潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋f1標(biāo)大孔徑嵌巖灌注樁鄒衛(wèi)平指南

1、大直徑嵌巖灌注樁成孔主要工藝三航三公司潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋F1標(biāo)項(xiàng)目部 鄒衛(wèi)平1.0工程概況 潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋?yàn)閼宜鳂?，跨?490m，為國(guó)內(nèi)第一懸索大橋。南汊懸索橋南索塔采用群樁基礎(chǔ)，嵌入巖層，單樁直徑為2.8m，每個(gè)承臺(tái)下布設(shè)16根樁，每根樁嵌入微風(fēng)化巖大于3m，設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高不一，平均樁長(zhǎng)為60m。我部承擔(dān)了西側(cè)承臺(tái)下的16根樁的施工任務(wù)。 南索塔場(chǎng)地地貌隸屬長(zhǎng)江邊灘，經(jīng)人工堆填，地勢(shì)較為平坦，一般地面標(biāo)高為4.1m，橋位處地下水位受長(zhǎng)江潮汐水位影響變化不大，地下水位一般在3.33.6m，地下水類型為孔隙潛水及微承壓孔隙水。 第四系松散層厚度38.840m，埋深3134.4m，以厚層狀軟土為主

2、，局部夾薄層狀粉砂或亞砂土，下部為全新世早期沖擊亞粘土，含卵粒中粗砂。 基巖為花崗巖、花崗斑巖、花崗質(zhì)碎裂巖，分布為強(qiáng)風(fēng)化層、弱風(fēng)化層、微風(fēng)化層和微風(fēng)化受構(gòu)造影響層?；鶐r頂標(biāo)高-35.5-37.19m，強(qiáng)風(fēng)化層厚度為6.411.8m。 根據(jù)地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)要求，我部選用臺(tái)灣中晟公司生產(chǎn)的ZSD3000型工程鉆機(jī)。 該鉆機(jī)采用可傾斜動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿，代替轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)鉆桿機(jī)構(gòu)，鉆具升降采用液壓缸代替卷?yè)P(yáng)機(jī)，不僅起重量大（可達(dá)150噸），而且速度快，升降平穩(wěn)和可傾斜動(dòng)力頭結(jié)合動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)快速裝拆鉆桿，在裝卸鉆頭時(shí)，龍門導(dǎo)向架可以傾斜，上底盤采用油缸驅(qū)動(dòng)的開合門，因此該機(jī)具有鉆孔直徑大，輔助時(shí)間短，安裝操作簡(jiǎn)便

3、，工作效率高等特點(diǎn)。 本文簡(jiǎn)要對(duì)施工平臺(tái)及護(hù)筒工藝、鉆進(jìn)操作、成孔、鉆孔事故處理等進(jìn)行介紹。2.0施工平臺(tái)與護(hù)筒工藝 鋼管支承樁采用=10mm鋼板在加工廠卷制而成，直徑800mm，長(zhǎng)14.5m。打入時(shí)采用DZ-150型振動(dòng)錘夾具夾緊鋼管樁管壁，用65t履帶吊起吊，在指定位置振動(dòng)下沉直到樁頂標(biāo)高達(dá)到+4.0m左右為止。此后，對(duì)鋼管樁樁頂進(jìn)行找平，直到找平后樁頂標(biāo)高偏差不大于5mm后，再焊接封頂鋼板。 鋼護(hù)筒采用=20mm鋼板在加工廠加工而成，護(hù)筒直徑3.1m，長(zhǎng)度為10m左右（鋼護(hù)筒在加工廠分段加工，拖運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后再焊接加長(zhǎng)）。同鋼管樁一樣，下沉?xí)r用經(jīng)緯儀對(duì)護(hù)筒進(jìn)行平面及垂直度控制。鋼護(hù)筒要求平面

