旋挖鉆機(jī)施工灌注樁基礎(chǔ)的施工工藝

1、工程概況xx繞城高速公路西北段xx河特大橋主橋?yàn)?0＋150＋90m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，樁長為50m，鉆孔深度為55～60m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、成孔方法選擇通過對(duì)附近橋梁樁基施工情況的調(diào)查，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42－48m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，xx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，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)筒周圍回填最佳含水量的粘土，分層夯實(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、膨潤土：分為鈉質(zhì)和鈣質(zhì)兩種。鈉質(zhì)費(fèi)用較高，鈣質(zhì)則較為適中。膨潤土泥漿具有相對(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。摻量為膨潤土的0.1%—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1—2%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)，防止摻加劑過量。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土漿100以上粘土層粉土層低濃度泥漿膨潤土濃度4—6%20—33細(xì)砂—粗砂層脫水量中等膨潤土濃度7—9%32—38砂礫層濃度高CMC降脫水量膨潤土濃度8—10%50—805.2.4、泥漿基本配合比的確定（1）、膨潤土及CMC的摻加濃度：由地層決定粘度，推出膨潤土及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),泥漿濃度的減小可用膨潤土或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?.5—1.0%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1—2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)為高速回轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)，攪拌時(shí)間為10—15min。膨潤土遇水混合后3h就有很大溶脹性，經(jīng)過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—膨潤土—CMC—分散劑—其他外加劑，由于CMC會(huì)妨礙膨潤土的溶脹，所以要在膨潤土之后放入。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)xx特大橋的地質(zhì)情況采用的配比為水、臌潤土、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)過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：6.1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）、在在密實(shí)度較較大的砂、卵卵石層宜先先用巖石鉆鉆將密實(shí)的的地層攪松松，避免直直接用泥鉆鉆、砂鉆，損損壞機(jī)具；；對(duì)于無水水或水位較較低的干孔孔部位，可可采用螺旋旋鉆成孔，可可大大提高高成孔效率率，并可提提高工效，然然后將松散散的砂、卵卵石用砂鉆鉆提出。（4）、成成孔中若遇遇見卵石層層或松散層層時(shí)應(yīng)注意意漏漿情況況，必要時(shí)時(shí)，可在漏漏漿部位回回填粘土，堵堵漏或在泥泥漿中增加加防漏劑，避避免泥漿流流失，引起起坍孔事故故。（5）、因因鉆機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)及性能決決定鉆斗鉆鉆進(jìn)時(shí)，鉆鉆斗要上下下往復(fù)作業(yè)業(yè)。