水下φm鉆孔樁施工工藝

PAGEΦ3.4m鉆孔樁施工工藝1、工程概況xx公鐵兩用xx大橋位于既有xxxx公路橋下游6.8km處的xx分汊河段上。橋位區(qū)域兩岸地形平坦，湖塘星羅棋布，屬xx沖積平原地貌，地面高程（黃海系統(tǒng)）+22.0～25.5m左右，橋渡區(qū)兩岸設(shè)有防洪大堤，堤頂高程約+28.52～29.9米，河道內(nèi)xx大堤高程一般為+26.0～26.5m，大堤內(nèi)地面高程+22.0～26.0m。大橋主橋?yàn)殡p塔三索面三主桁斜拉橋，是我國第一座4線鐵路橋梁，主橋橋式布置為（98+196+504+196+98）米。2#、3#墩為大橋兩主跨墩，位于南汊深槽中，其下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為φ3.4米鉆孔灌注樁，樁基礎(chǔ)布置為行列式，橫橋向布置8列，2#墩縱橋向布置4排，3#墩縱橋向布置5排。2、工程地質(zhì)概況2號墩位于南汊深槽北側(cè)，河床高程一般為-1.39～4.70米；第四系覆蓋層主要由砂類土構(gòu)成，總厚度25～30米，上部5～10米為新近沉積的松散狀細(xì)砂，下部20～25米為稍密~中密狀粉細(xì)砂間夾多層軟塑狀砂粘土，其下部夾少量中、粗砂，墩位處巖面高程在-24.70～-28.20米之間。3號墩位處河床高程一般為-3.22~-1.40米；第四系覆蓋層主要由砂類土構(gòu)成，總厚度31.2～32米，上部7～14.5米為新近沉積的松散狀細(xì)砂，中部22～25米為稍密~中密狀粉細(xì)砂間夾多層軟塑狀砂粘土，其下部夾少量中、粗砂，墩位處巖面高程在-33.40～-33.82米之間。2#、3#墩基巖以白堊~第三系礫巖為主，間夾泥質(zhì)粉砂巖；因膠結(jié)程度不同，礫巖強(qiáng)度有較大差異，弱膠結(jié)礫巖近似散體狀結(jié)構(gòu)，中等膠結(jié)礫巖強(qiáng)度較低且易風(fēng)化崩解，強(qiáng)膠結(jié)礫巖強(qiáng)度較高且軟化系數(shù)大，泥質(zhì)粉砂巖質(zhì)軟且軟化系數(shù)較小?；鶐r上部主要以弱膠結(jié)礫巖為主，夾中等膠結(jié)礫巖、泥質(zhì)粉砂巖；下部以中等膠結(jié)礫巖為主，夾強(qiáng)膠結(jié)礫巖透鏡體。3、主要鉆孔施工機(jī)械設(shè)備及性能2#、3#墩位于xx南汊深水區(qū)，共設(shè)φ3.4m鉆孔樁72根，樁基礎(chǔ)規(guī)模龐大，樁徑大、數(shù)量多。根據(jù)工程特點(diǎn)，基礎(chǔ)施工采用雙壁鋼吊箱圍堰法，以吊箱圍堰的頂面作為鉆孔施工的平臺，由于鉆孔樁直徑大、地層復(fù)雜、入巖深，鉆孔施工采用大型液壓鉆孔設(shè)備（KTY-4000，GZ-35，KTY-3000B），采用氣舉反循環(huán)并輔以ZX-250泥漿處理系統(tǒng)成孔，每一臺鉆機(jī)配置一個刮刀鉆頭、一個滾刀鉆頭。各種設(shè)備的性能參數(shù)如下： ZX-250型泥漿處理設(shè)備性能參數(shù) 處理能力（m33/h）分?jǐn)?shù)粒度（μmm）功率（KW）重量（KN）數(shù)量250小于74484010L-22/8空壓機(jī)的性能參數(shù) 排氣量（m3//min）排氣壓力（MPPa）功率（KW）重量（KN）數(shù)量220.813211010鉆機(jī)主要性能參數(shù)表 鉆機(jī)型號KTY-40000GZ-35KTY-30000B投入數(shù)量424底盤最大通孔直直徑（m）4.03.53.6最大輸出扭矩（t-m）3024204、鉆孔樁工藝流程鉆孔樁施工工藝流程見附圖。5、施工準(zhǔn)備5.1鉆孔施工平臺利用吊箱圍堰頂面平臺作為鉆孔施工平臺，以圍堰內(nèi)支架為承重結(jié)構(gòu)。