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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流旋挖成孔灌注桩在武汉轻轨项目中的应用.精品文档.旋挖成孔灌注桩在武汉轻轨项目中的应用摘要本文根据武汉轻轨一线二期四标土建工程车站部分桩基的施工经验,对钻孔设备的选型、旋挖成孔施工工艺、钢筋笼制安、水下砼的浇筑及施工中采取的技术措施和质量监控要点进行了较全面的总结，对本工程后续桩基质量的提高具有重要的作用，同时对今后同类工程的施工具有指导意义。关键词桩基工程 旋挖钻机 施工工艺 质量监控1、工程概况武汉市轨道交通一号线二期工程四标段正线长1.751km、出线长0.58 km，含一个舵落口高架车站。线路从额头湾站起至舵落口站止（含舵落口站），线路
2、沿里程前进方向于东西湖大道及工农路布设。本标段基础均为桩基，桩端持力层均设在中密密实状态粉细砂、中砂、卵砾石夹中粗砂等压缩性低、承载力较高的土层（基本承载力220Kpa以上）；当钻孔桩桩底进入中风化含粉砂泥岩（13-2）时按柱桩设计，当钻孔桩桩底进入其它非岩石土层时按磨擦桩设计。本标段钻孔灌注桩设计有180、150、125、100和80五种桩径，共计369根，由于拆迁影响，前期只能施工车站及部分正线桩基共计74根，桩长4157m，桩径0.81.25m。2、地质条件本工程地貌属长江左岸I级阶地及汉江左岸I级、级阶地，拟建工程沿线场地以道路为主，地形较为平坦。主要地层有第四系全新统冲积粘土和粉质粘
3、土、粉土、粉砂互层，局部夹淤泥质粉质黏土，承载力特征值fak=80130KPa，压缩模量Es=27MPa。中下部粉细砂、中砂、中粗砂夹卵砾石、卵砾石夹中粗砂层，承载力特征值fak=180700KPa，压缩模量Es=1528MPa，该层层位相变大，局部夹有粉质粘土透镜体，强度较低。下伏志留系中统坟头组粉砂质泥岩，强风化中风化，承载力特征值fak=4001300KPa，天然湿度极限抗压强度标准值fak=0.722.1Mpa。冲积一级阶地区内中、下部分布的砂性土层，为主要地下水含水岩组，赋存地下承压水，渗透系数是下大上小，补给充裕，与长江、汉江为互补，水位动态具季节性变化，水量较丰富，孔隙承压水水头
4、标高变化幅度在35.0m之间。地下水较丰富，水位埋深0.53.1m。地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。3、工程特点1）施工场地狭长，74根桩集中在宽22m、长150m的区域内，桩的密度大，同时施工场地紧张，安全文明施工要求高。2）桥桩施工有较大的难度，场区表层为软土，地层分布极不均匀，淤泥及淤泥质亚粘土厚,孔壁稳定性差，易产生超径现象，钻孔难度大。3）桩墩间距大，钻机移位频繁，设备转场及施工准备工作量大。4、钻孔设备选型根据上述工程特点，本工程采用FR622C旋挖钻机进行施工，该钻机配备有大功率柴油发动机，钻深达60m。其工作原理是：利用钻机上自带大功
5、率液压动力产生回转扭矩，通过伸缩插接式钻杆带动底部旋挖斗一起转动切削土体，切削下来的土体装满旋挖钻斗时，可以及时、快捷地将钻斗提出孔底，将土直接卸置于专用翻斗车内运至碴土堆放点，再重新下入孔内切削土体。该类钻机与回循钻机相比，具有如下优点：1）移位方便。该钻机通过履带可自行移动，而回旋钻机移位需用吊车，因此施工长线形分布的桥桩时可大大节省辅助时间。2）扭矩大。该钻机最大扭矩可达17.2tm，而回旋钻机扭矩仅为1.7 tm，增大了10倍，因此钻进时不惧怕地下障碍物，尤其是遇复杂地层（砾石、卵石）时，可轻松穿过，不致发生憋车、埋钻、卡钻等孔内事故，同时钻进速度可大大提高。3）下钻具方便、快捷。使用
6、五节伸缩式钻杆，提、下钻具方便，机械化程度高，不必人工加钻杆，因此成孔时间短。效率相当于34台回旋钻机。4）使用旋挖钻斗，可直接将切削下来的土体装入钻斗，从孔底取出，减少泥浆使用量，这样一方面可以避免大量使用泥浆易造成施工现场泥泞不堪现象，另外也可以减少泥浆排污量，节省费用。5）施工质量有保证。与回旋钻机相比，成孔速度快，因此可以减少孔壁泥皮过厚及孔壁土体疏松造成的桩侧摩阻力降低，做到优质高效施工。5、旋挖成孔施工工艺5.1钻机定位首先定出桩位中心，放出十字线并挂线，测定原地面标高，钻机第一次就位打孔、扩孔并安放钢护筒。钻孔桩的护筒是保护孔口、防止孔口泥土坍陷的必要措施，也是控制定位、标高的基
