论文发表：特殊地质条件下冲孔灌注桩施工技术探讨__墨水学术,论

所属栏目：矿业论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:214

副标题#e#【摘要】本文主要介绍了泥浆护壁冲孔灌注桩在不良地质条件下施工方法和施工的要点，并对主要的关键施工环节进行了系统阐述。
【关键词】不良地质；泥浆护壁；灌注桩；施工；质量；控制
1 工程概况
淄博市新城区景观河联通路桥，由济南市政设计研究院设计，由淄博方圆勘测设计院勘测，由淄博沂源创新监理有限公司监理，由淄博市周村区市政工程公司承建。东西两跨32米长,南北总宽67.5米，桩柱式墩台，墩台盖梁为C30钢筋砼，主梁为C40先张法预应力钢筋砼，全桥桩基33棵。
本标段场地范围上覆第四系冲洪积（Q4AL+PL）淤泥质黏土、粉细砂、残积土层，下伏基岩为泥质砂岩、板岩、变质砂岩、灰岩等。沿线地层分布有不良地质，如：岩溶、岩溶地面塌陷、砂土液化及断层破碎带，给桥、梁桩基施工带来许多不可预测的因素，也加大了施工难度。
本区间桩基设计均为嵌岩桩，桩端持力层为微风化岩层。桩孔直径为φ1200～1300mm，设计桩长大致为24～28m之间﹙如遇到溶洞、断层要穿过溶洞及断层，桩端必须进入设计持力层，入岩深度不小于一倍桩径﹚，单桩承载力设计值为 1100T，混凝土强度等级为C30。
2  不良地质条件下的施工    
2.1 溶洞处理
根据勘察地质资料显示，本工程部分不良地质位置主要集中在中间一排桩处，为岩溶地区，桩基础有溶洞，最大洞径高达3.3m。对于存在溶洞的桩基础施工，本工程决定采用CK—1800冲孔桩机成孔，桩锤选用6～8T。
1、冲孔桩机成孔 
⑴护筒安装，护筒的埋置深度，一般情况下，在黏土中不小于1000mm,砂土不小于1500mm，护筒顶面应高出地面300mm。护筒安装后，先在护筒内投入粘土，用冲击锤以小冲程反复冲击造浆。冲程大小和泥浆稠度应按通过的土层情况掌握。冲击一定时间后，将冲击锤提出，换上掏渣筒，下入孔底掏取钻渣。掏渣后及时向孔内添加泥浆或清水以维持水头高度；
⑵冲孔检查与测量，冲进过程中，经常检查成孔情况，用测锤检测孔深及桩孔倾斜度，为保证孔形正直规则，冲进中必须经常用检孔器检孔。还要注意钻渣捞取及判明冲进实际地质情况，并填入施工记录表中，并与超前钻提供的资料和地质剖面图进行核对，发现不相符及时通知甲方、监理和设计人采取对策，保证冲孔正常顺利进行；
⑶根据冲进过程中实际土层情况控制进尺快慢和泥浆性能指标。在粘土和软土中，宜采用中冲程冲进；在粉砂土、粗砂、粉砂岩、泥岩、风化岩中采用大冲程冲进；
⑷施工作业分班连续进行，施工过程一气呵成，不得中途停顿，如发生故障及时通知区间主管工程师，采取措施解决；若停止冲进时，必须将锤头提起；
⑸施工时必须详细填写冲孔施工记录，交接班时要向下一班交待冲进情况及注意事项；
⑹在冲进过程中，必须注意补充水量（泥浆），维持护筒内应有的水头高度，防止孔壁坍塌。如发现有漏水现象，护筒内水位缓慢下降，应首先集中力量加浆补水，不得使水位急剧下降，然后再针对漏水原因进行如下处理：
①属于护筒漏水时，应用粘土在护筒周围填土加固。漏水严重时应返工重埋护筒；
②如在冲孔时发生孔内水位骤降，很可能是遇到溶洞，必须进行处理。
2.2 主要施工方法及检验 
1.注浆施工
①根据地质情况在每一根桩的中心位置或桥墩承台的四角钻注浆孔，钻注浆孔也是对地质情况的进一步勘探，通过取芯探明溶洞的高度及填充物的详细情况；
