陸上長(zhǎng)大鉆孔樁關(guān)鍵施工技術(shù)

長(zhǎng)大鉆孔樁關(guān)鍵施工技術(shù)及特殊問(wèn)題第一部分陸上長(zhǎng)大鉆孔樁關(guān)鍵施工技術(shù)1、工程背景2、鋼護(hù)筒施工3、成孔工藝及質(zhì)量控制4、鋼筋籠加工及安裝5、水下混凝土灌注6、成樁質(zhì)量檢測(cè)7、樁端后壓漿技術(shù)一

工程背景工程背景177.91m468m國(guó)內(nèi)首次采用鐵路鋼箱混合梁斜拉橋結(jié)構(gòu)，半漂浮體系，全長(zhǎng)909.1m，主跨468m，索塔高177.91m。工程特點(diǎn)132m設(shè)計(jì)情況

樁基礎(chǔ)采用24根Φ3m鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)132m。流塑狀淤泥質(zhì)黏土

斜坡巖面

弱風(fēng)化流紋斑巖層易塌孔、縮徑

鉆機(jī)穩(wěn)定性樁垂直度

進(jìn)尺緩慢，0.5~1m/天

施工問(wèn)題地質(zhì)特點(diǎn)地質(zhì)情況

二

鋼護(hù)筒施工2.1鋼護(hù)筒加工及運(yùn)輸2.2鋼護(hù)筒導(dǎo)向架大直徑鋼護(hù)筒步進(jìn)式導(dǎo)向架大直徑鋼護(hù)筒步進(jìn)式導(dǎo)向架，包括中間設(shè)有大直徑鋼護(hù)筒通道的支撐架體，該支撐架體水平橫截面為方形，在支撐架體上部和下部的四個(gè)角上各設(shè)有一個(gè)步進(jìn)式液壓導(dǎo)向輪。2.2鋼護(hù)筒導(dǎo)向架液壓振動(dòng)錘及大直徑鋼護(hù)筒步進(jìn)式導(dǎo)向架2.3鋼護(hù)筒插打200噸履帶吊為什么不能用現(xiàn)有170噸龍門(mén)吊？共振2.3鋼護(hù)筒插打鋼護(hù)筒接長(zhǎng)插打2.4場(chǎng)地?fù)Q填硬化鋼護(hù)筒插打三成孔工藝及質(zhì)量控制

根據(jù)鉆孔施工要求，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外鉆機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)研，選擇ZJD4000型全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)用于鉆孔樁施工。通過(guò)施工過(guò)程中的控制，總結(jié)ZJD4000型鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有:1、全液壓驅(qū)動(dòng)，扭矩大、提升力大。2、全液壓無(wú)極變速，減少鉆具沖擊損傷。3、液壓控制的減壓自動(dòng)控制技術(shù)，在給定的鉆壓下實(shí)現(xiàn)恒壓自動(dòng)鉆進(jìn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保護(hù)，提高鉆孔垂直度和孔徑精度。4、懸掛式動(dòng)力頭和機(jī)架均可傾斜，可快速提放鉆具，拆裝鉆桿方便、快速。3.2鉆機(jī)選型及配套鉆具鉆機(jī)型號(hào)鉆孔最

大直徑鉆孔最

深深度最大

提升力機(jī)架導(dǎo)

向架傾角動(dòng)力頭

傾角動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速及扭矩米米噸度度轉(zhuǎn)/分噸·米轉(zhuǎn)/分噸·米ZJD4000Φ4.015022025450～6350～1615樁長(zhǎng)132m，樁徑3.0m，孔深139.5m，3.2鉆機(jī)選型及配套鉆具

中鐵四局鉆機(jī)選型氣舉反循環(huán)ZJD4000鉆機(jī)空壓機(jī)泥漿凈化系統(tǒng)選用ZJD4000型全液壓鉆機(jī)，在鉆進(jìn)中采用減壓自動(dòng)控制技術(shù)，通過(guò)氣舉反循環(huán)進(jìn)行鉆進(jìn)和清孔作業(yè)，提高鉆孔垂直度,減小沉渣厚度。3.2鉆機(jī)選型及配套鉆具配套鉆具