7、准点。本工程选用大于桩径100mm、厚4mm、高2m的钢护筒，埋设后四周用粘土填实，以确保护筒稳定牢固。重新复核桩位正确、护筒埋设符合要求，钻机第二次就位，钻机定位要求钻头中心准确、回旋盘水平、钻杆垂直、钻机稳固，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。钻头中心与护筒中心的允许偏差不得大于50mm。5.2泥浆制备钻孔桩泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力，以确保孔壁稳定，所以泥浆的相对密度起到保持这种压力差的关键作用。如果钻孔中的泥浆相对密度过小，泥浆护壁就容易失去阻挡土体坍塌的作用；如果泥浆的相对密度过大，则容易使泥浆产生堵塞甚至使砼的浇筑产生困难，使成桩质量
8、难以得到保证。同时泥浆在清孔过程中起到挟带钻碴的作用，要充分发挥泥浆的作用，其指标的选取非常重要。这就要求在实际工程中，根据具体情况，合理地控制不同土层中泥浆的指标，必须按要求测试进、出口泥浆指标，发现超标及时调整。本工程采用膨润土制备成泥浆进行护壁。泥浆配比为水：膨润土：碱360kg：36kg：1.6kg，膨润土矿物成分：SiO2为65%，AL2O3为15%，Fe2O3为2.6%，CO2为1%，MgO为1%，细度为260目。泥浆配备量为1.52.0倍钻孔体积，泥浆指标要求如下表：泥浆指标比重（g/cm3）粘度（S）含砂量（%）旋挖入孔泥浆1.101.2017204清孔泥浆1.10172025
9、.3钻进成孔本工程在土层及强风化岩层采用筒式钻头成孔，在中风化及弱风化岩层采用短螺旋钻头钻进，筒式钻头出碴成孔。在孔内将钻头下降到预定深度后，旋转钻头并加压，将旋起的土挤入钻筒内，待泥土挤满钻筒后，反转钻头，将钻头底部封闭并提出孔外，自动开启离合装置，钻头底座打开，倒出弃土。在钻进过程中或将钻头提出孔外后，向孔内注浆，确保泥浆面高出地下水位1m并不低于护筒底部。成孔前必须检查钻头保护装置、钻头直径、磨损情况，钻进过程中对钻头磨损超标的及时保径或更换。根据地质情况控制进尺速度：硬地层慢、软地层快；易缩颈的地层中应适当增加扫孔次数；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用慢转速钻进并适当
10、增加泥浆相对密度和粘度。钻进参数：转速2545转/分，钻压10100KN。成孔过程按确定的参数施工，并作好成孔参数的记录。5.4一次清孔成孔达到设计的深度时，监理工程师验收合格后，方可进行第一次清孔。测试泥浆指标，发现超标及时调整。然后将钻头放入孔底扫孔，捞支沉渣，清孔必须彻底。清孔结束，自检合格后与监理工程师共同进行孔深测量，作为第二次清孔后测沉淤的依据。6、灌注桩施工工艺6.1钢筋笼制安旋挖钻的一个显著优点就是成孔快，且成孔后沉渣少。所以只要钢筋笼制作、安装上采取合理措施，避免安装时钢筋笼刮伤孔壁，就可大大降低沉渣厚度，有效防止塌孔。因此要严格控制钢筋笼外径和直线度，合理采取控制钢筋笼保护
11、层的措施。本工程设计采用弧形钢筋控制保护层，也可采用圆柱形砂浆垫块来代替。钢筋笼的吊装采用扁担起吊，保持笼轴线重合，避免过大变形。入孔时人工配合，使钢筋笼始终保持垂直状态，对准孔位徐徐下放，避免碰撞孔壁，禁止晃动和强行冲击下放。6.2下导管导管要定期进行水密性试验，按规范要求计算压力值。下导管前要检查是否漏气、漏水和变形，是否安好密封圈。导管要依次下放，全部下入孔内后，先放到孔底，以便核对导管长度及孔深，然后提起3050cm，进行二次清孔。6.3二次清孔测试进、出口泥浆指标，调整到确定的参数，用无收缩水文测绳、标准测锤测沉淤值，端承桩孔底沉渣厚度控制在小于50mm，摩擦桩孔底沉渣厚度控制在小于
