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1、灌注桩基础是目前高等级公路桥梁构造物经常采用的基础结构，常用的成孔方法有人工挖孔、冲抓钻机成孔、冲击钻机成孔、正反循环钻机成孔、旋挖钻机成孔等。1、工程概况山西太原绕城高速公路西北段汾河特大桥主桥为 9015090m 双塔单索面三跨预应力混凝土矮塔斜拉桥，结构体系为塔梁固结、塔墩分离，墩顶设支座。下部结构基础设计为直径 D=1.5m 的钻孔灌注桩，4、5主墩各布置 12 根，桩长为 50m，钻孔深度为 5560m 不等。2、工程地质概况该场地属冲积地段，河床地质土层由上而下主要为亚粘土层、砾砂层、圆砾层、卵石层。3、施工准备3.1、成孔方法选择通过对附近桥梁桩基施工情况的调查，根据本工程地质情
2、况，本桥先采用 3 台冲击钻机进行 5主墩桩基施工，然而施工至 4248m 处，3台钻机均出现进尺困难的情况，最慢时一天进尺不足 10cm。2003 年 3 月初，汾河主河道进行春浇放水，只能将 3 个孔位回填，暂停施工。4 月下旬重新开始主墩桩基施工，吸取前期冲击钻机进尺慢，施工周期长，费用高的教训，根据在 2 个主墩处补充地质钻孔资料，最后选择静态泥浆护壁旋挖成孔工艺。本工艺采用旋挖钻机用钻头将孔内渣土直接取出，并同时加注提前制备的泥浆护壁。该成孔方法不仅成孔速度快，而且具有沉渣厚度小、泥皮薄、造价低等优点，为目前在适宜地质中速度最快的成孔工艺。3.2、泥浆循环系统的布置施工场地设两个泥浆
3、池，容积不小于 150m3，泥浆中废弃部分要及时排放，沉淀物要及时清理。4、护筒埋设护筒有导正钻斗，控制桩位,隔离地下水渗漏，防止孔口坍塌，抬高孔内静压水头和固定钢筋笼等作用。埋设护筒前先放出桩位点，过桩位中心点拉十字线在护筒外 80-100cm 处设控制桩，然后在桩位处用钻头边刀挖一个比护筒外径大 20cm、深度比护筒略小 30cm 的圆坑。并在坑底填筑 20cm 的粘土，然后将护筒采用钢丝绳对称吊放进坑内，用水平尺（或吊线锤）校验护筒竖直后，并保证护筒中心与桩位中心位移不能超出 20mm，方可在护筒周围回填最佳含水量的粘土，分层夯实且要防止护筒倾斜。5、泥浆的制备5.1、原料及配比5.1.
4、1、膨润土：分为钠质和钙质两种。钠质费用较高，钙质则较为适中。膨润土泥浆具有相对密度低、粘度好、含砂量小、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。一般用量为水的 8%即 8 公斤膨润土可掺 100 公斤的水。对于粘质土地层，可降低到 3%5%。较差的膨润土用量为水的 12%左右。5.1.2、CMC：全名为羧甲基纤维素,具有使地基土表面形成薄膜而使之强化和降低失水率的作用。掺入量为膨润土的 0.05%0.1%。5.1.3、FCL：又称铁铬木质素磺酸盐，为分散剂，可改善混杂有土粉砂、砼及盐分等而使稳定液质的性能。可使钻渣颗粒聚集而加速沉淀，既达到重复使用
5、目的，又具有高质量性能。掺量为膨润土的 0.1%0.3%。5.1.4、碳酸钠：又称碱粉或纯碱。它的作用可使 PH 值增大，使粘土颗粒进行分散，粘粒表面负电荷增加，为粘土吸收外界的正离子提供了条件，可增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水率。掺入量为孔中泥浆的 0.1%0.4%。5.1.5、PHP:它的作用是使泥浆中的钻渣成为不分散的絮凝状态，因而泥浆循环到井孔外泥浆池时易于被清除出去，从而使泥浆能保持不分散的低固相、低相对密度、低粘度的优良性能。掺用量为泥浆液的 0.003%。5.1.6、孔内有渗漏时，应掺泥浆量的 12%的锯木屑；泥浆量 1.7%的稻草末或水泥。各种掺加剂宜先制成
