旋挖钻机在砂层地质施工桩基沉渣厚度控制技术
2018-11-10 10:16:14 点击：
介绍在砂层地质旋挖钻机施工钻孔灌注桩成孔后沉渣厚度控制的方法及施工要点。
关键词：旋挖钻机；化学泥浆
中图分类号：P542+.5文献标识码：A文章编号
引言：旋挖钻机在砂层地质施工桥梁桩基，成孔后沉渣厚度超标始终是个施工难题，本文介绍采用二次掏孔的办法解决沉渣厚度超标的施工技术。
1工程概况
由我单位施工的某特大桥桥梁工程,地基均采用钻孔灌注桩基础，桩长为46~56米不等，桩径设计为1.25米，每个墩台钻孔灌注桩为8根。桩基施工全部采用旋挖钻机成孔。
2工程地质条件
2.1岩层简介
该段地质条件由上而下依次为：上部为第四系全新统冲积黏质黄土、粉质黏土、粉土、粉砂，中部为第四系全新统冲积砂层，局部分布圆砾土，底部为第四系上更新统冲积粉质黏土、粉土及砂层。其中：地表黏质黄土层厚3~9米，砂层厚40~50米，下部为粉质黏土。
2.2场地不良地质、特殊岩土条件
2.2.1湿陷性黄土
上部黏质黄土具I级非自重湿陷性，湿陷厚度约5米。表层黏质黄土均为松软土。
2.2.2砂土液化
工程所属区为八度地震烈度区，场区稳定水位埋深17~22米，场地分布的饱和砂土属中密-密实。
3 施工中存在的问题
3.1桩基长46~56米。
3.2地质条件差，地下砂层厚。钻孔桩成孔后灌注混凝土前沉碴过厚,最大可达3m左右,虽经二次清孔后,沉渣厚度仍难满足规范要求。
4施工工艺方法的比选及确定
管段内第一根钻孔桩开始施工，各项技术指标都严格按照施工技术规范要求进行施工，入孔泥浆比重控制在1.1~1.3，含砂率4%以下，黏度16~22S；成孔后进行换浆处理，灌注混凝土前泥浆比重控制在1.1以下，含砂率2%以下，黏度为17~20S，沉渣厚度按摩擦桩控制在20cm以内。在施工过程中我们发现存在许多问题。
4.1泥浆成本大
泥浆比重控制在1.1~1.3，平均每根钻孔桩需要4T左右膨润土。
4.2换浆处理麻烦
成孔后我们采用泥浆泵进行换浆处理，处理起来时间较长，而且很难满足施工技术规范要求。
4.3沉渣厚度控制难
我们根据前期施工得到的经验是：泥浆比重大，则含砂率就会超标，施工过程中就难免会在混凝土中夹砂，影响成桩质量；如果比重降低，孔内沉渣就很容易超标，也不能满足施工规范要求。如采用超钻代替清孔,只能降低地基承载力,不能满足桩基设计承载力的要求。
4.4单根桩施工周期长
每根桩钻孔约需要6h，钢筋笼(分三节)现场吊装焊接就位约需3~4h，导管安装约需1h，换浆处理约需4h，水下混凝土灌注约需2h，这样算下来每根钻孔灌注桩施工时间约为17个小时左右，如果在哪个工序上出现问题，则需要20~24h。
为保证钻孔灌注桩工程质量、减少施工投入、加快施工进度。经多次反复研究决定采用二次掏孔的办法代替换浆、吸泥或抽碴清孔，经过试验效果非常满意。
5二次掏孔施工方法简介
5.1施工质量进度控制要点及方法
5.1.1每台旋挖钻机宜有三个以上桩位供旋挖钻机往返循环进行钻孔；同时配备三个以上护筒,即每桩位提前埋设一个护筒,供旋挖钻机往返循环进行钻孔。
5.1.2入孔泥浆比重不宜过大，一般在1.03~1.06之间。
5.1.3每钻一个桩位不要一次钻到设计桩底标高，要留有1~2米的深度不钻，然后旋挖钻机进入下一个桩位进行钻孔，10h后第二个桩位成孔,旋挖钻机返回继续钻进至设计桩底标高，旋挖钻机移走，开始钻第三个桩位，第一个孔测量孔深，进行下道工序施工。第三个孔成孔后，旋挖钻机返回掏挖第二个孔，如此往返循环施工。
6效果检查
在开始试施工时，我们有两个担心：
1、泥浆比重小能否起到护壁作用；
2、桩基在成孔后等沉渣的过程中会不会塌孔。
因此，我们先尽量将泥浆比重放大些，开始控制在1.06，等的时间放长些，一般在12小时左右，然后我们发现没有出现什么问题，一切顺利。我们逐渐将泥浆比重放小。实践证明，该方法可行，而且该方法的优点是显而易见的：
6.1入孔泥浆比重小，首先能减少膨润土的掺入量，减少施工成本，其次还能使孔内浮砂充分快速的沉淀。
6.2 二次掏孔等待时间长，能够使孔内浮砂充分沉淀，再用旋挖钻机进行掏孔，泥浆指标和孔底沉渣都能满足施工技术规范要求。
6.3三个墩台位桩基往返钻孔，增大了工作面,减少了旋挖钻机待机时间,加快了施工进度。
6.4 孔内泥浆比重小，能够保证混凝土顺利灌注。
6.5 有效的控制了沉碴厚度。
该施工方法质量有以下保证：
6.6入孔泥浆比重放小，只要在等待过程及下钢筋笼时不塌孔，则灌注过程也不会塌孔,一般等待时间为10h,也不可盲目等待时间过长,要尽快灌注水下混凝土。
7结论
7.1使用旋挖钻机进行掏孔出渣，能够使孔内泥浆中浮砂充分沉淀，泥浆指标和孔底沉渣都均满足施工技术规范要求。
7.2管段共1202根钻孔灌注桩。经检测1202根工程桩实测波形良好，其中Ⅰ类桩1161根，占检测桩总数的96.6%，Ⅱ类桩41根，占检测桩总数的3.4%，无Ⅲ、Ⅳ类桩。
7.3旋挖钻机每天配套的吊车、装载机等机械设备费用一万余元。经测算使用旋挖钻机进行淘孔出渣的方法, 成一根桩可节约成本500元，管段共1202根桩基，减去原来成桩826根,实际节约成本(1202-826)根× 500元=18.8万元。
7.4旋挖钻机在砂层地质施工钻孔桩时，每次钻孔到成桩一般约需17～24小时，采用掏孔出渣的办法代替泥浆泵循环清孔，使原来泥浆池沉淀出渣线性工序，改为并行工序。可循环连续成孔，连续灌注水下混凝土，功效提高三倍。
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