最新圆砾夹层地质条件下钻孔灌注桩成桩工艺.docx
《最新圆砾夹层地质条件下钻孔灌注桩成桩工艺.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新圆砾夹层地质条件下钻孔灌注桩成桩工艺.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
最新圆砾夹层地质条件下钻孔灌注桩成桩工艺
圆砾夹层地质条件下钻孔灌注桩成桩工艺
工法、论文、技术总结申报表
题名
圆砾夹层地质条件下钻孔灌注桩成桩工艺
作者姓名
段士清
资料类别
论文
工作单位
中铁十五局集团七公司
工程名称
神池南高层单身公寓
职称职务
工程完成时间
总工程师或
技术负责人签字
签字时间
内
容
提
要
针对钻孔灌注桩在湿陷性黄土和圆砾夹层中钻进和灌注过程中可能出现的问题，分析原因并制定控制预防措施。
公
司
初
评
意
见
采用该工艺成桩后试验结果说明在湿陷性黄土和圆砾夹层地质条件下采用此种施工工艺成桩，对钻孔中易出现的缩孔、塌孔等现象得到了有效的控制，取得了较好的效果。
单位盖章
2007年10月14日
圆砾夹层地质条件下钻孔灌注桩
成桩工艺
中铁十五局集团第七工程有限公司华北项目部段士清
摘要：
针对钻孔灌注桩在湿陷性黄土和圆砾夹层中钻进和灌注过程中可能出现的问题，分析原因并制定控制预防措施。
关键词：
钻孔桩圆砾夹层钻孔灌注成桩工艺
1、工程概况
神池南高层单身公寓位于山西省神池县，为神华集团朔黄铁路西煤东运的配套工程。
该工程基础采用钻孔灌注桩，工程桩总数243根，桩长30m，桩径600mm，单桩竖向极限承载力4350KN。
地基土由湿陷性黄土和粉质粘土组成，地下水位高，土体结构差，含砂量高，且极不稳定，而且地表下约6m处有一层厚约6m粒径为20～500mm的圆砾层，在较深处还有零星孤石，给桩基的施工带来了很大的困难。
地基土特征见表一：
表一：
地基土特征表
岩土编号
岩土名称
层厚（m）
天然含水量ш（%）
重力密度г（kN/m3）
天然孔隙比e
塑性指数Ip
液性指数IL
压缩模量0.1-0.2（MPa）
承载力标准值fk（kpa）
1
湿陷性黄土
2.0~4.9
16.6~20.0
18.3~20.2
0.582~0.768
8.0~9.9
0.03~0.31
5.33~12.81
100
2
新黄土
2.0~5.0
17.2~21.8
19.6~21.6
0.466~0.674
7.0~9.7
0.18~0.59
5.29~12.40
120
3
圆砾
4.9~7.4
500
4
粉质粘土
3.1~6.0
19.0~30.0
19.4~20.9
0.544~0.829
10.0~15.2
0.16~0.66
6.72~10.21
200
5
粉土
1.7~4.1
19.2~23.6
19.9~20.9
0.542~0.677
9.2~9.9
0.26~0.66
7.62~14.02
220
6
粉质粘土
5.9~7.0
21.8~30.7
18.8~20.6
0.615~0.891
10.4~14.4
0.27~0.87
6.61~14.55
250
7
粉质粘土
3.7~4.5
17.9~22.4
20.5~21.2
0.507~0.608
10.1~13.3
0.07~0.26
7.44~9.43
260
2、施工准备
2.1、钻机选择
本工程施工钻机若单一采用回转钻，则圆砾层无法穿透；若单一采用冲击钻，不但钻进速度较慢，且极易塌孔。