4、中心偏位小于50mm，垂直度小于1%，如果未能達(dá)標(biāo)，須用振動(dòng)錘及吊車拎起糾偏。護(hù)筒頂標(biāo)高達(dá)到+5.0m時(shí)停止下沉，最后將護(hù)筒接長(zhǎng)至+7.0m左右，以便能保持護(hù)筒內(nèi)水位高于地下水2.0m以上，同時(shí)滿足泥漿自流循環(huán)需要。 鉆孔平臺(tái)采用貝雷架縱橫搭設(shè)而成。貝雷架由三榀貝雷組成，用45cm標(biāo)準(zhǔn)框架片拼裝并用螺栓連接。鉆孔平臺(tái)施工示意圖如下：（單位：mm） 上層貝雷架上按50cm一檔橫放道木，要保證道門頂面平直，以便安放鉆機(jī)軌道，然后用鉛絲將道木綁扎在上層貝雷架頂面上。鉆機(jī)軌道間距按鉆機(jī)底盤四個(gè)行走鋼輪間距來(lái)調(diào)整安放，并保證樁中心點(diǎn)在軌道的對(duì)稱軸線上，準(zhǔn)確無(wú)誤后，用道釘將軌道固定在道木上，此后鉆機(jī)就可以

5、在軌道上拼裝就位及縱向移位。3.0鉆進(jìn)操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng) 覆蓋層采取正循環(huán)施工法鉆進(jìn)，先啟動(dòng)泥漿泵，通過(guò)鉆桿、鉆頭將泥漿壓入孔底，待泥漿輸入一定數(shù)量后，即泥漿正常循環(huán)后，開始鉆進(jìn)。 覆蓋層及巖層鉆削成孔均采用減壓鉆進(jìn)、泥漿護(hù)壁的鉆孔方法，鉆頭均為楔齒滾刀鉆頭，其各層的鉆進(jìn)參數(shù)及泥漿指標(biāo)如下表： 在鉆進(jìn)過(guò)程中，不同的地層需用不同的鉆速及鉆壓來(lái)鉆孔，在粘土層、亞粘土層為防止鉆頭出現(xiàn)包裹現(xiàn)象，采用高速低鉆壓，在粉砂層及亞粘土夾粉砂層采用中速，在巖石和砂礫層中采用低鉆速大鉆壓。隨著孔深逐漸加大，泥漿數(shù)量的消耗，相對(duì)密度、粘度、PH值、含砂率等各項(xiàng)指標(biāo)相應(yīng)發(fā)生變化，同時(shí)不同地層鉆進(jìn)時(shí)，泥漿指標(biāo)要求不一樣

6、 ，因此需要及時(shí)調(diào)整泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)及時(shí)補(bǔ)充泥漿。 要強(qiáng)調(diào)的是，在淤泥質(zhì)亞粘土層，鉆進(jìn)時(shí)嚴(yán)格控制進(jìn)尺速度不大于3m/h，防止護(hù)壁不充分，并造成縮頸。在鉆頭剛進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層時(shí)，由于巖面不平，石質(zhì)不均，應(yīng)采用減壓（1016t）緩慢鉆進(jìn)。當(dāng)鉆頭進(jìn)入巖層深度大于0.5m后，可逐漸加壓（1520t），提高鉆速。由于南塔址處承臺(tái)下有地質(zhì)斷層，巖石破碎有隨機(jī)性，施工中我們特別注意減壓鉆進(jìn)，反復(fù)掃孔，低鉆速加大風(fēng)量，當(dāng)巖層整體性較好，鉆頭起導(dǎo)向作用后，才能正常鉆進(jìn)。4.0鉆孔中常見事故預(yù)防及處理措施大孔徑嵌巖樁與一般灌注樁鉆孔施工有許多不同，主要在于前者有施工周期長(zhǎng)、地層變化復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性大、事故處理麻

7、煩等特點(diǎn)。在我方近五個(gè)月的灌注樁施工中，我們積累了一點(diǎn)預(yù)防和處理事故的經(jīng)驗(yàn)，主要如下：1.塌孔 產(chǎn)生塌孔的原因有以下幾點(diǎn)：a）泥漿性能不佳，護(hù)壁不好；b）泥漿面太低，不滿足高于地下水位12m的要求；c）因故孔內(nèi)泥漿長(zhǎng)時(shí)間未循環(huán)；d）過(guò)早改為反循環(huán)（特別是在粉砂層及亞粘土夾粉砂層；e）相鄰樁位在同時(shí)鉆孔施工，因護(hù)筒內(nèi)漿面差及鉆頭擺動(dòng)幅度大等會(huì)引起塌孔；f）地表有強(qiáng)烈振動(dòng)，如振動(dòng)下沉護(hù)筒、鋼板樁等。 針對(duì)以上幾點(diǎn)，我們的預(yù)防措施包括：1）嚴(yán)格按要求控制泥漿指標(biāo)，并作定期檢查；2）在進(jìn)入反循環(huán)后，派專人注意觀察護(hù)筒內(nèi)液面情況，根據(jù)變化情況調(diào)整氣量，以保證漿面基本無(wú)變化；3）注意不要讓泥漿過(guò)長(zhǎng)時(shí)間處于

