超深灌注桩（精选5篇）
超深灌注桩 篇1
1 工程概况
流溪河特大桥钻孔灌注桩工程是新建铁路新广州站及相关工程ZQ-1标段基桩工程项目。位于广州与佛山里水交界处。
2 工程地质条件
工程地质层组特征及评价,根据地层成因时代,地层岩性差异,进行工程地质分析,首先根据成因时代不同,基岩划分为一大层(另位于断裂带内破碎岩石单列一层)然后再根据岩性差异、风化程度不同划分工程地质层、对于夹层或沉积相变层划分为夹层。详细工程地质组特征描述如下:(1)泥质粉砂岩:灰黄色———灰黑色,全风化———弱风化,结构可变,裂隙发育,岩芯完整性差,岩芯呈块状。岩层由软变硬。(2)炭质泥岩:灰黑色,强风化,裂隙发育,岩芯完整性差,岩芯破碎呈块状,直径1~6cm,岩质稍硬,层厚3m。(3)炭质页岩:灰褐色,强风化,层状结构,裂隙较发育,岩芯呈块状,直径1~5cm,局部风化成泥。(4)泥质粉砂岩:灰白色,弱风化,砂质结构,快状结构,裂隙较发育,呈短柱状。(5)石英砂岩:灰色,弱风化,砂粒结构,层状构造,裂隙发育,裂隙面光滑。有挤压擦痕,岩芯呈柱状或块状。(6)结构角砾岩:强风化,灰黑色,主要成分为灰质灰岩、泥质粉砂岩呈角砾状,直径1~4cm。
3 钻孔灌注桩施工
本工程地质情况复杂,并且为全孔入岩,开孔就是基岩,最大深度可达110m。根据地质条件,在施工过程中采用了液压冲击反循环钻机和回转钻机相配合施工的方法,首先使用液压冲击反循环钻机开孔,钻进深度达到45m左右,再使用回转钻机钻进成孔,这样就存在二次对中的问题。另外在钻进施工过程中还遇到了很多问题,Φ2.5m水上桩护筒底口漏浆,超深孔垂直度易超标,基岩过硬对钻具破坏严重,Φ2.5m超深桩灌注等。针对以上的问题,主要采取了以下措施:
3.1 二次对中的控制
冲击钻机钻进至要求孔深后,测量人员按照原桩位点引出护筒上的桩中心定位点,回转钻机按照定位点使钻机就位,就位时保证钻机顶部的起吊天轮中心、转盘中心、桩孔中心在同一铅垂线上,其偏差不得大于2cm。钻机就位后,由测量人员用经纬仪或线锤检查转盘中心与桩位中心是否重合,并用水平仪测量钻机底盘四角的标高,对钻机进行调平,最后用定位型钢将钻机固定和限位,以确保钻机底盘水平、稳固,钻塔与底盘保持垂直状态,在钻进过程不产生位移或沉陷。
3.2 Φ2.5m水上桩护筒底口漏浆的处理方法
在Φ2.5m水上桩的施工过程中,第一个孔为10#孔,由于地基为基岩,河道的沙层覆盖仅有1.5m左右,护筒在振设时也只能穿过覆盖层,如果再加大振设力度,护筒底口就有振卷的可能,在加上河水的冲刷,护筒的实际埋深也只有1.0m左右。在10#孔施工中,冲击至护筒底口,河水就会和孔内泥浆串通,导致孔内泥浆稀释,河沙进入孔中,破坏泥浆性能,存在很大的塌孔风险,而且对钻头的破坏性极大。针对10#孔这种情况,经研究决定采用护筒跟进和回填粘性红土、刨花堵漏的方法进行护筒底口处理。具体方法为首先采用冲击钻头冲进至护筒底口以下2m,再用振动锤对护筒进行二次振设,然后回填粘性红土至护筒内3m,再继续冲进到护筒底口,加入适量的刨花,进行循环。通过这种方法很好的处理了10#孔护筒底口漏浆的问题,保证了孔内泥浆的性能,并且保证了孔内的泥浆液面高度,很大程度的预防了塌孔事故的发生。
在处理10#孔的经验基础上,对其他孔也分别进行了类似的处理,取得了很好的堵漏效果,保证了施工的质量。
3.3 钻孔垂直度的控制
