旋挖鉆機(jī)施工灌注樁基礎(chǔ)的施工工藝

1、.旋挖鉆機(jī)施工灌注樁基礎(chǔ)的施工工藝灌注樁基礎(chǔ)是目前高等級(jí)公路橋梁構(gòu)造物經(jīng)常采用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，常用的成孔方法有人工挖孔、沖抓鉆機(jī)成孔、沖擊鉆機(jī)成孔、正反循環(huán)鉆機(jī)成孔、旋挖鉆機(jī)成孔等。1、工程概況山西太原繞城高速公路西北段汾河特大橋主橋?yàn)?015090m雙塔單索面三跨預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋，結(jié)構(gòu)體系為塔梁固結(jié)、塔墩分離，墩頂設(shè)支座。下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為直徑D=1.5m的鉆孔灌注樁，4、5主墩各布置12根，樁長(zhǎng)為50m，鉆孔深度為5560m不等。2、工程地質(zhì)概況該場(chǎng)地屬?zèng)_積地段，河床地質(zhì)土層由上而下主要為亞粘土層、礫砂層、圓礫層、卵石層。3、施工準(zhǔn)備3.1、成孔方法選擇通過(guò)對(duì)附近橋梁樁基施工情況的調(diào)查，

2、根據(jù)本工程地質(zhì)情況，本橋先采用3臺(tái)沖擊鉆機(jī)進(jìn)行5主墩樁基施工，然而施工至4248m處，3臺(tái)鉆機(jī)均出現(xiàn)進(jìn)尺困難的情況，最慢時(shí)一天進(jìn)尺不足10cm。2003年3月初，汾河主河道進(jìn)行春澆放水，只能將3個(gè)孔位回填，暫停施工。4月下旬重新開(kāi)始主墩樁基施工，吸取前期沖擊鉆機(jī)進(jìn)尺慢，施工周期長(zhǎng)，費(fèi)用高的教訓(xùn)，根據(jù)在2個(gè)主墩處補(bǔ)充地質(zhì)鉆孔資料 ，最后選擇靜態(tài)泥漿護(hù)壁旋挖成孔工藝。本工藝采用旋挖鉆機(jī)用鉆頭將孔內(nèi)渣土直接取出，并同時(shí)加注提前制備的泥漿護(hù)壁。該成孔方法不僅成孔速度快，而且具有沉渣厚度小、泥皮薄、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，為目前在適宜地質(zhì)中速度最快的成孔工藝。3.2、泥漿循環(huán)系統(tǒng)的布置施工場(chǎng)地設(shè)兩個(gè)泥漿池，容積不

3、小于150m3，泥漿中廢棄部分要及時(shí)排放，沉淀物要及時(shí)清理。4、護(hù)筒埋設(shè)護(hù)筒有導(dǎo)正鉆斗，控制樁位,隔離地下水滲漏，防止孔口坍塌，抬高孔內(nèi)靜壓水頭和固定鋼筋籠等作用。埋設(shè)護(hù)筒前先放出樁位點(diǎn)，過(guò)樁位中心點(diǎn)拉十字線在護(hù)筒外80-100cm處設(shè)控制樁，然后在樁位處用鉆頭邊刀挖一個(gè)比護(hù)筒外徑大20cm、深度比護(hù)筒略小30cm的圓坑。并在坑底填筑20cm的粘土，然后將護(hù)筒采用鋼絲繩對(duì)稱吊放進(jìn)坑內(nèi)，用水平尺（或吊線錘）校驗(yàn)護(hù)筒豎直后，并保證護(hù)筒中心與樁位中心位移不能超出20mm，方可在護(hù)筒周?chē)靥钭罴押康恼惩粒謱雍粚?shí)且要防止護(hù)筒傾斜。5、泥漿的制備5.1、原料及配比5.1.1、膨潤(rùn)土：分為鈉質(zhì)和鈣質(zhì)兩