经比选决定采用“冲击+回转”的工艺，冲击钻为太原矿机厂生产的CZ-30，冲击频率为40次/min；回转钻为山东滨州市锻压机械厂生产的FGSL-300，转盘转速为52r/min。
在地表面至圆砾层底用冲击钻头冲击造孔，击穿圆砾层后，冲击钻机移位，再改用回转钻机钻孔至持力层。
2.2、桩位放样
采用全站仪坐标法进行桩的中心位置放样，放样后四周设护桩并复测，误差控制在5mm以内。
桩位用Φ10mm、长度35-40cm钢筋打入地面30cm作为桩的中心点，四周填混凝土进行护桩，以防止机械移位时破坏桩点。
四周的护桩能保证冲击钻转场、回转钻就位时准确恢复对中点。
2.3、钢护筒的埋设
护筒采用4mm厚钢板卷制而成，内径800mm，高度1.8m，上部开设1个溢流孔。
采用挖坑埋设法，埋深为1.5m，护筒底部和四周回填粘性土并分层夯实。
护筒埋设完毕后，护筒中心竖直线应与桩中心重合，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%。
3、钻进
3.1冲击钻进
3.1.1、钻机就位
就位前对钻孔各项准备工作进行检查，包括场地与钻机座落处的平整和加固，主要机具的检查与安装。
以避免在钻进过程中产生位移或沉陷，否则应及时处理。
冲击钻头中心位置准确，偏差小于1cm。
3.1.2、冲击钻进
开钻时，在护筒下一定范围内应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。
由于地基土为湿陷性黄土和圆砾，极易塌孔，故钻进过程中采用红黏土造浆护壁，并经常对钻孔泥浆进行检测和检验，保证注入泥浆的密度为1.1~1.2，排出的泥浆密度为1.3~1.5，若不合格时及时纠正。
同时注意土层变化，在土层变化处捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。
钻机冲程根据土层情况分别而定：
在通过圆砾层时，采取高冲程（4~5m），如表面不平整，先投入粘土和小片石将表面垫平，再用十字型钻进，注意防止发生斜孔，坍孔事故。
注意均匀地松放钢丝绳的长度，在圆砾层每次松绳3~5cm，注意防止松绳过少，形成“打空锥”。
松绳过多，则会减少冲程，降低钻进速度，严重时会使钢丝绳纠缠发生事故。
为正确控制钻机的冲程，在钢丝绳子上涂油漆长度标志或绑扎一红布条为标记。
在土层每冲击1~2m用抽渣筒排渣一次，在圆砾层每钻进0.5~1m排渣一次，并及时向孔内补浆，以防亏浆造成孔内坍塌，同时检查成孔的垂直度情况，如发现偏斜应立即停止钻进，采取措施进行纠偏。
掏渣时，掏渣筒下入孔底取钻渣，每次4~5筒，或掏到泥浆内含渣显著减少，无粗颗粒，比重恢复正常为止。
对于变层处和易于发生偏斜的部位，应采用低锤轻击、间断冲击的办法通过，以保持孔形良好。
在冲击钻进阶段应注意始终保持孔内水位高过护筒底口0.5m以上，以免水位升降波动造成对护筒底口处的冲刷，同时孔内水位高度应大于地下水位1m以上。
在钻孔、排碴或因故障停钻时，应始终保持孔内有规定的水位和要求的泥浆相对密度、粘度。
处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外，对孔口加盖防护。
升降钻锥时应平稳，钻锥提出井口时应防止碰撞护筒、孔壁或钩挂护筒底部，装拆钻杆力求迅速。
冲透圆砾层后，应立即用抽渣筒将余渣掏除干净，冲击钻转场，回转钻就位。
3.2回转钻进
3.2.1、钻机就位
通过护桩恢复桩中位置，使回转钻机对中，同时保证钻机的平整稳固。
3.2.2、回转钻进
钻进时根据土层情况加压，开始轻加力，慢转速，逐步转入正常。