289#墩施工深度为110m左右,全孔入岩,并且两种钻机配合作业,垂直度的控制至关重要,在第一个孔(10#孔)的施工中采取的具体控制措施如下:(1)在两钻机衔接时,确保同一中心,避免在衔接面产生台阶,形成台阶孔。(2)冲击钻机冲进时,为控制钻孔的垂直度,每2~4h须测一次孔斜情况(可采用钢丝绳与桩心相对位置的偏移程度进行控制,开孔时与当前孔深时的偏差不能超过1cm),如超过标准,必须及时修孔,至合格后方可继续向下钻进。(3)在回转钻机钻进时采取减压钻进,使加在孔底的钻压小于粗径钻具总重(扣除泥浆浮力)的80%。(4)定时检测回转钻机底座的水平度(底座四角高差不得大于3mm)及钻塔的垂直度,发现问题及时调整,以保证钻孔的垂直度。(5)钻机钻进至软硬不均地层部位时,加大扫孔频度,重点防止斜孔、台阶孔,同时特别注意防止掉钻等孔内事故的发生。(6)回转钻机采用扶正器导正。在钻头上部加设直径为2.47m的扶正器,以增加粗径钻具的长度,保证钻头在施工过程中的稳定性。(7)在钻进强风化炭质泥岩时,由于岩质较软,故要适量控制钻压和钻速。(8)弱风化石英砂岩强度高,施工中保证钻具的加工质量,不使用弯曲或法兰变形的钻杆,且钻头的刀盘和心管必须垂直。经过以上具体措施的控制,10#孔成孔后经超声波检测仪检验,垂直度符合要求,并且高于规范要求的精度。在接下来的施工中,控制取得了很好的效果,成孔的垂直度全部符合要求,一次验收合格。
3.4 基岩过硬,防止掉钻的措施
在钻进过程中,发现石英砂岩对钻具的破坏极大,钻进此地层时很容易造成掉钻事故,为了防止掉钻,采取的措施有:(1)冲击钻机每正常钻进12h后,提钻检查钻头、钻杆及钢丝绳,对钻头进行修补,保证钻头直径不小于设计桩径2cm。钻头修补后下钻钻进,要缓慢下放钻头,钻头不能顺利下放时,采用小冲程冲击扫孔,时刻防止发生卡钻事故。钻头放至孔底,先采用小冲程钻进,10min后再利用大冲程正常钻进。(2)回转钻机钻进时,适当控制钻压及钻具转速,采用减压钻进,使加在孔底的钻压小于粗径钻具总重(扣除泥浆浮力)的80%;认真、仔细检查下入孔内的钻具,保证其可靠性,钻杆连接螺栓应拧紧上牢;定期对孔内钻具提钻检查,重点检查加重杆管壁及钻杆上下法兰;钻进过程中特别注意保证孔口安全,孔内严禁掉入铁件(如扳手、螺栓等)物品,以保证钻孔施工正常顺利进行,防止掉钻事故的发生。
3.5 Φ2.5m钻孔桩的混凝土灌注
Φ2.5m钻孔桩的最大桩长可达95m,灌注的方量可达500m3混凝土,灌注的任务较大,时间较长。我方与总承包方协商由两台泵车同时进行灌注,配合使用8台罐车进行混凝土的运输,大大提高了灌注的速度。
在灌注过程中,主要控制以下几点:(1)灌注前,在孔口检查混凝土的坍落度和和易性,混凝土的塌落度控制在18cm~22cm,并有较好的和易性时才能灌注。(2)按照计算好的初灌量进行首次灌注,首次灌注后导管在混凝土中埋深不小于1.0m。首次灌注时导管底端与孔底距离保持在0.3~0.5m。(3)混凝土面测量以测锤多点测量为准,同时用混凝土灌注量计算值进行复核,二者误差较大时找出误差原因,排除影响混凝土灌注的因素,再继续进行灌注。(4)混凝土灌注工程中导管的埋管深度控制在2~6m之间,导管拆除时进行准确记录,并认真复核已拆除的导管长度,确保了导管拆除时不出现错误。(5)确定灌注标高,保证最后一次灌注后混凝土标高高出设计桩顶标高0.8m以上。
4 结束语
钻孔灌注桩基施工过程中会遇到很多复杂的困难,以上是我们在施工过程中遇到的一个工程实例,在具体施工中采用的方法仅供同行参考,有不妥之处敬请指正。
参考文献
[1]徐小民.浅谈潜水钻成孔灌注桩的质量控制[J].科技资讯,2009(25).
