钻孔灌注桩1Word格式.doc

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1、淤泥层（厚度为19到25m）、粗砂层（厚度为7到12m）、花岗岩岩层。

3、工程难度分析：

由于桩基要穿越淤泥层、砂层并进入岩层一定深度，这对于钻孔及灌注施工工艺要求都比较高，且大部分孔桩位于通航河道中，在钻孔施工机械、工艺选择及施工各项控制指标方面需根据实际施工情况进行比选确定。

在水下砼灌注工程中，由于淤泥层流塑性较大，导致容易发生塌孔和扩孔现象。

另外，潮涨潮退的水位变化对孔桩施工的影响也很大。

二、主要施工方案的比选

1、水上桩基施工方案比选

为在保证钻孔灌注桩的施工质量前提下选取有利于节约施工成本、方便施工的施工方案，我部在充分调查水中桩基位置及周边的地质及水纹状况后，根据实际情况对8#桥、13#桥的水中桩基施工提出了水中筑岛围堰及搭设水上平台两种施工方案，并从施工、安全、经济及环境影响等方面对两种方案作以下比选：

1）水中筑岛围堰施工由于河床为流塑性极大的厚淤泥层，围堰属于重力结构在淤泥中会产生挤淤下沉及侧移现象，施工极为困难，而且围堰及填土的方量较大不经济；

采用水上平台经计算搭设一个能承受一台8吨冲击钻机施工的工作平台只需桩8吨（8根20m长管径为D=500mm）钢管桩及4吨拆装梁、2吨槽钢、1.5吨工字钢等可回收材料较为经济。

2）桩基施工所处流域位于海潮影响区，潮涨潮退水位差最大达2.5m，如采用筑岛围堰施工，围堰顶高必须比最高水位高出0.5m以上才能满足施工要求，而潮涨潮退造成的水压不稳定对高围堰有极大的危害，不能保证施工平台的安全；

水上平台是利用钢管桩与淤泥的摩擦力提供支承力不受潮涨潮退水压力的影响。

3）桩基施工后，根据河道部门的有关规定必须清理河道使之回复原状，如采用筑岛围堰则清理河道的土方量较大，而拆除水上平台的工作量相对较少。

4）在河道中筑岛围堰必然引起压缩河道的流水截面面积，造成涌水现象，同时阻碍通航，水上平台方案可大大减少这两方面的影响。

结论：

通过比选无论从施工、安全、经济及环境影响等方面水上平台方案都比水中围堰施工方案较优，因此，最终采用水上平台作为水中桩基的施工平台。

2、冲击成孔与钻进成孔的方案比选

由于设计孔桩均为嵌岩桩，入岩深度为进入微风化不小于0.5米。

本工程在实施的过程中走了一步错着，在桩径1.2米的陆地桩施工中错误地采用了回旋钻机，低估了入岩难度，单桩施工周期达10天以上，钻头磨损严重，后果断改用重型冲击钻机，保证了桩底质量。

三、淤泥条件下钻孔灌注桩施工过程和工艺改进

1、护筒埋设施工：

1）陆上桩的护筒埋设采用以下施工方案：

桩位放样人工开挖护筒基坑安设2m钢护筒（护筒高出原地面0.3m）人工回填粘土并夯实。

2）水上平台的护筒埋设采用以下方案：

平台位置放样搭设水上平台（用Dz-60Y型振动锤打入钢管桩，工字钢、拆装梁、槽钢搭设施工平台）桩位放样10m（河中心为12m）钢护筒用Dz-60Y型振动锤振动下沉（护筒顶比最高水位高出1.5m）

2、冲击成孔施工（改进）和控制要点

1）成孔顺序安排：

由于同一排桩的相邻间距比较近，采用跳打施工顺序可消除顺序施工时因刚灌注完毕的混凝土对新钻孔壁产生侧压而导致孔壁不稳定甚至塌孔等情况的发生。

采用冲击钻施工时，要待邻近桩基的砼达到一定强度时才能开始施工。

2）造浆：

由于存在着很厚并具有流塑性的淤泥层，在钻孔和冲孔过程中淤泥受到扰动孔壁极不稳定，而且桩基地理位置位于河涌，地势较低而水位较高，水位也随海潮影响日水压差较大，所以泥浆护壁效果的好坏成为影响钻孔施工的钻孔施工的一大要因。

