砂層地質(zhì)進(jìn)行水中鉆孔樁施工的質(zhì)量控制

1、淺談厚砂層復(fù)雜地質(zhì)條件下水中鉆孔樁施工摘要：結(jié)合江蘇新沂毛林特大橋在較厚砂層地質(zhì)情況下進(jìn)行水中鉆孔灌注樁的施工，探討在厚砂層復(fù)雜地質(zhì)條件下水中樁的施工工藝及質(zhì)量控制方法，特別介紹了利用自制振動(dòng)篩振動(dòng)除砂的方法。關(guān)鍵詞：砂層振動(dòng)篩鉆孔樁 施工1、案例工程基本概況案例工程為位于江蘇省新沂市駱馬湖區(qū)域，是與正在實(shí)施的連徐高速公路聯(lián)絡(luò)線相接的一座特大橋。該橋全長(zhǎng)1482.2米，橋?qū)?0米，橋中心樁號(hào)為K17+191，橋跨布置為2×（6×30）+（42+70+42）+4×（5×30）+2×（6×30）m，引橋上部結(jié)構(gòu)為部分裝配式預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)

2、箱梁，主橋上部為變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，全橋共有138根鉆孔樁，主橋20根，引橋106根，主橋防撞樁12根，其中1.5m樁徑水中樁共有80根，最短樁長(zhǎng)34m，最長(zhǎng)62m。該橋址地質(zhì)構(gòu)造以素填土、粉砂、粉質(zhì)粘土、粘土、中砂為主，局部伴隨粗砂，中、粉砂巖層中賦存孔隙承壓水，補(bǔ)給及排泄方式均為側(cè)向徑流。河床地面因過(guò)度采砂而破壞嚴(yán)重，原生層坍塌，河床穩(wěn)定性較差。地質(zhì)土層為第四系全新統(tǒng)（Q4）及更新統(tǒng)（Q1-Q3）。根據(jù)地層時(shí)代成因、巖性、物理力學(xué)性質(zhì)，場(chǎng)區(qū)共分15個(gè)各種厚薄不同的砂層；2、施工準(zhǔn)備過(guò)程考慮重點(diǎn)和應(yīng)對(duì)措施根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中地質(zhì)勘探資料，并結(jié)合施工場(chǎng)地的具體情況和以往的施工經(jīng)驗(yàn)，我們總結(jié)得出本橋

3、樁基施工的難點(diǎn)主要是開鉆前的泥漿調(diào)制及鉆進(jìn)過(guò)程中的泥漿護(hù)壁和清孔時(shí)含砂率的問題，針對(duì)這些問題，在工程開工前重點(diǎn)準(zhǔn)備了以下的對(duì)應(yīng)措施：2.1、選用機(jī)械穩(wěn)定性好的YKC-18或YKC-20鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔2.2、護(hù)筒打設(shè)要高出常水位不少于1m，入河床深度不得少于4m2.3、選用易溶解且造漿率高的優(yōu)質(zhì)粘土進(jìn)行造漿2.4、清孔時(shí)采用振動(dòng)篩配合錐形過(guò)濾器進(jìn)行聯(lián)合除砂（見圖2-1）2.5、備用袋裝水泥，以確保泥漿比重可以滿足灌注前的要求2.6、用試驗(yàn)鉆樁來(lái)核對(duì)地質(zhì)狀況，進(jìn)行首件工程總結(jié)作為全面開工的施工依據(jù) 圖2-1 振動(dòng)除砂器和錐形過(guò)濾器3、施工情況和施工過(guò)程中的質(zhì)量控制項(xiàng)目部選擇具有代表性的13#-1樁作