8、靜止?fàn)顟B(tài)，如因鉆機(jī)故障停鉆，也應(yīng)繼續(xù)保持泥漿循環(huán)，或用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔；4）嚴(yán)格控制改為反循環(huán)的時(shí)間；5）施工組織安排要周全，多臺(tái)鉆機(jī)錯(cuò)開孔位施工，且讓所有使用振動(dòng)錘的工作安排在灌注樁施工后進(jìn)行。 如果出現(xiàn)塌孔，則應(yīng)立即提鉆，拆除鉆具，將孔用粘土回填，暫停鉆孔。2縮頸 發(fā)生縮頸現(xiàn)象有以下幾點(diǎn)因素：1）鉆頭直徑小于設(shè)計(jì)孔徑；2）在覆蓋層中（尤其是在淤泥質(zhì)亞粘土層）鉆頭鉆進(jìn)速度太快，護(hù)壁不充分。 預(yù)防縮頸可以做以下工作：1）每次開鉆前要重新復(fù)核鉆頭直徑，及時(shí)掌握鉆頭磨損情況，采取補(bǔ)焊鋼板、鋼筋條或更換邊刀來(lái)保證鉆頭直徑；2）在鉆進(jìn)時(shí)掌握好鉆進(jìn)速度，不能盲目求快，并且在每鉆完一根鉆桿后應(yīng)及時(shí)提起鉆桿

9、復(fù)掃一遍。1 孔斜 當(dāng)巖面不平呈傾斜狀態(tài)、石質(zhì)不均、鉆壓過(guò)大，鉆速過(guò)快，容易造成孔斜。避免出現(xiàn)孔斜的方法是在鉆頭即將進(jìn)入巖層時(shí)，要減壓緩慢鉆進(jìn)；在進(jìn)入巖層深度大于0.5m（具體要視各地層巖面傾斜率確定深度后，才可逐漸加壓，提高鉆速。若出現(xiàn)孔斜，應(yīng)先判斷孔斜的位置，后吊鉆頭進(jìn)行掃孔，使孔壁正直后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。2 鉆具斷落鉆具斷落一般發(fā)生在反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)。一旦發(fā)生，鉆機(jī)的負(fù)荷立即減輕，驅(qū)動(dòng)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲減小且鉆壓也迅速減小，鉆進(jìn)速度接近于零，則證明確系發(fā)生了鉆具斷落事故。斷落原因分析如下：1） 鉆具剛度、強(qiáng)度太小，容易折斷；2） 鉆進(jìn)中選用的鉆速不當(dāng)，使鉆桿所受的扭矩或彎曲應(yīng)力增大，因而折斷；3）

10、鉆桿、鉆頭使用過(guò)久，法蘭盤及焊縫連接處有損傷或接頭磨損過(guò)甚；4） 地質(zhì)堅(jiān)硬，鉆壓太大，使鉆桿超扭矩工作；5） 孔中出現(xiàn)異物（鋼板、鋼管、扳手等硬物），突然增加蹩鉆阻力而沒(méi)有及時(shí)停鉆。預(yù)防和處理：a 開鉆前選擇強(qiáng)度高，剛度大的鉆具；b 鉆進(jìn)前要認(rèn)真檢查鉆具各部分的磨損情況和接頭強(qiáng)度是否足夠，鉆具本身是否有細(xì)小裂縫（紋），不符要求者，及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)或更換；c 要求各節(jié)鉆桿的連接和鉆桿與鉆頭的連接完好，并且要擰緊，扭力銷要固定牢固，防止鉆進(jìn)過(guò)程中跳動(dòng)，引起剪力銷脫落，造成連接螺栓剪斷掉鉆。d 在鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)控制鉆壓及扭矩、進(jìn)尺速度，遇到堅(jiān)硬、復(fù)雜的地質(zhì)，應(yīng)仔細(xì)操作；e 鉆進(jìn)中若遇到異物，須經(jīng)處理后再鉆進(jìn)；

