采用减压钻孔，孔底承受的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80%。每钻进35m，检查一次泥浆性能指标和成孔质量，填写好钻孔记录，并在地层变化处取样，以便调整泥浆指标，遇地质情况与设计发生差异及时报请设计及监理单位，研究处理措施后继续施工。因故停机时，应保证孔内具有规定的水位和所需的泥浆比重及粘度，且将钻头提出孔外，以防塌孔或掉钻头。6、第一清孔成桩后，对成孔质量进行检查。检查钻孔深度、孔径、垂直度是否达到要求。合格后，用换浆法清孔，即将钻头提高至孔底约30cm空钻带动孔底沉渣，泵入新泥浆，使钻渣在孔内旋浮上升至孔口流入沉淀池，循环工作，直至泥浆达到相关指标。7、第二清孔安放钢筋笼及导管时，停钻时间较长，孔底会产生新的沉渣，故应进行二次清孔。其方法与一清相似，从导管内压入泥浆，带动孔底沉渣流入沉淀池进行清孔，直至泥浆各项指标达到表一要求时为止。项目合格指标稠度1720s沉渣厚度20cm含砂率2.0%泥浆比重1.031.1表一 二清泥浆合格指标8、灌注混凝土水下混凝土的灌注要迅速，并不得超过首灌砼的初凝时间。导管使用前应做水密承压和接头抗拉实验。水密实验的水压不小于孔内水深1.3倍的压力，也不小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力P的1.3倍。P值(单位kPa)按下式计算：P=cHcwHw式中：c砼的容重(取24kN/m3)； Hc导管内桩的最大高度(m)，以导管的全长或预计的最大高度计； w孔内泥浆的容重（kN/m3）； Hw孔内泥浆的深度(m)。本工程首个桩基础的桩号为410-1#桩基，桩径1.0m，设计桩长为45.5m，成孔孔深为48.5m，灌桩前安放导管长度为48m。故P的值为： P=24486811=404(kPa) 符合设计及规范要求。导管接头用法兰盘螺栓联接，垫橡胶圈密封防水，管顶端接放砼漏斗。首批灌砼数量应能满足导管首埋深度（1.0m）的要求。所需砼量可参考下式：式中：V灌注首批砼所需数量(m3)； D桩孔直径(m)； H1桩孔底至导管底端间距； H2导管初次埋置深度(m)； d导管内径(m)； h1桩孔内砼达到埋置深度H2时，导管内砼柱平衡导管外压力所需的高度(m)，即h1=Hww/c。h1=1168/24=31.17 (m)V=3.14(1/2)2(0.5+1)+3.14(0.25/2)2/431.17=1.56 (m3)由上式，在灌注首批砼时，本桩基础采用2 m3容量的漏斗。灌注时采用堵口钢板堵住漏斗口，待漏斗内备够足量砼后提拔钢板放砼冲孔。灌注过程中，应关注孔内砼面的标高，当砼顶面距钢筋笼骨架底部1m时，为防止钢筋笼上浮，应降低灌注速度，当砼面距孔底4m以上时，提升导管，使导管底口高于钢筋笼骨架底部2m以上，可恢复正常灌注速度；及时测孔内砼面标高，调整导管埋深，一般导管埋深宜控制在2m6m。为保证桩头砼强度，灌注砼面标高宜比设计桩顶标高高出0.5m1.0m。多余部分在基坑开挖后凿除。三、钻孔灌注桩常见事故处理1、坍孔发生坍孔后，应立即查明坍孔处位置，分析地质情况，然后采取相应措施。若坍孔发生在护筒底处，可立即拆除护筒，回填钻孔。采用加长护筒，重新埋设护筒至坍孔位置以下后再钻进，护筒外围回填夯实。若坍孔位置较深，则用测深锤和实际地质情况分析坍孔程度，若不严重，则可加大泥浆比重，继续钻进；若较为严重，则应立即用砂或小砾石加粘土回填至坍孔以上位置或回填至地面标高，暂停一段时间，使回填土沉积密实，水位稳定后，重新钻进。2、斜孔和弯孔应及时调整进钻速度，泥浆稠度，并上下扫孔使钻机逐渐正位。弯孔较严重时，可提起钻头在弯孔处上下反复扫孔，使钻孔垂直。3、钢筋笼上浮 用重物强行将钢筋笼下压，将粘结层破坏掉后继续浇注混凝土。如果不凑效，则提起钢筋笼，将孔内已灌的混凝土抽吸出后，放笼至原位置，再进行二次灌注混凝土。4、导管进水要防止该事故的发生，需确保灌进孔内的混凝土能把导管埋住。浇注过程中，认真测量导管埋深，杜绝测深错误。发生该事故后，应将导管接长，插进孔内混凝土中合理深度后，抽吸出孔内的泥浆及部分砼浆，然后继续冲灌混凝土。5、埋管、堵管严格控制导管的埋深，一般不超过6m。遇到埋管时，可用千斤顶试拔，如果仍拔不出，在砼初凝前另下一根导管，按照导管进水的处理方法进行处理。若发生堵管事故，可视其严重程度，采取如下处理措施：提伸抖动导管，试图将管内混凝土抖落；若不凑效，则用长钢管、钢筋插到导管内捣动混凝土。假如管内的混凝土捣不下去，或者用振捣棒振动混凝土也无济于事，那么应在混凝土初凝之前，将孔内的导管连同管内混凝土一节节拆除清理，然后重新吊装导管，灌注混凝土，等首批大方量混凝土下去时，出现了泛浆现象，混凝土下去时也有下压声响时，说明灌注情况良好。否则，就重新再将导管连其管内混凝土一节节拆除，等到孔内的水抽干，散落在孔底的松散混凝土清除后，才能接桩，重新安装导管，用振捣棒辅助振捣，重新灌注混凝土。6、断桩在灌注混凝土开始不久出现该问题的话，可参照导管进水的情况处理。若在灌注过程中导管进水或其他故障的话，可将导管拔出，修理好后，堵塞管底以隔水，重新插入导管至已灌埋深不小于2m，将导管内的水和表层稀松的混凝土吸出后重新灌注。7、混凝土标高不够可用加高护筒的方法，经过抽水、除渣，再浇注混凝土。四、小结正循环回转钻孔方法因其设备简单，操作方便，易于掌握，施工成本低等优点而备受工程界认识与使用。使用该施工工艺，为保质保量、如期在30天内完成开封特大桥100根桩基础工程，45天内完成承台施工的工期目标，打下坚实的施工技术基础。参考文献：1、新建铁路郑开城际客运专线开封特大桥实施性施工组织设计2、铁四院，开封特大桥410#416#墩应急施工图3、中国铁道出版社，铁路混凝土工程施工技术指南TZ210-2005