[2]原振东.沉管灌注桩的质量控制[J].科技创新导报,2009(26).
[3]卢志宇.砂性土层中采用水泥搅拌桩套打钻孔灌注桩施工的质量监督与控制[J].科技资讯,2008(12).
超深灌注桩 篇2
1) 本工程为汇通大厦试桩工程, 位于晋中市城区纬二街, 经四路东侧, 工程内容为3根承压桩试桩和8根承压桩锚桩, 桩径1 m, 承压桩试桩桩长77.6 m, 锚桩长82 m, 桩身混凝土强度等级C45, 承压桩试桩和承压桩锚桩均进行桩端、桩侧联合后注浆, 且两种桩均作为工程桩使用。承压桩试桩采用双套管隔绝基底标高以上桩身与土体的接触, 直接测试有效桩长范围内桩基承载力。2) 桩长范围内地质情况:第 (1) 层杂填土, 内含建筑垃圾, 如:砖、石块、平均厚度1.50 m;第 (2) 层粉土, 局部夹细砂薄层, 平均厚度10.44 m;第 (2) 1层粉细砂, 中密, 平均厚度1.83 m;第 (3) 层粉粘土与粉土压层, 夹有粉砂薄层, 平均厚度5.72 m;第 (4) 层粉质粘土与粉土压层, 夹有粉砂薄层, 平均厚度10.46 m;第 (5) 层粉土, 土质不均, 平均厚度9.54 m;第 (6) 层粉土, 土质不均, 夹有薄砂层, 平均厚度8.86 m;第 (7) 层粉质粘土, 硬塑, 土质不均, 夹有大块姜石, , 平平均厚度15.48 m;第 (8) 层粉质粘土, 硬塑, 刀切面光滑, 局部夹有大块姜石及细砂薄层, 平均厚度17.23 m;第 (9) 层粘土与粉质粘土压层, 硬塑~坚硬, 韧性高, 干强度高, 夹有大块姜石, 平均厚度17.16 m。
2 相关技术招标和设计要求
1) 抗压承载力9 100 k N;2) 灌注桩充盈系数1.05~1.2;3) 垂直度偏差小于0.5%;4) 孔底沉渣厚度小于50 mm。
3 主要机具
SR280旋挖钻机一台, 507塔吊车一台, 50型装载机两台, SY205挖机一台。
4 施工工艺及主要技术措施
4.1 工艺流程
桩基施工范围内场地平整→桩位放线、定位→钻机就位、桩孔校正→旋挖钻孔 (埋设护筒) →旋挖钻孔 (试桩埋设双套管) →旋挖钻孔→清孔→钢筋笼安装→二次清孔→安装钢导管→灌注混凝土→成桩→拔护筒。
4.2 试成孔
1) 试成孔位置与工程施工桩位置的土层比较要具有代表性;2) 在成孔过程中, 全过程专人记录, 记录钻进速度与土层关系, 不同土层的深度、厚度成孔中出现的情况以及不同深度处泥浆的比重、粘度、含砂率等;3) 成孔后, 选取有代表性的时间点观测孔壁曲线及孔底沉渣厚度, 以0 h, 6 h, 12 h, 18 h, 24 h, 30 h, 36 h为节点, 测得沉重为1.03~1.1, 粘度17~20, 含砂率20%, 孔壁比较稳定。
4.3 成孔
1) 成孔控制:a.测量定位:由于该试桩工程中所有桩均作为工程桩使用, 所以必须按图纸结合基线和基点, 准确的测放桩位, 桩使用50 cmΦ10钢筋固定, 桩位中心线偏差小于10 mm, 单桩施工前将中心线以十字轴线引出四个控制桩位, 用于校对桩体中心。b.机械就位:根据定位桩点将桩机基本就位, 调平钻机, 然后用十字控制桩, 校正钻头位置。
2) 钻孔:a.护筒有定位, 保护孔口防止地面杂物掉入孔内和保持泥浆水位压力, 防止坍孔等重要作用, 该工程首层为杂填土, 约2 m厚, 因此采用2.5 m高护筒, 直径1.2 m, 护筒顶留设2个溢浆口, 护筒应高出地面200 mm。b.使用旋挖钻机, 安装1.2 m直径钻头, 钻深1.3 m (距自然地平) , 提钻埋设护筒。c.沿溢浆口与泥浆池间开挖泥浆沟。