施工初期，造浆材料采用粘性较大的粘土，泥浆比重控制在1.35左右，有局部塌孔现象，效果不是很理想。

后来采用粘土和工业纯碱形成人工泥浆，泥浆比重控制在1.45左右，粘度为17—20s，效果基本可以。

泥浆比重用悬浮式专用的泥浆比重计测定，每2小时测一次，根据测定数据对泥浆比重进行调整。

2）桩位监测：

在钻机钻孔工程中需对空位进行全过程的监控，以保证成孔桩位及倾斜度的合符规范要求。

正循环回旋钻机主要是通过对钻盘水平度的测量控制倾斜度，通过十字护桩检查空位的水平位置；

冲击钻是通过观察吊锤钢丝绳上下锤击时中心是否偏移来检验孔的倾斜度，通过十字护桩交叉点是否与吊锤钢丝绳中心重合检验空位的平行位置。

如发现空位偏差或垂直度不符合规范要求立即采取重新移机对位的纠正措施。

3）孔内水位的控制：

为了稳定孔内水压必须采取措施保证孔内静水压力。

在水中桩基的施工过程中，在退潮低水位时，容易出现泥浆泄漏现象，应立即停止施工一边在沿护筒四周一定深度范围内采取静压注浆措施加固地层堵漏，一边向孔内加泥浆稳住水头。

4）钻孔速度的控制：

为了保证成孔的质量在钻孔过程中应根据地层情况适当控制冲进速度，在淤泥层主要考虑保持孔壁的稳定性，在岩层主要考虑如何加快进岩速度，锤击次数在淤泥层控制在6次/分钟，避免提锤高度1m为宜以免扰动土层，在砂层、岩层控制在8次/分钟，钻锤提其高度为1m到2m。

5）进行地质取样：

在钻孔施工过程随时捞取渣样，每米不小于1组，尤其在地层变化过渡段及进岩时要加密取样的频率，以确定进岩标高为终孔提供准确的数据（以进入弱风化岩1m，或微风化岩0.5m为终孔标准），并作详细记录和留样保存以供施工参考。

6）验孔：

当钻孔达到设计终孔的标高，使用验孔器对桩孔进行检验，检验主要有3个指标：

终孔标高、孔径、倾斜度。

7）一次清孔：

清孔是钻孔桩施工保证成桩质量的重要环节，尤其是端承桩：

一方面通过清孔清除孔底沉渣使混凝土和基岩结合完好，提高桩底承载力；

另一方面通过清孔把泥浆的含砂率降低到规范要求的范围和降低泥浆比重以利于水下混凝土的灌注质量，同时，清孔时孔内泥浆面控制在高于地下水位或河道水面1.5—2.0m防止塌孔，并尽量缩短清孔时间有利于保证孔壁的稳定性。

一次清孔的主要目的是为了清除孔底沉渣和降低泥浆的含砂率，清孔时让钻头在孔底空钻并不断的向孔底注浆，使沉渣和泥浆混合在一起随泥浆排出孔外。

由于砂层较厚的原因，泥浆里的含砂率较高最大达22%而规范要求要达到<

2％，所以要尽快降低含砂率的最好方法是降低泥浆的浓度，减少砂在泥浆中的悬浮时间让砂和大土颗粒在沉淀池中沉淀下来，但同时容易造成泥浆未能提供足够大的悬浮力，较大的砂和碎石颗粒会沉淀在孔底难以排出，还有泥浆比重下降对护壁效果构成严重影响。

我部根据实际清孔设计了一个“两池一孔”的循环系统：

桩孔沉淀池拌浆池

泵送

沉淀池和拌浆池分开，在清孔阶段在沉淀池加清水加快颗粒`沉淀的速度，而在泵送池加工业纯碱粉状粘土增大被稀析的浆液的浓度，加快清孔的速度。

8）钢筋笼的安装及安装：

桩基施工的钢筋是由广州钢铁有限公司提供，进场有齐全的质量证明文件，并通过现场原材抽样检验合格，具有质量保证。

钢筋笼在钻孔施工的同时就进行分节制作，接头错开，在同一截面的接头数目不超过钢筋总数的50%，一般每节长度为12米以减小接头数目和便于吊装，声测管以等边三角形固定在钢筋笼内侧钢筋笼起吊时采用25T吊车双钩两端起吊，起吊到一定高度后一端徐徐下放，转换成单端垂直吊装，以减少钢筋笼在起吊时的变形。

