客運專線鉆孔樁高壓風(fēng)輔助清孔工法匯報材料

1、客運專線鉆孔樁高壓風(fēng)幫助清孔工法匯報材料中鐵四局集團2006-7-24廣東花都一、客運專線橋梁樁基孔底沉渣掌握的重要意義橋梁是客運專線的重要組成局部，比例大，橋梁長，其主要功能是 為列車高速運行供應(yīng)具有高平順性、穩(wěn)定的橋上線路。而全面采納無砧 軌道是客運專線進展趨勢，橋上無磴軌道對橋梁變形掌握提出更為嚴格 的要求?？瓦\專線鐵路橋梁墩臺基礎(chǔ)的工后沉降，始終是鐵路建設(shè)施工掌握 的重要指標，工后沉降掌握非常嚴格。京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定 （上冊）第6. 3. 9條規(guī)定，橋梁基礎(chǔ)工后沉降對于無硅軌道，墩臺勻稱沉 降不得大于20mm,相臨墩臺不勻稱沉降差不得大于5mm?？瓦\專線鐵 路橋涵工程施工質(zhì)量驗收

2、暫行標準（鐵建設(shè)2005 160號）第6.5. 5條規(guī) 定，樁底沉渣必需清除潔凈?？瓦\專線橋梁鉆孔樁的樁底沉渣厚度大小, 直接影響到橋梁墩臺的工后沉降，實行有效措施來掌握樁底沉渣，將沉 渣清除潔凈，保證橋梁墩臺工后沉降在設(shè)計規(guī)定之內(nèi)。依據(jù)以往的施工閱歷，常規(guī)鉆孔施工工藝，很難將樁底沉渣清除潔 凈，為保證客運專橋梁樁基沉渣能夠清除潔凈，需要對原工藝進行改進, 從根本上解決一般沖擊鉆孔工藝難以解決孔底沉渣的難題。二、工程工程概述由我單位負責承建的新廣州及相關(guān)工程區(qū)間站前工程ZQT標及試 驗段，起訖里程DK2167+000DK2197+300,正線線路長度30. 342雙線公 法對孔底清渣有較為明顯

3、的效果，當樁長大于50m,樁徑在2m以內(nèi)時， 可以推廣使用，但對于長樁和樁徑較大的樁，其效果是否明顯，尚需試 驗論證。當摩擦樁樁底為砂層或脆弱地層時，由于高壓風(fēng)對樁底土層的撓動 較大，不建議使用該法。里，該區(qū)段內(nèi)共有特大橋4座、大橋1座（不含聯(lián)絡(luò)線），橋梁全長 21.751km,占線路總長的71. 7%,全部設(shè)計為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，其中6 100cm鉆孑L樁77623m、 6 125cm鉆孑L樁69306m、 4）150cm鉆孔樁 5128m. 6200cm鉆孔樁1586nl，總樁長到達15. 4萬米,基礎(chǔ)工程數(shù)量頗大。幾座橋均處于石灰?guī)r分布地段，大局部墩臺揭露有溶洞，現(xiàn)有地質(zhì) 勘探揭示，溶洞分

4、布率到達50%以上。上覆地層基本為沖洪積砂層和土 層，厚度一般525m不等，巖向起伏變化較大，溶溝、溶芽發(fā)育，屬不 勻稱地基，樁基施工難度較大，假設(shè)對溶洞發(fā)育地段處理不當，將嚴峻危 及工程施工平安和場地穩(wěn)定性。本工程鉆孔樁工作量大，地質(zhì)條件非常簡單，在鉆機選用時應(yīng)結(jié)合 地質(zhì)狀況合理配置。由于巖溶非常發(fā)育，樁基的入巖深度較大，假設(shè)采納 回轉(zhuǎn)鉆機，那么在巖層中鉆進效率太低，嚴峻影響施工進度；假設(shè)采納沖擊 反循環(huán)鉆機，那么對于上覆砂層易造成塌孔（砂石泵功率大，泥漿循環(huán)速 度快，砂層易被泥漿掏穿），此外，這種鉆機目前市場占有率低，大量 引進使用的難度大。采納常規(guī)的沖擊鉆機，相宜于本工程所處地質(zhì)條件 的

