桥梁桩基础施工的地质分析及钻孔桩施工方案

冯新军

(中铁一局集团有限公司 甘肃兰州 745000)

摘 要:本文结合哈密立交特大桥桩基础施工的实践对地质状况分析及相应钻进方法的选取进行了论述。此外,针对难以预见的地层条件,对预防和处理塌孔的方法及泥浆制备的特殊工艺措施进行了重点阐述,以供具有类似工程地质条件的桥梁桩基施工参考。关键词:地质分析 钻孔桩施工 泥浆制备 缩径处理中图分类号:U445.55文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)07(b)-0114-01

1 工程概况及地质状况分析

立交特大桥可以采用旋挖钻和反循环钻机1.1工程概况

作为钻孔机械,钻孔时必须采用泥浆护壁,哈密立交特大桥东起DK1281+196.61,保证孔壁稳定,提高成孔质量,增加桩基质西至DK1300+494.27,全长19.298km,共有量及稳定性,减少由于塌孔增加砼用量。我桥墩592座,桥台2座,架设箱梁584跨。连工区选取DK1290+500线路左侧,据线路续梁3跨,DK1291+528.75处连续梁位于20m的地方作为本次试钻的点位,具体对应搅拌站沿线路向西679m处,跨既有备用的墩号为286号墩,钻孔未用泥浆护壁,我运油铁路和X51366公路,DK1298+197.3们首先进行了清表,场地整平、碾压,保证处连续梁位于红星中学以西跨育英路,施工机械操作安全、平稳。

DK1299+927.73处连续梁位于西路军纪念馆以东以南连续梁跨红星西路。

3 施工中遇到的实际问题和采取的措施

本工程共有钻孔桩5079根,共分三种规根据本次试钻情况揭示,地下水位远格:1m、1.25m、1.5m,直径为1m钻孔桩远高于成孔桩底高程,且沙层和粉质粘土4563根,总长度221505m,其中最短的38m,分布地层较厚,在有水的区域极易发生塌最长的58m,采用的钢筋笼为A1笼,总高度孔现象,按照我们在京沪施工经验,如果采26.1m,单笼钢筋重:1177.447kg,钢筋总用泥浆护壁,成孔时间在1.5～2小时,本次用量:5372.690T,C45砼用量:173881.4m3。成孔共计用时3.5小时,大于泥浆护壁法施直径为1.25m钻孔桩454根,总长度工时间,不易加快施工进度,且在本次钻孔21799m,其中最短的43m,最长的55m,采用过程中发生大量塌孔现象,增加了出泥工的钢筋笼为B1笼,总高度26.1m,单笼钢筋程量,相应的砼用量将增加不少。如果不采1697.531kg,钢筋总用量:770.6793T,C45用泥浆护壁,按照钻孔时的塌孔情况来看,砼用量:24375.5m3,C40砼用量:2362.3m3。灌注砼时孔壁稳定性很难保证,这将对桩直径为1.5m钻孔桩62个,全部是60+100+60基成孔质量造成很大影响,对后续成桩后连续梁处,总长度3110m,其中最短的45m,的桩身质量检测带来麻烦。

最长的56m,采用的钢筋笼为C1笼,总高度塌孔的主要原因:(1)冲击锥倾斜使孔26.1m,单笼钢筋2548.9kg,钢筋总用量:壁受到撞击;(2)在松散砂层中的钻进速度158.032T,C45砼用量:5493m3。过快;(3)泥浆的相对密度不足或其它性能1.2地质状况分析

和要求不符合,导致孔壁没有形成坚实的开始试钻后由工程部部长蔡昌虎记录护壁层。

钻孔情况,具体钻孔情况如表1。

我们针对以上这些问题,提出了如下试钻揭示地层地质情况与设计图中较一些措施:

近墩位地质情况基本吻合,只有少量地段(1)在流砂或松散粉砂土中进行钻进含小卵石未能在设计图中体现,但是不影时,要对进尺速度进行控制,同时采用相对响机械选型及大的钻孔工艺。