4、為水中樁首件工程，于2009年12月23日進(jìn)行了技術(shù)交底，12月26日開鉆，12月28日夜間成孔，12月29日下鋼筋籠、12月30日上午10：15下午15:30完成灌注。3.1、首件工程基本參數(shù)13#-1樁設(shè)計(jì)樁徑1.5m、設(shè)計(jì)樁頂高程（承臺(tái)底）13.397m、設(shè)計(jì)樁底高程-48.603m、下護(hù)筒時(shí)水位22.688m，水深6.98m；灌注時(shí)水位22.552m，水深6.84m（汛期水位變化較大），設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)62m，設(shè)計(jì)孔深74.958 m，成孔后實(shí)測(cè)孔深75.100m。3.2、施工情況3.2.1、護(hù)筒埋設(shè)實(shí)際測(cè)得13-1護(hù)筒埋設(shè)情況表樁位護(hù)筒長(zhǎng)度上口內(nèi)徑下口內(nèi)徑上口高程下口高程河床高程入土深度護(hù)筒

5、底土層13-115.02m1.80/1.79m1.79/1.78m24.452m9.432m15.702m6.27m素填土、造漿采用優(yōu)質(zhì)粘土及紅土配合造漿，用鏟車運(yùn)送粘土至施工平臺(tái)，挖掘機(jī)將粘土送至護(hù)筒內(nèi)，共計(jì)填入7m3粘土。在護(hù)筒內(nèi)造漿，采用40t泥漿船做循環(huán)沉淀池，造漿時(shí)，在臨近護(hù)筒內(nèi)備滿泥漿，以備調(diào)用。3.2.3、鉆進(jìn)開鉆前泥漿比重1.31 g/cm3，泥漿含砂率6.0%，泥漿稠度28s。2009年12月26日18：40開始進(jìn)尺，進(jìn)尺速度控制在1.0m/h左右，河床以下10m范圍均為粘性素填土，夾有礫石和砂粒。在護(hù)筒底口上下各2m范圍，進(jìn)尺速度控制在70cm/h左右，鉆進(jìn)未對(duì)護(hù)筒底部素填

6、土層形成擾動(dòng)。泥漿采用單泵循環(huán)，循環(huán)路徑：泥漿船護(hù)筒（從出漿孔流出）泥漿船（泥漿流入船艙前經(jīng)除振動(dòng)篩除砂）。在鉆進(jìn)過(guò)程中，項(xiàng)目部技術(shù)人員加強(qiáng)監(jiān)控泥漿指標(biāo)和進(jìn)尺速度并做好施工記錄，泥漿比重控制在1.30g/cm3以上，含砂率40%，由于含砂率較大，實(shí)測(cè)泥漿比重1.30-1.50 g/cm3，當(dāng)含砂率超過(guò)40%時(shí)，暫停進(jìn)尺，將含砂率降采用振動(dòng)篩低到20%以下后繼續(xù)鉆進(jìn)，至12月28日晚19：20成孔。3.2.4、一次清孔 終孔孔深75.1m，泥漿比重1.38 g/cm3，含砂率20%?？咨顖?bào)檢合格后開始一次清孔，鉆機(jī)施工人員采用振動(dòng)篩除砂，至12月29日上午7：00，孔內(nèi)泥漿指標(biāo)為：含砂率6.0%

7、，泥漿比重1.16g/cm3，粘度22s。此時(shí)泥漿含砂皆為細(xì)粉砂，振動(dòng)篩網(wǎng)眼尺寸過(guò)大，已無(wú)除砂作用；10：00鉆機(jī)施工人員更換細(xì)篩網(wǎng)進(jìn)行除砂。下午15：15孔內(nèi)泥漿指標(biāo)為：含砂率5.0%，泥漿比重1.15g/cm3，粘度21s。此時(shí)振動(dòng)篩除砂已無(wú)任何效果，且振動(dòng)篩漏漿嚴(yán)重，項(xiàng)目部技術(shù)人員立即要求鉆機(jī)施工人員安裝錐形除砂器進(jìn)行除砂。19：00錐形除砂器安裝完畢，孔內(nèi)泥漿指標(biāo)為：含砂率3.0%，泥漿比重1.13g/cm3，粘度18s。3.2.5、下鋼筋籠12月29日19：20開始提鉆，21：00提鉆完畢并開始下鋼筋籠至次日凌晨4：40完成。下鋼筋籠過(guò)程中注意了聲測(cè)管的連接安裝，在進(jìn)行接長(zhǎng)之前，在下