樁位中心用“十”字線形式用油漆標(biāo)注在內(nèi)支架固定上導(dǎo)環(huán)頂面。5.2鉆機(jī)布置及就位鉆機(jī)沿平行于墩位長軸方向布置，利用靠在圍堰旁的浮吊及圍堰頂龍門吊機(jī)進(jìn)行鉆機(jī)組拼、鉆機(jī)整體移位、安放鋼筋籠及灌注水下砼等工作。鉆機(jī)就位后，測量人員檢查轉(zhuǎn)盤中心與樁位中心是否重合，并用水平儀測量鉆機(jī)底盤四角的標(biāo)高，對鉆機(jī)進(jìn)行調(diào)平，最后用定位型鋼將鉆機(jī)與平臺固定，以確保鉆機(jī)底盤水平、穩(wěn)固，鉆塔與底盤保持垂直狀態(tài)，在鉆進(jìn)過程不產(chǎn)生位移。5.3泥漿制備及循環(huán)系統(tǒng)泥漿制備本橋鉆孔樁采用由黃土、膨潤土、NaoH或Na2CO3和CMC調(diào)制而成的復(fù)合泥漿，粘土的塑性指數(shù)大于15，膨潤土為鈉質(zhì)膨潤土。泥漿指標(biāo)應(yīng)達(dá)到：①覆蓋層正循環(huán)鉆進(jìn)時：使用PHP泥漿，比重為1.20～1.40，粘度19～28S，PH值8～10，含砂率8～4%，膠體率≥96%；②覆蓋層及巖層反循環(huán)鉆進(jìn)時：使用PHP泥漿，比重為1.06～1.15，粘度18～28S，PH值8～10，含砂率≤4%，膠體率≥95%。1.1原漿的制備將膨潤土、水、純堿按比例制成漿：泥漿中膨潤土的含量為水的6.5%，純堿的含量為膨潤土的3.5%。先將一定量的水加入泥漿制備箱中，再按比例加入膨潤土，使用3PNL泥漿泵產(chǎn)生的高速水流在池內(nèi)攪拌3分鐘，使膨潤土顆粒充分分散，再按比例加入純堿進(jìn)行充分?jǐn)嚢柚瞥稍瓭{。1.2聚丙烯酰胺的水解選用不小于1500萬分子量的聚丙烯酰胺（PAM），使用前須對聚丙烯酰胺提前2-3天采用常溫法進(jìn)行水解，水解時按PAM：NaOH:H2O=10:1.15：700的比例，在攪拌筒中攪拌，直至PAM全部分散于水中，放置2-3天后即可使用。1.3PHP泥漿制備在原漿中按1.5‰的比例加入PHP水解液并使兩者充分?jǐn)嚢杌旌霞纯伞?，泥漿循環(huán)系統(tǒng)泥漿循環(huán)系統(tǒng)由拌漿機(jī)、儲漿池、泥漿輸送管道、循環(huán)池及泥漿處理系統(tǒng)構(gòu)成。根據(jù)實(shí)際情況，采用將相鄰的2～3個鋼護(hù)筒用鋼管串聯(lián)起來作為泥漿循環(huán)池：鉆機(jī)將泥漿從孔底抽出，直接進(jìn)入泥漿處理系統(tǒng)將鉆渣分離出去，處理后的泥漿沿回流管道流入循環(huán)池，再從循環(huán)池進(jìn)入樁孔。拌漿機(jī)和儲漿池則設(shè)置在岸上或掛在圍堰旁的駁船上，拌制好800～1000立方米的泥漿備用，當(dāng)循環(huán)池內(nèi)的泥漿數(shù)量不足時，利用高壓泥漿泵將儲漿池內(nèi)的泥漿送進(jìn)循環(huán)池；灌注水下砼時，則利用高壓泥漿泵從循環(huán)池將泥漿抽回儲漿池存放。6.成孔工藝6.1鉆孔用全液壓動力頭鉆機(jī)、氣管反循環(huán)鉆進(jìn)成孔。首先用四翼錐形刮刀鉆頭在覆蓋層和弱膠結(jié)礫巖中鉆進(jìn)，當(dāng)膠結(jié)礫巖中進(jìn)尺速度小于0.1m/h時，換用盤齒型滾刀鉆頭鉆進(jìn)余下巖層。