黃土地質(zhì)旋挖鉆孔灌注樁施工

1、寶漢高速公路BP12標(biāo)項(xiàng)目部參賽論文黃土地質(zhì)旋挖鉆孔灌注樁施工 參賽人：劉雷 日 期：2009-12-23黃土地質(zhì)旋挖鉆孔灌注樁施工寶漢項(xiàng)目部 劉雷摘要：旋挖鉆在黃土地質(zhì)上可以發(fā)揮它快速成樁、移機(jī)方便等的優(yōu)點(diǎn)，本文以寶漢高速公路旋挖鉆灌注樁施工為例，對(duì)這種施工方法進(jìn)行探討關(guān)鍵詞 黃土地質(zhì) 旋挖鉆孔 灌注樁寶漢高速公路BP12合同段總長(zhǎng)7.3km，共有1座特大橋、5座大橋、3座中橋。 除特大橋外其他大、中橋地質(zhì)情況均為粉質(zhì)黏土，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)便道情況和工期的需要，其中可以利用旋挖鉆施工4座大橋，2座中橋。一、 測(cè)量放樣及控制對(duì)于橋梁來(lái)說(shuō)，樁基是基礎(chǔ)，雖然屬于隱蔽工程，但是測(cè)量及控制的重要性不亞于墩柱，

2、偏差過(guò)大，造成上部結(jié)構(gòu)對(duì)樁基偏壓，受力不均。 確定樁芯，可以通過(guò)坐標(biāo)法或極坐標(biāo)法來(lái)確定樁芯，根據(jù)曲線要素，計(jì)算出某一個(gè)樁基的樁芯坐標(biāo)并通過(guò)全站儀測(cè)出樁芯。但是兩種方法都有各自優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有缺點(diǎn)。 以半坡大橋5-0樁基為例，通過(guò)輸入置鏡點(diǎn)坐標(biāo)和設(shè)計(jì)樁芯坐標(biāo)放出5-0的樁芯，置鏡點(diǎn)X坐標(biāo)為3827648.470，Y坐標(biāo)為488635.418，通過(guò)曲線要素計(jì)算出5-0樁芯坐標(biāo)為X=3827654.586，Y=488606.744，方位角為282°225.56，距離為29.319m。但是這里必須考慮一個(gè)問(wèn)題，坐標(biāo)數(shù)據(jù)多，在坐標(biāo)輸入的時(shí)候可能會(huì)出錯(cuò)，造成樁位偏移。所以通過(guò)坐標(biāo)法放出樁位再通過(guò)極

3、坐標(biāo)法樁芯與直鏡點(diǎn)的方位角與距離進(jìn)行核對(duì)，看是否一致。反過(guò)來(lái)，如果是用極坐標(biāo)法放的樁位必須通過(guò)坐標(biāo)法來(lái)符合樁位坐標(biāo)。如有出入就必須重新放樣。對(duì)于同時(shí)放多個(gè)樁位時(shí)可以通過(guò)拉樁位間的水平距離來(lái)復(fù)核樁位對(duì)不對(duì)，是不是有偏差。二、 施工方法：1、 埋設(shè)護(hù)樁及護(hù)筒樁芯確定后，利用十字線放出四個(gè)控制樁位，并以四個(gè)控制樁為基準(zhǔn)進(jìn)行埋設(shè)護(hù)筒，控制樁位必須牢固。如圖一所示。 護(hù)樁埋設(shè)后，旋挖鉆鉆頭的鉆尖對(duì)準(zhǔn)樁芯才能開(kāi)鉆并埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒由厚度46mm鋼板制成，護(hù)筒直徑比樁基孔徑大100150mm，護(hù)筒長(zhǎng)度1.5-3.0m，護(hù)筒至少高出地面30cm.以防止雜物、泥水流入孔內(nèi)。旋挖鉆機(jī)在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，應(yīng)由人工進(jìn)行輔助配

4、合，護(hù)筒埋設(shè)利用旋挖機(jī)的鉆斗擠壓作用做相應(yīng)的調(diào)整。 圖一2、 鉆孔施工旋挖鉆機(jī)采用筒式鉆斗。鉆機(jī)就位后，調(diào)整鉆桿垂直度，注入調(diào)制好的泥漿，然后進(jìn)行鉆孔。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后，旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，儀表自動(dòng)顯示筒滿時(shí)，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點(diǎn)。鉆機(jī)施工過(guò)程中保證泥漿面始終不得低于護(hù)筒底部，保證孔壁穩(wěn)定性。通過(guò)鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護(hù)孔壁，反復(fù)循環(huán)直至成孔。3、 改善鉆斗護(hù)壁能力旋挖鉆機(jī)施工初期，提升料筒時(shí)，發(fā)現(xiàn)提升力顯著增大，有孔壁頸縮現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析，由于筒式鉆斗完全無(wú)護(hù)壁作用，在提升鉆斗時(shí)，其下部產(chǎn)生較大負(fù)壓力作用，致使產(chǎn)生“吸鉆”現(xiàn)象，從而造成

