时间：2013年08月02日 分类：推荐论文 次数：
摘 要：深孔大直径钻孔桩施工应根据不同的岩溶类型，采用相应的施工方案和措施，可有效地保证成桩质量，加快施工进度，本文结合作者多年工作的实际经验，对大直径钻孔桩施工对机具的要求和选择、施工要点及工艺特点等相关问题进行了全面的分析。
关键词：大直径钻孔桩,施工工艺,质量控制
1 前言
目前国内在大直径连续结构的下部基础工程，除少数采用管桩或沉井基础外，多采用大直径钻孔桩型式，由此可见，大直径钻孔桩基础多应用于跨越大江、河的特大型桥梁，施工中要克服水深流速快，易于坍孔，地质情况复杂等诸多困难。
2 大直径钻孔桩的施工工艺
2.1 施工准备
①搭设施工便道、工作平台及水中栈桥;②水中围堰工程或筑岛;③铺设各种施工管线;④埋设护筒、钻机就位;⑤制备泥浆。
2.2 钻孔施工平台搭设
钻孔桩施工平台的平面尺寸根据承台的尺寸和施工机械设备的布置确定，设计荷载根据钻孔钻机重量、平台自重以及施工过程中的活荷载确定，水上施工平台采用浮吊振动锤插打 Φ0.8 m 钢管入河床作为平台支墩，并利用万能杆件拼装施工平台，再利用施工平台进行精确施工放样。
2.3 钻孔机具选择
钻机选择 : 两桥成孔时 , 由于成孔深度较深，孔径较大，岩层石灰岩强度达到 80MPa，所以选择钻机技术指标应达到如下要求：①钻机成孔直径 D ≥ 2.0 1TI( 岩层中 )。② 钻机成孔深度h=70 ～ 110 m 。③ 钻机扭矩 M ≥ 80kN.m。④ 钻机钻岩能力≥ 70 MPa。⑤气举式和泵吸式 2 种反循环钻进方式。钻具的选择 : 选择钻头主要考虑地质情况、施钻方式及机械性能等因素。常用钻头有三翼钻头、四翼锥钻、牙轮组合钻头、扩底式钻头及扩翼式钻头。
2.4 护筒埋设
设护筒顶端高出高潮水线的距离为 h(m);护筒埋入江底距离为 h，(m)，最大水深为 h (m)，护筒总长度为 H(m)。
大直径钻孔桩，护筒是保持孔内泥浆压力的关键部位，为使钻孔顺利进行，孔内泥浆柱压力要满足以下关系式：
地层压力 < 泥浆柱压力 < 地层破裂压力
当地层压力 > 泥浆柱压力时，孔壁将部分产生坍塌;当泥浆柱压力 > 地层破裂压力时，泥浆柱压力将压裂地层造成泥浆损失。
(1)护筒顶端高程的确定
当泥浆性能与护筒设定后，泥浆柱压力是个定值，不受潮汐的影响。当江面涨潮时，要满足泥浆柱压力 > 地层压力关系式，就要增高 h。泥浆柱压力随h 增大而增大。但如果 h 太高，当落潮时泥浆柱压力将压裂地层而产生反窜漏失，并且护筒费用将随之增加，所以应确定合理的 h 值。
(2)护筒埋人深度的确定
从护筒的角度考虑，护筒埋人江底深度 h 越深，护筒越长，保护孔壁效果越好，但随着 h 的增大，安放护筒的施工难度与成本也将随之增加。h：越小，护筒埋深浅，其地层破裂压力也小，落潮时泥浆柱压力有可能压裂地层，泥浆会从护筒底端反窜漏失，所以h 也应有个最佳值。
(3)护筒长度 H：H =h+hl+h2
2.5 泥浆要求
在钻孔前应制备足够的优质泥浆，泥浆的性能和指标是成孔质量的重要因素。泥浆的含砂率高则成孔效率低，沉淀层厚;泥浆的粘度和胶体率过低则护壁效果差，沉淀厚。因此选用塑性指数大于 25、粒径小于 0.005mm、颗粒多于总重 50%的粘土制浆，并在泥浆中添加 0.3% NAoH，和 0.1% CMC，改善泥浆性能。泥浆在现场的制浆池内制备，分两个泥浆池分别进行正循环和反循环成孔泥浆的制备，泥浆池与沉淀池之间设泥浆回流槽，使沉淀完的泥浆能自动流回储浆池。储浆池内的泥浆用泥浆泵送入钻孔内。
2.6 钻进施工方法
KPG一3000A钻机为大型钻孔设备，由于钻头带振动和多齿轮功能，较传统钻机有较大区别，特别是在钻进坚硬岩层地质时其钻进速度是传统冲击钻的5～8倍，在钻进时采用旋转护壁，较传统冲击钻护壁效果更好。
(1)开钻时以低档慢速正循环钻进，以泥浆护壁为主，钻进5 m后改为反循环钻进。
(2)钻孔时减压钻进，钻压不得超过钻具重力之和(扣除浮力)的80%，并保持重锤导向作用，保证成孔的垂直度和孔型。
(3)钻机在各地层中的钻进参数：对于淤泥质地层，采用中速、优质泥浆、大泵量钻进的方法钻进;对于粉质黏土层采用中等钻速、大泵量、稀泥浆钻进;对于砂层，采用轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔或局部塌孔，并充分浮渣、排渣，防止埋钻现象;对于卵石层，采用低档慢速、优质浓泥浆钻进，确保护壁厚度，并在钻进中充分浮渣、排渣，对于花岗斑岩层采用低挡慢速大压力钻进。总之，钻进中应根据地质条件选择不同的钻压和钻进速度，