②用注浆泵注浆，注浆压力不宜太大，控制在0.5～1.0MPa范围，具体压力值由现场试验确定。速度为15～20L/min，其目的是使浆液渗透到填充物内(包含灌入的砂或碎石)，然后固结，渗透最小直径定为3.0m，以保证冲钻成孔时有足够的固结体。注浆时注浆管必须插入填充物的底部，然后边注浆边缓慢上提,提管速度不宜太快，根据注浆速度确定#p#副标题#e#,应使渗透半径控制在允许范围内。浆液选用水泥浆,用32.5级水泥,水泥浆配合比为,水∶水泥=0.8∶1.0。若需用水泥砂浆，则配合比采用,水∶水泥∶砂=1∶1∶0.8，若需要加水玻璃时，水玻璃的含量根据现场试验确定；
③单花管注浆，管头花管段长度为1000mm，孔眼直径和间距根据现场试孔后确定，注浆管外径为70ｍｍ，比钢套管内径要小。注浆时，通过注浆泵上的ＰＱ仪分析确定注浆的速度和结束时间，压入量根据渗透半径、固结体积来计算，公式为Ｑ=πＲ2Ｈβμα(1-γ)λ。式中，Ｒ为渗透半径；Ｈ为溶洞高度；μ为填充物的孔隙率；α为超灌系数；λ为地区性经验系数；γ、β为充填率与充填系数。这些参数和系数可根据现场试验确定；
④为防止浆液流失太远造成浪费,可采用间歇注浆方式,使得先注入的浆液与砂子(或碎石)初步达到胶结后再注浆,循环注浆多次,直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止；
⑤注完一个孔后，继续对其余孔进行注浆，后注浆的压力必须调高，最后封孔。注浆顺序由现场主管工程师根据注浆方案掌握。
2.桩的成孔检验
对于岩溶地区，全岩面的正确判断成为本工程成孔施工的关键。影响全岩面判定的因素较多，主要从以下四个方面来进行全岩面的综合判断：
①以桩孔冲孔实际见岩高程开始，,至少进尺500mm后，可申报全岩面检验，超前钻孔柱状图揭示的岩面高程只能作为参考；
②查阅桩机施工记录，可将基岩进尺速度0.1～0.2ｍ/ｈ作为进入全岩面的控制速度；
③可观察井口钢丝绳的摆动情况，锤头触岩面时会出现轻微反弹；
④使用细目筛网捞取岩渣,岩屑含量50%～70%,且含泥、含砂量小于4%时，认为入岩。如出现特殊情况或判断标志不明显，意见分歧较大时，则采用现场钻探揭露的办法来证实，即在桩孔中心四周均匀布设4个～5个勘探孔，用工勘钻机﹙俗称百米钻﹚进行钻探，用触探到的各点岩面高程进行比较，判断出全岩面。
3. 混凝土灌注过程中特殊情况的处理方法及施工要点
在水下砼灌注过程中，一但出现问题，应立即分析原因，采取合理的技术措施，及时设法补救，冷静处理，不宜轻易中止灌注。
3.1 导管进水。
1.主要原因
①首批砼储量不足，安置导管距孔底间距过大，砼下落不能埋住导管底口，以致泥浆从底口进入；
② 导管接头不严或螺杆断折、焊缝破裂，泥浆从接口或焊裂处进入；
③导管提引过猛或测深错误，导管口提离砼面。
2.处理方法及施工要点 
①对于第一种原因采用提起导管，重新清孔；
②对于第二种、第三种应进行重新插入导管。
3.2 卡管
1.原因：
① 初次灌筑时隔水栓卡管，或由于混凝土的各种原因造成。处理方法和原则：用长杆冲捣和捣动导管，或用附着式振动器振动，如不落下，则必须将导管提出清孔，然后重新安装导管灌注混凝土；
② 机械故障或其它原因使混凝土已初凝，增大了混凝土混凝土下落阻力，混凝土堵在管内。
2.处理方法及施工要点：
启动应急设备，实施应急方案。若混凝土已初凝，则拔出导管，停止灌注，制定处理方案，报业主及监理审批后予以实施。
3.3 坍孔