5、孔壁頸縮現(xiàn)象。因此，必須對(duì)筒式鉆斗進(jìn)行改進(jìn)。在筒壁上加焊4塊雙曲面護(hù)壁鋼板（或增設(shè)導(dǎo)流槽），兩兩對(duì)稱布置，為防止升降時(shí)碰懷孔壁，鉆頭旋轉(zhuǎn)時(shí)雙曲面護(hù)壁鋼板直徑小于孔徑2cm.由施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐得知，改善后的鉆斗在提升過(guò)程中液壓系統(tǒng)壓力顯著減小，鉆孔頸縮現(xiàn)象得到改善。4、 控制鉆斗鉆進(jìn)、提升速度（1） 旋挖鉆機(jī)鉆機(jī)過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，避免鉆進(jìn)尺度較大，造成埋鉆事故。（2） 若鉆機(jī)升降鉆斗時(shí)速度過(guò)快，鉆斗外壁和孔壁之間的泥漿沖刷孔壁，再加上鉆斗下部產(chǎn)生較大負(fù)壓作用，造成孔壁頸縮、坍塌現(xiàn)象。所以鉆斗提升時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其速度，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐得知，鉆斗升降速度保持在0.750.80m/s。5、注水、注漿施工注

6、水施工在黃土地質(zhì)旋挖鉆施工過(guò)程中，土質(zhì)緊密時(shí)，整體性好，遇到出水口時(shí)，孔壁的土層受到水的侵蝕，容易出現(xiàn)孔壁土層剝落，嚴(yán)重時(shí)，可能導(dǎo)致出水口以下的孔壁不穩(wěn)定。造成大面積的坍孔。所以在為了穩(wěn)定孔壁土層，保持孔內(nèi)水壓的平衡 ，在鉆進(jìn)過(guò)程中，可以往孔里灌注清水，埋沒(méi)孔壁的出水口，通過(guò)注水的壓力壓住出水口，使孔壁受的壓力平衡，達(dá)到孔壁穩(wěn)定的效果。當(dāng)隨著鉆進(jìn)加深，孔越深，水位也隨著降低，使孔內(nèi)水壓與出水口的水壓逐漸失去平衡，最終會(huì)導(dǎo)致潰孔。膨脹土泥漿護(hù)壁施工堯典2#大橋跨省道橋，樁基位于谷底，從表面上看，地質(zhì)和半坡大橋地質(zhì)相同，在鉆進(jìn)堯典2#大橋9-3樁基時(shí)，在離地表7米的部位出水，按以半坡大橋經(jīng)驗(yàn)出現(xiàn)出

7、水口，就開(kāi)始注水。注水后，在鉆進(jìn)的十二、三米的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)一米，提斗后繼續(xù)鉆進(jìn)，孔深上漲一米五，繼續(xù)注水已無(wú)法滿足鉆孔的需要，隨后決定用膨脹土護(hù)壁，在孔樁旁挖一個(gè)3米見(jiàn)方的坑，將膨脹土倒入后清水不停的攪動(dòng)，通過(guò)水泵，將膨脹土泥漿注入孔內(nèi)，隨著鉆機(jī)鉆進(jìn)的過(guò)程中，孔壁進(jìn)行護(hù)壁，利用膨脹土的特性，將出水孔隙封閉，并且皮厚不能小于5mm。泥漿相對(duì)密度：1.021.10，粘度：1822s，砂率4。鉆到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，由于在鉆進(jìn)的過(guò)程中，土從土壁坍落，會(huì)在孔底形成一層沉淀層，為了控制樁基的質(zhì)量，所以在成孔后必須清孔，通常的方法為泥漿置換，使孔底的沉淀層達(dá)到要求。6、成孔、鋼筋籠校中成孔后，孔深、孔底標(biāo)高都必