6、小剂量溶剂，按循环周期均匀加入并及时测定泥浆指标，防止掺加剂过量。5.2、泥浆的制备5.2.1、调查地质及施工条件（1）、对地质柱状图的研究：a、是否有坍塌层；b、有无漏水层。（2）、地下水的调查；a、能否保证泥浆面高出地下水位 2 米以上；b、了解承压水层潜流水和无水层及地下水流速成；c、测定地下水盐分及钙离子的含量；d、PH 值测定。5.2.2、泥浆材料的选择（1）、水应为 PH 值为中性，钙离子浓度小于等于 100PPm，否则要掺入分散剂。（2）、膨润土由其产地不同而性能不同，应以经济适用为主。易受阳离子感染时，宜选用钙土。（3）、CMC 的选定，根据地层决定,粘度越高防漏效果越好。（4
7、）、根据膨润土选定分散剂。泥水分离的泥浆，选用能够减小泥浆凝胶强度及屈服值的分散剂。（5）、防漏剂的选定：一般认为防漏剂的粒径相当于漏浆层土砂粒径的 10%15%左右效果为最好。5.2.3、泥浆粘度的选定保持地层稳定的泥浆漏斗粘度（泥浆静止工法）地基条件 泥浆性能 对策 泥浆粘度经验值（S）烂泥地基 增大泥浆密度 高浓度膨润土浆 100 以上粘土层粉土层 低浓度泥浆 膨润土浓度 46%2033细砂粗砂层 脱水量中等 膨润土浓度 79%3238砂砾层 浓度高 CMC 降脱水量 膨润土浓度 810%50805.2.4、泥浆基本配合比的确定（1）、膨润土及 CMC 的掺加浓度：由地层决定粘度，推出膨
8、润土及 CMC 的掺加浓度。（2）、分散剂的浓度：为使泥浆形成良好的泥皮而使用分散剂时,泥浆浓度的减小可用膨润土或 CMC 的掺加量调节。（3）、防漏剂的浓度：漏失规模 防漏剂的混合掺加浓度小的漏失 棉花籽残渣粉未 0.51.0%中等漏失 碎核桃皮+棉花籽粉未 1%大的漏失 多种混合最大掺加浓度 5%若只有某一段漏浆可在进入该层后用粘土将该地层回填放置 12 小时后可重新钻孔。5.2.5、泥浆配制试验和修正泥浆是各种材料特性的综合产品，但它是否完全满足施工条件和地层情况，还要在基本配合比的基础上修正、调配,最后才能得到合适的施工配合比。要对泥浆的各种特性逐项试验：a、稳定性检验；b、对泥皮形成
9、性能的检验；c、对泥浆流对性的检验；d、对泥浆密度的检验。5.2.6、制备泥浆的方法（1）、搅拌机为高速回转式搅拌机，搅拌时间为 1015min。膨润土遇水混合后 3h 就有很大溶胀性，经过 1d 达完全溶胀；CMC 应先用清水溶为 1%3%的溶液再掺入到泥浆里就会很容易混合在一起5.2.7、制备泥浆的顺序：水膨润土CMC分散剂其他外加剂，由于 CMC 会妨碍膨润土的溶胀，所以要在膨润土之后放入。6、钻孔钻机就位前，应对钻也前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修。首先，使钻机按预定桩位就位，且使钻机停在硬实地面，调整桅杆偏差，保证桩位移，倾斜度不超标，并在成孔中间不定期检查调整
10、。由于旋挖钻机自身成孔工艺决定其造浆能力较差，故所用泥浆全部为提前 12 个小时预拌好的高级泥浆。根据汾河特大桥的地质情况采用的配比为水、臌润土、碱：CMC=1000：100：20：8 的比例，经搅浆桶搅拌一定的时间搅制而成，并随时根据地层情况做出适当的调整，泥浆性能指标能符合下列要求：比重 1.03-1.15，漏斗粘土 18-22，含砂率小于 3%-5%，胶体率大于 98%。随着施工的进展要及时对泥浆进行添制、净化，保证成孔、成桩的质量。该泥浆具有相对密度低、粘度好、含砂量少、失水率小、泥皮簿、固壁能力强、稳定性好，钻具回转阻力小，钻进效率高的特点。开始前先在护筒加入适量的泥浆以保证孔内水头
