浅析超大直径、超深桩基施工技术.doc

本文主要从钻孔泥浆的配制、混凝土灌注等几方面对垂直度不大于1/300、孔底沉渣厚度小于100mm超大直径、超深桩基的施工技术要点进行了详细的论述，供广大技术人员参考。 1、工程概况青(岛)银(川)高速公路济南黄河大桥(济南黄河三桥)主桥采用桩承台基础，桥址区钻孔施工揭露的地层主要由全新统和上更新统两个时代地层组成，以黏土和亚黏土为主，并含有大量姜石和6.4m的粉细砂层。其地质情况见图1（略）。2、工程特点、难点及施工中的主要技术要求（1）桩基钻孔深度大，直径大。本工程38#和39#主墩采用2.0m钻孔桩，38#墩有效桩长达到125.0m，39#墩有效桩长120m，实际钻孔深度达到130m，其中有效桩长125m。（2）施工质量要求高。设计要求垂直度不大于1/300，孔底沉渣厚度小于100mm。（3）施工难度大。本工程钢筋笼长为70m，但超声波检测管必须下至孔底，钢筋笼分6节制作，总重达到25t。3、钻孔3.1钻孔泥浆的配制及性能根据济南黄河大桥区域的工程地质情况，全孔段以亚黏土、黏性土为主，钻孔泥浆以自造浆为主，使用人工制备泥浆对泥浆性能进行调节。实际施工时实测泥浆性能参数见表1。其中混凝土灌注前含砂率必须控制在1以内。3.2钻孔垂直度的控制钻孔垂直度是桩基础施工过程中质量控制的关键环节，是关系到钢筋笼、导管下放和混凝土灌注等工序能否顺利进行的关键所在。随钢筋笼一起下入的声波检测管下至孔底，控制钻孔的垂直度，保证钢筋笼及声波检测管的顺利下放。（图表略）3.2.1钻孔偏斜的预防措施（1）选用合适的施工设备。本工程选用ZSD250型钻机，该钻机为反循环、大扭矩钻机，重载扭矩为150kNm，配备的钻杆直径325mm，125kg/m，其强度和刚性都能满足要求。（2）采用配重加压，配重重量为15t，加上钻杆和钻头的重量，整套钻具重量为38t。（3）选用合理的工艺参数。钻进工艺参数是指钻压、转数、进尺速度等的影响。其中钻压的影响至关重要，要求加至孔底的钻压小于粗径钻具总重的80%。钻进过程中在变层位置采用低压慢转的施工工艺，并注意多次扫孔。不同地层钻压、转数、进尺速度参数选用（图表略）。3.2.2钻孔垂直度的监测结果桩基施工完成后，利用超声波检测法对桩孔成孔质量进行了检测，经检测钻孔平均垂直度1/600，桩身混凝土完整，钻孔垂直度远小于设计要求的1/300。4、钢筋笼接头连接本工程设计要求沉渣厚度不大于100mm，因此要压缩灌注前的各工序时间。钢筋笼分6节制作，共5个接头。平均4小时可完成，采用镦粗直螺纹接头进行钢筋接头连接，快捷、方便、安全、可靠。镦粗直螺纹钢筋接头连接时要注意：被连接的两根钢筋一定要相互顶紧，连接过程中不能强行施拧，防止损坏丝扣，若个别丝扣损坏，要通过帮条焊来解决；扳手要通过绳子系在井边的固定物体上，防止滑落井中。5、混凝土灌注5.1导管承受压力计算水下混凝土用钢导管灌注，导管内径为300mm，导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力P的1.3倍。泥浆比重的加权平均值按1.15考虑，则导管的试压压力不应小于1.95MPa。本工程使用双密封圈丝扣连接导管，导管内径300mm，厚10mm，实际试压均大于2.0MPa，无漏水现象。5.2初灌量控制初灌量是水下混凝土灌注的关键指标，初灌后导管埋深不应少于1.0m，按照导管底口距孔底3050cm，本工程直径2000基桩最大孔深按照130m，充盈系数k按1.2计，灌注前泥浆比重按1.15计，混凝土比重按2.45计，直径300导管每米混凝土方量为0.071立方米，计算得出初灌混凝土方量为10.0立方米，导管埋深均大于1.5m。5.3导管埋深控制导管埋深太大、太小对成桩质量均有影响。埋深太小时，混凝土容易冲翻孔内的混凝土面而将沉渣卷入，造成夹泥甚至断桩，在操作过程中也易将导管拔出混凝土面；埋深太大时，混凝土顶升阻力很大，混凝土无力平行上推而仅沿导管外壁向上推挤至顶面附近再向四侧运动，这种涡流也易将沉渣卷入桩身四周，产生一圈劣质混凝土，影响桩身强度，且埋深较大时，上部混凝土长时间不动，塌落度损失大，容易发生堵管的断桩事故。导管埋深控制在36m范围内，从而保证了工程质量。6、工程质量评定（1）施工时间的保证。125m的基桩钻孔施工从护筒底口至设计标高的钻进时间均在72h内，加上清孔、钢筋笼和导管下设、混凝土灌注，每根桩从开孔到灌注完成约5d，满足了工期要求。（2）钻孔垂直度的保证。经超声波测壁仪器检测，施工钻孔平均垂直度1/600，桩身混凝土完整，钻孔垂直度远小于设计要求的1/300。（3）钢筋笼接头连接时间的保证。采用镦粗直螺纹接头进行钢筋接头连接，长达130m钢筋笼全部下至孔底仅需不到4h的时间，不仅满足了设计要求，还为其它工序的施工创造了条件。（4）孔底沉渣及孔壁的稳定性。经超声波测壁仪检测，未见孔底沉渣。经过安放钢筋笼、导管等工序后，灌注前实测孔底沉渣厚度为020mm，远小于100mm，完全满足设计及规范要求。