12、150mm。本工程二次清孔采用高压泥浆泵进行正循环清孔，如达不到要求采用空压机进行。禁止采用筒式钻头进行清孔，以防损坏钢筋笼或造成塌孔现象。6.4水下砼灌注水下砼的灌注是最后一道关键工序，施工质量对桩基质量至关重要，必须注意以下几点：1）保证导管的质量：导管选用直径300mm的无缝钢管，底下一节长4m，中间每节长2.6m，顶上一节长1.5m，丝扣连接，具有良好的密封性及较强的刚度；使用前检查丝扣是否损坏、导管内有无残物、导管是否变形；下导管时带好密封圈，确保导管密封；导管底部距孔底30cm。2）砼拌合必须均匀，坍落度控制在1822cm，首灌砼的量通过计算确定，必须保证导管埋深80cm以上，砼封
13、底成功，大料斗的体积满足首灌砼量的要求。3）设置隔水塞：隔水塞选用球胆，其外径比导管内径小2025mm，在灌注前将其充气置于导管内泥浆液面处，再在灌注漏斗口放一直径大于导管内径的圆形铁盖板。4）砼浇筑必须连续作业，严禁中断；浇筑过程中应有专人控制、记录，以防导管提升过快或埋入过深，造成断桩，导管埋深控制在26m。5）桩顶砼标高应比设计值高50100cm，以确保桩顶砼的质量。7、技术措施及质量监控要点7.1人员的监控钻孔灌注桩属特殊工序，要确保桩基的质量必须保证施工人员的技能及其工作责任心。7.2材料的监控本工程所用砼全部采用商品砼，要保证砼的质量必须对砼供应商的相应资质、证件、供应能力、质量检
14、测设施、诚信度等进行审查后确定，同时施工过程中要进行原材料、配合比及现场坍落度的监控。钢材及焊条等选用业主指定的品牌，建材供应商必须具有相应的合法有效的相关资质、证件和相应的供货能力，同时着重考查其诚信度，材料进场后核查合格证并按规范抽检。7.3泥浆指标的监控成孔时泥浆比重过小可能产生塌孔，过大则可能造成桩体夹泥砂，重则造成断桩，根据地质勘察资料在规范允许范围内按设计要求通过试成孔确定泥浆比重、粘度、含砂率及沉淀量（稳定性），并在施工过程中严格控制。7.4成孔质量监控通过试成孔掌握施工场地稳定性、成孔时间、配置泥浆原料、泥浆配比及指标、钢筋笼安装时间、清孔次数及时间、砼灌注时间等，用以指导正式
15、施工后相关工序的作业安排。开始施工的几根桩在灌注砼至孔口上部时出现超灌现象，分析原因是护筒侧壁渗漏造成扩孔，基坑开挖后发现桩头扩大，后用粘土掺少量水泥在护筒外壁处夯实，后面施工的桩没有出现上述问题。为防止成孔期间发生穿孔、坍孔等质量事故，必须采用4d的隔孔施工工艺，如发生坍孔，可用事先储备的粘土和碎石（直径20mm）按5：1回填至坍孔以上0.5m处后重钻，若坍孔严重可用小沉井方式处理。根据不同土层情况对比地质资料随时调整钻进速度能有效防止缩颈现象。对于朔性土层遇水膨胀造成缩径：加快成孔速度度加大泥浆比重及粘度。如出现缩孔则采取上下反复扫孔以扩大孔径。施工期间经常复核钻头直径，如发现磨损超过10
16、mm及时调整。7.5钢筋笼制安质量监控钢筋笼的直径、长度和制作质量应按设计和规范要求验收。吊放过程中在起吊点增设吊杆增加吊点受力面积，对称设置起吊点调整垂直度。同时逐节验收钢筋笼连接质量，吊放时不得碰撞孔壁。钢筋笼接长时在确保连接垂直的基础上加快焊接速度，在吊车能力允许的范围内尽量增加钢筋笼制作长度以减少接头，尽可能缩短沉放时间以减少孔底沉渣量。为确保钢筋笼标高符合设计要求，要控制好吊环长度。7.6砼灌注质量监控灌注砼前必须检测孔底0.5m内的泥浆指标符合要求，导管0.61.0Mpa水压试验合格，砼灌注时间控制在砼初凝时间内。安排专人测量导管埋深及内外砼高差并作好记录，当发现钢筋笼有上浮迹象，应立即停止灌注，在准确计算导管埋深和砼面标高并提升导管后再继续灌注。当后续砼出现间歇，漏斗中的砼下落后应上下抽动导管，一是加速砼下落，防止堵管造成断桩；二是增强砼的密实性，从而提高桩基承载力。8、结语总之，桩基工程属特殊工序，不可预见因素较多，须根据不同地质情况灵活掌握，主要控制好成孔工艺、钢筋笼制安、水下砼灌注等关键环节，就能控制好成桩质量。本工程目前完成的74根桩除1根为II类桩外，其余均为I类桩。另外，旋挖钻机在市区施工具有较好的综合效益，尤其对含有2550cm石块的土层比回旋钻机更具优越性，它具有成孔孔壁稳定且摩阻系数大、清孔彻底、成孔速度快、自动化程度高、环境适应性强等优点。