11、压力，即浆面最少高出地下水位 2m 以上，随着钻进深度的增加及时补充泥浆，保证孔内水头压力，防止坍孔。正常钻进过程中应注意以下事项：6.1 钻进时应根据土层情况掌握钻进速度：（1）、一般在粘土层采用泥钻，每钻进尺在 50cm 左右。（2）、在松散砂砾、砂层采用砂钻，每钻进尺在 40cm 左右（3）、在密实度较大的砂、卵石层宜先用岩石钻将密实的地层搅松，避免直接用泥钻、砂钻，损坏机具；对于无水或水位较低的干孔部位，可采用螺旋钻成孔，可大大提高成孔效率，并可提高工效，然后将松散的砂、卵石用砂钻提出。（4）、成孔中若遇见卵石层或松散层时应注意漏浆情况，必要时，可在漏浆部位回填粘土，堵漏或在泥浆中增加
12、防漏剂，避免泥浆流失，引起坍孔事故。（5）、因钻机结构及性能决定钻斗钻进时，钻斗要上下往复作业。如果护壁泥浆管理不善就可能发生塌孔事故。（6）、严格控制钻斗在孔内升降速度，因为如果快速地上下移动钻斗，那么水流将以较快速度由钻斗外侧和孔壁之间的空隙流过，导致冲涮孔壁，有时还会在上提钻斗时，在其下方产生负压，而导致孔壁坍塌，所以按孔径大小及土质情况来调整钻斗的升降速度。6.2 钻斗升降速度及空斗升降速度桩径（mm）钻斗升降速度（m/S）桩径（mm）空斗升降速度（m/S）700 1.0 700 1.21200 0.7 1200 0.81300 0.6 1300 0.81500 0.6 1500 0.
13、87、检孔钻孔中，须用检孔器经常检孔。检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于孔径的 46 倍。每钻进 10m，接近通过易缩孔土层（软土、软塑土层、低液限粘土等）或更换钻斗前都必须检孔。不可用加重压冲击或强撞检孔器等方法检孔。当检孔器不能沉到原来钻达的深度，或偏离大绳（拉紧时）的位置即偏移护筒中心时，应考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况，如不严重时可调整钻机位置或钻具继续钻孔；如严重时可回填粘土重新钻进。钻进达到设计标高经检验合格后即可终孔。8、钢筋笼制安汾河特大桥钢筋笼长度 52m，重量约 7T，节段之间为直螺纹套筒连接，钢筋笼在车间胎模上分节制造，并进行预拼编号，然后根据编号顺序
14、调至孔内安装。9、灌注水下砼9.1、导管吊装前进行试拼，检查接口连接是否严密牢固，若接口胶垫有破损，更换后使用。同时检查拼装后的垂直情况，根据桩孔的总长，确定导管的拼装长度。使用前，进行过球、水密及承压试验，试验时的水压，大于井孔内水深至少 1.5 倍的压力。吊装时，导管位于井孔中央，并在灌注前进行升降试验。9.2、复测孔底标高，检查沉渣的厚度，判断是否达到设计要求及满足灌注要求。满足要求后，方灌注砼。9.3、在导管上端连接砼漏斗，其容量必须满足储存首批砼数量的要求。开始灌注时，在漏斗下口设置砂袋，当漏斗箱内储足首批灌注的砼数量时，剪断吊住砂袋的铁丝，使砼猝然落下，迅速落至孔底并把导管裹住。灌
15、注砼时确保有足够的砼储备量，以保证桩基砼浇筑的连续性及桩基的施工质量。9.4、砼的灌注连续进行，有短时间停歇时，经常起动导管，使混凝土保持足够的流动性。灌注过程中边灌注边提升导管和边拆除上一节导管，使砼经常处于流动状态，尽可能缩短拆除导管的间隔时间。当导管底埋置于混凝土的深度达 3m 左右，或导管中混凝土落不下去时，开始将导管提升。提升速度不能过快，提升后导管的埋深不小于 2m 且不大于 6m。根据砼的浇筑情况和埋管深度逐节拆除导管。提升导管要保持导管垂直及居中，不能倾斜以免牵动钢筋骨架。9.5、为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌一定高度以便灌注结束后将此段砼清除，增加的高度为 0.5m1.0m。10、结束语汾河特大桥桩基础采用旋挖钻机施工，不但保证了成桩质量，并且为斜拉桥上部结构施工赢得了宝贵的时间（每根桩的成孔时间平均在 42 小时左右），取得了一定的经济效益，同时为以后同类型地质条件的桩基施工提供了宝贵的经验。