泵吸反循環(huán)鉆孔灌注樁施工工法

1、泵吸反循環(huán)鉆孔灌注樁施工工法丄、八、亠1冃I言近年來，盡管我國在橋梁建設(shè)方面取得了不少成績， 在深海樁基 施工上取得了進步，但深海樁基在不同程度上還存在不少問題， 對成 樁穩(wěn)定性構(gòu)成極大難題。深海樁基施工是保證跨海大橋順利建成的關(guān) 鍵，它為橋梁上部結(jié)構(gòu)施工奠定了良好的基礎(chǔ)；做好深水樁基工程， 是保證跨海大橋正常運營的重要前提。 我們根據(jù)實際施工對深海樁基 泵吸反循環(huán)施工工法及操作要點進行整理總結(jié)，并編制成海上樁基泵 吸反循環(huán)施工工法。2工法特點本工法將傳統(tǒng)的正循環(huán)工藝優(yōu)化成泵吸反循環(huán)工藝，通過砂石泵 的抽吸作用，在鉆桿腔形成負壓，在孔液柱和大氣壓的作用下，孔壁與 環(huán)狀空間的沖洗液流向孔底，將鉆

2、頭切削下來的鉆渣帶進鉆桿腔，再 經(jīng)過砂石泵排至地面沉淀池；沉淀鉆渣后，沖洗液流向孔，形成反循 環(huán)。本工法鉆孔效率高，清空時間短，成孔后孔底沉渣少，成樁穩(wěn)定 性高，對環(huán)境污染少等特點。3適用圍本工法適用于具有海洋潮汐影響、 常年風(fēng)浪較大、地質(zhì)為砂土及 粉質(zhì)黏土、工期要求緊的大直徑深水灌注樁的跨海橋梁樁基施工中。4工藝原理本工法是通過砂石泵的抽吸作用，在鉆桿腔形成負壓，在孔液柱 和大氣壓的作用下，孔壁與環(huán)狀空間的沖洗液流向孔底，將鉆頭切削 下來的鉆渣帶進鉆桿腔，再經(jīng)過砂石泵排至地面沉淀池。沉淀鉆渣后,沖洗液流向孔，形成反循環(huán)，成孔后經(jīng)過一次清孔及二次清孔，最終 完成樁基施工。5施工工藝流程及操作要

3、點5.1施工工藝流程圖1海上樁基泵吸反循環(huán)施工工藝流程框圖5.2操作要點521鋼護筒施工反循環(huán)鉆機就位前，先進行鋼護筒施工。鋼護筒采用鋼板卷制，根據(jù)鉆孔樁直徑大小和水位深度選用比鉆孔樁直徑大300mm壁厚12mm為了保證鋼護筒的埋設(shè)符合要求必須設(shè)置導(dǎo)向架， 保證鋼護筒 的垂直度。鋼護筒深度的確定根據(jù)（人民交通的橋涵）中的計算公 式求得。計算公式如下：L=(h+H) 丫 3 - H丫 o ( 丫 d丫 3)式中：l -護筒埋置深度(mh -施工水位至河床表面深度(mh -護筒水頭，即護筒水位與施工水位之差(m丫 3 -護筒泥漿容重(KN/m3)丫 o-水的容重(KN/m3)丫 d-護筒外河床土的

4、飽和容重(KN/m3)其中丫 d= ( +e ) y o / (1+ e)在丫 d式中： - 土粒的相對密度，砂土平均取 2.65，粘性土取 平均取2.70 , e-飽和土的孔隙比，砂土為 0.331.0,粘性土為 0.70.43，軟土為 12.3。對于護筒穿過幾種不相同的土質(zhì)是，護筒外河床土的飽和容重取 平均值，即丫 d= (2y id Li / 藝 L i ) O式中丫 d-幾種不同土的平均飽和容重(KN/m)Y id-每種不同土的飽和容重(KN/m3)Li-每種不同土的層厚(m)圖2鋼護筒加工及施打泥漿制備安裝海上泥漿循環(huán)池，該工程位置由于海邊項目的地質(zhì)特殊性， 根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告顯示

5、，該地區(qū)粘土層位于第 5層，深度較深， 且以上土層無粘土，所以開孔前需從場外運輸粘土做鉆孔泥漿護壁材 料。本項目海上樁基受潮汐作用影響顯著， 項目初期鉆進過程中多次 出現(xiàn)漏漿跑漿的情況，由于海水的作用，泥漿指標不穩(wěn)定，因此，本 項目針對海水造漿進行專題研究，選用膨潤土、CMC PHP純堿、海水專用造漿劑等配制優(yōu)質(zhì)泥漿，該泥漿具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤 滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔外滲流，防止坍 孔的作用。圖3開孔前泥漿調(diào)試圖4海水造漿材料523鉆孔施工鉆機就位后，復(fù)測校正，鉆頭對準鉆孔中心，同時使鉆機底座水 平。開鉆時低檔位慢速鉆進，以保證樁位準確性，在砂土層中應(yīng)慢速、 稠泥

