以工程實(shí)例淺談大口徑鉆孔灌注樁成孔工藝

1、    以工程實(shí)例淺談大口徑鉆孔灌注樁成孔工藝    曹忠安【摘 要】本文以工程實(shí)例淺談大口徑鉆孔灌注樁成孔工藝，以供同仁參考?！娟P(guān)鍵詞】大口徑鉆孔技術(shù);灌注樁施工u443.15+4一、工程概況某施工大橋主橋采用主孔跨徑 328 米，邊跨 132 米，兩對稱分布的自錨式懸索橋方案，全長 1300 米，橋面凈寬30米，雙向六車道，設(shè)計(jì)時(shí)速 60公里/小時(shí)。 建成后將成為國內(nèi)跨度最大的自錨式懸索橋。二、施工工藝和設(shè)備的選擇1.施工工藝的選擇根據(jù)地質(zhì)資料，鉆孔灌注樁施工采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，泵吸反循環(huán)成孔。2.鉆孔機(jī)具的選擇本施工大橋施工樁孔口徑大，樁尖嵌巖深度，為此

2、，我們選用的鉆機(jī)為：成孔能力為 3500mm，轉(zhuǎn)盤扭矩為 210kn.m，油缸最大提升力為 1200kn，鉆機(jī)成孔深度h=80100m，氣舉或泵吸反循環(huán)裝置兼?zhèn)?。上部覆蓋層采用四翼刮刀鉆頭， 該鉆頭有四枚階梯形垂直切削齒，切割度大，排渣導(dǎo)流性能好、強(qiáng)度高，導(dǎo)向性能好，鉆進(jìn)砂礫層非常有效。 下部基巖采用焊齒滾刀鉆頭鉆進(jìn)，鉆頭配 30t 配重塊，以防止孔斜與提高鉆進(jìn)效率。三、鉆孔1.開鉆前的準(zhǔn)備由于鉆機(jī)自重大，主機(jī)、鉆具總重接近 100t。 鉆機(jī)安裝在道軌上，道軌下鋪設(shè)道木。 由于樁孔直徑為 3.5 米，道軌對護(hù)筒兩邊的土側(cè)壓力很大，不加固處理，遇水軟化，極易坍塌。 為防止坍塌、沉降量過大造成鉆孔

3、事故，采用護(hù)筒四周開挖一定寬度和深度的土，澆以砼來代替，有效地加固了井口。 在護(hù)筒上做好標(biāo)記，保證鉆孔中心不變，鉆機(jī)對中整平穩(wěn)定后，以紅油漆標(biāo)好鉆機(jī)在道軌上的前后位置， 方便走機(jī)換鉆頭后能回到同一位置。2.泥漿配制在反循環(huán)成孔施工中，泥漿的主要作用是護(hù)壁和潤滑。 泥漿的護(hù)壁原理是通過孔內(nèi)水位和泥漿濃度高于外部， 產(chǎn)生正壓力作用來實(shí)現(xiàn)的， 泥漿中懸浮的陰性材料顆粒與孔壁土壤陽性顆料發(fā)生離子交換， 泥漿顆粒吸附在孔壁上形成泥膜護(hù)層。 地質(zhì)資料顯示，1# 墩第四系殘積亞粘土層厚，造漿能力極強(qiáng)，可利用地層造漿。3# 墩砂層厚，地層無造漿能力，采用膨潤土造漿，同時(shí)加入純堿對膨潤土進(jìn)行鈉化改良。 泥漿比重

4、控制在 1.10 左右，粘度在 2025 秒左右，ph 值在 810 左右，處于堿性，能提高膨潤土的分散度。 具體配比如下：每百立方米泥漿用膨潤土 6t， 工業(yè)用純堿 500kg， 新型增稠劑聚丙烯酰胺100kg。 按以上指標(biāo)控制泥漿性能 ，使泥漿具有一定的液柱壓力，以達(dá)到平衡孔壁外圍地層壓力，穩(wěn)定孔壁，滿足反循環(huán)施工工藝的要求。3.鉆進(jìn)鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)常規(guī)值為：鉆壓：10kn20kn/每把滾刀；轉(zhuǎn)速：68r/min；開孔鉆進(jìn)，輕壓慢轉(zhuǎn)，以保持鉆具的穩(wěn)定性和導(dǎo)向性。 亞粘土層保持低轉(zhuǎn)速慢進(jìn)尺，造好漿備用，卵礫層中保持低轉(zhuǎn)速快進(jìn)尺。 換滾刀鉆頭后，加配重 30t，鉆頭自重 15t，鉆頭有 23 把刀