3) 自制泥浆灌入孔内一定数量后, 钻头空钻一段时间, 再开始采取低速、低压、低进尺钻进, 钻头至护筒底口时, 保持低转速, 暂停进尺, 使护筒刃角处形成坚固的泥浆护壁, 钻至护筒刃脚下1 m后, 再根据土层情况以正常速度钻进, 同时, 根据不同地质条件应随时检查泥浆指标, 在粉细砂土层中, 以低速钻进, 且加大泥浆比重, 在粘土中以高速钻进, 泥浆比重控制在1.15~1.3间, 粉土中以中速钻进, 泥浆比重控制在1.2左右, 在钻进过程中, 严格观察孔内泥浆水头及出浆口泥浆情况, 若有异常首先提高孔内泥浆水头, 降低钻速, 降低转速, 加大泥浆比重。
4) 泥浆过滤:由于地层中含有大量粉细砂, 为使泥浆中含砂率符合要求, 在泥浆泵出浆口加设滤砂筒, 滤网220目。
5) 更换钻头, 在钻进过程中, 结合地质情况, 参考试成孔时相关参数, 及时更换钻头, 以适应相应地层, 确保成孔速度和成孔质量。
6) 成孔后, 应用测绳检查孔深, 核对无误后进行清孔, 清孔使用底部带活门的抽渣筒反复抽渣, 将孔底淤泥、沉渣清除干净。
7) 清孔后, 立即安放钢筋笼, 并固定, 然后二次清孔, 二次清孔采用换浆法, 利用混凝土导管作为换浆管进行换浆, 二次清孔后沉渣厚度小于50 mm, 泥浆比重小于1.1~1.15, 泥浆含砂率小于24%。
4.4 承压桩双套管制安
1) 隔离双套管制作:a.双套管外套管内径1 160 mm, 内套管内径为1 050 mm, 壁厚均为12 mm, 全部由工厂定制, 然后运至现场, 另外, 外套管一端平整度必须在工厂经过处理满足要求, 误差为±2 mm。b.由于双套管长达17 m, 分别安装难度很大, 且从进度、质量上都难以保证, 因此, 在现场将双套管筒组合成型后, 整体入孔。c.双套管组装:在内套管上每隔4.5 m左右焊接环形支撑肋一道, 厚度20 mm, 支撑肋径向长度40 mm。内套管支撑肋及底部支撑, 密封处均施工完后, 开始组装, 将外套管置于提前施工好的平台上, 并经水平仪器校平, 将拟为上口一端固定, 然后用25 t汽吊将内套管吊起, 将内套管上口对准外套管下口, 用50装载机平稳推动内套管下端, 使内套管缓慢平稳穿过外套管, 中间更换吊点时, 由装载机前斗挂住套管进行更换。组装完成后, 在内套管上端焊接一对吊身, 吊身采用28圆钢制作, 用棉毡将上部双层套管间隙塞封, 嵌入深度300 mm, 检查下端双层套管间隙内密封情况。底部密封:专用胶将高强橡胶带粘于内套管底部钢板上部。
2) 双套管安装入孔:双套管入孔在钻孔施工至基底标高以下1 m, 并经扩孔后, 进行安装双套管, 采用50 t汽车吊, 由人工配合, 孔口设置定位兼临时固定装置, 待混凝土浇筑完再拆除。
4.5 钢筋笼制安
超深灌注桩 篇3
钻孔泥浆一般由水、粘土 (或膨润土) 和添加剂按适当配合比配制而成, 具有悬浮钻渣、冷却钻头、润滑钻具, 增大静水压力, 并在孔壁形成泥皮, 隔断孔内外渗流, 防止坍孔等作用。泥浆的优劣是影响钻孔灌注桩质量的重要因素。
2 大直径超深钻孔灌注桩泥浆分层原因分析
优质泥浆是以一种类似于固溶胶的形态存在, 其中的土壤颗粒在不停地做布朗运动, 与重力作用相同时便形成沉降平衡的状态。故优质泥浆是一种均一、稳定的混合物, 具有很好的悬浮力, 易于排渣和清孔。在大直径超深钻孔灌注桩中, 劣质泥浆往往由于比重、含砂率、粘度、胶体率等各项指标达不到要求, 从而出现土壤颗粒沉降造成的泥浆分层现象, 对钻进效率、清孔质量等造成不利影响。
3 泥浆分层对大直径超深钻孔灌注桩的影响
3.1 泥浆分层在钻进过程中的影响
钻孔灌注桩一般采用螺旋钻头或冲击锥等机械成孔, 或用旋转机辅以高压水冲成孔, 常用正循环回转法, 反循环回转法、潜水电钻法、冲抓锥法、冲击锥法等。钻进过程中, 一般采用较大的泥浆比重, 以获得较大的泥浆悬浮力, 有助于钻进过程中的排渣和进尺。在大直径超深钻孔灌注桩的钻进过程中, 泥浆分层会造成孔内上下泥浆浓度不均, 桩底部分泥浆浓度过大, 从而严重影响进尺效率, 甚至还会出现粘锥、卡锥等现象。