钻进同时注入泥浆护壁，控制好泥浆密度，防止塌孔。
部分孔位存在有较大的孤石，采用上下反复扫孔将故石挤入土体。
若无法挤掉孤石，则调用冲击钻机击碎处理。
3.2.3、检孔
钻孔至设计标高后，采用自制检孔器对桩径、垂直度和孔深进行检测，检孔器加工大样见图一。
检测时，将检孔器吊起，把测绳的零点系于检孔器的顶端，使检孔器的中心、孔的中心与起吊钢丝绳的中心处于同一铅垂线上，慢慢放入孔内，通过测绳的刻度加上检孔器3.6m的长度判断其下放位置。
如上下畅通无阻直到孔底，表明钻孔桩成孔质量合格，如中途遇阻则表明在遇阻部位有缩径或孔倾斜现象，则需重新下钻头处理。
图一：
检孔器加工大样图
3.2.4、清孔
清孔分两次进行。
3.2.4.1第一次清孔：
钻孔至设计深度，经检孔器检测合格后进行第一次清孔。
采用换浆法进行清孔，注入制备的泥浆，至换出的泥浆密度小于1.15~1.25时方为合格。
3.2.4.2第二次清孔：
钢筋笼、导管安放完毕，混凝土浇注前，进行第二次清孔。
采用正循环法进行清孔，清孔过程中，注意保持孔内水头，防止塌孔。
清孔后，沉渣厚度≤300mm，孔底500以内的相对密度≤1.25，黏度≤28s，含砂率≤8%。
3.2.5、不同钻机进尺情况比较见表二：
表二：
不同钻机进尺情况比较
钻机类型
设计孔深（m）
地基土分布
钻进时间（h）
成孔时间（h）
备注
冲击钻
30
6m湿陷性黄土
1
11
成孔较慢，
且易塌孔
6m圆砾层
3
18m粉质黏土
7
回转钻
30
6m湿陷性黄土
0.5
无法成孔
无法成孔
6m圆砾层
不进尺
18m粉质黏土
冲击钻+回转钻
30
6m湿陷性黄土
1
7
成孔较快，有效防止塌孔
6m圆砾层
3
18m粉质黏土
3
4、钢筋笼的制作与安装及导管安装
4.1、钢筋笼的制作
钢筋笼的加工和制作集中在钢筋加工场进行。
本工程每根锚桩钢筋笼的总长度为30m，根据原材的规格和吊机的起吊高度和起吊能力，分4节加工制作，每节长度为7.5m。
试桩及工程桩钢筋笼长度为15m，整体加工制作。
钢筋笼的制作采用加劲筋成型法，具体方法是：
制作时，按设计尺寸做好加劲筋（圆形箍圈），用石笔标出主筋的位置，把主筋摆放在平整的工作平台上，并用石笔标出加劲筋的位置。
焊接时，使加劲筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加劲筋标记，扶正加劲筋，并用木制直角板尺校正加劲筋和主筋的垂直度，然后点焊。
在一根主筋上焊好全部加劲筋后，人工转动钢筋骨架，将其余主筋逐根照上法焊好。
然后吊起钢筋笼放于支架上，套上盘条筋，按设计位置布好螺旋筋并绑扎于主筋上，再对整个钢筋笼进行加固焊接。
4.2、钢筋笼吊装
钢筋笼采用塔吊进行吊装，采用二点起吊的方法。
第一吊点设在钢筋笼顶部的加劲箍处，第二吊点设在骨架长度的中部偏下。
起吊时，先起第一吊点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。
待骨架离开地面一定高度后，第二吊点停止起吊，继续提升第一吊点。
随着第一吊点不断上升，慢慢的放松第二吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。
人工配合把钢筋笼扶正后慢慢放入孔内，同时解除第二吊点。
钢笼下放时严禁摆动碰撞孔壁。
当锚桩钢筋骨架下到钢筋笼顶部的加劲箍处，用φ48钢管穿过加劲箍的下方，将骨架稳定的支撑于孔口临时平台上，再按照上述方法起吊第二节钢筋笼。
轴线与第一节对准后，进行钢筋接头连接。
以此类推，直到全笼完成。