(4)当钻进至接近钢护筒底口位置1～2 m时，须采用低钻压、低钻数钻进，并控制进尺，确保护筒底口部位地层的稳定。当钻头出护筒底口2～3m后，再恢复正常钻进状态。
2.7 清孔
清孔时利用钻机本身的反循环系统，采用抽浆法清孔。清孔过程中应特别注意孔内水头高度，以防塌孔。清孔后泥浆的各项指标、混凝土灌注前沉淀厚度均应满足施工规范要求。大直径钻孔桩应尽量减小灌孔泥浆的密度，清孔后的泥浆相对密度一般在 1.04 t/m3以下。
2.8终孔检验
终孔后用卷扬机滑轮系统起吊孔规入孔，并徐徐下降至孔底，用来检验孔深、孔径以及成孔倾斜度(孔规为长度10m，直径为2.0m 的钢筋笼，钢筋笼纵向每隔2m 焊接十字支撑筋以增加孔规的刚度)。孔规顺利到达孔底，孔深(测绳长加孔规长)合格，倾斜度(孔规吊点的铅垂线与孔规在孔内任意位置的吊绳偏移)合格，说明成孔合格，钢筋骨架能顺利入孔。
3 钢筋笼吊装
钢筋笼分段加工成型，每段长度5～8 m。为防止钢筋笼变形，每隔2 m设加劲钢筋圈与主筋焊接。混凝土保护层每隔2m一个断面，在主筋上焊3个支撑钢筋。吊环必须用I级钢筋，其直径和焊接质量要有充分保证，防止钢筋笼掉入孔内。吊环的焊接位置以不影响两个钢筋笼连接为宜。超声波检测管用壁厚3.5 mm、直径50 mm的无缝钢管制作，将其固定在钢筋笼上。检测管接头及底部用壁厚6.5 mm钢套管密封好，顶部用木塞封住，防止砂浆、混凝土、杂物堵塞管道，由起重机吊装钢筋笼。吊装过程中钢筋笼不能变形，并保持垂直下落，防止碰撞孔壁，引起坍塌。第一节钢筋笼吊人孔内，将钢管穿过吊环，担在孔口，起吊第二节钢筋笼。钢筋笼轴线要对准，焊接质量应符合规范要求。钢筋单面焊接焊缝长度为lOd，双面焊接焊缝长度为5d，同一截面钢筋焊接接头应错开。焊接完毕绑好箍筋，起吊钢筋笼，抽出钢管直到钢筋笼吊装完毕。但是，无承台单桩桩顶与墩柱连接为9O0变截面，桩顶以下1 m范围内，钢筋笼截面应逐渐变为墩柱钢筋笼截面，此段箍筋要加密，间距10 cm。
4 灌注水下混凝土注意事项
4.1 断 桩
4.1.1 断桩产生的原因
断桩是泥浆沉淀物在混凝土内形成的夹层，其强度远低于混凝土的强度。它由多方面原因引起：导管漏水，导管破裂、接头密封不严;卡管，石子粒径过大、混凝土坍落度太小、水泥受潮结块、混凝土发生离析;混凝土终凝，材料不足、天气影响、机械故障、停电等使导管在混凝土中停留时间过长，在灌注混凝土时受阻，提升导管脱离混凝土。以上这些情况都可能引起断桩。断桩是桩基础最严重的质量事故，应加以杜绝。当发生混凝土卡管时，应在导管上捆梆附着式振动器或插入型钢疏通，振动或疏通时上下小幅度移动导管。
4.1.2 断桩处理
当在地下水位以下发生断桩时，应回填桩孔，在原桩两侧各做一钻孔灌注桩，再施工承台。此时承台配筋、桩基配筋要重新计算确定。当在地下水位以上发生断桩时，应抽出孔内存水，人工凿毛桩顶，按挖孔桩浇筑混凝土。在情况允许时，拔出导管放人球塞重新灌注混凝土。
4.2 混凝土强度
该桩基混凝土强度等级C30。水泥为42.5的普通硅酸盐水泥，水泥受潮或存放时间超过3个月应重新检验使用。施工配合比要准确，碎石颗粒级配良好，粒径2～4cm，细集料采用级配良好的中砂，水为饮用水。坍落度控制在18～22 cm。施工时要注意因温差而导致混凝土开裂。对水泥凝结时间要经试验确定。并根据施工和凝结时间确定是否加缓凝剂。灌注到最后阶段应将导管慢速拔出，防止形成泥心。
4.3 浇短桩头
由于桩孔内沉渣存在于混凝土表层，随着混凝土的增高，沉渣聚集在桩头位置，使量测结果有误，发生浇短桩头。为防止浇短桩头，混凝土灌注要高出桩顶设计标高0.5～1 m。灌注到最后阶段，混凝土自由下落的压力减小，孔内水的比重增大，导管内混凝土会出现滞留情况，此时不能误认为卡管，应小幅度上下移动导管，并用清水稀释孔内水的比重，保证混凝土顺利灌注。
总之，对于大直径的桩基，一是要保证地质资料的准确性，二是大直径钻孔桩须选用至少 5t 以上的十字型钻头，确保钻头的冲击力，实践证明，该项施工技术的成功应用，为以后同类工程施工提供了参考依据。
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