桩基正循环钻施工工艺研究

近年来，随着我国基础设施建设的大力发展，桥梁施工技术也有显著提高。桥梁桩基的施工质量如何去保证尤为重要。文章主要探讨在市政桥梁工程施工中，正循环钻机的施工技术及其应注意的要点，并结合实际运用中遇到的问题，提出应对措施，希望能对类似工程提供一定的借鉴作用。1桩基正循环钻机施工的应用在城市基础设施建设中，桥梁桩基施工的施工方法主要有：旋挖钻成孔施工、冲击钻成孔施工、正循环钻施工等。其中旋挖钻成孔噪声很大，对附近居民有较大影响、造浆能力较差，钻进卵石层容易塌孔；冲击钻成孔施工震动较大，周边建筑物很容易产生不均匀沉降。京港澳高速公路长沙黎托段改造工程，因下穿通道段位于浏阳河故道位置，土质含水量较大，所以设计有1300余根抗拔桩。由于下穿通道开挖深基坑作业距周边建筑物较近，无法采用冲击钻成孔。故工程最前期施工中采用旋挖钻机钻进成孔，但由于卵石层及流沙层分布较广，导致塌孔严重。发生此类问题后，项目部随即采取补救措施，打入长钢护筒，然而由此导致的混凝土浇筑超方问题严重，且成桩质量较差。针对桩基施工中遇到卵石层造成的桩基质量问题，项目部经过研究探讨决定采用正循环钻机施工技术，在随后的施工过程中桩身质量得到保证，取得较好效果。因此在城市基础设施桥梁桩基施工中，当施工地点距周边居民区较近、且地下卵石层分布较广时，可采用正循环钻机施工，保证桩基施工质量。2桩基正循环钻机施工技术要点2.1施工准备开工前详细查阅施工区域的水文地质资料，提前了解卵石层、流沙层的分布，大致确定每一根桩相应的卵石层、流沙层分布。2.2场地平整钻孔前应提前平整出施工场地。当场地为旱地时，清除地表杂物，整平压实场地即可；当桩位位于小片水域时，应将水域内淤泥换填建筑垃圾或片石等，夯填密实；当场地为较大水域时，可采用筑岛法施工，筑岛面积应根据钻机型号、桩孔位置决定。筑岛时应严格按规范要求进行，岛顶高出施工水位0.75～1.0m。2.3护筒埋设采用全站仪精准定位桩孔位置。采用十字护桩法，保证护筒的埋设位置和钻机的就位准确。施工中保护好护桩，防止被扰动。一般采用壁厚1cm的钢护筒，内径应比桩径大约30cm。，护筒埋设应将周围0.5～1.0m土挖除，内填粘土并夯实至护筒底0.5m以下，护筒埋设高出地面30cm。测量护筒顶标高，结合设计桩底标高，控制钻孔深度。2.4钻机就位施工场地整平夯实后，钻机就位，钻机下垫方木调平，使钻架中线竖直。准确定位后，保证钻机滑轮、固定钻杆卡孔、桩中心点三点在同一垂线上，吊起钻头，缓慢放入护筒，连接钻杆。2.5钻进施工准备工作完毕后，启动泥浆泵，待泥浆进入孔内一定量后，开始钻进，适当控制进尺。在护筒刃脚处，应低挡慢速钻进，保证泥皮护壁，至刃脚下1m后，按土质情况正常钻进。钻进速度由地质情况决定，钻进中应定时打捞钻渣，根据渣样明确实际地质情况，以确定钻进速度。当地质为杂填土、粉土和粉质粘土等，以中速、稀泥浆钻进；当钻进到流沙层和卵石层时，以低速、稠泥浆（泥浆比重大于等于1.3）钻进，防止因钻进速度过快或者泥浆比重太小导致无法浮出钻渣；进入较硬岩层中，采用低挡慢速，并用优质泥浆慢进尺钻进。钻进过程中，应注意钻机的平稳、钻杆的摆幅等情况，及时调整钻机的位置，严防斜孔。2.6钢筋笼吊装当孔深符合设计要求并一次清孔合格后，应尽快吊放钢筋笼。吊放钢筋笼的施工顺序为：起吊→正位→连接→下放。下放钢筋笼到位，对中钢筋笼位置保证保护层厚度，将吊筋与护筒焊接固定，防止混凝土浇筑过程中钢筋笼的上浮和下沉。2.7清孔钢筋笼安装完毕后，二次清孔。清除孔底钻渣并调整泥浆满足规范要求，要求端成型桩的沉渣厚度不大于10cm、摩擦型桩的沉渣厚度不大于30cm；清孔后要求泥浆比重小于1.10、含砂率小于等于2%、黏度小于等于20Pa•s。2.8灌注水下混凝土二次清孔合格后，即可以进行桩基混凝土的灌注。水下混凝土采取垂直导管法，导管接口采取法兰盘连接。先用塞子堵住料斗口，待放满一斗料后再冲底，然后继续放料，第一斗料应严格控制质量。灌注过程中，应及时上下插动导管，以增加混凝土密实度。导管的埋深控制在2～6m，埋深过大则及时拆管，防止钢筋笼上浮。拆管前必须测量孔内混凝土标高，计算导管埋深后拆除导管。但必须保证导管埋深大于2.0m，以防混凝土夹泥，造成断桩。控制灌注的桩顶标高比设计标高高出0.8～1m，以保证桩顶混凝土凿除后满足要求。