鉆進(jìn)過(guò)程中采用2種形式的鉆頭，分別為刮刀鉆和滾刀鉆。刮刀鉆為雙腰帶四翼形式，通水性能好，可防止鉆頭糊鉆、包泥而擴(kuò)大，提高孔徑精度，減少孔底沉渣；鉆頭腰帶寬30cm，腰帶間距離130cm，使鉆頭不易擠到土層中，起到導(dǎo)正作用，提高鉆孔垂直度。

30cm130cm3.2鉆機(jī)選型及配套鉆具配套鉆具

滾刀鉆采用焊齒滾刀鉆頭，底部為平面設(shè)計(jì)，清孔更徹底，減小了沉渣厚度，提高了樁基承載力；不同的安裝角度布置不同尺寸和錘角的滾刀，提高鉆進(jìn)效率。3.2鉆機(jī)選型及配套鉆具配套鉆具

鉆頭上部設(shè)置配重桿，在鉆進(jìn)時(shí)配重桿上安裝配重，增大鉆具自重，采用小于鉆具自重的鉆壓進(jìn)行鉆進(jìn)，使鉆具成鉛垂?fàn)顟B(tài)，增大鉆壓比，提升鉆進(jìn)效率，提高鉆孔垂直度。3.2鉆機(jī)選型及配套鉆具配套鉆具采用泥漿分離器對(duì)泥漿進(jìn)行凈化處理，提高泥漿的利用率，減少對(duì)環(huán)境的污染，節(jié)約成本；泥漿中的鉆碴能及時(shí)處理，凈化效果好，可有效的防止因糊鉆造成的孔徑擴(kuò)大；經(jīng)凈化的泥漿性能好，護(hù)壁效果好，降低了塌孔、縮徑的風(fēng)險(xiǎn)。增設(shè)扶正器，減小鉆具的自由變形長(zhǎng)度，在重力作用下始終垂直向下，提高鉆孔垂直度。旋篩機(jī)凈化器泥漿箱3.2鉆機(jī)選型及配套鉆具1、PHP泥漿制作樁基鉆孔泥漿是由水、黏土、添加劑等組成的混合漿體，主要起到護(hù)壁、固孔、排渣的作用。在深厚砂性土層鉆孔樁施工時(shí)，孔壁土體黏聚力較差、泥漿易失水、易沉渣，自然造漿及普通黏土造漿比較難滿足鉆孔需要。

相對(duì)自然造漿及普通黏土造漿而言，PHP泥漿是在膨潤(rùn)土配置的基漿中參入PHP膠體制成的。PHP泥漿失水量小，泥皮薄且致密柔韌，護(hù)壁效果好。3.3PHP泥漿參數(shù)的控制1）制漿原料膨潤(rùn)土：根據(jù)工程地質(zhì)條件及施工經(jīng)驗(yàn)選用以蒙脫石為主的鈣基膨潤(rùn)土，該土具有相對(duì)密度低、粘度好、含砂量少、失水量少、泥皮薄、穩(wěn)定性強(qiáng)、固壁能力高、鉆具回轉(zhuǎn)阻力小、鉆進(jìn)率高、造漿能力大等優(yōu)點(diǎn)，質(zhì)量等級(jí)為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。水：制漿用水取自河道，水質(zhì)要求屬HCO3-～Ca2+型水，PH=8.1～8.5。外加劑：a、堿粉：工業(yè)碳酸鈉，其作用是可增大PH值到10，從而增加水化膜厚度，提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水量。同時(shí)可提供Na+，對(duì)鈣土進(jìn)行改性處理。b、聚丙烯酰胺（PAM）：為高分子聚合物，既可單獨(dú)制拌泥漿，又可作為膨潤(rùn)土泥漿中的摻加劑，提高泥漿的粘度，降低含砂率。3.3PHP泥漿參數(shù)的控制2）制作基漿將膨潤(rùn)土、水、純堿等按比例制成基漿。新制泥漿配比參照下表，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況由實(shí)驗(yàn)室調(diào)配。