不同地層鉆進(jìn)參表地層鉆壓（KN）轉(zhuǎn)數(shù)（rpm）進(jìn)尺速度（m/h）采用的鉆頭護(hù)筒底口地層＜2006—80.5—1.00刮刀鉆頭粉（細(xì)、中、礫礫）砂層200-30006—80.5—1.55刮刀鉆頭圓礫土、砂礫膠膠結(jié)層400-50004—60.3—1.00刮刀鉆頭或滾刀刀鉆頭弱膠結(jié)礫巖400-50006-100.1—0.55刮刀鉆頭或滾刀刀鉆頭中等膠結(jié)礫巖500-60004—60.1—0.55滾刀鉆頭強(qiáng)膠結(jié)礫巖≥6004—60.05—0..3滾刀鉆頭⑵開鉆時以低檔慢速鉆進(jìn)，鉆至護(hù)筒底口部位時（底口上下各2m左右）宜使用氣舉反循環(huán)，小氣量、輕壓、慢轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔，需特別注意鉆頭碰掛護(hù)筒底口。如鉆進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)鉆頭磨擦護(hù)筒時，不得強(qiáng)行鉆進(jìn)，可根據(jù)護(hù)筒傾斜情況適當(dāng)調(diào)整鉆機(jī)位置。待鉆頭整體鉆出護(hù)筒2m左右后，才允許正常鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中堅(jiān)持減壓鉆進(jìn)，保持重錘導(dǎo)向作用，保證成孔垂直度。⑶在鉆孔過程中，泥漿從孔中吸出后，采用泥漿凈化裝置凈化然后循環(huán)使用，注意經(jīng)常對鉆孔泥漿抽檢試驗(yàn)，不符合要求時及時調(diào)整。不同地層鉆進(jìn)過程中泥漿性能指標(biāo) 地層粘度（Pa·S）容重(g/cm3)含砂率(%)PH值膠體率（%）失水量(ml//30miin)泥皮厚度（mm）砂層、圓礫土19-251.10-1..20≤48-10≥95≤20≤3砂礫膠結(jié)層19-221.05-1..15≤48-10≥95≤20≤3弱膠結(jié)礫巖19-221.10-1..15≤48-10≥95≤20≤3中等膠結(jié)礫巖、強(qiáng)強(qiáng)膠結(jié)礫巖巖18-201.05-1..10≤48-10≥95≤20≤3⑷在鉆孔過程中，應(yīng)時刻注意觀察護(hù)筒內(nèi)外水頭差變化情況，保持孔內(nèi)水頭高出水位2m以上，但水頭不得高出4m以上。正常鉆進(jìn)時應(yīng)參考地質(zhì)資料掌握土層變化情況，及時撈取鉆渣取樣，判斷土層，記入鉆孔記錄表，并與地質(zhì)資料進(jìn)行核對，根據(jù)核對判定的土層及時調(diào)整鉆機(jī)的鉆速及進(jìn)尺。⑸鉆孔達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，對孔深、孔徑和孔形進(jìn)行檢查，檢查合格后，用換漿法反循環(huán)清孔：將鉆具提離孔底20cm繼續(xù)轉(zhuǎn)動鉆具，維持泥漿循環(huán)，并對泥漿性能進(jìn)行調(diào)整，使泥漿性能指標(biāo)達(dá)到規(guī)范要求；泥漿指標(biāo)及孔底沉碴滿足規(guī)范要求后，拆除鉆桿，下鋼筋籠及導(dǎo)管二次清孔，使孔底沉淀物厚度不大于5cm，準(zhǔn)備灌注混凝土。清孔后的泥漿性能指標(biāo) 粘度（Pa·S）容重(g/cm3)含砂率（%）PH值膠體率（%）失水量(ml/30miin)泥皮厚度（mm）18—201.05-1..10＜28—10＞98≤15≤2成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目允許偏差孔的中心位置(mm)群樁100mm孔徑(mm))不小于設(shè)計(jì)樁徑徑傾斜度不大于1﹪孔深 比設(shè)計(jì)深深度超深不不小于50mmm比設(shè)計(jì)深度超深深不小于5cm沉淀厚度≤50mm6.2鉆孔施工中需注意的其他問題（1）為保證鉆孔的垂直度，施工過程必須采用減壓鉆進(jìn)，使加在孔底的鉆壓小于鉆具總重（扣除泥漿浮力）的80%。