泥浆护壁旋挖成孔灌注桩施工技术.doc

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泥浆护壁旋挖成孔灌注桩施工技术
摘要：文中结合施工实践，详细总结了旋挖钻机在泥浆护壁成孔灌注桩施工技术。
关键词：旋挖钻机 泥浆护壁 灌注桩 成孔
0 引言
旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺”，这项施工技术能在保证工程质量的前提下提高工作效率，而且不会造成严重的尘土泥浆污染。它主要是采用国际先进设备—旋挖钻机施工，自动定位，垂直旋孔，能保证成孔质量。这项施工技术具有很高的自动化程度及钻进效率，旋挖斗能子啊短时间内迅速穿过各种含石量少的复杂地层，凭借这些技术优势，旋挖钻孔灌注桩技术可广泛应用到桩基施工尤其是城市桩基项目施工中。
1 工程概况
某铁路工程，基础为桩基为钻孔灌注桩，桩径分别是1000mm、1200mm、1500mm。桩长18～20m不等，共计376根。地质情况：土层自上而下依次为，杂填土厚8～9.2m，灰黄色-灰黑色，以砂岩块、煤渣为主，稍湿、稍密，细砂层:6.3～9.5m浅黄色，成分以石英、长石为主，局部夹有中砂、砾石，稍湿、饱和，稍密-中密.圆砾层:厚2.4～4.0m，灰黄色，成分以砂岩、页岩、石英岩为主，中密.砂岩层:厚1.2～5.0m，黄绿色-青灰色，成分以石英、长石为主，强风化-弱风化。持力层为圆砾层，进入圆砾层的深度大于或等于桩深直径。
2 桩基施工方案的选择
桩基工期只有45天，且面对复杂地质情况，功率为55kw，在目前地质情况下，一台冲击钻冲击钻每天成孔0.5个，在规定工期内，需要17台冲击钻，用电功率为935kw，配发电机成本高，由于供电段只能提供200kw的施工用电能力，因此此种方案不可取。
一台全自动状态好的旋挖机24小时成孔可以达到20个，加上清渣、安装钢筋笼、安装导管、水下混凝土浇筑的时间影响，每天可以成桩5个。旋挖机的动力为柴油机，无需用电，这样解决了电力不足的矛盾。但是在杂填土层，旋挖机面对石块无能为力。根据这种情况，杂填土的块石采用人工挖孔，混凝土护壁。保证足够的人力，人工挖孔清理块石的半成孔数量大于等于旋挖机的成孔数量，这样既能保证工期又能解决电力不足的问题，由于施工速度快，降低了成本。综上所述，选择杂填块石层采用人工挖孔，其余地层采用旋挖机成孔，泥浆护壁，水下混凝土浇筑成桩。
3 施工工艺与技术控制
3.1 钻机定位 根据施工规范对桩位进行复核，埋设好护筒，并测定地坪和护筒的标高以后，才能安排钻机的位置。根据“水平、垂直、准确、稳固”的要求对桩机进行定位，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。
3.2 泥浆制备 为避免钻孔灌注桩在施工过程中发生坍孔，稳定孔内水位及便于挟带钻碴，通过澎润土制成泥浆进行护壁。泥浆护壁主要依靠地下水和泥浆间的压力差来对水压力进行有效的控制，从而保证孔壁性能稳定，而泥浆在维持压力差的过程中发挥着重要的作用。若钻孔中泥浆的比重达不到设计要求，则在阻挡土体坍塌的问题上，泥浆护壁就很难发挥其应有的作用；泥浆比重若超出了设计要求，则极易堵塞泥浆泵，严重时会影响混凝土的置换，这样就无法确保成桩质量。选择何种指标往往决定着泥浆作用的发挥。以本工程现场施工情况为例，只考虑细砂层和圆砾层，综合考虑选择泥浆的比重为1.15。
3.3 钻进成孔 成孔前，一定要对钻斗保径装置进行检查，重点检查钻斗的直径及其磨损情况，施工时检查并及时更换磨损程度较大的钻斗。
成孔中，根据设计的参数开展施工活动，并指派专人对地质特征、机械设备损坏、障碍物和钻进深度等成孔参数进行记录，且要保证参数记录清晰、准确、及时。