新制泥漿配比（1m3漿液用量）3.3PHP泥漿參數(shù)的控制

先將一定量水加入造漿機(jī)中，再按比例加入膨潤(rùn)土，拌制30分鐘，使膨潤(rùn)土顆粒充分分散，再按比例加入純堿進(jìn)行充分?jǐn)嚢柚瞥苫鶟{，膨潤(rùn)土泥漿在靜止24h后使用可提高其粘度，基漿性能的各項(xiàng)指標(biāo)要求如下圖所示?；鶟{性能指標(biāo)3.3PHP泥漿參數(shù)的控制3）水解聚丙烯酰胺(PAM)使用的PAM為分子量為800萬(wàn)的非速溶水解型，使用前先水解成PHP膠體?，F(xiàn)場(chǎng)水解PAM用常溫法，提前水解，水解按PAM：NaOH：H2O=10:1:600比例進(jìn)行，在攪拌筒攪拌直至PAM全部分散于水中。3.3PHP泥漿參數(shù)的控制4）PHP泥漿制備

在原漿中加入一定比例的PHP使兩者充分?jǐn)嚢杌旌霞纯桑琍HP用量根據(jù)實(shí)際測(cè)試的泥漿指標(biāo)而定，一般情況下，每方原漿中加入PHP水溶解液2.0-3.0Kg。新漿需提前配置，在新漿池中儲(chǔ)備24h后再使用。新配制PHP泥漿性能參數(shù)表中鐵四局1.2～1.23

4%以內(nèi)22～24s

95%

8～9淤泥質(zhì)黏土1.15～1.2

4%以內(nèi)18～22s95%

8～9粘土1.2～1.23

6%以內(nèi)24～28s

95%

8～9粉砂1.15～1.3

4%以內(nèi)22～24s

95%

8～9圓礫1.15～1.25

4%以內(nèi)22～24

95%8～9卵石1.2～1.25

2%以內(nèi)18～22s95%8～9泥質(zhì)粉砂巖1.2～1.25

2%以內(nèi)18～22s

95%8～9玄武玢巖1.2～1.25

2%以內(nèi)18～22s95%

8～9流紋斑巖

地質(zhì)條件差，地層復(fù)雜，交替變化，在鉆進(jìn)過(guò)程中控制合理的泥漿參數(shù)難度大。比重含砂率黏度膠體率PH值3.3PHP泥漿參數(shù)的控制鉆進(jìn)過(guò)程泥漿參數(shù)工序比重黏度（S）含砂率(％)膠體率(％)PH一清1.15～1.2020～22小于1≥988～9二清1.13～1.1518～20小于1≥988～9鋼筋籠下放時(shí)間比較長(zhǎng)，清孔泥漿指標(biāo)需控制合理，比重過(guò)小增加鋼筋籠下放過(guò)程中等待風(fēng)險(xiǎn)，比重過(guò)大增加混凝土灌注風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)總結(jié)形成清孔泥漿參數(shù)見(jiàn)下表：3.3PHP泥漿參數(shù)的控制清孔過(guò)程泥漿參數(shù)3.4鉆機(jī)鉆進(jìn)參數(shù)的控制序號(hào)地

層參

數(shù)效

果1護(hù)筒內(nèi)鉆數(shù)6鉆以下，速率0.8～1.2m/h清除粘附于護(hù)筒上的黏土2淤泥質(zhì)黏土低檔慢速、大泵量、稠泥漿避免發(fā)生先擴(kuò)孔后縮孔現(xiàn)象3粘土中等鉆速、大流量、恒泥漿

避免糊鉆4粉砂輕壓、慢速、大流量、稠泥漿避免孔壁不穩(wěn)定，局部擴(kuò)孔或塌孔5細(xì)砂、礫石低檔、快速、優(yōu)質(zhì)泥漿利于護(hù)壁和懸浮鉆碴6基巖剛進(jìn)入基巖面采用輕壓、慢速鉆進(jìn)防止因基巖界面存在不同程度的坡度而造成鉆孔樁傾斜根據(jù)不同的地質(zhì)情況采用不同的鉆進(jìn)參數(shù)，降低了擴(kuò)孔、縮孔、塌孔的風(fēng)險(xiǎn)，保證鉆孔垂直度，提高成孔質(zhì)量。3.5成孔質(zhì)量檢測(cè)四