4、種。鈉質(zhì)費(fèi)用較高，鈣質(zhì)則較為適中。膨潤(rùn)土泥漿具有相對(duì)密度低、粘度好、含砂量小、失水量小、泥皮薄、穩(wěn)定性強(qiáng)、固壁能力高、鉆具回轉(zhuǎn)阻力小、鉆進(jìn)率高、造漿能力大等優(yōu)點(diǎn)。一般用量為水的8%即8公斤膨潤(rùn)土可摻100公斤的水。對(duì)于粘質(zhì)土地層，可降低到3%5%。較差的膨潤(rùn)土用量為水的12%左右。5.1.2、CMC：全名為羧甲基纖維素,具有使地基土表面形成薄膜而使之強(qiáng)化和降低失水率的作用。摻入量為膨潤(rùn)土的0.05%0.1%。5.1.3、FCL：又稱鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽，為分散劑，可改善混雜有土粉砂、砼及鹽分等而使穩(wěn)定液質(zhì)的性能?？墒广@渣顆粒聚集而加速沉淀，既達(dá)到重復(fù)使用目的，又具有高質(zhì)量性能。摻量為膨潤(rùn)土的0.1

5、%0.3%。5.1.4、碳酸鈉：又稱堿粉或純堿。它的作用可使PH值增大，使粘土顆粒進(jìn)行分散，粘粒表面負(fù)電荷增加，為粘土吸收外界的正離子提供了條件，可增加水化膜厚度，提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水率。摻入量為孔中泥漿的0.1%0.4%。5.1.5、PHP:它的作用是使泥漿中的鉆渣成為不分散的絮凝狀態(tài)，因而泥漿循環(huán)到井孔外泥漿池時(shí)易于被清除出去，從而使泥漿能保持不分散的低固相、低相對(duì)密度、低粘度的優(yōu)良性能。摻用量為泥漿液的0.003%。5.1.6、孔內(nèi)有滲漏時(shí)，應(yīng)摻泥漿量的12%的鋸木屑；泥漿量1.7%的稻草末或水泥。各種摻加劑宜先制成小劑量溶劑，按循環(huán)周期均勻加入并及時(shí)測(cè)定泥漿指標(biāo)，防止摻加

6、劑過(guò)量。5.2、泥漿的制備5.2.1、調(diào)查地質(zhì)及施工條件（1）、對(duì)地質(zhì)柱狀圖的研究：a、是否有坍塌層；b、有無(wú)漏水層。（2）、地下水的調(diào)查；a、能否保證泥漿面高出地下水位2米以上；b、了解承壓水層潛流水和無(wú)水層及地下水流速成；c、測(cè)定地下水鹽分及鈣離子的含量；d、PH值測(cè)定。 5.2.2、泥漿材料的選擇（1）、水應(yīng)為PH值為中性，鈣離子濃度小于等于100PPm，否則要摻入分散劑。（2）、膨潤(rùn)土由其產(chǎn)地不同而性能不同，應(yīng)以經(jīng)濟(jì)適用為主。易受陽(yáng)離子感染時(shí)，宜選用鈣土。（3）、CMC的選定，根據(jù)地層決定,粘度越高防漏效果越好。（4）、根據(jù)膨潤(rùn)土選定分散劑。泥水分離的泥漿，選用能夠減小泥漿凝膠強(qiáng)度及屈

7、服值的分散劑。（5）、防漏劑的選定：一般認(rèn)為防漏劑的粒徑相當(dāng)于漏漿層土砂粒徑的10%15%左右效果為最好。5.2.3、泥漿粘度的選定保持地層穩(wěn)定的泥漿漏斗粘度（泥漿靜止工法）地基條件 泥漿性能 對(duì)策 泥漿粘度經(jīng)驗(yàn)值（S）爛泥地基 增大泥漿密度 高濃度膨潤(rùn)土漿 100以上粘土層粉土層 低濃度泥漿 膨潤(rùn)土濃度46% 2033細(xì)砂粗砂層 脫水量中等 膨潤(rùn)土濃度79% 3238砂礫層 濃度高CMC降脫水量 膨潤(rùn)土濃度810% 50805.2.4、泥漿基本配合比的確定（1）、膨潤(rùn)土及CMC的摻加濃度：由地層決定粘度，推出膨潤(rùn)土及CMC的摻加濃度。（2）、分散劑的濃度：為使泥漿形成良好的泥皮而使用分散劑時(shí)