11、f 若鉆桿有漏氣現(xiàn)象，則說(shuō)明鉆桿間有間隙，此時(shí)應(yīng)立即提鉆加固，直到排除故障為止。 若發(fā)現(xiàn)鉆具斷落孔中，首先應(yīng)提鉆檢查，查看是何處發(fā)生斷裂，并且判斷鉆具斷落在孔內(nèi)何處，呈何種狀態(tài)（垂直或傾斜），然后根據(jù)情況制定切實(shí)可行的撈鉆方案，安排加工合適的打撈器，組織打撈。若鉆錐被沉淀物或坍孔土石埋住，應(yīng)首先清孔，使打撈工具能接觸鉆桿或鉆頭，打撈器有多種，這里簡(jiǎn)單介紹其中兩種。1外爪：外爪形式及結(jié)構(gòu)如上圖所示，具體尺寸可按鉆桿法蘭盤直徑及鉆頭重量來(lái)確定，原則上保證打撈器有足夠的強(qiáng)度的剛度。打撈器放入孔內(nèi)上下提動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)向桿插入鉆桿內(nèi)，且卡板卡住法蘭盤后，用大吊車提出鉆具。2內(nèi)卡 如上圖所示，滑塊可在內(nèi)撐桿上上

12、下滑動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)向桿進(jìn)入鉆桿或鉆頭內(nèi)一定深度后，滑塊可依靠重力下墜，滑塊表面高強(qiáng)合金鋼可與管內(nèi)壁接觸，向上提動(dòng)該打撈 器時(shí)，滑塊有向下滑動(dòng)的趨勢(shì)，于是作用在管壁的擠張力迅速增大，磨擦力隨之增大，當(dāng)磨擦力足以克服鉆具重量時(shí)，鉆具就能順利打撈出孔。 如果鉆具用多種打撈器打撈仍未湊效，可考慮聘請(qǐng)專業(yè)潛水員潛入孔底直接生扣打撈，前提條件是做好安全保衛(wèi)工作，防止發(fā)生塌孔等意外事故。5.0幾點(diǎn)問(wèn)題的分析與建議 經(jīng)過(guò)近五個(gè)月的鉆孔施工，我們對(duì)鉆機(jī)的各項(xiàng)性能都有了一定的了解，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)該鉆機(jī)在某些使用不便，需要改進(jìn)，例如，鉆頭鉆鋌及底盤開合門需做改進(jìn)，采用鉆頭直接卡放在開合門上，來(lái)代替將鉆頭及配重依靠鋼絲繩懸掛

13、在鉆機(jī)底盤上，以便于快速起吊配重及鉆頭且提高了安全性，避免因鋼絲繩拉斷，鉆頭及配重落入孔中的情況發(fā)生，另外，鉆機(jī)上應(yīng)安裝一只專供提放鉆桿的電動(dòng)葫蘆，以便鉆機(jī)能不依靠吊車專為其喂鉆桿，提高勞動(dòng)效率。 鉆頭也需改進(jìn)，主要體現(xiàn)在刀齒及出渣口的布沒(méi)上，因?yàn)樵撱@機(jī)所配的鉆頭上有16把滾刀，但鉆完每一個(gè)孔后，都發(fā)現(xiàn)16把滾刀磨損情況都不盡相同，且孔底沉渣較厚，這與滾刀楔齒焊接質(zhì)量及清孔程度有關(guān)系，但更主要的是與滾刀及出口渣口的部置有關(guān)，滾刀與出渣口部設(shè)有以下規(guī)律：a）鉆頭徑向不能出現(xiàn)空白帶，以保證滾刀能將孔截面內(nèi)任何一處能掃到；b）刀齒布沒(méi)要?jiǎng)蚍Q（相對(duì)任一直徑而言）；c）運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)的邊刀要需多加刀保護(hù)；d）泥漿旋流作用使鉆渣往樁心集中，因此鉆頭中心也需多加刀保護(hù)；e）出渣口截面積應(yīng)與鉆桿空腔內(nèi)徑一致，