2.9钻孔施工注意事项钻孔泥浆宜采用高塑性黏土或膨润土。如卵石层过厚，可适当加入纤维素增加泥浆性能。现场施工中应加快施工工序的衔接，防止成孔后放置时间过长导致塌孔。在钻进施工中穿过卵石层后即开始慢慢调浆，控制到成孔后不久，即可清孔合格。但是不能为节约时间而过度调稀泥浆，导致孔内钻渣无法浮出。施工中，除按规范要求报检外，成孔、一次清孔、吊放钢筋笼、安装导管、二次清空和浇筑水下混凝土无缝衔接，从而最大程度上缩短成孔后的放置时间，预防塌孔。3正循环钻施工中的问题及解决措施3.1孔壁坍陷施工中，若发现泥浆突然漏失，或排出的泥浆中不断有气泡出现，则表明有孔壁坍陷迹象。造成原因有以下几种：①泥浆性能不达标；②孔内水压不达标；③钻进速度过快；④成孔后未及时灌注混凝土。防治措施：①使用优质的泥浆，合理控制泥浆比重、粘度等性能；②保持护筒内泥浆水位高于地下水位；③控制钻进速度，尤其是在卵石层钻进中；④尽可能缩短钢筋笼孔口搭接以及沉放时间；⑤成孔后及时浇筑混凝土。3.2缩颈缩颈即孔径小于设计孔径。造成原因有以下几种：①钻头磨损严重；②土质不良。防治措施有：①采用钻孔反复扫孔，从而促使孔径的增大；②针对于缩孔非常严重的情况，扩大孔径，采用钢护筒以防塌孔。施工中应及时补焊钻头，防治发生钻头磨损导致的缩孔。3.3钻孔偏斜桩孔出现较大弯曲或垂直偏差。造成原因有以下几种：①钻机安装就位稳定性差；②作业时钻机不稳或钻杆弯曲；③土层中夹有较大的孤石或其它硬物等情形。防治措施：①钻机就位前应夯实整平场地，钻机下垫枕木均匀着地；②钻机安装时要求钻机磨盘中心与钻架上起吊滑轮位于同一轴线，钻杆位置偏差小于等于20cm；③钻进中碰到孤石或进入不均匀地层时，应放慢钻进速度并安装导正装置防止斜孔。钻孔偏斜时，可上提钻头，并反复扫孔几次，以便削去硬土，若纠偏无效，则可对孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，重新钻进。3.4桩底沉渣量过多桩底沉渣量过多。造成原因有以下几种：①清孔不合格或没有进行二次清孔；②泥浆比重过小或泥浆注入量太少而难以浮出沉渣；③吊放钢筋笼过程中，没有对准孔位而碰撞孔壁，导致泥土坍落桩底；④清孔后，等待灌注时间过长，致使沉积稠泥浆。防治措施：①成孔后，钻头上提至孔底10～20cm，慢速空转，保持循环清孔时间大于等于30min；②采用性能较好的泥浆，控制泥浆比重、粘度等，并采用稀泥浆进行置换；③吊放钢筋笼过程中，保持钢筋笼的中心与孔位中心一致，避免碰撞孔壁；④必须利用导管进行二次清孔，直至沉渣厚度和孔口返浆比重符合规范要求；⑤灌注混凝土前，导管底部至孔底的距离宜为30～50cm、开始灌注时导管应一次埋入混凝土面大于等于1m，以利用混凝土的巨大冲击力，将桩底沉渣浮起于混凝土上表面，达到清除孔底沉渣的目的。3.5钢筋笼上浮钢筋笼上浮是桩基混凝土浇筑施工中常见的质量问题。造成原因有以下几种：①当混凝土灌注至钢筋笼下，如果浇筑速度过快，则浇注的混凝土自导管流出后冲击力很大，容易推动钢筋笼上浮；②如果混凝土灌注过钢筋笼和导管埋深都较大时，上层混凝土因浇注时间较长，已近初凝，表面形成硬壳，混凝土和钢筋笼存在握裹力，如果此时导管底端未及时上提至钢筋底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，从而带动钢筋笼上移。防治措施：混凝土灌注中，应随时掌握孔内混凝土浇注标高和导管埋深，当混凝土埋深超过钢筋笼底端2～3m时，应及时上拔导管至钢筋笼底端以上。如果钢筋笼出现上浮，应马上停止浇注，并准确测算孔内混凝土标高和导管埋深，提升导管后再进行浇注，则可消除钢筋笼上浮现象。4结束语文章提出了桥梁桩基施工中正循环钻机的实际应用，正循环钻机钻进成孔能够克服地质条件复杂、卵石层塌孔等问题，有效控制成本，成孔质量也较好。不过也存在成孔速度较慢、产生的泥浆较多污染环境等缺点。桩基是桥梁结构的基础，应得到施工管理人员的足够重视，施工人员应严格依照设计与规范要求开展施工，重视应用新技术与新工艺，及时发现处理施工中的问题，为桥梁桩基施工质量提供重要保障。更多关于建筑行业独家信息，敬请实时关注鲁班乐标微信号。关注手机鲁班乐标（m./），实时了解建筑行业最新动态。