用4根ф20的钢筋与钢筋笼的主筋相焊接并与孔口型钢连接固定后，通过预埋在护筒四周的四个护桩打一道十字线，钢筋笼的4根定位钢筋再打一道十字线，通过二道十字线对钢筋笼进行定位。
二道十字线的交叉点如果在同一铅垂线上，则钢筋笼位置居于钻孔桩的中心。
二个交叉点在水平面上的投影的最大误差不大于20㎜。
定位合格后，通过护筒顶标高，推算钢筋笼入护筒深度并准确安装定位。
4.3、导管安装
4.3.1导管的选用和检查
导管采用直径φ220mm、壁厚6mm的无缝钢管，每节3m，底节3.5m，配1节1m，1节1.5m的短管，用以调节导管的长度及漏斗的高度。
导管的连接采用丝扣式。
并在两法兰盘之间垫有4~5mm厚的橡胶止水垫圈。
在下导管前，首先检查其是否损坏，密封圈、卡口是否完好，内壁是否光滑圆顺，接头是否严密。
再进行水密承压和接头抗拉实验，以检查导管的密封性能、接头抗拉能力。
4.3.2导管长度的计算和吊放
以实际孔底标高和孔口架之间的距离来配置需要导管长度，并欲留30-50cm的悬空高度。
拼装时要严格检查导管内壁和法兰盘表面，确保干净无杂物，变形和磨损严重的导管严禁使用，导管的吊放用吊机，要确保其居于孔的中心位置，下放速度要慢，防止卡挂钢筋笼骨架。
5、混凝土的灌注
导管下好后，要保证钢筋笼和导管的垂直度，防止导管挂笼。
根据孔内泥浆指标和沉淀层厚度进行必要的二次清孔，确保混凝土浇注的顺利进行。
首批混凝土的灌注应满足储料斗的底部要设置一道隔水栓，封底后导管有1.0m以上的埋深，导管内有一部分砼填充。
。
在灌注时，用灌桩机的主勾吊起储料斗，与导管相连接，把隔水栓堵放在其底部，向斗内注满混凝土后，用吊机副勾钢丝绳把隔水栓快速提出，使混凝土在很短的时间内降落到孔底，完成封底工作。
随后，连续、紧凑的进行灌注，严禁中途停工。
在灌注混凝土的过程中，每灌注一盘后，及时用测绳检测混凝土面的上升高度，计算出导管在混凝土中的埋深，一般情况下导管的埋深控制在2~6m，即拆导管前埋深不大于6m，拆导管后埋深不小于2m。
每次拔管一根，每根导管的长度为3m，要遵循“勤拔少拔”的原则，不能通过增加导管埋深来每次拔两根或两根以上的方法来减少拔管次数。
当混凝土灌注到距桩顶设计标高还有4.5m左右的距离时，现场技术人员及时的计算出还需要的混凝土数量，并通知拌和站按需要量拌制以减少浪费。
为保证桩顶砼质量，施工中桩顶比设计标高超灌60cm，同时用“掏筒”探测砼质量，确认合格后方可提出导管，结束混凝土的灌注工作。
6、成桩情况及试验结果
采用上述工艺，成桩后抽测3根桩做静载试验，单桩竖向抗压承载力特征值Ra≥2175kN，满足设计承载力要求。
加载试验结果汇总表见表三：
表三：
静载试验加载试验结果汇总表
试验编号
试验桩号
桩径mm
入土桩长m
单桩极限承载力
单桩承载力特征值kN
最大沉降量mm
承载力特征值对应沉降量mm
1
156
600
30
4350
≥2175
7.85
3.49
2
228
600
30
4350
≥2175
7.54
2.43
3
70
600
30
4350
≥2175
13.08
4.22
本工程共施工钻孔桩243根，100%进行低应变检测：
其中95%成桩完好符合设计要求，5%有轻度缩颈但不影响原设计强度。
试验结果说明在湿陷性黄土和圆砾夹层地质条件下采用此种施工工艺成桩，对钻孔中易出现的缩孔、塌孔等现象得到了有效的控制，取得了较好的效果。
参考文献：
[1]《建筑施工手册》（第四版），中国建筑工业出版社：
666~673；
[2]复杂地质条件下钻孔灌注桩成桩实例作者：
陈伯明
升级会员 