3.2 泥浆分层对成孔后清孔的影响
大直径超深钻孔灌注桩成孔后, 一般采用二次清孔法进行清孔。第一次清孔常用正循环换浆法排除粗渣, 若泥浆分层会降低泥浆悬浮力, 从而影响清孔效率, 延长清孔时间。此外, 上层泥浆比重太低, 还会降低静水压力, 可能发生坍孔等事故。第二次清孔常采用气举反循环抽浆法清除孔底沉渣, 若泥浆分层会造成泥浆浓度不均, 底部过于黏稠, 引起泥浆管堵塞等现象, 从而延误清孔时间, 影响清孔效率。
3.3 泥浆分层在灌注混凝土过程中的影响
在大直径超深钻孔灌注桩的灌注过程中, 由于泥浆分层, 会造成翻浆困难, 从而使灌注桩出现混凝土密度不均、蜂窝、空洞、泥浆夹层等现象, 严重时会造成导管堵塞, 从而引起桩身截面断裂等严重的质量事故。
4 应对措施
4.1 制备优质泥浆
大直径超深钻孔灌注桩对泥浆的性能要求较高, 通常采用塑性指数大于25, 粒径小于0.005 mm, 且黏土颗粒含量大于50%的黏土, 通过泥浆搅拌机或人工调和制备而成。此外, 泥浆的选择应根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能、泥浆材料等综合确定。在地质情况复杂, 覆盖层较厚的地区进行钻孔施工时, 宜使用丙烯酰胺即PHP泥浆, 此泥浆具有不分散、低固相、高粘度的特点。
4.2 控制泥浆指标
控制大直径超深钻孔灌注桩的钻进效率、清孔质量, 混凝土灌注质量的关键在于控制泥浆指标, 其性能指标可参照表1选用。
4.3 正反循环组合清孔
4.3.1 钻进过程中正循环清孔
注:地下水位高或其流速大时, 指标取高限, 反之取低限;地质状态较好, 孔径或孔深较小的取低限, 反之取高限。
正循环是以U形管原理为依据, 将泥浆通过钻杆或者皮管引入桩底, 利用压强差将孔底钻渣悬浮至桩顶排出。大直径超深钻孔灌注桩在钻进过程中, 宜采用正循环换浆法清孔, 使泥浆保持一定的均一性和稳定性, 降低泥浆分层现象, 提高泥浆护壁能力和悬浮能力, 以便获得更好的进尺和排渣效果。正循环换浆法见图1。
4.3.2 成孔后第一次清孔
成孔后第一次清孔, 宜采用正循环换浆法, 可以排出粗渣, 同时调节泥浆比重、粘度、含砂率、胶体率等各项泥浆指标, 使泥浆保持一种比较均匀的状态, 为第二次反循环清孔创造有利条件。
4.3.3 成孔后第二次清孔
成孔后第二次清孔, 宜采用气举反循环抽浆法。该方法是一种通过空压机和风管在排渣管 (导管) 一定深度位置注入压缩空气, 使压缩空气与导管内的泥浆混合后形成气、液混合物, 从而导管内泥浆与导管外的孔内泥浆形成相对负压, 使得风管内的气、液混合物在负压下向风管口流动, 在导管底口产生“吸力”, 将孔底的钻渣和泥浆抽出孔外, 滤除钻渣后的部分泥浆再循环回流至孔内, 同时补充新制泥浆的清孔工艺。采用气举反循环抽浆法应注意保持桩内水头, 防止输浆皮管爆裂后桩内水头迅速降低而引起的坍孔事故。气举反循环抽浆法见图2。
5 结语
大直径超深钻孔灌注桩的质量控制是特大型桥梁施工的关键控制点之一, 泥浆分层不仅会影响钻进效率、清孔质量和混凝土浇注质量, 严重时还会导致坍孔事故的发生。在大直径超深钻孔灌注桩的施工过程中应采取制备优质泥浆、控制泥浆指标、正反循环组合清孔等有效措施避免泥浆分层现象, 为大直径超深钻孔灌注桩的质量提供保障。
参考文献
[1]JTJ041-2000.公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社, 2000.