6、漿鉆進，通過鉆壓、轉(zhuǎn)速、泥漿指標等參數(shù)的調(diào)節(jié)來控制鉆進成 孔速度，防止孔斜、縮徑、塌孔等現(xiàn)象的產(chǎn)生。(1) 開鉆時慢速鉆進，待鉆頭全部進入地層后，加速鉆進。(2) 鉆進過程中，采用縱橫十字線控制樁位，鉆機工每班、測量 組隔天校正樁位、垂直度，確保樁的樁位、垂直度滿足規(guī)、驗標要求(3) 鉆完完成用檢孔器檢孔，檢孔器咼度為 6m直徑為1.5m。(4) 檢驗樁孔：鉆孔到設(shè)計深度后，采用檢孔器對鉆孔深度、直徑及 孔的傾斜度進行檢測，成孔孔徑不小于設(shè)計直徑。孔深采用水準儀定 護筒標高，測繩及鋼尺量測孔深?？椎膬A斜度通過鉆頭在孔口位置及 孔底位置量測砣繩偏移值計算出孔的傾斜度。 當(dāng)鉆孔深度到達設(shè)計要 求，

7、用外徑等于樁的設(shè)計直徑，高度為孔徑的4倍的鋼筋籠檢孔器吊 入鉆孔進行深度、直徑及孔的傾斜度檢測，對全長進行檢查，并報請 監(jiān)理工程師復(fù)查。圖5鉆孔施工524第一次清孔第一次清孔的目的是將泥漿中的鉆渣及孔底大部分的沉渣 清除，防止在下鋼筋籠的及導(dǎo)管的過程中，鉆渣大量下沉。(1) 根據(jù)地質(zhì)情況采用正循環(huán)清孔方式(2) 清孔時注意事項：清孔標準符合設(shè)計及規(guī)要求，即：孔排出或抽出的泥漿手摸無 23mm顆粒，泥漿比重不大于1.081.10 , 含砂率小于2%粘度1720pas;澆筑水下混凝土前孔底沉渣厚度 不大于規(guī)要求。嚴禁采用加深鉆孔深度方法代替清孔。鋼筋籠(1) 鋼筋籠一次加工成型。鋼筋籠加工時，下料

8、要準確，嚴格 控制鋼筋的尺寸，主筋采用焊接或直螺紋套筒連接， 并確保焊縫的長 度和質(zhì)量。主筋間距、箍筋間距要嚴格控制在規(guī)允許的誤差以。樁基 需進行超聲波監(jiān)測，需按照要求在鋼筋籠預(yù)埋聲測管，聲測管固定在 鋼筋籠側(cè)，吊裝時在鋼筋籠設(shè)置支撐鋼筋避免鋼筋骨架變形，防止聲 測管被破壞。(2) 樁孔清完后，用25T吊車采用兩點起吊，防止鋼筋籠在吊 裝時發(fā)生變形。鋼筋籠入孔時，為防止其變形，要用方木加固，然后 用吊車慢慢吊起，慢慢放入孔中，不得左右旋轉(zhuǎn)碰撞孔壁。下籠時如 遇阻礙應(yīng)停止籠體下放，查明原因，及時處理，嚴禁高起猛落，強行 下放。(3) 鋼筋籠入孔后應(yīng)由測量技術(shù)人員對鋼筋籠的位置、高程進 行復(fù)檢。(

9、4) 鋼筋骨架的制作和吊放的允許偏差為：主筋間距士 20mm 箍筋間距士 10mm骨架外徑士 5mm骨架傾斜度0.5%;骨架保護層厚 度士 10mm骨架中心平面位置20mm骨架頂端高程士 20mm下導(dǎo)管(1) 導(dǎo)管使用前必須進行水密承壓、抗拉試驗，并對導(dǎo)管進行 編號、丈量，且在導(dǎo)管上標志清楚，下放導(dǎo)管時必須按編號依次下放。(2) 導(dǎo)管底口距離孔底應(yīng)有 30 40cm距離。(3) 導(dǎo)管應(yīng)置于鉆孔中心下放，防止鉤掛鋼筋籠。527.第二次清孔導(dǎo)管下好，在灌注混凝土之前，應(yīng)繼續(xù)利用導(dǎo)管進行清孔，防止泥漿再次沉淀，持續(xù)到混凝土灌注，保證泥漿指標及孔底沉淀層厚度 符合設(shè)計及規(guī)要求。5.2.8.灌注水下混凝

