大直徑深長(zhǎng)鉆孔樁成孔施工技術(shù)

李海生

1 工程概況

漢宜鐵路彭市漢江特大橋全長(zhǎng)8060.91 m,全橋主橋設(shè)計(jì)為大跨連續(xù)剛構(gòu)及連續(xù)梁。主橋部分在跨漢江東河堤及主河道處設(shè)計(jì)為主跨168 m連續(xù)剛構(gòu),在跨河灘及漢江西河堤處設(shè)計(jì)為主跨100 m連續(xù)梁。主墩采用18根φ 200 cm鉆孔樁,單根樁長(zhǎng)為129 m,橋址處地層相對(duì)單一,主要由粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土、細(xì)砂、粉細(xì)砂、礫砂構(gòu)成。

2 施工方案

根據(jù)橋址地質(zhì)情況,本工程鉆孔施工采用減壓、回旋鉆進(jìn)氣舉反循環(huán),孔內(nèi)自造漿及使用黏土、淡水制漿護(hù)壁。

根據(jù)鉆進(jìn)工藝流程及施工計(jì)劃的整體安排,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)平面布置,擬安排3臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)施工,同時(shí)為不影響吊機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),又能使空壓機(jī)和泥漿凈化器滿(mǎn)足施工的需要,先將其布置在兩側(cè)。施工用的其他的物資可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況靈活布置,樁位編號(hào)見(jiàn)圖1。

每臺(tái)鉆機(jī)成孔的樁位順序如下:1號(hào)鉆機(jī):⑨→①→?→④→?→⑥ ;2 號(hào)鉆機(jī) :?→?→?→?→?→ ?;3 號(hào)鉆機(jī) :⑦→ ③→⑩→②→⑧→⑤。

3 施工方法及工藝

3.1 施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備情況

1)施工場(chǎng)地:棧橋及鉆孔平臺(tái)已搭設(shè)完畢。2)施工用水:取自附近河道,經(jīng)檢驗(yàn)合格。3)施工用電:兩個(gè)主墩各配置2臺(tái)500 kVA變壓器,再布置電網(wǎng)至每個(gè)施工作業(yè)點(diǎn)。4)施工便道:已完成施工便道填筑。

3.2 泥漿循環(huán)系統(tǒng)

根據(jù)實(shí)際情況,鉆孔施工利用泥漿池或鋼護(hù)筒形成泥漿循環(huán)池,并配備泥漿凈化器,鉆進(jìn)過(guò)程中加強(qiáng)泥漿的凈化及處理。施工過(guò)程中主要采用自然過(guò)濾及機(jī)械過(guò)濾相結(jié)合的方法進(jìn)行凈化,采用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)將鉆機(jī)的出漿管泥漿經(jīng)過(guò)過(guò)濾筒預(yù)篩處理,預(yù)篩處理過(guò)的泥漿再通過(guò)泥漿凈化器處理,處理過(guò)的泥漿經(jīng)過(guò)管路回流至鉆孔施工的護(hù)筒內(nèi),分離出的鉆渣排至指定地點(diǎn)。

3.3 鉆孔施工

1)設(shè)備安裝調(diào)試?？諌簷C(jī)、泥漿分離器是整機(jī),只要接駁電源即可。鉆機(jī)為組合機(jī),需現(xiàn)場(chǎng)組裝,拼裝前備好起重用的各種型號(hào)的鋼絲繩和卸扣(吊整機(jī)用4根φ 38鋼絲繩、4只17 t卸扣,其他用φ 21.5鋼絲繩,各種吊裝均使用雙繩)。

2)鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位時(shí),底盤(pán)必須水平、穩(wěn)固。鉆塔與底盤(pán)保持垂直狀態(tài),根據(jù)樁位中心及護(hù)筒垂直度,在偏差允許范圍內(nèi)調(diào)整鉆孔中心,定位偏差不大于2 cm。定位時(shí),根據(jù)測(cè)量的位置,先用十字交叉線(xiàn)定出樁位中心,在鉆盤(pán)中心掛一線(xiàn)錘,用水平尺、千斤頂?shù)裙ぞ哒{(diào)整鉆機(jī)的機(jī)底座,墊實(shí)找平,保持動(dòng)力頭中心與護(hù)筒中心在同一垂線(xiàn)上,同時(shí)底盤(pán)必須保持水平穩(wěn)固狀態(tài),在鉆進(jìn)過(guò)程中及結(jié)束時(shí)對(duì)底盤(pán)四角點(diǎn)不間斷進(jìn)行校核。

3)鉆進(jìn)成孔。φ 2.0 m 刮刀鉆頭(配重10 t、法蘭螺栓連接后還必須用2 cm～3 cm厚U形卡焊接),采用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn),在鉆孔過(guò)程中充分利用黏土層及時(shí)調(diào)整護(hù)壁泥漿指標(biāo)(泥漿比重1.25～1.30,粘度不小于20 s,含砂率不大于4%),鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)控制鉆進(jìn)速度,每小時(shí)進(jìn)尺不得超過(guò)2 m。