（2）加接鉆桿時，應(yīng)先停止鉆進(jìn)，將鉆具提離孔底8—10cm，維持泥漿循環(huán)5分鐘以上，以清除孔底沉渣并將管道內(nèi)的鉆渣攜出排凈，然后加接鉆桿。加接鉆桿時，連接螺栓應(yīng)擰緊上牢，認(rèn)真檢查密封圈，以防鉆桿接頭漏水漏氣，使反循環(huán)無法正常工作。（3）升降鉆具應(yīng)平穩(wěn)，尤其是鉆頭處于護(hù)筒底口位置時，必須防止鉆頭鉤掛護(hù)筒。（4）鉆孔過程應(yīng)分班連續(xù)進(jìn)行，不得中途長時間停止。詳細(xì)、真實(shí)、準(zhǔn)確地填寫鉆孔原始記錄，精確測量鉆具長度，應(yīng)注意地層的變化，在地層變化與地質(zhì)報(bào)告提供資料不相一致時，應(yīng)及時通知技術(shù)人員。（5）鉆進(jìn)過程中應(yīng)保證孔口安全，孔內(nèi)嚴(yán)禁掉入鐵件（如扳手、螺栓等）物品，以保證鉆孔施工正常順利進(jìn)行。（6）仔細(xì)檢查下入孔內(nèi)的鉆具，保證其可靠性，避免掉鉆事故的發(fā)生。（7）定時檢測鉆機(jī)底座的水平度（底座四角差不得大于3mm）及鉆塔的垂直度，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，以保證鉆孔的垂直度。6.3鉆孔施工過程中孔內(nèi)事故的預(yù)防及處理鉆孔過程中要精心組織、精心施工，做好各種事故預(yù)防措施及處理方案。施工過過程中常見事故及其處理辦法如下表事故名稱產(chǎn)生原因預(yù)防措施處理措施斜孔①地質(zhì)原因：相鄰鄰兩種地層層的軟硬程程度相差較較大，鉆頭頭在軟層一一邊進(jìn)尺速速度較快，在在硬層一邊邊時尺速度度較慢，從從而在鉆頭頭底部形成成進(jìn)尺速度度差，導(dǎo)致致鉆頭趨向向軟地層方方向。②設(shè)備因素：如提提吊中心、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤中心、鉆鉆孔中心不不在同一鉛鉛垂線上，鉆鉆桿剛性差差，鉆進(jìn)過過程中鉆機(jī)機(jī)發(fā)生平面面位移或不不均勻沉降降等。③操作不當(dāng)，鉆進(jìn)進(jìn)參數(shù)不合合理。①必須保證鉆進(jìn)設(shè)設(shè)備安裝符符合要求；；②根據(jù)準(zhǔn)確的地質(zhì)質(zhì)柱狀圖選選擇鉆進(jìn)工工藝叁數(shù)；；③通過軟硬不均地地層時采用用輕壓慢轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)工藝；④鉆進(jìn)砂層時要特特別注意控控制泥漿性性能及鉆頭頭轉(zhuǎn)速。將掃孔糾斜鉆頭頭下到偏斜斜值超標(biāo)的的孔深上部部，慢速回回轉(zhuǎn)鉆具，并并上下反復(fù)復(fù)串動鉆具具。下放鉆鉆具時，要要嚴(yán)格控制制鉆頭下放放速度，借借鉆頭重錘錘作用糾正正孔斜。掉鉆及孔內(nèi)遺落鐵件①由于孔斜或地層層軟硬不均均造成劇烈烈跳鉆，致致使鉆桿螺螺栓或刀齒齒脫落。②鉆桿扭斷。③由于施工人員操操作不當(dāng)將將施工工具具遺落孔內(nèi)內(nèi)。④鉆桿螺栓受力不不均勻，在在鉆進(jìn)過程程中螺栓松松脫導(dǎo)致掉掉鉆事故。⑤在搭設(shè)平臺及沉沉放護(hù)筒過過程中遺落落。①避免孔斜。②根據(jù)鉆進(jìn)情況定定時提鉆檢檢查，重點(diǎn)點(diǎn)檢查加重重桿管壁及及鉆桿上下下法蘭。③維護(hù)孔壁的穩(wěn)定定及保持孔孔底清潔是是處理孔內(nèi)內(nèi)事故的必必要前提，因因此保持泥泥漿性能是是關(guān)鍵。同同時，作好好孔口的防防護(hù)工作，避避免向孔內(nèi)內(nèi)掉入鐵件件。