10、土(1) 在灌注水下混凝土之前：應(yīng)再次檢查孔泥漿性能指標和孔 底的沉淀厚度，符合要求后方可灌注水下混凝土；(2) 混凝土拌和物運至灌注現(xiàn)場后，應(yīng)對其和易性和坍落度進 行檢驗，其坍落度為180220mm如不符合要求應(yīng)進行二次拌和， 仍不符合要求的不得使用。(3) 灌注之前須再檢查一次孔深，并與成孔時的實際孔深比較， 確定沉渣厚度，合格后方可灌注混凝土。該分項工程混凝土采用場外 預(yù)拌C35水下商混凝土，塌落度為18cm 22cm混凝土由混凝土運 輸車運輸，采用鉆架進行灌注，來回提降導(dǎo)管進行混凝土振搗。首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)滿足導(dǎo)管首次埋置深度(1.0m)和填充導(dǎo)管底部的需要，所需混凝土數(shù)量按下面的

11、公式計算：D2H1H2d!4h1式中：v灌注首批混凝土所需要數(shù)量(m)；d樁孔直徑(m ；H樁孔底至導(dǎo)管底端間距，一般為 0.4m;H2導(dǎo)管初次埋置深度(m ；d導(dǎo)管徑;hi樁孔混凝土達到埋置深度 H2時，導(dǎo)管混凝土柱平衡導(dǎo)管外(或泥漿)壓力所需要的高度(m，即卩m二乩丫 w/ y cY c混凝土拌和物的重度(取 24kN/m3);井孔水或泥漿的重度(kN/m)hw井孔水或泥漿的深度(m(4) 灌注中常測混凝土面深度，控制導(dǎo)管的埋置深度在 26m 拆除導(dǎo)管應(yīng)及時迅速。當(dāng)導(dǎo)管混凝土不滿時應(yīng)徐徐灌注，嚴禁在導(dǎo)管 形成高壓氣囊。(5) 灌注必須連續(xù)進行，中間不得停滯時間過長防止斷樁。(6) 為防止鋼

12、筋骨架上浮，當(dāng)灌注在混凝土頂面距鋼筋骨架底 部1m左右時，應(yīng)降低混凝土的灌注速度，當(dāng)混凝土拌和物上升到骨 架底口 4m以上時，提升導(dǎo)管，使導(dǎo)管底口高于骨架底部 2m以上，即 可恢復(fù)正常灌注速度。(7) 需振動導(dǎo)管以加快混凝土下落速度時，提升導(dǎo)管不可過猛 且提升高度不可過大，防止拉斷導(dǎo)管或?qū)?dǎo)管口提出混凝土造成導(dǎo)管 進水而斷樁。(8) 混凝土應(yīng)比設(shè)計標高超灌 0.8m，以保證樁頭混凝土質(zhì)量。(9) 混凝土灌注完成后應(yīng)及時拔出護筒，防止混凝土凝結(jié)護筒 無法拔出。6材料與設(shè)備6.1投入的勞動力表1主要勞動力表工種人數(shù)備注鉆機工60要求持證上崗且熟悉該工藝、崗位的操作流程起重工18要求持證上崗且熟悉該

13、工藝、崗位的操作流程電工3要求持證上崗修理工9熟悉該崗位的操作流程鋼筋工18其中電焊工要求持證上崗其他輔助106.2主要材料材料名稱規(guī)格單位數(shù)量執(zhí)行標準HRB40C鋼筋28t1855.7GB1499.2-2007/xg1-2009HRB40C鋼筋25t12.1GB1499.2-2007/xg1-2009HRB40C鋼筋22t20.0GB1499.2-2007/xg1-2009HRB40C鋼筋16t17.0GB1499.2-2007/xg1-2009HPB30C鋼筋10t232.5GB1499.1-2008/XG1-2012水下混凝土C35m327302.2GB/T14902-20126.3施工

14、器材表2主要設(shè)備器材表序號機械設(shè)備型號數(shù)量用途1反循環(huán)鉆機CZ5020成孔2泥漿泵PNL20循環(huán)3混凝土罐車SY5261THB376泥漿外運4混凝土罐車SY526仃HB3710樁基混凝土運輸5汽車吊QY50E3現(xiàn)場材料、設(shè)備吊運6裝載機ZL50G3現(xiàn)場鉆渣裝載、物資搬運7自卸汽車6鉆渣及建筑垃圾外運8電焊機10鋼筋籠焊接9鋼筋調(diào)直機6鋼筋加工6.4施工水電641供電設(shè)施建設(shè)施工現(xiàn)場臨時電全部由變壓器接入，現(xiàn)場布置2臺300kw的大功 率柴油發(fā)電機作為備用電源供水設(shè)施本項目用水采用當(dāng)?shù)刈詠硭|(zhì)好，經(jīng)檢測合格，完全可滿足 工程施工及生活需要。7質(zhì)量控制7.1材料質(zhì)量控制物資檢驗、試驗：本工程鋼