鋼筋籠加工及安裝4.1鋼筋籠加工場(chǎng)地規(guī)劃4.2鋼筋籠加工制造切割機(jī)及套絲機(jī)4.2鋼筋籠加工制造鋼筋籠加工胎架4.2鋼筋籠加工制造箍筋及內(nèi)支撐問(wèn)題：如何減小鋼筋籠的變形?Midas建模分析鋼筋籠自重及吊裝工況下變形情況，根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)合理的內(nèi)支撐材料、直徑及布置形式。4.2鋼筋籠加工制造主筋定位焊接4.2鋼筋籠加工制造匹配制造標(biāo)記4.2鋼筋籠加工制造調(diào)整箍筋間距吊點(diǎn)設(shè)計(jì)1-7節(jié)吊點(diǎn)設(shè)計(jì)8-11節(jié)吊點(diǎn)設(shè)計(jì)問(wèn)題：重110噸、長(zhǎng)11節(jié)的鋼筋籠如何保證吊點(diǎn)可靠性?利用MIDAS建模計(jì)算分析鋼筋籠在起吊過(guò)程中的變形情況，根據(jù)需要進(jìn)行吊點(diǎn)加固。在下部的7節(jié)鋼筋籠吊點(diǎn)處焊接U形鋼筋加固，在上部四節(jié)鋼筋籠吊點(diǎn)處焊接矩形鋼板加固。4.2鋼筋籠加工制造1-7節(jié)吊耳4.2鋼筋籠加工制造8-11節(jié)吊耳4.2鋼筋籠加工制造安裝聲測(cè)管4.2鋼筋籠加工制造安裝壓漿管4.2鋼筋籠加工制造鋼筋籠標(biāo)識(shí)存放4.2鋼筋籠加工制造鋼筋籠存放鋼筋籠定位方法方案一分配梁定位法

方案二插板定位法方案三懸掛護(hù)筒法方案四自由吊掛定位法4.3鋼筋籠定位吊掛方法比選將分配梁從鋼筋籠加強(qiáng)箍筋之下、主筋之間穿過(guò)整個(gè)鋼筋籠，把重量傳遞到受力平臺(tái)的方法。

工藝成熟、成本低優(yōu)點(diǎn)主筋間距小，分配梁不易穿過(guò)；人工操作不便；分配梁容易失穩(wěn)；定位精度難控制。缺點(diǎn)方案一：分配梁定位法

在孔口設(shè)置一打梢環(huán)，在鋼筋籠下放到位時(shí)，插板插在加強(qiáng)箍筋下，重量通過(guò)插板傳遞到打稍環(huán)上的方法。組拼方便優(yōu)點(diǎn)主筋間距小，插板孔位置固定，插板難以全部插入；平臺(tái)受力面積?。话惭b定位精度差。缺點(diǎn)方案二：插板定位法