④準(zhǔn)確記錄孔內(nèi)鉆鉆具的各部部位部件。①準(zhǔn)確判斷掉鉆部部位，并據(jù)據(jù)此制定正正確的打撈撈方案，一一般采用偏偏拈鉤、單單鉤或內(nèi)卡卡等打撈的的方法進(jìn)行行打撈。②在打撈過程中，杜杜絕強(qiáng)拔強(qiáng)強(qiáng)扭，以避避免擴(kuò)大事事故。③打撈上來后，要要妥善固定定在孔口安安全部位，方方能松脫打打撈工具。④對于孔內(nèi)遺落的的鐵件，采采用LMC--120電磁打撈撈器打撈（其其水中吸重重達(dá)5t）?？s孔①粉砂層中鉆進(jìn)泥泥漿砂化嚴(yán)嚴(yán)重（如粘粘度太大、含含砂量大等等），泥漿漿泥皮較厚厚。②粉砂層中進(jìn)尺速速度過快，追追求盲目進(jìn)進(jìn)尺。③基巖層中鉆進(jìn)鉆鉆頭磨損嚴(yán)嚴(yán)重。①保證泥漿的性能能及水頭壓壓力以滿足足護(hù)壁要求求。②采取合理的鉆進(jìn)進(jìn)工藝，反反對片面追追求進(jìn)尺而而盲目鉆進(jìn)進(jìn)。③適當(dāng)加當(dāng)鉆頭直直徑。調(diào)整泥漿性能重重新下入適適當(dāng)直徑鉆鉆頭掃孔。擴(kuò)孔及孔壁坍塌①砂層鉆進(jìn)泥漿性性能差（如如粘度太小小、含砂量量大等），不不能起到較較好的護(hù)壁壁作用。②孔斜、地層軟硬硬不均勻或或在某一孔孔段進(jìn)尺速速度極不均均衡或重復(fù)復(fù)鉆進(jìn)。等等原因造成成擴(kuò)孔。③護(hù)筒底口內(nèi)外串串孔漏漿。④在非穩(wěn)定層段鉆鉆進(jìn)過程中中反復(fù)抽吸吸造成孔壁壁局部失穩(wěn)穩(wěn)、坍塌。⑤孔內(nèi)泥漿面過低低致使孔壁壁失穩(wěn)坍塌塌。①保證泥漿的性能能及水頭壓壓力以滿足足護(hù)壁要求求。②控制孔內(nèi)外水頭頭差為合理理范圍這內(nèi)內(nèi)。③采取合理的鉆進(jìn)進(jìn)工藝，反反對片面追追求進(jìn)尺而而盲目鉆進(jìn)進(jìn)。①小的擴(kuò)孔可不做做處理。②大的擴(kuò)孔采用粘粘土回填后后重新鉆進(jìn)進(jìn)處理。③接長護(hù)筒。7.水下混凝土灌注7.1導(dǎo)管的配置水下混凝土灌注采用內(nèi)直徑為350mm的快速卡口垂直提升導(dǎo)管。導(dǎo)管在使用前應(yīng)進(jìn)行試拼并做水密、承壓和接頭抗拉實(shí)驗(yàn)，試拼好后要按順序編號，水密實(shí)驗(yàn)時的水壓力不小于井孔內(nèi)水深1.3倍的壓力；進(jìn)行承壓實(shí)驗(yàn)時的水壓不應(yīng)小于導(dǎo)管壁可能承受的最大內(nèi)壓力Pmax。Pmax可按下式計(jì)算：Pmax=1.3(rchcmax-rWHw)rc混凝土容重(24KN/m3)hcmax導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱最大高度,可取導(dǎo)管全長m.rW孔內(nèi)水或泥漿的容量Hw鉆孔內(nèi)水或泥漿的深度m7．2第二次清孔鋼筋籠下完后應(yīng)檢測孔內(nèi)沉渣厚度，若超過規(guī)范要求，應(yīng)進(jìn)行第二次清孔，二次清孔的方法仍為空氣反循環(huán)法，出漿管為灌漿導(dǎo)管，灌漿導(dǎo)管頂部需安裝專門的清孔頭帽，使之既可以接入高壓風(fēng)管，又可以接出出漿管，從灌漿管內(nèi)部下入高壓風(fēng)管（絲扣連接的鋼管）清孔即可，注意清孔時要補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿，維持孔內(nèi)水頭高度。二次清孔達(dá)到要求后，立即拆除清孔頭帽和高壓風(fēng)管，進(jìn)行水下混凝土灌注