8、須一一核對(duì)，按照實(shí)測(cè)的護(hù)筒頂標(biāo)高減去設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高來(lái)推算應(yīng)鉆孔深。再用測(cè)繩測(cè)出實(shí)際孔深。和推算的應(yīng)鉆孔深進(jìn)行對(duì)照。確定實(shí)際孔深是否達(dá)到設(shè)計(jì)的孔底標(biāo)高。當(dāng)樁基鋼筋籠下到位后，就必須對(duì)鋼筋籠進(jìn)行校中，目的在于確保樁基混凝土的保護(hù)層；確保樁芯偏位符合規(guī)范要求。所以在澆筑前，利用護(hù)樁拉十字線，拉出樁芯，吊線錘，使鋼筋籠中心與樁芯重合，如有偏差，就必須調(diào)整，直到“兩心”重合。7、水下灌注下導(dǎo)管成孔有深有淺，所以在下導(dǎo)管時(shí)，要根據(jù)孔深計(jì)算導(dǎo)管長(zhǎng)度，如果導(dǎo)管長(zhǎng)度有誤，沒(méi)有下到孔底，就會(huì)造成混凝土不能一次性封閉導(dǎo)管，導(dǎo)管漏氣，從而發(fā)生堵管斷樁事故?；炷凉嘧?dǎo)管下到位后，首批混凝土能不能將管頭壓住，是水下灌注樁

9、的關(guān)鍵，而影響這個(gè)關(guān)鍵的因素是首批混凝土的方量。只有灌好了首批混凝土，其后的混凝土連續(xù)，導(dǎo)管不漏氣，水下灌注才能算成功。以半坡大橋5-0樁基為例，樁徑1.6m，孔深37m，導(dǎo)管內(nèi)徑350mm，首批方量如圖而所示 圖二可根據(jù)下列公式計(jì)算： VD2/4*(H1+H2)+d2/4*h1式中：V-灌注首批混凝土所需數(shù)量（m3） D-孔樁直徑（m）H1-樁孔底至導(dǎo)管底端間距，一般為0.4 mH2-導(dǎo)管初次埋置深度（m）d-導(dǎo)管內(nèi)徑（m）h1-孔樁內(nèi)混凝土達(dá)到埋置深度H2時(shí)導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外壓力所需的高度（m）。通過(guò)計(jì)算得知首批混凝土方量為 6 m3，當(dāng)首批混凝土達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)后，首要的是要查看混凝土的坍

10、落度，坍落度宜控制在190mm220 mm,一切準(zhǔn)備就緒，首批混凝土第一斗必須使用1 m3的大斗，將漏口封閉，混凝土將大斗裝滿后，再打開(kāi)漏口，混凝土通過(guò)自身的自重，灌入孔底，將孔底的沉淀擠出，從混凝土灌注的聲音可以判斷灌注是否正常，如果聽(tīng)到的聲音很沉悶、很響，孔越深越沉悶，證明灌注正常，如果沒(méi)有沉悶的聲音，那么就要特別的留意導(dǎo)管內(nèi)的情況了，也許是哪里出了問(wèn)題。當(dāng)首批混凝土澆注后，就要通過(guò)用測(cè)繩測(cè)混凝土面到基準(zhǔn)面的高度，來(lái)計(jì)算混凝土上升了多少米，導(dǎo)管埋了多少米，需不需要拆導(dǎo)管，只有算出了這些數(shù)據(jù)，才有了進(jìn)行下輪的灌注的依據(jù)。灌注所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)如下表：澆前孔深基準(zhǔn)面到混凝土頂面高度基準(zhǔn)標(biāo)高以下導(dǎo)管

11、長(zhǎng)度拆管前導(dǎo)管埋深拆管長(zhǎng)度拆管后導(dǎo)管埋深數(shù)量累計(jì)數(shù)量37.237.134.037.13.10.52.67731.036.65.62.72.961328.533.95.42.72.751826.131.25.12.72.452323.128.55.42.72.762920.125.85.72.73.063517.123.16.02.73.364114.620.45.82.73.154612.117.75.62.72.95519.615.05.42.72.75566.612.35.72.73.06623.79.65.92.73.26680.26.96.76.70.0775上表反映的是5-0灌注的整

