杭州湾新区桥梁钻孔灌注桩施工工艺探讨.doc

杭州湾新区桥梁钻孔灌注桩施工工艺探讨

摘要：本文针对杭州湾新区桥梁钻孔灌注桩施工因处于粉砂土层及地下水位偏高等不利情况下造成缩孔、断桩、卡钻、露筋等病害现象的问题进行探讨，并结合试验桩的经验从施工工艺方面提出措施，以确保桩基施工质量。

前言：
杭州湾新区地貌上属滨海相冲积平原，地质条件相对复杂，在桥梁桩基施工过程中，经常出现断桩、缩孔、卡钻、露筋等病害现象，面对不利施工条件，建设各方多次组织召开方案论证会、专家研讨会，并通过试验桩摸索行之有效的施工工艺，经过不断探索与努力，现采用的施工工艺已基本完善成熟，目前钻孔灌注桩的质量控制已得到有效控制。本文就是在试验桩有关数据成果和大量施工实践基础上，对钻孔灌注桩的施工工艺进行一些探讨，以供有关技术人员参考。
本区域范围内的地质基本情况
本工程区域地层结构以亚粘土和粉砂及亚粘土和细粉砂互层为主。亚粘土层内粉土含量较高，并夹粉砂，且处于软~塑状，地层情况相对复杂。地下水主要为赋存于上部亚粘土中的潜水、受大气降水及地表水补给的影响。下图为区域内较为典型的五金大道三号江桥地质情况柱状图：

区域的地质构造对钻孔灌注桩施工的影响
1.由于滨海相冲积平原地质构造形成的特点，地层主要构成是粘土、粉土及粉砂土，孔隙比大，透水性能比较好，而且还具有遇水膨胀的特点，在砂类土层中约20米左右位置极容易引起缩孔。
2.粘性土的成分比较少，在钻探过程中泥浆漩涡的扰动容易引起塌孔。
3.由于该土层的透水性能比较好，一旦与地下水形成水头，容易产生潜水，这就是产生流砂现象的主要原因。
4.在粉砂类土中进行钻探，泥浆中的含砂率提高很快，由于本地层中的粉砂颗粒直径很小，在泥浆中呈悬浮状态不容易沉淀，此时泥浆中的比重甚高、含砂率偏高，促使泥浆起不到良好护壁作用，在灌浆时混凝土的置换也会产生困难。
三、针对杭州湾新区桥梁桩基施工中的不利地质条件的现状，通过试验桩的工艺改进成果及实践积累，现提出相应的对策措施如下：
1.应做好钻孔灌注桩施工必要的施工准备。首先编写合理的施工组织设计，对施工人员进行技术交底必不可少。并在施工现场开挖三级泥浆池，即沉淀池、循环池和储备池，准备好足够的符合要求的黄土和陶土原料，人工配置优质泥浆和管理好泥浆。为使配置泥浆能重复利用，且使泥浆中悬浮的粉砂颗粒沉淀或过滤掉，必要时配置泥浆过滤泵。
2.泥浆管理在施工质量控制中起到关键作用
在钻孔灌注桩的施工过程中，为了防止坍孔，稳定孔内水位及便于携带钻碴，采用高塑性粘土或膨润土和水拌和制备成泥浆进行护壁，泥浆主要作用除了利用它大于水的相对密度，增大静水压力对孔壁产生支撑作用外，还会在孔壁形成一层泥皮层，促使孔壁胶结，隔断孔内外水的互流，从而防止坍孔。为了保证泥浆的质量，现场必须加强对泥浆性能及各项指标的检测，随时调整泥浆的有关指标。本工程对泥浆指标的要求如下表：
砂性土泥浆性能指标要求
相对密度(g/cm3)粘度（S）静切力（Pa）含砂率(%)胶体率(%)失水率（ml/30min）酸碱度PH1.2~1.454.9~283~5<8~4>90~95<158~10从试验桩的经验来看，开孔前制成的泥浆比重宜控制在1.30g/cm3以下，在亚粘土与粉砂土互层中钻进时，泥浆比重宜控制在1.30~1.40g/cm3，在粉砂、细粉砂土中钻进时，泥浆比重宜控制在1.40~1.45g/cm3。当泥浆比重过大，含砂率过大时，应及时进行泥浆置换，方法是先将沉淀池中的泥浆排空，循环池中的泥浆也排走一部分，然后用储备池中的泥浆补充到循环池中即可钻进。
3.成孔过程中的质量控制要点
通过试验比选，选用GBS-15型钻机比较适宜。钻头匹配宜同设计桩径，过大或过小均不适宜，钻头的刚度要保证，以减少扰动。护筒长度应在2.5~3m，且在埋设时，周边必须用粘土填实固定。为提高水头，护筒口应高于地下水位2.5~3m以上，尽可能保持泥浆面高度，以增加泥浆对孔壁的压力，增加护壁能力。在钻孔过程中也应注意控制钻进速度，首先开钻时采用慢钻慢进的方法对原孔壁反复扫孔，在粉砂层时也应采用慢钻慢进的方法，以提高护壁质量，减少扰动，防止坍孔和流砂的发生。另外，针对上部孔段钻进中易产生的提钻时的“卡钻”现象，应边打孔边提钻，必要时采用二次成孔法。
4.成桩过程中的质量控制要点
成孔后，应加快施工节奏，控制工序间的时差，尽可能缩短间隔时间，如下钢筋笼、下导管、二次清孔等。钢筋笼每节长度宜在10m以上，接头宜采用冷挤压接头。吊装钢筋笼时必须保持垂直，以防碰撞孔壁，待放钢筋笼、下导管等各项工序完成时，应进行二次清孔，二次清孔主要以降低泥浆比重为目的，清孔时间控制在2~3小时以内，清孔时回浆均采用回浆池中的优质泥浆，灌注前的泥浆比重控制在规范要求以下。首批灌注混凝土的数量应