5、鉆孔作業(yè)，成孔效率高，易于掌握，成孔工藝成熟。但由于常規(guī)沖擊鉆機采納的泥漿正循環(huán)工藝，對孔底沉渣難以清除 潔凈，大量實踐閱歷說明，泥漿正循環(huán)清孔作業(yè)時間長（一般都在4小 時以上方可），孔底沉渣很難徹底清除潔凈。須采納一種幫助的清孔方 法來解決此問題?；诖耍梃b其它工程采納高壓風(fēng)清孔的閱歷，本工程鉆孔樁方案 全部采納高壓風(fēng)幫助清孔的施工工藝。為完善高壓風(fēng)幫助清孔工藝，我們在京廣線改線特大橋上做了大量 試驗和討論，總結(jié)和完善施工工藝，并形成工法，推廣使用。二、規(guī)劃與組織1、目標通過大量試驗與討論，總結(jié)出高壓射風(fēng)幫助清孔的工藝，從根本上 解決鉆孔樁孔底沉渣難以清除潔凈的問題，并形成工法，在客運專線

6、的 建設(shè)中推廣使用。2、組織機構(gòu)為解決鉆孔樁樁底沉渣難以清除潔凈的問題，中鐵四局新廣州站項 目經(jīng)理部特成立了 “客運專線鉆孔樁高壓射風(fēng)幫助清孔施工工藝”課題 攻關(guān)小組，集團公司副總經(jīng)理甘百先副總經(jīng)理親自指導(dǎo)和參加了本工法 的開法，集團公司副總工程師鄧民、工程常務(wù)副經(jīng)理薛模美主持了本工 法的開發(fā)，相關(guān)參加人員如表1示。試驗小組成員分工表表1姓名職務(wù)職稱小組中任職職 責甘百先集團公司副總經(jīng)理工程經(jīng)理教授級高工組長全過程總協(xié)調(diào)鄧民集團公司副總工程師教授級高工副組長全過程技術(shù)指導(dǎo)薛模美常務(wù)副經(jīng)理高工副組長全過程施工負責吳智總程師高工組員全面負責技術(shù)工作楊銘現(xiàn)場技術(shù)負責高工組員現(xiàn)場技術(shù)負責另本春試驗負責

7、人工程師組員現(xiàn)場試驗負責曾偉測量負責人工程師組員現(xiàn)場測量負責黃光平機械負賁人工程師組員現(xiàn)場機械負責涂碧海分部副經(jīng)理工程師組員現(xiàn)場協(xié)調(diào)楊瑞鋒技術(shù)主管組員試驗數(shù)據(jù)的采集與整理周軍試驗員組員現(xiàn)場試驗檢測3、課題方案 2005年12月18日，成立課題攻關(guān)小組，建立組織機構(gòu)； 2006年1月1日至2006年3月30日,試驗討論階段； 2006年4月1日至2006年6月30日，效果驗證階段； 2006年7月1日至7月20日，課題總結(jié)、資料整理階段； 2006年7月21日至7月25日，形成工法，上報審批。4、試驗過程2006年1月3日，我們選擇京廣改線特大橋15號墩1號樁進行泥 漿正循環(huán)輔以高壓風(fēng)清孔的首次

8、試驗。改線特大橋15-1樁設(shè)計樁長15米，樁徑1米，圓型柱樁設(shè)計。樁 基地質(zhì)狀況自原地面對下依次為：2. 8m粉質(zhì)黏土，4. 2m砂性土, 1.9m 粉質(zhì)黏土, 1.6m灰?guī)r，1.4m有黏土填充溶洞，0. 7m灰?guī)r，1. 4m有黏土 填充溶洞，2. 77m灰?guī)ro試驗工藝15-1樁鉆進至設(shè)計深度后進行泥漿正循環(huán)清孔，將孔底沉渣清除 潔凈，量出此時成孔孔深；停止清孔，每半小時測量孔深，并測量泥漿性能指標；沉淀2. 5小時后，測量孔深和泥漿指標，測出沉渣厚度。然后馬 上往孔內(nèi)送高壓風(fēng)，風(fēng)壓依據(jù)下式計算:P2Yh+0. 1=0.013X17+0. 1二 0. 321 MPa（Y-泥漿比重，h-孔深），

9、取0. 35MPa。同時開啟泥漿泵進 行泥漿正循環(huán)清孔，清孔3min后停止，快速測量孔深、孔底沉渣厚度 和泥漿指標。進行成孔檢查，合格后馬上吊放鋼筋籠、安裝導(dǎo)管，測出此時沉 渣厚度和泥漿指標，采納泥漿正循環(huán)清孔方法清孔并調(diào)整泥漿指標。做好混凝土灌注預(yù)備工作，其次次采納高壓射風(fēng)正循環(huán)清孔3min 后，檢測混凝土灌注前各項指標，快速進行水下混凝土灌注。試驗過程2006年1月3日9： 0014： 40對京廣改線特大橋15-1樁進行高 壓風(fēng)正循環(huán)清孔試驗，試驗過程見表1。7:30停止鉆進，自7： 30-9： 00采納泥漿正循環(huán)方法清孔1.5h 后,9： 01測得孔深(孔底至護筒頂)17. 10m,孔底