12、個(gè)過(guò)程，當(dāng)累計(jì)灌了7 m3混凝土后，測(cè)繩測(cè)出基準(zhǔn)面到混凝土面的高度為34.0m，孔內(nèi)混凝土上升了3.67m，導(dǎo)管埋置3.1m，拆掉一節(jié)0.5m的導(dǎo)管后，混凝土內(nèi)還埋置了2.6m的導(dǎo)管，符合規(guī)范要求的導(dǎo)管在混凝土內(nèi)埋置26m的規(guī)定。從中能得出一種關(guān)系，當(dāng)用測(cè)繩測(cè)出基準(zhǔn)面到混凝土面的高度，那么首批混凝土灌注的高度=澆前孔深 - （第一次測(cè)出基準(zhǔn)面混凝土面的高度 基準(zhǔn)面到護(hù)筒頂高度）+ 沉淀層厚度；拆管前導(dǎo)管埋深= 基準(zhǔn)標(biāo)高以下導(dǎo)管長(zhǎng)度 - 基準(zhǔn)面到混凝土頂面高度拆管后導(dǎo)管埋深= 拆管前導(dǎo)管埋深 拆管長(zhǎng)度；下輪基準(zhǔn)標(biāo)高以下導(dǎo)管長(zhǎng)度=上輪基準(zhǔn)標(biāo)高以下導(dǎo)管長(zhǎng)度 上輪拆管長(zhǎng)度。依此類推，混凝土灌注到最后，

13、混凝土一般要澆筑完畢標(biāo)高到比設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高高80cm，為的是能把孔內(nèi)的雜質(zhì)完全擠出樁基的區(qū)域，使破過(guò)樁頭后的樁頂為密實(shí)的混凝土。否則，破到樁頂標(biāo)高后發(fā)現(xiàn)樁頂混凝土不密實(shí)，還要繼續(xù)往下鑿，那么就會(huì)形成一個(gè)接樁的事實(shí)。灌注過(guò)程控制及措施在灌注的過(guò)程中，首先，對(duì)于每車混凝土下孔之前，都必須做一次坍落度試驗(yàn)，檢查坍落度是否符合灌注樁要求，如果混凝土過(guò)稀，混凝土灌下去后，混凝土通過(guò)高差自由落下，會(huì)造成混凝土離析，當(dāng)混凝土達(dá)到孔底管底時(shí)，就只剩粗集料，沒(méi)有水泥漿，形成松散的混凝土，造成斷樁；如果混凝土過(guò)稠，流動(dòng)性差，水下灌注就是通過(guò)混凝土自身的重量利用落差來(lái)達(dá)到一個(gè)壓力差實(shí)現(xiàn)混凝土灌注，前提就是混凝土流動(dòng)性

14、、和易性要好，如果這個(gè)前提沒(méi)有了，混凝土過(guò)稠就沒(méi)有了流動(dòng)性，混凝土進(jìn)入導(dǎo)管后，就很難通過(guò)自身的重量的下孔，這樣就會(huì)引起堵管。如果出現(xiàn)了難以下孔，把導(dǎo)管上下拔動(dòng)，借助外力，讓混凝土再自由落下，重要的是導(dǎo)管不能拔出混凝土面，否則在混凝土內(nèi)出現(xiàn)夾層現(xiàn)象。此外，還可以用首批混凝土灌注的方法，通過(guò)用大量的混凝土壓力將導(dǎo)管壓通。其次，當(dāng)首批混凝土灌下后，繼續(xù)灌注時(shí)，應(yīng)仔細(xì)觀察鋼筋籠是否有上浮現(xiàn)象，當(dāng)灌注混凝土頂面距鋼筋骨架底1m左右，應(yīng)降低混凝土灌注速度，當(dāng)混凝土上升到骨架底口4m左右，拔導(dǎo)管，使導(dǎo)管底口高于鋼筋骨架底部2 m左右，恢復(fù)正常灌注速度。三、旋挖鉆孔灌注樁施工中易出現(xiàn)的問(wèn)題在施工中，隨著旋挖鉆的施工速度加快，鉆機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)頻繁，之前施工放的樁位就有可能被破壞，那么技術(shù)人員就會(huì)重新符合樁位，這樣既浪費(fèi)時(shí)間，又不能提高工作效率，所以在放線過(guò)程中要注意保護(hù)樁位；在地勢(shì)狹小的地方，控制樁位在鉆孔過(guò)程可能被破環(huán)，下鋼筋籠時(shí)，無(wú)法校核樁位等等。遇到樁位被破壞的情況，放線時(shí)首先應(yīng)考慮孔樁先后施工順序，如果預(yù)見(jiàn)某個(gè)樁位可能會(huì)破壞，那么這個(gè)樁位就沒(méi)有必要放；待鉆的孔樁樁位可以用混凝土包住，讓樁位穩(wěn)固，不易被破環(huán)。地勢(shì)狹小的