超深灌注桩 篇4
世博会浦东园区高架人行平台工程H4P12部位桩基采用钻孔灌注桩, 直径φ800 mm、深60 m、钢筋混凝土结构, 平面位置位于西藏南路越江隧道两主隧道之间, 净距较小, 地质较差, 易造成软土缩颈和多层受承压水影响的砂性土坍孔, 会对隧道管片结构产生很不利的影响, 所以在灌注桩施工时, 必须对隧道进行相应的技术保护措施。工程平面位置的剖面示意见图1。
2 保护越江隧道技术措施
2.1 钻孔桩施工质量控制措施[1]
为减少钻孔灌注桩施工对近距离大直径隧道的影响, 首要问题是控制好施工质量。从选用钻机、施工作业人员、桩号平面位置、成桩垂直度、施工原材料等方面对工程施工质量进行控制, 有效控制桩位偏移、成桩不垂直等不利因素。
1) 测量放样。根据甲方平面控制网测放桩位, 用红漆在混凝土地坪上作好标记, 十字交叉法攀线于桩孔外侧。根据甲方提供水准点引测施工临时水准点于施工现场。桩位及施工临时水准点报请测量监理复核后方可采用。
2) 钻孔必须委派有经验的专职施工人员操作。
钻孔前, 对施工人员作全面的技术交底, 使施工人员对钻孔所在地区的地质和水文等情况有一个全面了解。
钻孔过程中, 若发现钻孔位置处的地质情况与设计图纸上描述的有显著差别时, 应写出书面报告请示监理工程师, 也可根据实际情况变更原有设计, 但必须向监理工程师提供详尽的设计计算书和地质资料等。在监理工程师批准之前不得进行下一步工作。
钻孔过程中, 如遇地下障碍物, 位于地面3 m深度内, 应暂停施工, 人工清除, 回填黏土, 重新埋设护筒后再施工;位于较深时, 应报请现场监理、设计, 确定处理方案, 同时孔内保持泥浆循环, 避免坍孔。
3) 钻孔灌注桩成孔质量标准见表1, 其中D为桩径。
2.2 施工监测
因4根超深灌注桩离西藏南路圆隧道较近 (桩中心距圆隧道边最近为3.7 m) , 施工过程中极有可能对隧道产生不利影响, 因此除进行地表沉降监测外, 还必须对隧道进行管片沉降、位移以及收敛情况监测。具体监测措施如下。
1) 地表沉降监测。垂直于圆隧道, 沿两承台中线每隔5 m设置一个地表沉降监测点, 地表沉降监测点布置见图2, 共计18个地表沉降监测点, 监测时间为6个月 (开工起6个月) , 监测频率1天1次, 直至隧道沉降位移趋于稳定。
2) 隧道沉降位移监测。在灌注桩影响范围 (50 m) 隧道内东西线各33环, 在每环管片上布设一个隧道沉降位移监测点, 共计66点, 监测时间为6个月 (开工起6个月, 前3.5个月1天1次, 后2.5个月每周1次) , 直至隧道沉降位移趋于稳定。隧道沉降位移监测点布设图见图3。
3) 隧道收敛监测。在灌注桩影响范围 (50 m) 隧道内东西线各33环, 每环管片进行隧道收敛监测2组数据 (LPT1、LPT2) , 共计132组数据, 监测时间为6个月, 监测频率1天1次, 直至隧道沉降位移趋于稳定。隧道收敛变形监测示意见图4。收敛LPT1代表上部管片接口弦长, LPT2代表下部管片接口弦长。
2.3 圆隧道内同步注浆[2]