1.原因：灌注过程中泥浆性能的变化易造成坍孔；
2.处理方法及施工要点：
对于小坍孔，保持加大水头，防止续继坍孔，若坍孔稳定则恢复正常灌注，加大导管埋深，将坍孔泥砂排出，如坍孔严重应立即中止灌注，将导管提出，用粘土回填，待坍塌稳定后，再商定处理方案。
3.4 埋管
1.原因：导管埋置过深，或提管过猛，将导管拉断；
2.处理方法及施工要点：
导管埋深不得大于4.0m，导管埋入混凝土的长度取决于灌注速度和混凝土的性能，任何时候不得小于1米，一般控制在2－4米内。提升不能过猛，应视现场实际情况由有主管工程师处理。
3.5 混凝土灌注质量控制
1.混凝土施工前要有有资质的试验室#p#副标题#e#出具的配合比报告，混凝土要有良好的和易性，坍落度控制在180mm±20mm.
2.钢筋定位，第二次清孔完毕，检查合格后，下导管，并检查气密性，长度符合要求，保证底端距孔底300～500mm，最好在30分钟内开始灌注混凝土，不能停留时间过长，以免塌孔。第一次灌注的混凝土量必须保证封底成功。
3.混凝土灌注必须连续作业，不能中断，严禁导管提升过猛或导管埋入过深，造成断桩。混凝土灌注量要有专人记录，混凝土灌注时的充盈系数应控制为≧1.05.
4.灌注桩的顶面标高应比设计标高高出一定的高度，一般为0.5～1.0m,以保证桩头混凝土的强度，多余部分必须凿除。
5.混凝土试块留置，每根桩留置试块不得小于3组9块、且每个工作班不得少于一组。
4 灌注桩质量施工控制、检查及检测 
1、灌注桩施工质量检查、检测必须按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002、《建筑桩基技术规程》JGJ94-94；
2、抽芯试验时，使用地质钻机取桩身混凝土芯样作抗压强度试验，同时检查桩尖沉淀土实际厚度和桩底土层情况。要求钻进深度超过桩端进入持力层1.2m，钻取芯样直径为110mm。
3、对进行超声波检测的桩，预埋超声波检测管，检测管标准长6米，外径57毫米，接头采用焊接，上端应高出桩顶50厘米，下端用钢板焊接，不得漏水，浇注混凝土前在管内灌满水，上口用塞子塞住。每桩设置检测管3根。
4、桩身检测，通常检测承载力采用单桩静载试验或高应变动测法、而桩身检测一般通过钻芯取样或低应变反射波法进行检验，由于冲孔灌注桩在地下，质量问题不可能直观地反映出来，抽样检测具有局限性，静载荷试验只能以点带面，数据比较直观，高应变只能对桩的承载力做出估计，小应变只能分析桩的完整性。本区间所有冲孔灌注桩均采用无破损检验方法进行了桩身检测，桩身混凝土强度全部符合设计要求，平均强度达到35.4MPａ，桩的承载力大于设计要求的1100T。
5  结束语
泥浆护壁冲孔灌注桩的施工工艺比较复杂，环节较多，质量控制点也比较多，尤其是在不良地质条件下施工，稍不注意，就会造成质量事故、安全事故。施工质量的好坏直接关系到上部结构的安全使用和桥梁的沉降，因此施工中必须重视每一个环节，对冲孔灌注桩的施工全过程必须严格控制，以预防为主，加强主动控制，按施工规范和设计要求精心组织施工，及时解决施工过程中出现的各种问题，就能保证泥浆护壁混凝土灌注桩的施工质量。
参考文献：
【1】《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
【2】《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
【3】《建筑桩基技术规程》JGJ94-94