5、，每把刀的鉆壓為 20kn 左右，比較理想，能使鉆機(jī)最大限度發(fā)揮效能。 因?yàn)樵O(shè)計(jì)嵌巖深度大，弱風(fēng)化板巖加微風(fēng)化板巖深度在 1017 米深，對鉆頭的磨損比較大，易造成縮徑，我們采用高強(qiáng)耐磨鋼塊，中間刨槽鑲?cè)胗操|(zhì)耐磨合金，以電焊堆滿焊牢，有效地保證了巖層中的樁孔直徑，同時(shí)有效保證了孔壁的順滑，確保鋼筋籠的順利安放。 整個(gè)鉆進(jìn)過程中，要保持一定的水頭高度，防止因水頭高度落差太大而塌孔。 值得一提的是在 1# 墩第四系殘積亞粘土層中鉆進(jìn)時(shí)，因該層呈硬塑-堅(jiān)硬狀，夾有礫卵石和風(fēng)化巖塊，且該層厚度較大，是全孔鉆進(jìn)中用時(shí)最多，四翼刮刀鉆頭磨損最厲害的地層，鉆進(jìn)中還出現(xiàn)鉆頭咬入地層而不能回轉(zhuǎn)， 以后可考慮在殘

6、積膠結(jié)土層中采用三翼刮刀鉆頭。 設(shè)計(jì)要求樁尖嵌入微風(fēng)化板巖層在46 米之間，由于該層質(zhì)地堅(jiān)硬，對焊齒滾刀鉆頭磨損大，滾刀刀齒極易崩裂（高齒滾刀），后來改用低齒滾刀就好得多。4.樁身垂直度控制造成鉆孔彎曲的根本原因是鉆具軸線偏離鉆孔軸線。 板巖屬變質(zhì)巖，而鉆具在變質(zhì)巖中鉆進(jìn)時(shí)的彎曲強(qiáng)度最大，據(jù)地質(zhì)資料反映，地層傾角為 4570o，且有多層軟硬互層，極易產(chǎn)生鉆孔向垂直于層面的方向彎曲。 地質(zhì)因素是客觀存在的，只能通過工藝技術(shù)措施來減弱甚至抵消它的促斜作用。 我們的應(yīng)對措施是將鉆頭導(dǎo)正體加長到 1.2 米（滾刀鉆頭），在鉆頭與配重塊之間加鉆孔導(dǎo)正圈， 導(dǎo)正圈可以減小下部鉆具的傾斜角和增斜力。 加入

7、30t 配重塊，盡量使鉆頭的重量達(dá)到理想狀態(tài)，形成“鐘擺式”鉆具結(jié)構(gòu)；另外，加大鉆頭的質(zhì)量（可在鉆頭腹腔中加入鑄鐵塊），也可增大減斜力；鉆具法蘭螺栓連接采用雙螺帽緊固并擰死，既有效提高了鉆具的剛度，減小了鉆孔彎曲強(qiáng)度，又防止掉鉆頭等事故。 進(jìn)入傾斜巖層時(shí)，在保證懸吊鉆進(jìn)的前提下保證孔底有最大的鉆壓， 利用鉆頭自重防止鉆孔沿層面傾斜。四、清孔清孔的目的是降低泥漿的相對密度、 粘度、 含砂率等指標(biāo)，滿足施工規(guī)范要求；清除鉆渣，減少孔底沉渣厚度，防止沉渣過厚而降低樁的承載力， 同時(shí)為灌注水下砼創(chuàng)造良好的條件。 施工中我們采用二次清孔法：第一次清孔是在鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，將鉆頭提高孔底 20cm 左右，用泥漿分離器泵吸反循環(huán)加清水清孔；第二次清孔是在鋼筋籠下放完畢后，用空壓機(jī)通過導(dǎo)管進(jìn)行氣舉清孔。 二次清孔可以有效控制沉淀層厚度，保證鉆孔樁的成樁質(zhì)量。在公路橋梁基礎(chǔ)施工領(lǐng)域中，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)已占據(jù)了重要地位，并