10、標高T4. 00m(設(shè)計 孔底標高T3.97m), 15-1樁終孔。自9： 0111. 27沉淀2. 5小時，每半小時測量孔深和泥漿指標, 測出自終孔后到沉淀2. 5小時這一段時間的沉渣厚度，過程紀錄見表lo 11:27分往孔內(nèi)送高壓風(fēng)，風(fēng)壓0.35MPa,同時開啟泥漿泵進行泥漿正 循環(huán)清孔，孔內(nèi)泥漿面翻騰冒泡，清孔3min后停止，然后馬上測量孔 深、孔底沉渣厚度和泥漿指標并紀錄。高壓空氣清孔試驗過程表表1序 號時間孔深孔底標 高(m)沉渣 厚度 (cm)泥漿指標備注比重 (g/cm3)粘度(s)含砂 率(%)19： 0117. 10-14. 0001.27285終孔后量測29： 3017.

11、10-14. 0001.26266310： 0017.05-13. 9551.28256410： 3017.02-13. 9281.28265511： 0017.00-13. 90101.24285清孔前量測611： 2717. 1()-14.0001.302910清孔后量測711： 2712： 3517. 05-13. 9551.26265腕謂繇翻812： 3514： 3517. 07-13. 9731. 1191.8二力箭L幡掰器914:3514:4017. 10-14. 0001. 1192高壓風(fēng)清孔自11： 2712： 35分，157樁吊放鋼筋籠、下放導(dǎo)管，12： 35 分14： 35

12、二次清孔前量測孔深17.05m,孔底標高-13.95m,孔底沉渣 5cm,泥漿指標：比重1.26 g/cm：粘度26s,含砂率5%。清孔并調(diào)整泥 漿指標兩小時后，孔底沉渣3cm,泥漿指標：比重1. 1 g/cm粘度19s, 含砂率1.8%。14： 3514： 40分進行其次次高壓風(fēng)正循環(huán)清孔，風(fēng)壓0.35MPa。為防止開頭清孔時，孔底空氣壓力過大導(dǎo)致孔底形成氣囊，當氣囊 壓力漸漸增大至肯定數(shù)值時，帶動孔內(nèi)泥漿突然不勻稱上翻，高壓風(fēng)清 孔開頭時空氣壓力應(yīng)為Yh+0. 03=0. 251 MPa,清孔過程中空氣壓力漸漸 增大，直至0.35MPa。同時開啟泥漿泵進行泥漿正循環(huán)清孔，孔內(nèi)泥漿 面翻騰冒

13、泡，清孔3min后停止，測量孔深、孔底標高和泥漿指標，達 到指標后馬上灌注水下混凝土。5、試驗結(jié)論從整個試驗結(jié)果可以得出，高壓射風(fēng)幫助清孔，可以在很短時間內(nèi) 將孔底沉渣翻起，效果明顯?，F(xiàn)場試驗取樣覺察，高壓射風(fēng)幫助清孔時, 開頭時泥漿含砂率快速提升，從護簡出漿口撈取的渣樣中，含有較大顆 粒的石渣，證明高壓射風(fēng)對加快泥漿含砂率的調(diào)整有促進作用。 三、效果驗證2006年2月18日，我們對京廣改線15-1號樁進行了地質(zhì)取芯，取 出的芯樣完整，樁底混凝土與巖層結(jié)合密實。15-1號樁底沉渣清除潔凈。 此外，該泥漿正循環(huán)加高壓風(fēng)清孔工藝在京廣改線特大橋16-3、19-5、 12T樁也進行了使用，鉆孔取芯說

14、明，3根樁的樁底沉渣均清除潔凈。 高壓射風(fēng)幫助清孔發(fā)揮了有效的作用。在武廣客專線新廣州站新街河特 大橋鉆孔樁施工中，每根樁均采納高壓射風(fēng)幫助清孔，通過取芯、小應(yīng) 變、超聲波等無損檢測，全部為I類樁，效果良好。滿意了客運專線 鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收暫行標準第6. 5. 5條“澆筑水下混凝土前 應(yīng)清底，孔底沉渣應(yīng)清除潔凈，滿意客運專線鐵路相關(guān)設(shè)計法律規(guī)范及 設(shè)計文件提出的沉降要求”的規(guī)定。四、體會實踐證明，采納高壓風(fēng)幫助清孔，基本可以將孔底沉渣清除潔凈， 使樁基工后沉降大大削減。此外，采納高壓風(fēng)幫助清孔，縮短了清孔時 間，尤其是縮短了從成孔到成樁的間隔時間，施工進度有所加快，比常 規(guī)清孔工藝縮短