钢筋笼下放时，采用圆环限位器进行对位下放，保证钢筋笼在孔内位置的正确。

每节钢筋之间采用单面搭接焊，保证焊接的长度及质量。

钢筋笼安装的时间宜控制在2个小时以内，以免孔底沉渣过厚难以清除。

9）安放导管：

在钢筋笼安装完毕后，立即组织人员下放导管。

导管在用于第一根桩前必须经过密闭试验，以保证在混凝土灌注过程中不漏水。

导管下放长度应根据实际孔深计算，一般要求导管悬空0.3到0.4m为宜，导管接口必须紧密。

10）二次清孔：

二次清孔是利用导管，把泥浆泵送到孔底，一方面是再次清理孔底沉渣，另一方面在泥浆里加水把泥浆比重降低到一个比较合理的水平。

11）水下混凝土灌注施工：

水下混凝土灌注施工前，对成孔、泥浆及导管等再作一次全检查。

根据孔径、孔深及导管内径等参数计算出首批混凝土封底的数量，保证导管埋深大于1m。

根据地质取样显示在灌注初期，灌注地层为岩层和砂层，其导管最大埋深宜控制在6m，在灌注层达到淤泥层后，应把导管的混凝土最大埋深控制在4m，因为淤泥层的淤泥具有流塑性和压缩性，如埋深加大，在导管口压力增大时混凝土上升的难度加大，混凝土向淤泥里扩散造成扩孔。

但在淤泥层灌注水下混凝土时要特别注意：

应把测量深度加2m才为混凝土的面的真实深度（导管长度－混凝土真实深度＝导管混凝土埋深），因为从灌注将要达到桩顶时观测，一般混凝土面以上一般有1.5到2m的淤泥覆盖层，所以灌注进入到淤泥层厚应加2m的测量误差以保险，以免造成提管过高造成断桩事故。

在水下混凝土灌注过程中必须每灌注6m3混凝土后用测锤测量混凝土面的上升高度，并做好记录，绘制单桩柱状图，据此监测灌孔情况，根据记录数据进行拆管，拆管长度要与混凝土上升高度相一致。

混凝土灌注顶标高应高出设计桩顶标高0.5m以上。

四、扩孔的问题

本标段的桩基所处的地层均存在较厚的流塑性淤泥层，其平均厚度达24m，正是由于淤泥层的存在孔桩的混凝土的扩孔系数很大，从13#、8#桥5#、6#墩台共14根孔桩及2#墩6根水中桩的实际灌注统计数据显示：

D=1.2m陆上孔桩共8根，护筒埋深2.5m，其平均灌注混凝土扩孔系数达1.35；

D=1.5m陆上孔桩共6根，护筒埋深2.5m，其平均扩孔系数为更高达1.46；

D=1.5m水中孔桩共6根，护筒埋深10m，其平均扩孔系数为1.25；

。

根据灌注记录，绘出的深度与扩孔系数数曲线图如下：

首先，从D=1.2m桩基的标高与扩孔系数关系折线图中可以直观的看出:

C区（标高为－10到－35m）的扩孔率比较正常，B区（标高为0到－10m）扩孔系数开始大幅度增大，到C区（标高为6到0m）扩孔系数均大于2维持在较高水平；

而D=1.5桩基的标高与扩孔系数关系折线图中可以直观的看出：

A区（7到-2.4m）和C区（－18.3到－35m）的扩孔系数比较正常，B区的扩孔系数偏大。

结合地层分布情况和护筒埋设情况分析：

1）C区：

为岩层、粗砂层及深埋淤泥层，岩层、粗砂层除在成孔过程中发生扩孔外在灌注过程中基本不会产生扩孔现象，而深层淤泥由于形成时间较长而且长期承受巨大的土压力已转变成土质较好的淤泥质土比较稳定，因此扩孔系数很小。

2）B区；

一般只0到－15m标高范围，由于其形成时间相对较短，淤泥仍具有流塑性，在钻孔时由于钻头对原状土体的扰动加上侧向土压力较大都容易造成孔壁流塑状淤泥随泥浆流失而形成扩孔现象，或是在灌注过程中混凝土比重较大与孔壁土压形成不均等的侧压，使混凝土向孔壁四周扩散造成扩孔。

3）A区：

D＝1.2m桩基由于位于陆上，护筒埋深一般为2m，根据地质勘探报告和钻孔现场取样显示，4.5到－2m的标高范围由于淤泥形成时间较短均为流塑性较大的淤泥层，其扩孔系数也相应的很大（平均为2.3）；

