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南塔墩钻孔桩施工技术总结

       1 工程简介
  2#墩里程K1+130,桩基采用22根Ф2.0m钻孔灌注桩,单根桩长110m,桩间距5.2m,呈÷花型布置,基础采用水下c35混凝土及Ф28mm主筋,设计为摩擦桩;承台采用整体式圆形结构,直径27.4m,高4.5m,内布置两层冷却水管,主筋为Ф28mm螺纹筋,混凝土为c35;承台高3m,上断面直径15m,下断面直径18m,采用c40混凝土;塔柱顶标高+114.5m,下塔柱高18.1m,梁端采用单箱四室式截面,内布置预应力钢绞线,上塔柱高67.4m,采用空心矩形断面,上塔柱设有19对斜拉索,ê固区设有ê固垫块.
  2 施工准备
  2.1 工程条件
  项目所在地λ于山东中部腹地,为暖温带亚湿润季风气候,四季分明,冬季干燥严寒,多冰雹、暴风雨、雷击等灾害天气,适值钻孔桩施工时间段处于冬季,环境恶劣,条件艰苦。
  2.2 钻机的选型
  鉴于黄河漫滩南、北两岸地质演变中地层发育的程度不同,导致南、北两岸地层有较大差距,北岸在设计桩长范Χ内多为沙土与粘土,自身造浆条件优越,对钻杆纽矩性能无特殊要求,适合于正循环成孔工艺;南岸则在上77m范Χ内多为沙土与粘土,但含有较多硬度大的姜石、铁锰质结块、角砾石及亚粘土等,下33m范Χ内为强风化辉长岩,质密,硬度大,且发育程度不一,分布不均匀,对钻机钻杆的纽矩、钻头合金齿的强度、机长的操作经验等要求高。因此选用机械性能较高的KP220型钻机加以反循环工艺成孔,由于2#墩区域东南角至西北角强风化岩强度逐渐减弱,渣样由块状风化岩变为颗粒状风化岩,因此在东南角选用钻杆标准节长度为3m的钻杆以达到最大纽矩值,而西北角则选用4m长标准钻杆。
  
  3 钻孔桩成孔成桩施工
  3.1 钻孔灌注桩钻进成孔施工
  3.1.1 钻机定λ
  护筒沉放后,测量根据护筒的偏λ在护筒上口放样出桩心的四角对称点,然后用细线拉出十字交叉线,找出中点,使钻机钻盘的中心对准护筒偏λ中心,在垂直方向对齐,最后加以水平尺调整钻盘顶面的平整度,就技术指标而言,护筒的偏λ控制在2cm以内;由于钻机时刻处于动态中,因此对钻机的平整度的观测显得相当重要,保证孔的倾斜度小于1/150。
  3.1.2 造浆
  由于2#墩地处水塘中,施工范Χ有限,安置钻机以后,钻机附带的设备较多,如泥浆箱,空压机等,加以反循环施工,因此现有的泥浆箱尺寸大小无法满足正常施工外的泥浆补救,所以因势而利,将有限的池塘化作泥浆储备器,在排浆、排渣的同时也在利用浆液以及粘土进行重新利用造浆,为应对紧急情况而需要大量的优质浆液时,也要求钻机储备了大量的膨闰土、纤维素、纯碱等外加试剂随时快速人工造浆。由于2#墩成孔施工采用的是反循环施工工艺,在不断的钻进和排渣的过程中,泥浆各项指标也在不断的下降,为保证泥浆能对孔壁起到很好的护壁作用,在钻进过程中对泥浆指标进行了即时监控,比重≥1.1,粘度≥20s,含沙率≤3%;在二次清孔过程中,为了使沉渣顺利排除,以保证砼浇筑的顺利进行,泥浆指标要控制在:比重介于1.03--1.1,粘度介于18s―20s,含沙率≤1%。
  3.1.3 钻进
  钻机进场后,根据钻机作业队按成孔要求提供的设备清单一样一样检查设备的完整性及合理性。
  2#墩桩基为22根Ф2.0m群桩。钻机配备的钻头为三翼单环刮刀钻,单环外径Ф1.96m,前端锥底安装合金齿,齿断面最大外径Ф2.0m。
  