打稍環(huán)安裝在鋼筋籠上之后起吊，全程使用打稍環(huán)吊裝及定位，頂節(jié)鋼筋籠采用懸掛護(hù)筒連接懸掛鋼筋的方法定位。定位準(zhǔn)確優(yōu)點(diǎn)主筋間距小插板難以插入操作復(fù)雜施工成本高缺點(diǎn)方案三：懸掛護(hù)筒法利用可以旋轉(zhuǎn)的吊具吊裝，利用限位鋼板沿固定圓環(huán)對(duì)鋼筋籠進(jìn)行精確定位，通過(guò)型鋼平臺(tái)把重量傳遞重量的方法。旋轉(zhuǎn)對(duì)位、定位準(zhǔn)確操作方便、快速對(duì)接不受主筋間距影響型鋼平臺(tái)受力面積大不受地質(zhì)條件影響特點(diǎn)方案四：自由吊掛定位法4.4鋼筋籠自由吊掛定位方法一般節(jié)段鋼筋籠吊掛定位4.4鋼筋籠自由吊掛定位方法頂節(jié)鋼筋籠吊掛定位十字吊具設(shè)計(jì)十字形吊具設(shè)計(jì)圖紙問(wèn)題一：如何解決單鉤起吊能力不足而雙鉤起吊不能旋轉(zhuǎn)的難題？問(wèn)題二：如何保證吊點(diǎn)處鋼筋籠不會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中形成較大變形？十字吊具設(shè)計(jì)“十”字型吊具由吊梁、上分配梁、下分配梁、銷軸及鋼絲繩組成，鋼筋籠起吊后通過(guò)銷軸在空間自由轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋼筋籠安裝時(shí)主筋快速匹配連接的要求。通過(guò)下分配梁的四個(gè)吊點(diǎn)均衡受力，減小鋼筋籠起吊時(shí)的變形。溜尾抬吊1注意觀察吊具變化溜尾抬吊2注意觀察吊具變化溜尾抬吊3注意觀察吊具變化溜尾抬吊4注意觀察吊具變化溜尾抬吊5注意觀察吊具變化十字形吊具起吊完成照片十字形吊具起吊過(guò)程照片溜尾抬吊6匹配對(duì)接支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)定位支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)效果圖型鋼支撐平臺(tái)設(shè)計(jì)尺寸圖型鋼支撐平臺(tái)使用圖支撐平臺(tái)施工型鋼支撐平臺(tái)加工制做圖

限位鋼板設(shè)計(jì)圖限位鋼板設(shè)計(jì)

限位鋼板工作原理限位鋼板加工照片限位鋼板安裝照片鋼筋籠定位照片一般節(jié)段定位照片頂節(jié)鋼筋籠定位照片限位鋼板施工

定位環(huán)安裝吊掛定位環(huán)設(shè)計(jì)與施工吊掛定位環(huán)主要用于頂節(jié)鋼筋籠打梢，吊掛定位環(huán)上均勻設(shè)置8個(gè)Φ60mm的吊孔，用于吊錨鋼筋吊桿；沿環(huán)均勻設(shè)置4個(gè)吊環(huán)，用于多吊點(diǎn)起吊安裝。

定位環(huán)安裝吊掛定位環(huán)施工

吊筋焊接吊掛定位環(huán)施工吊掛定位環(huán)的外徑和鋼筋籠加強(qiáng)箍外徑相同，受限位板的限制，安裝后的偏差不超過(guò)1cm。

定位環(huán)定位吊掛吊掛定位環(huán)施工吊掛定位環(huán)上均勻設(shè)置8個(gè)Φ60mm的吊孔，用于吊錨鋼筋吊桿。五

水下混凝土灌注5.1設(shè)備組織罐車、泵車、吊車采用深錘法進(jìn)行混凝土面測(cè)量,選用伸縮性小的鋼絲測(cè)繩。鉆孔樁四周布置四個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，4個(gè)技術(shù)人員同時(shí)測(cè)量混凝土面標(biāo)高，每次測(cè)量結(jié)果4個(gè)人進(jìn)行相互校核，正確計(jì)算出導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的埋置深度。10m5m5m5.4導(dǎo)管埋深六

成樁質(zhì)量檢測(cè)6.1超聲波檢測(cè)七

樁端后壓漿技術(shù)7.1樁端壓漿原理及作用1、固化灌注樁的沉渣（虛土）和泥皮，加固樁底樁側(cè)一定范圍的土體，使側(cè)摩阻力和端承力的提高2、膠結(jié)孔底沉渣，消除樁身過(guò)大的沉降3、修補(bǔ)樁身缺陷部位，保證設(shè)計(jì)承載力4、減少樁基建筑物的不均勻沉降壓力漿液對(duì)樁端土層、樁底沉渣及樁端附近的樁周巖土層起到滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結(jié)或者多形式組合等不同作用，改變其物理化學(xué)力學(xué)性能，固化樁底沉渣，從而提高樁基承載力。7.2樁底后注漿技術(shù)適用范圍樁底后注漿技術(shù)對(duì)持力層為卵礫石層最為有效，其注漿后比注漿前單樁豎向極