旋挖樁中深厚砂層泥漿控制和沉渣處理案例

旋挖樁中深厚砂層泥漿控制和沉渣處理案例一、案例分析XXXX快速通道XX特大橋工程，設(shè)計(jì)樁徑1.8m，最大成孔深度86.5m，地質(zhì)條件主要是硬塑粘土層和細(xì)砂土交互，其中細(xì)砂層累計(jì)厚度超過(guò)40m。地下水埋深淺，只有2m左右。成孔采用三一280鉆機(jī)，配置508-6x15摩擦鉆桿，鉆斗為直筒截齒撈砂斗。施工中遇到的主要問(wèn)題是：表層地層較易塌方，增加了下護(hù)筒難度；在鉆進(jìn)過(guò)程中孔內(nèi)泥漿的含砂率迅速升高，達(dá)10%以上，大大超出標(biāo)準(zhǔn)要求；成孔之后孔內(nèi)沉渣厚度大，造成鋼筋籠最后幾米下放困難；孔內(nèi)側(cè)壁塌方，混凝土灌注超方近30m3。二、問(wèn)題分析1、泥漿質(zhì)量不佳，護(hù)壁效果差現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)了泥漿池內(nèi)泥漿的比重和粘度，分別只有1.06和16s，明顯低于該類地層對(duì)泥漿參數(shù)的要求。泥漿比重和粘度偏低會(huì)影響泥皮厚度和孔內(nèi)側(cè)壁泥漿壓力，容易引發(fā)側(cè)壁塌方和沖刷，砂土進(jìn)入孔內(nèi)泥漿后進(jìn)一步降低了泥漿質(zhì)量，形成惡性循環(huán)。2、鉆具提升速率過(guò)快，側(cè)壁高速水流沖刷砂土鉆具提升時(shí)，頂部和底部形成一定程度的負(fù)壓，提升速度越快，壓差越大，水流速度越快。當(dāng)鉆具內(nèi)部設(shè)置的流水通道不足以滿足泄水要求時(shí)，水流將傾向于通過(guò)沖刷側(cè)壁形成更大的流水通道，削減壓差。在遇到不密實(shí)砂土層或內(nèi)聚力低的粉質(zhì)土或細(xì)砂土?xí)r容易將顆粒沖刷入泥漿，為沉渣增加了物料來(lái)源。3、單次進(jìn)尺深度過(guò)大單次進(jìn)尺深度過(guò)大，斗內(nèi)滿滿的砂土在由孔底提往地面過(guò)程中易隨泥漿的流動(dòng)流入孔內(nèi)。尤其是深孔，往往有幾分鐘的時(shí)間，在泥漿壓差的作用下，滲流破壞了鉆斗內(nèi)上層側(cè)壁留水口以上的土，土隨泥漿自流水口進(jìn)入孔內(nèi)泥漿中。4、過(guò)度孔底擾動(dòng)過(guò)度的孔底擾動(dòng)，如關(guān)閉斗門時(shí)過(guò)多的反轉(zhuǎn)，將造成孔底砂層的劇烈擾動(dòng)，形成鉆進(jìn)過(guò)程孔底浮漿?？椎赘{在下次鉆進(jìn)時(shí)被壓入到鉆斗上部，提升過(guò)程中進(jìn)入泥漿，成為沉渣來(lái)源。5、選用鉆具不合理現(xiàn)場(chǎng)使用了直筒鉆斗，且保徑條厚度只有1cm左右，鉆斗側(cè)壁同孔壁近乎直接接觸，在有頸縮的地層將會(huì)親密接觸，粘連或負(fù)壓將增加該層的損失，進(jìn)而影響到相鄰地層。鉆具上開設(shè)的流水口位置過(guò)低，也增加了斗體內(nèi)土的流失。6、其他可能原因在該類地層施工時(shí)，造成沉渣厚度偏大還可能的原因是：孔底活動(dòng)底板與固定底板結(jié)合不緊密，將造成鉆斗內(nèi)渣土流失。成孔后靜置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成本來(lái)可以懸浮在泥漿中的細(xì)顆粒沉淀到孔底，造成孔底沉渣過(guò)厚。三、解決措施1、預(yù)防措施（1）合理選擇鉆具。深樁厚砂層樁孔鉆進(jìn)時(shí)宜選擇錐形鉆具，適當(dāng)減小筒底直徑，略微增加外側(cè)保徑條的厚度，最大限度降低鉆具提升和下放過(guò)程對(duì)側(cè)壁的擾動(dòng)；鉆具流水口設(shè)置在靠近筒壁頂部位置，以盡量減小筒內(nèi)砂土在提升鉆具過(guò)程中的流失。