15、筋、水泥、砂、石等材料由項目部試 化驗員填寫試驗委托書，送試驗部門進行檢驗和試驗。物資檢驗、試驗程序如下：進貨驗收(檢查出廠質(zhì)量證明文件和 外觀檢查)-見證取樣-委托-試驗-報告-存檔。7.2監(jiān)控量測控制質(zhì)量標準(城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)(CJJ2-2008)項次項目允許偏差質(zhì)1樁身混凝土強度 C352樁位偏差單排樁w 5cm群樁w 10cm量3鉆孔傾斜度w 0.5%標準4孔深比設(shè)計深度 超深不小于5cm5孔徑不小于設(shè)計孔徑6超聲波檢測合格7鉆芯取樣合格8沉淀層厚度w 20cm7.3工程檢驗、試驗本工程檢驗和試驗包括原材料試化驗、隱蔽工程驗收、檢驗批驗 收、分項工程驗收、分部工程驗收、施工

16、過程試驗和竣工驗收。8.安全生產(chǎn)保證措施施工生產(chǎn)都必須貫徹“安全第一， 預(yù)防為主“的方針，搞好安全 基礎(chǔ)建設(shè)，強化生產(chǎn)管理，狠抓安全生產(chǎn)關(guān)鍵，全面提高企業(yè)整體素 質(zhì)和安全工作質(zhì)量，以保證施工生產(chǎn)任務(wù)的完成。為增強全體員工安 全意識，以保證樁基施工中的順利進行，特制定安全措施：8.1、進入施工現(xiàn)場必須戴好安全帽，施工過程中要集中注意力， 并服從指揮，防止意外受傷。8.2、對鉆機周圍設(shè)置安全防護柵欄，非工作人員不得進入鉆機 區(qū)，在周圍應(yīng)設(shè)置明顯的警告標志。8.3、搬運物料時，應(yīng)注意前后左右保持安全距離，并注意交通 情況。用手推車裝運物料，應(yīng)注意平穩(wěn)，掌握重心，不得猛跑和撒把 溜放。前后車距在平地不

17、得少于 2米，下坡不得少于10米。8.4、建立嚴格的交接班制度，每班檢查一次設(shè)備情況并詳細記 錄，發(fā)現(xiàn)危象，及時處理。每次交接班時，認真檢查機械設(shè)備（泥漿泵、鉆機等）、臨時用電設(shè)備等，要每天檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，嚴禁使用不合格設(shè)備或工具。8.5、鉆孔作業(yè)時必須有專人值班，隨時鉆進情況，對鉆進情況 及時作好記錄，嚴禁脫崗。8.6、施工區(qū)域周圍設(shè)置明顯的警告標志，非工作人員不得進入施工作業(yè)區(qū)。在距井口周圍設(shè)置安全警示牌和彩繩，3m圍不得通行載重車輛。8.7、夜間施工要做好現(xiàn)場照明工作，對容易出現(xiàn)在安全問題的 位置懸掛警示燈。8.8、工作人員不得超時工作，嚴禁酒后操作，以免發(fā)生事故。8.9、施工場

18、的一切電源電線的安裝和拆除，由持證電工專管。 臨時用電必須嚴格遵守安全用電規(guī)。8.10、對施工現(xiàn)場所有設(shè)備、設(shè)施、安全裝置，工具和勞保用品等經(jīng)常進行檢查，確保完好和安全使用。8.11、特殊工種必須持證上崗。8.12、未盡事項，嚴格按照相關(guān)安全規(guī)執(zhí)行。9環(huán)境保護及文明施工9.1環(huán)境保護措施周邊環(huán)境保護、植被保護和水質(zhì)保護有極高的要求，防止水污染。 在整個施工過程中，環(huán)境保護措施如下：9.1 .施工環(huán)保、水保保證體系根據(jù)國家、地方政府有關(guān)的法律、法規(guī)，結(jié)合本工程的特點，在 施工過程中相應(yīng)建立健全各種組織， 制定有關(guān)管理制度，認真做好環(huán) 境保護、水土保持工作，有關(guān)技術(shù)措施考慮長久性。建立由項目經(jīng)理 任組長的環(huán)保、水保質(zhì)