为减小灌注桩施工对圆隧道的不利影响, 保证隧道安全, 灌注桩施工期间在圆隧道内采用及时、均匀的单液同步注浆形式, 注浆位置为管片上的注浆孔。每块管片共有2个注浆孔 (见图5) , 注浆材料主要为石灰膏、黄砂、粉煤灰, 注浆后的前期浆液可流动, 后期强度较高。同时, 根据实际情况调整注浆位置、注浆量、注浆压力等参数, 并适时进行补偿注浆。由于目前盾构推进已经结束, 隧道内原排架及注浆管路均已拆除, 为此需在相应部位重新搭设排架并架设管路以便注浆施工。
此次注浆环数共为66环 (施工区域长度约30 m, 两端各加10 m影响范围, 东西线各33环) 。注浆时间为3~6个月 (灌注桩开工起至施工结束后3~6个月, 具体注浆持续时间视隧道沉降及变形情况定) 。
2.4 圆隧道内预应力临时支护[2]
为防止灌注桩施工期间隧道变形, 根据监测数据需在隧道内安装8榀预应力钢结构支撑 (东西线各4榀) , 以有效预防隧道变形。8榀支撑里程桩号为东线EK1+759、EK1+769、EK1+779、EK1+789, 西线WK1+774、WK1+784、WK1+794、WK1+804, 待灌注桩施工结束, 隧道变形稳定后予以拆除。每榀支撑质量约为11.625 t, 8榀钢结构支撑总质量为93 t。预应力临时支护剖面见图6。
2.5 灌注桩膨润土护壁
由于此次灌注桩深度较大, 属于超深灌注桩, 钻孔时间长、施工难度大。为保证护壁泥浆稳定发挥作用, 需在钻孔过程中加入膨润土, 起到良好护壁作用, 确保灌注桩施工对越江隧道的安全。采用山东高阳出产的75μm商品膨润土, 其主要成分如下:水为自来水;分散剂为纯碱 (Na2CO3) ;增黏剂为CMC (高黏度, 粉末状) ;加重剂为75μm重晶石粉;防漏剂为纸浆纤维。为保证护壁质量, 灌注桩每方钻进时拟掺入360 kg膨润土, 每根桩钻进60 m, 4根桩累计钻进方量为120.576 m3, 共消耗膨润土43.4 t。
3 结语
本工程4根超深灌注桩于2008年8月10日开始施工, 历时8 d, 完成从钻孔至混凝土浇筑所有工序, 期间对西藏南路越江隧道进行过程监测, 地面沉降最大值为7.5 mm (点号D5) ;隧道沉降最大值3.2 mm (点号E43) ;隧道收敛最大值1 mm (LPT1) 。由此可见, 钻孔灌注桩在大直径隧道、高层楼房或其他构筑物较近处施工时, 只要采取合理的技术措施加以保护, 加强施工中对相应数据进行监测, 其施工风险就会相应减少。
在城市建设飞速发展的今天, 近距离施工的工程会越来越多, 施工难度、风险度也会越来越大, 只有认真分析工程情况, 采取合理的技术措施, 才能避免工程事故的发生, 保证工程施工的顺利进行。
摘要：通过工程实例, 介绍超深钻孔灌注桩施工时对近距离大直径隧道结构采取的技术保护措施。这些措施包括钻孔灌注桩施工质量控制、施工监测、隧道内同步注浆、预应力临时支护、灌注桩膨润土护壁等。
关键词：超深,钻孔灌注桩,大直径隧道,监测,支护,注浆
参考文献
[1]张忠亭, 丁小学.钻孔灌注桩设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社, 2007.