4)氣舉時(shí)置換風(fēng)包鉆桿的應(yīng)用。鉆孔時(shí)風(fēng)包鉆桿設(shè)置位置如下:第一鉆孔階段風(fēng)包加設(shè)在配重上端約40 m;第二鉆孔階段的第一個(gè)風(fēng)包加設(shè)在配重上端約40 m,隨著孔深的增加,在60 m的位置加設(shè)第二個(gè)風(fēng)包鉆桿,空壓機(jī)的能力能夠繼續(xù)使用第一個(gè)風(fēng)包鉆進(jìn)至100 m的孔深位置;此時(shí)第二個(gè)風(fēng)包已埋入泥漿中40 m,反循環(huán)系統(tǒng)已經(jīng)能夠正常工作,空壓機(jī)的能力可以使用滿(mǎn)足第二個(gè)風(fēng)包鉆進(jìn)至140 m的孔深位置;縮短了單孔作業(yè)的輔助時(shí)間。

5)鉆孔成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 鉆孔成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

4 質(zhì)量控制措施

4.1 鉆孔垂直度控制

1)開(kāi)孔時(shí)必須用水平尺四方校正鉆盤(pán)、保持水平,交接班時(shí)每班都必須用水平尺進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)傾斜立即糾正;2)采用大配重、減壓鉆進(jìn),始終讓加在孔底的鉆壓小于鉆具總重的50%。

4.2 樁徑的控制

1)鉆頭直徑要嚴(yán)格檢查,直徑應(yīng)與樁徑相適應(yīng)。施工過(guò)程中要及時(shí)檢查和修復(fù),保證鉆頭的鋒利。2)加強(qiáng)護(hù)筒內(nèi)壁掃孔,確保護(hù)筒內(nèi)的泥皮充分剝落。

4.3 孔深控制

1)開(kāi)鉆前準(zhǔn)確量測(cè)鉆具尺寸并記錄,終孔時(shí)用測(cè)繩測(cè)定孔深,并用校對(duì)鉆具總長(zhǎng)度的方法核定孔深。2)鉆進(jìn)終孔前通知監(jiān)理人員,鉆進(jìn)達(dá)設(shè)計(jì)孔深后會(huì)同監(jiān)理人員驗(yàn)收。

4.4 確保成孔質(zhì)量的措施

提高護(hù)壁泥漿配制質(zhì)量和管理:配備ZX-200型泥漿凈化器,鉆進(jìn)過(guò)程中定時(shí)對(duì)孔內(nèi)泥漿進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定,確保鉆孔過(guò)程中的泥漿各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求,減少清孔時(shí)間。根據(jù)我單位樁基施工的經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合鉆孔地質(zhì)情況,采用二階段泥漿凈化系統(tǒng)。第一階段采取設(shè)置泥漿循環(huán)沉淀池、延長(zhǎng)泥漿在沉淀池的循環(huán)路徑等措施,利用粉細(xì)砂的重力,從而達(dá)到了粉細(xì)砂自然沉淀、分離的良好效果。第二階段利用泥漿凈化器的除渣能力,將泥漿里的沉砂清除干凈,把沉渣控制到要求的指標(biāo)內(nèi)。

4.5 清孔

1)鉆孔過(guò)程中嚴(yán)格控制泥漿指標(biāo),減少終孔后二次清孔時(shí)間。2)第一次清孔階段:第二階段鉆進(jìn)前及時(shí)進(jìn)行反循環(huán)鉆進(jìn)清孔,加快第一次清孔的時(shí)間。清孔時(shí)旋轉(zhuǎn)鉆具,將孔底鉆渣清除干凈。清孔后孔內(nèi)泥漿指標(biāo)參數(shù)如表2所示。

表2 清孔后孔內(nèi)泥漿指標(biāo)參數(shù)

5 鉆進(jìn)過(guò)程中注意事項(xiàng)

1)在50 m以?xún)?nèi)采用正循環(huán)鉆進(jìn),同時(shí)做好泥漿的調(diào)制工作。2)加接鉆桿時(shí),鉆桿連接螺栓應(yīng)擰緊牢固,前10根鉆桿連接螺栓必須使用雙螺帽,認(rèn)真檢查密封圈,以防鉆桿接頭漏水漏氣,使反循環(huán)無(wú)法正常工作。3)鉆孔過(guò)程應(yīng)連續(xù)操作,不得中途長(zhǎng)時(shí)間停止,盡可能縮短成孔周期。

6 結(jié)語(yǔ)

百米深樁施工難度大,工藝復(fù)雜,但施工過(guò)程中幾項(xiàng)高新工藝技術(shù)的應(yīng)用(如:氣舉反循環(huán)鉆機(jī)的配型、鉆頭、置換風(fēng)包鉆桿等的應(yīng)用及護(hù)壁泥漿質(zhì)量控制),大大提高了成樁質(zhì)量,節(jié)約了施工時(shí)間,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]黃家偉.鉆孔灌注樁施工工藝及質(zhì)量控制[J].山西建筑,2007,33(14):111-112.