而D=1.5m水中桩基由于采用了埋深达10m的钢护筒防护，护筒内不会产生扩孔现象，该段扩孔系数大于1的原因在于护筒的制作直径为1.65m大于孔桩设计直径。

4）扩孔方量（护筒长度为2.5m）统计数据显示：

C区长度占总桩长50%，扩孔方量占总扩孔方量的11%；

B区长度占总桩长35%，扩孔方量占总扩孔方量的37%；

A区长度占总桩长15%，扩孔方量占总扩孔方量的52%，因此扩孔的主要原因是为4到-2标高的6m范围内的流塑性较大的淤泥层的存在。

从以上分析中不难得出以下结论：

要解决淤泥层中桩基的扩孔问题，主要就是对浅层流塑性较大的淤泥采取加固措施，以减少在钻孔及灌注过程中所出现的扩孔情况。

五、质量检测与信息反馈

根据监测方案，本标段水中全部采用超声波监测，陆上桩30%采用超声波检测，70%采用动测，另钻芯检测不小于总桩数的10%。

到目前为止，我标段共完成桩基44根，经试验检测全部合格，其中38根被评为I类桩，6根被评为II累桩，优良率为86.3％。

钻芯检测共4根，各项检测指标全部符合设计要求。

但抽芯检测对回旋钻机所施工的桩揭示了桩底实际情况。

回旋钻机普通钻头克服不了微风化花岗岩，回旋钻机所施工的桩基均实际钻进至中风化地层，因该地层中风化岩层单轴抗压强度大于12Mpa，且均是桥台桩，故检测单位确认为合格。

因此，在南沙地区钻孔桩不宜采用回旋钻机。

六、淤泥条件下钻孔桩施工总结

1、钻孔桩施工不单是技术问题，管理到位起关键作用。

我们在检查中发现，工人夜间施工存在空钻现象，捞渣不勤快，取样不规范。

给我们提供的数据严重偏离实际情况，采取的措施是施工员24小时随机值班督促。

检查中发现现场施工员组织不力。

成桩及清孔与混凝土泵车及商品混凝土到场时间经常冲突，灌注时指挥不一，处理事情无定论。

针对具体情况，由项目经理和总工联合值班，总结经验。

带出两到三名合格施工员，以确保统一指挥，灵活处理突发事件。

2、重视施工设备选择

淤泥层和花岗岩层地质分别适用不同钻机，但在同一孔中不可能采用两种工艺。

因此，只有冲孔成桩才能保证入岩深度，故于第五条桩开始，一律改用冲击钻。

至于淤泥层采用冲孔成孔，总结经验是低锤密进，提高泥浆浓度和粘度。

为对付淤泥地层，冲孔泥浆浓度、粘度很大，加之穿越较厚沙层，含沙量奇高，桩径达1.5米，清孔十分困难。

在进行第二次清孔时，我们采用双泵反循环清孔，即：

在导管顶端加工两个接口，两台泥浆泵通过导管同时吸取孔底沉渣，达到快速、干净清孔的目的。

3、建议工艺和方法

①护筒埋设标准。

从保证工程质量角度，扩孔所多余的混凝土势必增加桩身负担，（我们一度向设计单位提出重新检算扩孔后桩身受力和桩底受力情况，以达到要回扩孔混凝土数量的目的，但因无法准确描述桩身扩孔后形状而被忽视）因此，增加护筒长度和减少混凝土扩孔系数有一个技术经济平衡点，建议不低于8米。

水中桩因受潮水影响，为避免反穿孔埋深不低于12米。

②泥浆配比

一般采用原浆护壁，为增加粘度和浓度，每孔加入三到四包水泥和100kg工业纯碱效果很好。

钻进泥浆比重1.4～1.45，因采用商品混凝土，清孔泥浆比重1.25～1.3，含沙量4％左右，即可顺利灌孔。

③设备操作

必须采用8吨以上大冲击钻，钻锤重量不低于5吨，必要时钻机需配重，以减少冲孔时机身摇晃，从而影响垂直度和扩孔。

对工人的管理要求要严格，并有有效的监督措施。

低锤密进克服淤泥层，高速速穿过沙层，勤捞渣，勤取样。

对于大直径桩，最好双泵反循环清孔。

④灌孔要点。

根据每车混凝土下去后，混凝土面上涨情况灵活掌握提管速度和埋深。

当理论值和实际情况相差不多时，埋深超10米也属正常；

当理论值和实际值相差成倍时，应将埋深控制在4米以内，勤拆导管，勤量埋深，以减少扩孔。

实际测量时应充分考虑淤泥和沙沉淀物影响数据。

一般应保守预留1.5～2米。

4、重视现场环境对施工的影响

①淤泥情况下筑岛很不可取，前面已有论述。

采用水上平台能减少施工振动对成孔的影响，减少坍孔、扩孔等事故发生。

②在两桥桩基施工过程中，潮水影响很大，出现过护筒穿孔、4车混凝土下去后混凝土面文丝不动等特殊情况，两起事故均因潮水太低造成，所以应密切关注潮水涨落情况。

因护筒埋深很长，钢板厚度达6mm，最后明挖接桩，经检验仍属一类桩。

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