如果護(hù)護(hù)壁泥漿管管理不善就就可能發(fā)生生塌孔事故故。（6）、嚴(yán)嚴(yán)格控制鉆鉆斗在孔內(nèi)內(nèi)升降速度度，因?yàn)槿缛绻焖俚氐厣舷乱苿?dòng)動(dòng)鉆斗，那那么水流將將以較快速速度由鉆斗斗外側(cè)和孔孔壁之間的的空隙流過過，導(dǎo)致沖沖涮孔壁，有有時(shí)還會(huì)在在上提鉆斗斗時(shí)，在其其下方產(chǎn)生生負(fù)壓，而而導(dǎo)致孔壁壁坍塌，所所以按孔徑徑大小及土土質(zhì)情況來來調(diào)整鉆斗斗的升降速速度。6.2鉆斗升降降速度及空空斗升降速速度樁徑（mmm）鉆斗升降降速度（m/S）樁徑（mm）空斗升降降速度（m/S）700≤1..07000≤1.21200≤00.711200≤0.81300≤00.611300≤0.81500≤00.611500≤0.87、檢孔鉆孔中，須須用檢孔器器經(jīng)常檢孔孔。檢孔器器用鋼筋籠籠做成，其其外徑等于于設(shè)計(jì)孔徑徑，長度等等于孔徑的的4—6倍。每鉆鉆進(jìn)10m，接近通通過易縮孔孔土層（軟軟土、軟塑塑土層、低低液限粘土土等）或更更換鉆斗前前都必須檢檢孔。不可可用加重壓壓沖擊或強(qiáng)強(qiáng)撞檢孔器器等方法檢檢孔。當(dāng)檢孔器不不能沉到原原來鉆達(dá)的的深度，或或偏離大繩繩（拉緊時(shí)時(shí)）的位置置即偏移護(hù)護(hù)筒中心時(shí)時(shí)，應(yīng)考慮慮可能發(fā)生生了彎孔、斜斜孔或縮孔孔等情況，如如不嚴(yán)重時(shí)時(shí)可調(diào)整鉆鉆機(jī)位置或或鉆具繼續(xù)續(xù)鉆孔；如如嚴(yán)重時(shí)可可回填粘土土重新鉆進(jìn)進(jìn)。鉆進(jìn)達(dá)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)高經(jīng)檢驗(yàn)驗(yàn)合格后即即可終孔。8、鋼筋籠制安xx特大橋鋼筋籠長長度52m，重量約7T，節(jié)段之之間為直螺螺紋套筒連連接，鋼筋筋籠在車間間胎模上分分節(jié)制造，并并進(jìn)行預(yù)拼拼編號(hào)，然然后根據(jù)編編號(hào)順序調(diào)調(diào)至孔內(nèi)安安裝。9、灌注水下砼9.1、導(dǎo)管吊吊裝前進(jìn)行行試拼，檢檢查接口連連接是否嚴(yán)嚴(yán)密牢固，若若接口膠墊墊有破損，更更換后使用用。同時(shí)檢檢查拼裝后后的垂直情情況，根據(jù)據(jù)樁孔的總總長，確定定導(dǎo)管的拼拼裝長度。使使用前，進(jìn)進(jìn)行過球、水水密及承壓壓試驗(yàn)，試試驗(yàn)時(shí)的水水壓，大于于井孔內(nèi)水水深至少1.5倍的壓力力。吊裝時(shí)時(shí)，導(dǎo)管位位于井孔中中央，并在在灌注前進(jìn)進(jìn)行升降試試驗(yàn)。9.2、復(fù)測(cè)孔孔底標(biāo)高，檢檢查沉渣的的厚度，判判斷是否達(dá)達(dá)到設(shè)計(jì)要要求及滿足足灌注要求求。滿足要要求后，方方灌注砼。9.3、在導(dǎo)管管上端連接接砼漏斗，其其容量必須須滿足儲(chǔ)存存首批砼數(shù)數(shù)量的要求求。開始灌灌注時(shí)，在在漏斗下口口設(shè)置砂袋袋，當(dāng)漏斗斗箱內(nèi)儲(chǔ)足足首批灌注注的砼數(shù)量量時(shí)，剪斷斷吊住砂袋袋的鐵絲，使使砼猝然落落下，迅速速落至孔底底并把導(dǎo)管管裹住。灌灌注砼時(shí)確確保有足夠夠的砼儲(chǔ)備備量，以保保證樁基砼砼澆筑的連連續(xù)性及樁樁基的施工工質(zhì)量。9.4、砼的灌灌注連續(xù)進(jìn)進(jìn)行，有短短時(shí)間停歇歇時(shí)，經(jīng)常常起動(dòng)導(dǎo)管管，使混凝凝土保持足足夠的流動(dòng)動(dòng)性。灌注注過程中邊邊灌注邊提提升導(dǎo)管和和邊拆除上上一節(jié)導(dǎo)管管，使砼經(jīng)經(jīng)常處于流流動(dòng)狀態(tài)，盡盡可能縮短短拆除導(dǎo)管管的間隔時(shí)時(shí)間。當(dāng)導(dǎo)導(dǎo)管底埋置置于混凝土土的深度達(dá)達(dá)3m左右，或或?qū)Ч苤谢旎炷谅洳徊幌氯r(shí)，開開始將導(dǎo)管管提升。提提升速度不不能過快，提提升后導(dǎo)管管的埋深不不小于2m且不大于6m。根據(jù)砼砼的澆筑情情況和埋管管深度逐節(jié)節(jié)