胶体率、粘度、密度比较大的泥浆。将卵石、设计显示地下水深度应为15.65m,试掺片、粘土投入后,使用低冲程冲击,且将钻揭示地下水深度24m,由于试钻区域地下孔壁挤密。

水补给主要靠天山融雪补给,试钻时间为(2)把塌孔的位置判断明确,将粘质土2010年5月2日,天山雪并未大量消融,所以和砂的混合物回填至塌孔处以上1～2m,等地下水位较低。而且地下水位远远高于成回填物沉积密实后再进行钻进。

孔桩底高程,且沙层和粉质粘土分布地层(3)对钢筋骨架进行吊入时,要和钻孔较厚,在有水的区域极易发生塌孔现象。

中心对准垂直插入,避免触及孔壁。

(4)采用优质的泥浆进行护壁:要结合2 钻进方法的选择

地质条件将泥浆配合比做好。施工进行时,按照设计资料和试钻情况来看,哈密

制浆使用黄土,配合比为纯碱∶黄土∶水=0.

表1 兰新第二双线哈密立交特大桥试钻情况一览表

序号 深度 地层情况 地层出水情况 塌孔情况 1 0～10m 粘土夹杂少量细沙 无水 无塌孔 2 10～20m 大量细沙夹少量粘土 无水 有轻微塌孔 3 20～30m 沙、小卵石、粘土 24米见水 有塌孔 4 30～40m 粉质粘土 水量逐渐加大 有塌孔,且较严重 5 40～50m 粉质粘土 水量较大 有塌孔,且较严重 6 50～54m 粉质粘土 水量较大 有塌孔,且较严重 114

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25∶38∶100。若层构主要是砂性土,则加入纯碱,增大pH值,分散粘土颗粒,以增加粘粒表面的负荷,提供条件使粘土吸收外界的正离子颗粒,使水化膜厚度增加,使泥浆的稳定性和胶体率提高,失水量降低,提高泥浆的性能指标。

主要采用泥浆比重仪对泥浆的相对含砂率、粘度、密度进行检测,同时做以下控制:相对含砂率少于4%～8%粘度19～28Pa.s;密度1.2～1.45。如果泥浆的指标超标,要结合具体情况,使用具体的方法予以净化改善。清孔完毕后,主要对泥浆的三项指标进行控制:相对含砂率小于4%;粘度17～20Pa.s;密度1.05～1.2。如果超标,需净化改善,直到与规范要求相符合。

在实际的操作中,具体使用的粘土造浆和钻进方案为:在护筒的顶部距离护筒的底部1.5m处的位置,采用正循环钻进,并且朝护筒内投入粘土进行造浆,确保泥浆的比重达到1.2～1.4左右。在护筒底部的1.5m处位置,投入大量的粘土,使得钻头在此处只钻不进,以充分的搅拌造浆,确保粘土在护筒的底脚形成一个壳体,对护筒的底部形成保护。一定要保证充足的粘土供应,每一根桩对粘土的平均消耗量大

约是15～20m3。

在完成护筒底部的护壁后,开始采用反循环进行钻进,直到符合设计中要求的标高。在钻进进行的整个过程中,为了避免钻渣没有充分循环而重新进入到护筒的内部,使工作效率降低,一定要对泥浆进行经常性的清渣。

4 结语

相关的试验和类似的经验揭示出,应该足够的重视那些工程地质条件较为复杂的桥梁基础施工,同时采取相应的特殊措施进行处理。钻孔速度与桩体的质量会受到泥浆性能指标控制程度的影响,将泥浆性能指标控制好可以对塌孔事故的发生进行有效的预防。在进行钻孔桩施工时,首先要深入的分析该地区的地质状况和土层情况,对相应的钻进方法进行选择;其次要提前将预防准备做好,应对可能在实际操作中产生的问题,在意外情况发生时,必须及时的采取补救措施,使正常施工受到的不利影响得到最大限度的降低。

参考文献

[1]李锋,彭齐.盘锦-海城高速公路大辽河

大桥的地质分析及钻孔桩施工方案[J].岩土工程界,2003(12).

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