8、,泥漿濃度的減小可用膨潤(rùn)土或CMC的摻加量調(diào)節(jié)。（3）、防漏劑的濃度：漏失規(guī)模 防漏劑的混合摻加濃度小的漏失 棉花籽殘?jiān)畚?.51.0%中等漏失 碎核桃皮+棉花籽粉未1%大的漏失 多種混合最大摻加濃度5%若只有某一段漏漿可在進(jìn)入該層后用粘土將該地層回填放置12小時(shí)后可重新鉆孔。5.2.5、泥漿配制試驗(yàn)和修正泥漿是各種材料特性的綜合產(chǎn)品，但它是否完全滿足施工條件和地層情況，還要在基本配合比的基礎(chǔ)上修正、調(diào)配,最后才能得到合適的施工配合比。要對(duì)泥漿的各種特性逐項(xiàng)試驗(yàn)：a、穩(wěn)定性檢驗(yàn)；b、對(duì)泥皮形成性能的檢驗(yàn)；c、對(duì)泥漿流對(duì)性的檢驗(yàn)；d、對(duì)泥漿密度的檢驗(yàn)。5.2.6、制備泥漿的方法（1）、攪拌機(jī)為

9、高速回轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間為1015min。膨潤(rùn)土遇水混合后3h就有很大溶脹性，經(jīng)過(guò)1d達(dá)完全溶脹；CMC應(yīng)先用清水溶為1%3%的溶液再摻入到泥漿里就會(huì)很容易混合在一起5.2.7、制備泥漿的順序：水膨潤(rùn)土CMC分散劑其他外加劑，由于CMC會(huì)妨礙膨潤(rùn)土的溶脹，所以要在膨潤(rùn)土之后放入。6、鉆孔鉆機(jī)就位前，應(yīng)對(duì)鉆也前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查，包括主要機(jī)具設(shè)備的檢查和維修。首先，使鉆機(jī)按預(yù)定樁位就位，且使鉆機(jī)停在硬實(shí)地面，調(diào)整桅桿偏差，保證樁位移，傾斜度不超標(biāo)，并在成孔中間不定期檢查調(diào)整。由于旋挖鉆機(jī)自身成孔工藝決定其造漿能力較差，故所用泥漿全部為提前12個(gè)小時(shí)預(yù)拌好的高級(jí)泥漿。根據(jù)汾河特大橋的地質(zhì)情況

10、采用的配比為水、臌潤(rùn)土、堿：CMC=1000：100：20：8的比例，經(jīng)攪漿桶攪拌一定的時(shí)間攪制而成，并隨時(shí)根據(jù)地層情況做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，泥漿性能指標(biāo)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%，膠體率大于98%。隨著施工的進(jìn)展要及時(shí)對(duì)泥漿進(jìn)行添制、凈化，保證成孔、成樁的質(zhì)量。該泥漿具有相對(duì)密度低、粘度好、含砂量少、失水率小、泥皮簿、固壁能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，鉆具回轉(zhuǎn)阻力小，鉆進(jìn)效率高的特點(diǎn)。開(kāi)始前先在護(hù)筒加入適量的泥漿以保證孔內(nèi)水頭壓力，即漿面最少高出地下水位2m以上，隨著鉆進(jìn)深度的增加及時(shí)補(bǔ)充泥漿，保證孔內(nèi)水頭壓力，防止坍孔。正常鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：6.

11、1鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)土層情況掌握鉆進(jìn)速度：（1）、一般在粘土層采用泥鉆，每鉆進(jìn)尺在50cm左右。 （2）、在松散砂礫、砂層采用砂鉆，每鉆進(jìn)尺在40cm左右（3）、在密實(shí)度較大的砂、卵石層宜先用巖石鉆將密實(shí)的地層攪松，避免直接用泥鉆、砂鉆，損壞機(jī)具；對(duì)于無(wú)水或水位較低的干孔部位，可采用螺旋鉆成孔，可大大提高成孔效率，并可提高工效，然后將松散的砂、卵石用砂鉆提出。（4）、成孔中若遇見(jiàn)卵石層或松散層時(shí)應(yīng)注意漏漿情況，必要時(shí)，可在漏漿部位回填粘土，堵漏或在泥漿中增加防漏劑，避免泥漿流失，引起坍孔事故。（5）、因鉆機(jī)結(jié)構(gòu)及性能決定鉆斗鉆進(jìn)時(shí)，鉆斗要上下往復(fù)作業(yè)。如果護(hù)壁泥漿管理不善就可能發(fā)生塌孔事故。（6）、