旋挖钻机配备电子控制系统，这样能随时检测钻杆的垂直度，并对不符合要求的垂直度进行合理的调整。自动调整钻杆的垂直度。值班对孔人员指挥操作手将旋挖钻斗对准护筒的中心，操作手按操纵杆，观察电脑盘，当复位为零时，表明钻杆垂直于孔径中心。钻孔时，操作人员必须参照当地的地理条件来确定进尺速度，即从硬地层向软地层钻进，允许对钻进速度进行合理的调整；如果软地层变成了硬地层，则要严格限制钻进速度；在易缩径的地层中，为避免出现缩径现象，必须确定以个合理的扫孔次数；通过快转速钻进的方式进行硬塑层的钻进施工，这样能保证钻进效率；通过慢转速慢钻进的方法进行砂层钻进施工，泥浆的粘度及其比重可提高些。根据施工规范对进口泥浆指标和出口泥浆指标进行检查，以免出现超标现象。
成孔深度满足施工要求时，本工程成桩的深度为地面至圆砾层＋进入圆砾层桩深直径。第一次清孔要在监理工程师验收后进行。
3.4 一次清孔 为防止出现泥浆指标超标现象，必须对泥浆指标进行检测。检测后，钻头要放入孔底扫孔，将沉渣捞走，然后彻底清孔。完成清孔并经过自检后，再和监理工程师一起测量孔深，测量数据就是第二次清孔后对沉渣进行检测的依据。
3.5 钢筋笼制作安装 成孔快、沉渣少是旋挖钻机的作业优势。因此，制备和装设钢筋笼时，为避免孔壁被钢筋笼刮伤，应该采取一定的预防措施，从而减少沉渣厚度，避免塌孔的出现。操作人员在施工过程中，应该严格按工艺流程来制作钢筋笼，其外径即直线度是关键的制作步骤，另外还要保证主筋搭接、纵横筋交叉点的焊接质量。鉴于此，施工人员应该对钢筋笼保护层垫块的设置进行检查。该项目施工过程中，必须沿钢筋笼设置一组圆柱形砂浆垫块，每组之间保持2米的间距，一组四个，呈90°均匀放置，这样就能有效防止孔壁被钢筋笼刮伤，同时也能正确摆放钢筋笼，确保混凝土保护层均匀。
吊装钢筋笼时，必须是3点起吊，使笼轴线重合。入孔时，钢筋笼必须垂直于孔位稳定、缓慢地放置。吊装过程中尽量不让钢筋笼与孔壁发生碰撞，而且切忌使其晃动或快速下放。
3.6 下导管 导管要定期进行水密性试验，下导管前要检查是否漏气、漏水和变形，是否安放了“o”形密封圈。止水栓选用等于导管内径的皮球，防止泥浆倒流，稀释混凝土。在混凝土浇筑过程中，皮球从导管冲出，浮出泥浆表面，当泥浆液面上升至护筒顶端以下20cm时，将皮球取出，以便下根桩再用。
导管要依次下放，全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深，然后提起30～50cm。
3.7 二次清孔 测试进、出口泥浆指标，调整到确定的参数，用无收缩水文测绳、标准测锤测沉渣值，一般控制在≤5cm范围内。如果发现沉渣厚度超过5cm，将导管用起重机提起，再用旋挖机清孔，用测绳测量沉渣的深度，小于5cm，再下钢筋笼和导管。
3.8 水下混凝土浇筑 水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序，施工质量将严重影响灌注桩的质量，所以在施工中必须注意以下几点:
①导管必须严密，长度适中，保证底端距孔底30～50cm。②混凝土拌和必须均匀，坍落度控制在18～22cm，首批混凝土必须保证封底成功。③混凝土浇筑必须连续作业，严禁中断浇筑。④浇筑过程中应有专人记录，以防导管提升过猛或导管埋入过深，造成断桩。⑤灌注桩的顶面标高应比设计值高50～100cm，以确保桩顶混凝土的质量。
4 结束语
和传统潜水钻机相比，将旋挖钻机的圆柱形钻斗提离泥浆液面的过程中，钻头下局部空间会处于“真空”状态，因为提升钻斗的过程中，护筒下部和孔眼相交处的孔壁极易受到泥浆的冲刷，导致护筒底孔壁坍塌，所以一定要根据施工要求回填并夯实护筒四周的回填土。
要对水文地质进行具体的分析，根据地质层理，对泥浆比重即钻进速度进行合理的调整，特别是要提前安排控制措施，以应对不良地层发生的各种状况。
钻孔灌注桩的施工质量属一项复杂的系统工程，上层结构的安全以及项目建设结束以后建筑物的沉降情况等主要取决于成桩质量。因为桩基础的施工工序比较不同于一般的工序，往往一次极小的失误就会引发大的质量事故，因此，施工时必须以预防为主，加强施工中的成孔、钢筋笼制作安装、水下混凝土灌注等过程中的各环节的管理，按照设计与施工技术规范的要求，及时解决施工过程中出现的各种问题。