8、面一節(jié)聲測(cè)管中預(yù)先灌水，以減小內(nèi)外壓力差，避免或減輕聲測(cè)管的局部滲水缺陷造成孔內(nèi)泥漿大量滲入聲測(cè)管內(nèi)造成堵管。項(xiàng)目部技術(shù)人員對(duì)鋼筋焊縫及聲測(cè)管接頭逐根檢查，確保焊縫長(zhǎng)度及聲測(cè)管接頭密封性100%合格。3.2.6、二次清孔下完鋼筋籠立即下導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，12月30日6：00下置導(dǎo)管完畢，并開始二次清孔，上午9：50灌注砼前泥漿含砂率降低到2%，泥漿比重1.10 g/cm3，泥漿粘度17s。3.2.7、灌注水下砼12月30日上午10：15至下午15：30完成13#-1樁灌注。灌注前，將導(dǎo)管下落到孔底，回提40cm，然后灌注首批砼，首盤砼封孔導(dǎo)管埋深2.6，灌注過(guò)程中每灌一車對(duì)砼的上升高度進(jìn)行量測(cè)

9、，以確定導(dǎo)管埋置深度，并與砼的實(shí)際灌入量進(jìn)行校核，及時(shí)拆除導(dǎo)管，確保導(dǎo)管埋置深度控制在26。整樁灌注過(guò)程比較順利，未出現(xiàn)明顯異常情況，砼灌注到承臺(tái)頂口標(biāo)高。4、施工技術(shù)成果總結(jié)4.1、樁基施工前的準(zhǔn)備、把樁基施工放在首要位置，完善樁基施工人員的配置，保持主要施工人員的穩(wěn)定。、加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的檢修和保養(yǎng)（特別是鉆機(jī)、攪拌機(jī)），保證施工過(guò)程中機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。、對(duì)鉆機(jī)設(shè)備中的易損易耗零件，包括鉆頭合金、離合器、密封圈、傳動(dòng)軸、泵殼、葉輪、葉輪護(hù)板、軸成、電動(dòng)振動(dòng)機(jī)、大小篩網(wǎng)、分流管、閥門等零配件，樁基施工隊(duì)必須儲(chǔ)備齊全，以便機(jī)械出現(xiàn)故障時(shí)能夠即使更換維修。、項(xiàng)目部技術(shù)人員加強(qiáng)與施工隊(duì)伍的溝通交流，

10、增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。、做好施工組織計(jì)劃，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，優(yōu)化工序銜接。4.2、樁基施工過(guò)程中的控制、護(hù)筒水頭高度控制在1.01.5m。、保證護(hù)筒底口入土深度6m以上，并盡可能深入（打入到振動(dòng)錘所能打入的最大深度），提高施工安全系數(shù)。、為加強(qiáng)護(hù)壁效果，提高泥漿性能指標(biāo)，每個(gè)護(hù)筒適當(dāng)填入粘土（填入高度4m左右為宜），調(diào)制的泥漿比重應(yīng)控制在1.30g/cm3以上，砂率8%以下。調(diào)制好泥漿后方可進(jìn)尺，進(jìn)尺過(guò)程中必須采用低速慢檔，進(jìn)尺速度在砂層時(shí)控制在1.0cm/h左右，護(hù)筒底口上下2m范圍控制在70cm/h左右。進(jìn)尺過(guò)程中由于含砂率較大，實(shí)測(cè)泥漿(含砂)比重通常在1.35-1.50 g