12、嚴(yán)格控制鉆斗在孔內(nèi)升降速度，因?yàn)槿绻焖俚厣舷乱苿?dòng)鉆斗，那么水流將以較快速度由鉆斗外側(cè)和孔壁之間的空隙流過(guò)，導(dǎo)致沖涮孔壁，有時(shí)還會(huì)在上提鉆斗時(shí)，在其下方產(chǎn)生負(fù)壓，而導(dǎo)致孔壁坍塌，所以按孔徑大小及土質(zhì)情況來(lái)調(diào)整鉆斗的升降速度。6.2鉆斗升降速度及空斗升降速度樁徑（mm） 鉆斗升降速度（m/S） 樁徑（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 0.87、檢孔鉆孔中，須用檢孔器經(jīng)常檢孔。檢孔器用鋼筋籠做成，其外徑等于設(shè)計(jì)孔徑，長(zhǎng)度等于孔徑的46倍。每鉆進(jìn)10m，接近通過(guò)易縮孔土層（軟土、

13、軟塑土層、低液限粘土等）或更換鉆斗前都必須檢孔。不可用加重壓沖擊或強(qiáng)撞檢孔器等方法檢孔。當(dāng)檢孔器不能沉到原來(lái)鉆達(dá)的深度，或偏離大繩（拉緊時(shí)）的位置即偏移護(hù)筒中心時(shí)，應(yīng)考慮可能發(fā)生了彎孔、斜孔或縮孔等情況，如不嚴(yán)重時(shí)可調(diào)整鉆機(jī)位置或鉆具繼續(xù)鉆孔；如嚴(yán)重時(shí)可回填粘土重新鉆進(jìn)。鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高經(jīng)檢驗(yàn)合格后即可終孔。8、鋼筋籠制安汾河特大橋鋼筋籠長(zhǎng)度52m，重量約7T，節(jié)段之間為直螺紋套筒連接，鋼筋籠在車(chē)間胎模上分節(jié)制造，并進(jìn)行預(yù)拼編號(hào)，然后根據(jù)編號(hào)順序調(diào)至孔內(nèi)安裝。9、灌注水下砼9.1、導(dǎo)管吊裝前進(jìn)行試拼，檢查接口連接是否嚴(yán)密牢固，若接口膠墊有破損，更換后使用。同時(shí)檢查拼裝后的垂直情況，根據(jù)樁孔的總

14、長(zhǎng)，確定導(dǎo)管的拼裝長(zhǎng)度。使用前，進(jìn)行過(guò)球、水密及承壓試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)的水壓，大于井孔內(nèi)水深至少1.5倍的壓力。吊裝時(shí)，導(dǎo)管位于井孔中央，并在灌注前進(jìn)行升降試驗(yàn)。9.2、復(fù)測(cè)孔底標(biāo)高，檢查沉渣的厚度，判斷是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求及滿足灌注要求。滿足要求后，方灌注砼。9.3、在導(dǎo)管上端連接砼漏斗，其容量必須滿足儲(chǔ)存首批砼數(shù)量的要求。開(kāi)始灌注時(shí)，在漏斗下口設(shè)置砂袋，當(dāng)漏斗箱內(nèi)儲(chǔ)足首批灌注的砼數(shù)量時(shí)，剪斷吊住砂袋的鐵絲，使砼猝然落下，迅速落至孔底并把導(dǎo)管裹住。灌注砼時(shí)確保有足夠的砼儲(chǔ)備量，以保證樁基砼澆筑的連續(xù)性及樁基的施工質(zhì)量。9.4、砼的灌注連續(xù)進(jìn)行，有短時(shí)間停歇時(shí)，經(jīng)常起動(dòng)導(dǎo)管，使混凝土保持足夠的流動(dòng)性。灌注過(guò)程中邊灌注邊提升導(dǎo)管和邊拆除上一節(jié)導(dǎo)管，使砼經(jīng)常處于流動(dòng)狀態(tài)，盡可能縮短拆除導(dǎo)管的間隔時(shí)間。當(dāng)導(dǎo)管底埋置于混凝土的深度達(dá)3m左右，或?qū)Ч苤谢炷谅洳幌氯r(shí)，開(kāi)始將導(dǎo)管提升。提升速度不能過(guò)快，提升后導(dǎo)管的埋深不小