（2）調(diào)整鉆進(jìn)方法。單次鉆進(jìn)進(jìn)尺要控制在斗內(nèi)土在流水口以下的水平，以避免進(jìn)入斗內(nèi)的砂土自流水口進(jìn)入泥漿中；鉆進(jìn)完成后，關(guān)閉斗門時(shí)盡量減少擾動(dòng)孔底土，減少孔底渣土懸浮量；提升過(guò)程中，在易塌方地層對(duì)應(yīng)的高程要適當(dāng)降低提升速率，減少側(cè)壁流水沖刷造成砂土進(jìn)入泥漿。（3）泥漿配置和管理。初始配置泥漿時(shí)就應(yīng)根據(jù)地層特點(diǎn)控制好泥漿的比重及粘度等指標(biāo)，并選擇優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土。一般砂土地層泥漿池內(nèi)泥漿比重要控制在1.1左右，粘度控制在18s左右。砂土地層不可避免有砂土進(jìn)入泥漿，需要著重加強(qiáng)泥漿的管理?？稍诨亓髂酀{口設(shè)置除砂設(shè)備，減小回流泥漿對(duì)池內(nèi)泥漿的影響；避免將灌注混凝土最后部分含砂率大的泥漿流向孔內(nèi)；及時(shí)檢測(cè)泥漿池內(nèi)泥漿的含砂率.比重和粘度，及時(shí)補(bǔ)充新泥漿。2、二次清孔(1)旋挖鉆機(jī)專用清孔鉆具清孔。在孔深檢驗(yàn)前用特制的清孔鉆斗。清渣頭清孔鉆頭應(yīng)具有的特點(diǎn)是：外徑適當(dāng)減少；孔底不布齒而采用刮板；筒體.底板間嚴(yán)密配合減少漏砂等。（2）氣舉反循環(huán)二次清孔。端承樁要求灌注混凝土前孔底沉渣厚度在50mm以內(nèi)。為達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)，可借助灌注混凝土用的導(dǎo)管，利用空壓機(jī)設(shè)備進(jìn)行氣舉反循環(huán)清孔，見(jiàn)圖1。因其直接將孔底沉渣自導(dǎo)管排出且返流速度快，不僅用時(shí)短，而且可以清除顆粒較大的沉渣。3、緊湊的施工組織孔底沉渣厚度與孔內(nèi)泥漿靜置時(shí)間是正相關(guān)的，靜置時(shí)間越長(zhǎng)，沉渣越厚，越容易出現(xiàn)塌方等事故，所以要加快鋼筋籠搭接焊和下導(dǎo)管的速度。鋼筋籠搭接焊可以增加人手，能用新工藝（如螺紋連接）的可以優(yōu)先采用；下導(dǎo)管前事先連接每?jī)晒?jié)導(dǎo)管，做好導(dǎo)管長(zhǎng)度搭配的設(shè)計(jì)，檢查好導(dǎo)管間的螺紋連接可靠性；使用得力的作業(yè)平臺(tái)等。4灌注混凝土措施為減少二次清孔到混凝土灌注前這段時(shí)間孔底沉渣對(duì)成樁質(zhì)量的影響，可采取如下兩點(diǎn)措施：（1）使用球閥閉水，減少導(dǎo)管內(nèi)前端混凝土在灌注過(guò)程中遇水離析而增大孔底混凝土泛起阻力；（2）在斗內(nèi)混凝土達(dá)到一半左右時(shí)提升閥門灌注混凝土，同時(shí)要開足混凝土攪拌車馬力向漏斗內(nèi)灌注混凝土，以保證一定的混凝土高度和連續(xù)性，確保將孔底沉渣壓返到混凝土面以上。四、解決效果按照上述措施處理后，成孔質(zhì)量明顯提高：孔內(nèi)泥漿含砂率大幅降低至5%以內(nèi)；一次清孔后下放鋼筋籠順利完成，二次清渣量明顯減少；沒(méi)有出現(xiàn)大的孔壁塌方，混凝土灌注量略高于設(shè)計(jì)用量，控制在了合同允許的1.06充盈系數(shù)以內(nèi)。工法小結(jié)用旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)深厚砂層