11、/cm3范圍。在進(jìn)尺過(guò)程中，開動(dòng)振動(dòng)篩，可有效把泥漿中的粗砂清除。若進(jìn)尺砂率過(guò)程中泥漿砂率40%時(shí)，暫停進(jìn)尺，換用細(xì)篩網(wǎng)，降低砂率到20-30%，再恢復(fù)進(jìn)尺。、一清泥漿比重控制在1.20g/cm3左右，含砂率3%，粘度1820s。若泥漿比重和粘度較小，可向孔內(nèi)加入適量水泥增大泥漿比重及粘度。提鉆過(guò)程中，工人操作要小心謹(jǐn)慎，防止鉆頭戳碰孔壁，引起孔壁脫落或塌孔。提鉆后孔內(nèi)沉淀層厚度不大于70cm，若沉淀層較厚，必須重新下鉆頭清孔，為及時(shí)掌握沉淀厚度，可在提鉆過(guò)程中測(cè)量孔深。、提鉆后立即組織下鋼筋籠，并盡量縮短下鋼筋籠時(shí)間。要求鋼筋班下鋼筋籠時(shí)必須上足4名鋼筋工、3臺(tái)焊機(jī)，合理安排人員輪換，盡可能

12、避免下鋼筋籠過(guò)程中停頓或工序沖突情況出現(xiàn)；鋼筋籠焊接必須順直，且在吊放鋼筋籠時(shí)，鋼筋籠盡量居中下放，減少鋼筋籠對(duì)孔壁的擾動(dòng)。鋼筋班必須保證聲測(cè)管對(duì)接牢固順直，無(wú)扭曲滲漏現(xiàn)象，每節(jié)鋼筋籠下方完畢后必須向聲測(cè)管內(nèi)注入清水，防止泥漿堵塞聲測(cè)管。、二清時(shí)，通過(guò)調(diào)整振動(dòng)篩篩網(wǎng)已不能有效降低含砂率，施工中增加錐形除砂器除去泥漿中粉砂，效果明顯，能夠在3小時(shí)左右將含砂率降低到2%以下，大大減少二清時(shí)間。二清后泥漿比重減小，粘度降低，恐影響泥漿護(hù)壁效果，必要時(shí)摻入適量水泥增加泥漿比重及粘度，增強(qiáng)護(hù)壁效果，防止灌注過(guò)程中二次沉淀。泥漿比重為1.15 g/cm3左右，砂率2%，泥漿粘度保持在1720S，時(shí)適宜灌注

13、混凝土。、灌注前，將導(dǎo)管下落到孔底，回提2040cm，然后灌注首批砼。灌注過(guò)程中每灌一車對(duì)砼的上升高度進(jìn)行準(zhǔn)確量測(cè)，以確定導(dǎo)管埋置深度，并與砼的實(shí)際灌入量進(jìn)行校核，及時(shí)拆除導(dǎo)管，確保導(dǎo)管埋置深度控制在26。在灌注水下砼期間，加強(qiáng)混凝土坍落度的控制，協(xié)調(diào)好施工現(xiàn)場(chǎng)的組織工作，確保灌注的順利進(jìn)行。、灌注混凝土?xí)r，盡量回收護(hù)筒內(nèi)的泥漿，將其排入相鄰護(hù)筒內(nèi)，節(jié)約成本，提高效率。、成樁后，及時(shí)安排樁基檢測(cè)，按成熟科學(xué)的施工方法指導(dǎo)后序施工，保證樁基質(zhì)量。5、結(jié)束語(yǔ)本橋80根水中樁基已全部完成并檢測(cè)完畢，只有13#-3一根樁判定為II類樁，其余的樁經(jīng)超聲波檢測(cè)全部為I類樁。結(jié)合樁基主要施工工序，我們分析13-3灌注樁樁身缺陷的原因主要在于混凝土灌注環(huán)節(jié)。本橋主要地質(zhì)構(gòu)造層為砂層，灌注樁成孔后，二次清孔后泥漿指標(biāo)按規(guī)范要求控制，當(dāng)泥漿指標(biāo)滿足要求后，泥漿的附著力大大降低，在混凝土灌注過(guò)程中，泥漿中所攜帶的砂體會(huì)產(chǎn)生自然沉淀現(xiàn)象。混凝土在正常灌入的情況下，混凝土足以把沉淀砂體沖至樁頂，但是當(dāng)水下混凝土灌注出現(xiàn)停