超深灌注桩 篇5
跨穗盐路斜拉桥墩位 (45#～49#) 起讫里程为:GDK815+050.83～GDK815+466.83, 为两孔对称独塔曲线斜拉桥, 其平曲线半径为1147.8m, 中心里程为GDK815+258.83, 孔跨形式为: (32.6+175+175+32.6) m。如图1
斜拉桥墩位处于西环高速和穗盐东路交叉口, 人、车流量非常大, 斜拉桥跨越西环高速后沿武广铁路与西环高速的夹心地带向前延伸, 受多条既有线路影响, 施工环境极其复杂。
47#墩主塔布置有两个承台, 每个承台下设计各布置8根Φ3m直径钻孔灌注桩, 桩长分为73m和65m两种, 由于斜拉桥主塔两个承台分布并紧挨西环高速桥梁两侧, 而西环桥梁下部结构为桩柱结构, 设计桩基位置与西环桥立柱基础最小净距为3.83m, 对西环安全防护措施的力度势必要加强, 也给钻孔施工增加了一定的难度。
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大直径深孔钻孔桩施工工艺流程 (见图2)
3 钻孔施工对西环高速桥梁安全防护技术措施
3.1 防护方案说明
贵广南广铁路跨穗盐路斜拉桥与既有广州市西环线高架桥斜交, 为防止新建桥梁主塔基础桩基施工时对既有高架桥基础产生不利影响, 确保高架桥的安全、稳定, 采用高压旋喷桩对临近既有高架桥墩基础进行防护。
3.2 临近西环基础结构
西环高速公路桥梁为双向六车道布置, 桥面宽32.8m, 设计荷载为汽车超-20, 抗震等级为VII级, 单跨长度为20m, 下部结构为桩柱结构, 横桥向分四排平行布置, 立柱直径为φ1.0m, 桩基直径为φ1.2m。其地质情况可参考47#主墩桩基施工地质钻探柱状图, 详见图3、图4。
3.3 高压旋喷桩施工流程及工艺参数
3.3.1 工艺流程:
桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度 (下旋喷钻具至目的层) →制浆→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.5m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
3.3.2 旋喷帷幕施工参数选择如下:
旋喷压力:23～25Mpa 旋喷直径:600mm
旋转速度:18r/min 流量:60～80L/min
提升速度:20～25cm/min 水泥用量:250Kg/m
3.3.3 浆液配制
浆液选用普通硅酸盐425水泥清水配制, 水灰比1:1
3.4 其他防护措施
由图3可知, 47#主塔承台部分已经侵入西环高速公路投影面, 曲线内侧承台最大侵入距离为1.7m, 曲线外侧承台最大侵入距离为0.74m, 而其中47#-15桩亦已占入西环高速公路投影面约60cm。
由于桩基施工采用冲击钻孔法, 施工时将产生一定的震动荷载, 对西环高速现有结构基础会造成不利的影响, 由图3可知, 47#-15桩距离西环高速立柱最近, 净距为3.83m, 由此可推出47#-15桩与西环桩基础净距为3.58m, 其间距大于2.5d (西环桩径) , 由JTJ024-85《公路桥涵地基与基础设计规范》中第4.2.3条可知, 该间距对于降低西环桩周土体与桩身的摩擦支撑作用的影响不大, 视为安全。
为安全考虑, 桩基施工时对西环高速将采取如下防护措施:
单个承台共布置四台钻机, 呈“N”型交错布置, 钻机重心尽量往西环外侧偏移, 以减小多台钻机冲孔时由于震动而对地基产生扰动, 以致对西环桩基周身覆裹土壤造成松动的影响。
钢护筒的埋设:为防止上层素填土因密实度、抗剪强度不够而发生土体坍陷, 在桩位上埋设直径大于桩径30cm的钢护筒, 护筒埋设深度应根据地质情况而定, 必须穿过淤泥层, 进入黏土层。钢护筒采用挖埋法结合振动法进行, 应严格控制桩位和护筒变形。
为防止临近西环高速的桩基钻孔施工时, 因钻孔所产生的振动造成西环高速桥梁基础四周土体对其荷载情况产生变化, 在靠近西环立柱基础侧插打一排拉森IV型钢板桩, 进行帷幕挡土、止水, 保护西环立柱基础。
选择水化快、造浆能力强、粘度好的优质粘土进行造浆, 制备的泥浆要求胶体率大于98%、含砂率小于2%、粘度18至22s、PH值大于8, 以增强泥浆护壁作用, 断绝因为塌孔而产生西环桩基土壤松动的事故。
对于靠近西环立柱侧的桩基, 控制其钻机冲孔冲程, 冲程控制在2～3m内, 采用低频率小冲程完成冲孔作业, 以降低重锤震动对地基的影响。
桩基开工前, 在47#主塔承台范围内的西环立柱上 (两跨) 设置测量观测点, 冲孔过程中, 每隔两天测量一次, 及时跟踪西环桥梁基础的沉降和水平偏位情况, 形成过程控制。同时对两跨间的梁缝缝宽进行测量, 发现反常, 及时汇报, 组织人员进行封路, 并停止一切桩基作业, 查找原因, 待确保对西环结构安全无影响后, 再重新作业。目前桩基作业已基本完成第一次循环, 从现场实际冲孔情况及监测数据反映来看, 桩基施工对西环结构安全并无影响。
4 结束语