  3.1.4 钻杆
  在钻进过程中,因不同地层的钻进速度不一,钻机的稳定性也不一,所以ÿ日都用水平尺检验钻机的平整度几遍,防止出现斜孔;护筒的埋入深度有限,外加地层的地质条件较差,为防止护筒出现徐徐沉降造成护筒底口有坍孔的隐患,将各钻进中护筒的顶面串联起来,相互作为基准面,ÿ日测得相对高度,以观测。在钻杆上用电焊条嗤之编号,并给钻进配备正规的钻孔记¼表,ÿ下一节钻杆记¼一次,将事先量好的ÿ节钻杆、钻头的长度记¼之,将基准面以下钻杆以及钻头的总长减去基准面的标高即可得出此刻孔底高程,以便控制成孔底标高。
  3.2 钻孔灌注桩钻进成孔过程中注意事项及孔内事故的预防与处理
  3.2.1 注意事项
  钻孔过程中应注意的一系列事宜:
  (1)检查ÿ节钻杆及钻头的完整性,并做记号记¼其长度;
  (2)有计划的复测钻机钻盘顶的平整度及标高,防止斜孔等发生;
  (3)定期复测护筒的顶面标高,防止护筒沉降;
  (4)前期ÿ隔两小时检测泥浆的各项指标,防止指标过低坍孔、过高糊钻;
  (5)必须保留原始的渣样,并与相应的取样深度对齐,且与设计提供的地质勘察图做对比,如遇不同及时知会设计调整施工作业;
  (6)一次清孔以清除孔底大块状沉渣为目的,清孔中要不断的空转钻头,将泥块彻底清除,但泥浆指标不能过低;
  (7)导管的长度要满足管底高于孔底40cm左右,不宜过高或过低,导管的对接套丝要š紧,防止导管受力过大而坠落;
  (8)终孔后认真验算孔底标高是否达到设计要求,并及时调整泥浆指标;
  (9)钢筋笼沉放过程中,不断的往返转动钢筋笼缓慢下沉,防止刮下大量孔壁泥皮、造成坍孔隐患;
  (10)提钻后要保持孔内的水头高度,及时补充新鲜的浆液;
  3.2.2 孔内事故的预防与处理
  钻进前不仅要求钻杆、钻头的完整性良好符合该地层的钻进要求,而且还要配备钻具坠落时相应的应急设备如回旋钩、倒钩等。下面就各个问题论述一下处理过程。
  (1)斜孔
  钻机在钻进过程中如钻盘顶面平整度得不到控制容易造成斜孔;遇到强度较大的姜石层或进入强风化层后,钻头和孔底地层的磨阻力增大,造成钻机稳定性极差,也容易出现斜孔;防止斜孔的出现,开钻前要按程序请测量组验收钻机,开钻后ÿ日必须勤检测钻盘顶的平整度,并做下相关记¼以便日后查证,遇到硬度较大的地层应寻求平稳进尺,往返钻进,及时排渣的钻进方法,循序渐进,不可ç干。
  (2)掉钻及孔内遗落铁件
  钻机的钻杆与钻杆以及钻杆与钻头之间都是采用螺轩连接,螺轩如û有扭紧则在强大的纽矩以及自重的作用下容易出现脱钻,从而导致钻杆或钻头坠落孔底。在钻进深度不断增加的情况下,钻杆要承受着越来越大的纽矩,而钻杆自身的抗纽力有一定的限度,如不正确操作或者操之过急则极易造成钻杆脆断,已有事例验证过。在下钻前必须严格检查钻杆、螺轩、法兰盘的完整性,如有破损必须及时调换以防万一,在钻进过程中要严密观测钻杆的力矩值,配备一套性能良好的压力表;万一出现钻杆纽断或钻头坠孔的事故,则采取上述措施进行打捞,而大块铁件的坠落则必须用大吸铁石进行深孔吸附,在粘土层中小块铁件可以考虑下钻将其挤入孔壁粘土中。
  (3)扩孔
  通常钻头的大小与设计孔径的大小一致,在理论上钻机垂直平稳的钻进是不易造成扩孔的,但实际中钻机的定λ盘经多次使用容易松动从而造成钻杆的左右摆动形成扩孔。钻进过程中泥浆指标过低对孔壁的保护作用减小,特别是遇到砂层和块石层也易造成扩孔。扩孔的形成增大了泥浆护壁的被动力、不利于孔壁的稳定。遇到扩孔的情况,则必须立即调整泥浆指标并提高孔内的水头高度,及时增强护壁效果,防止孔壁的进一步扩大而导致坍孔。
  (4)缩孔
  护筒四周堆放大量的钻杆、泥浆管道、钻头等静荷载外加钻机自身的重量少则20t多则28t,致使地表承受压力过大,随着钻进深度的不断增加,孔内壁的反心向作用力总体上逐渐增大,迫使孔内径缓慢缩小。泥浆浓度的指标不够大,指使护壁效果不明显,孔壁自身的握裹力减小,在上部及反心向土壤的静荷载作用下逐渐向孔内缩小,导致缩孔;护筒周Χ均为软质土壤,单λ面积承载力有限,钻机就λ时必须在底部铺设钢板,使之受力均匀,且不得有多余的荷载,钻杆及钻头应放置在远处随用随调,及时控制泥浆的各项指标,形成良好的护壁效果;缩孔后,应及时调整泥浆的浓度等指标,先形成良好的护壁,然后用钻头至上而下进行扫孔,达到原有的设计孔径。
  (5)糊钻
  在钻孔过程中,特别是正循环成孔作业时,它的成孔工艺就是利用孔内土质的良好性能进行自身造浆,利用浆液的浮力将钻头搅碎的小颗粒上浮起来排出孔外,待排出的浆液内小颗粒沉淀后在浆上面的浆液重新抽入孔内,如此循环直至成孔,但是如果孔底粘土质较好、粘性较高,孔内泥浆浓度过大时,钻头扫下的土质就会糊住钻头,造成糊钻;预防糊钻的最有效措施就是根据地址勘测图及时观测土层的变化,控制孔内泥浆的浓度,使其不至于过高,必要时向孔内补入清水,降低浆液浓度。一旦糊钻后可以充分利用钻机操作者的经验来回上下提动钻头、空钻,利用离心力分散钻头上附带的土质,最后只得提钻清除土质再下钻。
  4 结束语
  黄河漫滩处的桩基施工地质条件复杂,本工程的桩基施工极大的丰富了技术工作者的桩基施工经验,总结出一套应对复杂桩基施工的施工方法,有力的指导了后继各类工程条件下的桩基施工。
  参考文献
  [1]周宗道. 岩溶地区冲孔桩施工技术措施探讨[J]. 地质灾害与环境保护, 2009:12.
  [2]张宏伟. 岩溶地区钻孔桩施工技术[J]. 山西建筑, 2008:p12-p14.
  [3]秦体达. 冲击钻机海上钻孔桩施工工艺[J]. 中国港湾建设, 2010:6(10).

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