15、清孔時間24小時以上。節(jié)省用電，鉆機及泥漿泵等 設(shè)施工效有了提高，本錢也有所降低。高壓風(fēng)幫助清孔，采納的均為常規(guī)機械設(shè)施，操作工藝簡潔，效率 較高，一臺清孔設(shè)施可供1520臺鉆機使用，真正實現(xiàn)了投入小，見 效快。本工法在實施中尚需進一步完善，施工工藝仍有待研討之處，在實 施中，依據(jù)實際狀況進一步修訂和完善。敬請各位專家提出批判和指正。2006-7-24附件1孔底沉渣檢測抽芯取樣照片附圖115-1鉆芯取樣照片圖2 19-5 （4月17日）鉆芯取樣照片 樁身混凝土 I基巖圖3 16-3 （4月13日）鉆芯取樣照片圖4 12-1 （5月13日）鉆芯取樣照片附件2工法中有關(guān)參數(shù)的試驗1、關(guān)于第一次清孔

16、換漿時泥漿指標的問題第一次清孔換漿，是在鋼筋籠進場和終孔報檢期間完成的。其目的 主要是為了保證孔壁的穩(wěn)定，避開因停止泥漿循環(huán)而導(dǎo)致孔底沉渣過 厚。試驗說明，終孔后假設(shè)泥漿停止循環(huán)，2小時后孔底沉渣將到達10cm 以上。但泥漿比重不宜過小，是為了保證孔壁的穩(wěn)定，一般來說，當泥 漿比重到達1.25時，就可以保證孔壁的穩(wěn)定。而含砂率在正常清孔時， 較難降下來，保持2小時以上的循環(huán)換漿，可以將含砂率降至4%左右， 因此，將第一次換漿清孔的泥漿含砂率定在4%,主要是由于第次換漿清 孔的時間較短，再降低的難度較大。粘度可以通過換漿進行調(diào)整，其指 標到達1622s不難做到。2、高壓射風(fēng)清除孔底沉渣的時間由于

17、孔底采納高壓射風(fēng)清除沉渣的機理無法觀看到，但可通過仿照 試驗來進行驗證，依據(jù)試驗結(jié)果來確定高壓射風(fēng)翻動孔底沉渣所需要的 時間。試驗方法是：從正在施工的鉆孔樁泥漿中用撈篩從泥漿中取得足夠量的石渣， 清洗潔凈，將原樣取回試驗室存放；采納直徑1.25m的鋼護筒，將一端用6mni厚鋼板焊接封底，形成 一個儲水容器，保證不漏水；將清洗潔凈的渣樣平整攤鋪于容器底，其厚度不得小于100mm；向容器內(nèi)加入鹽水，鹽水的比較為1.1。加不至容器頂以下30cm 為止；將高壓風(fēng)管及噴風(fēng)口置于容器中心，噴風(fēng)口距離沉渣頂面50mm；(6)啟動空壓機，待風(fēng)壓到達計算值后開啟閥門，向容器內(nèi)送風(fēng)，并 搖擺噴頭，同時用錄像機紀錄

18、在風(fēng)力作用下渣樣的懸浮狀況，并用肉眼 觀測容器底沉渣的余留狀況；依據(jù)試驗結(jié)果得出清孔所需時間。試驗結(jié)果說明：高壓噴風(fēng)口距離沉渣面10cm時，噴出的高壓風(fēng)可 將噴風(fēng)口四周50cm半徑的沉渣徹底翻起，如圖1、圖2示。對于直徑 2m以內(nèi)的樁，噴風(fēng)口環(huán)向間距在50cm左右時，其影響線可包絡(luò)整個孔 底。依據(jù)試驗觀測，對于直徑1.25m的樁孔，3min可以將整個沉渣翻起,而每個噴口位處連續(xù)射風(fēng)30秒，其影響范圍內(nèi)的沉渣可基本全部懸浮 起來。圖1高壓射風(fēng)清孔影響范圍示意圖圖2高壓射風(fēng)清孔影響范圍包絡(luò)示意圖3、高壓射風(fēng)幫助清孔縮短清孔時間的測定選擇樁長相同、地質(zhì)條件基本相像的兩根樁，作比照試驗，其中1 根樁采納高壓射風(fēng)幫助清孔，另一根樁僅采納常規(guī)的泥漿正循環(huán)清孔， 在換漿清孔過程，每lOmin檢測一次泥漿的含砂率（實踐覺察，泥漿中 的含砂率降不下來是導(dǎo)致清孔時間過長的直接因素）。檢測結(jié)