西安市太平河穿越绕城高速桩基工程中钢筋混凝土钻孔灌注桩施工技术.pdf

西安市太平河穿越绕城高速桩基工程中 钢筋混凝土钻孔灌注桩施工技术 摘要 关键词 胡 滨 ( 西安市 太平河渠道管理中心 陕西 西安7 1 0 0 8 6 ) 随着跨路、 跨桥工程的越来越多， 对于在边坡开挖施工中如何有效地保证边坡稳定， 尤其是在软 土边坡情况下， 如何通过采取有效的边坡加固措施， 加强边坡稳定 已成为工程建设 中常见的问 题。 本文通过对太平河穿越绕城高速桩基工程中采用钢筋混凝土钻孔灌注桩加固边坡施工方法 的分析， 为类似工程项 目提供借鉴。 地基 ； 开挖 ；灌注桩 中图分类号 ： T U 4 7 3 1 + 4 文献标识码 ： B 1工程概况及特点 2灌注桩施工 西 安 市 太平 河 穿 越 绕城 高 速桩 基 工 程 位 于 西 安 市太平 河新 建 纸 厂段 高 速公 路 边 坡西 南角 ， 桩 号 为 K1 3 + 0 8 0 。工 程 主要施 工 内容 包括 灌 注桩 定点 放 线 、 钻 孔 、 制作 及 安 装钢筋笼、 商砼灌注及工程资料整理等。施 工 中 浇 筑 灌 注 桩 3个 ，灌 注 桩 浇 筑 深 度 2 0 m， 孑 L 径 l m。该工 程 为软 土 地基 ， 软 土内 部含水 量大 ， 空 隙率 大 ， 承载力 低 ， 再加 上又 位于高速路路基边坡上，承受着较大的荷 载 ， 常规 的灌浆加 固方法 无法 满足 边坡稳 定 要求 。同时 ， 施工过 程 中不能 影响 高速公 路 的正 常通行 ， 工程 施工难 度较 大 。经水 利相 关专 家 的充分论 证 ， 最 终选 择用 直接在 现场 边坡 上就地 成孔 ， 然后 在孔 内安放 钢筋 笼再 浇筑混凝土的钢筋混凝土钻孔灌注桩的施 工方法 对边 坡进行 加 固处理 。 2 1 施工工艺流程 钢筋混凝土钻 孔灌注桩是 通过钻 孔机械 钻出谢 愀的划 蟠L ， 橱 嘁 型后 ， 用吊车或 其他 起重机 陶 事先预制 好的钢筋笼吊 L 中， 并 在孔中浇筑混凝土而成的 桩。 具体施工 流程 图1 ： 图 1钢筋混凝土钻孔灌注桩施工流程图 2 2施工过程及要求 2 2 1 场地平整 、 桩位放线 根据实际勘测成果， 现场确定的灌注桩桩 位的中心线位于高速公路边坡西南角坡脚靠 上位置。由于边坡 下面紧邻太平 河渠道 ， 边坡 很陡， 现有场地无法满足施工条件， 因此在放 线前首先用挖掘机对原有边坡进行部分挖 装 ， 用 装载机 、 自卸汽 车推运 的施工 方法 ， 开 挖 平整清理 出施 工平 台。在 平整 出施 工平 台 时 ， 一 并将原 有 的临时道 路进 行铺 垫 、 平整 ， 为后续工作 提供便捷 的施工道路 。这样也 有 效地避免 了在后续机械设 备 、材料 运输过 程 中原有道路无法满足运输要求时对施工平台 进行二次 开挖 。平 台开挖好后就 可进行放 线 定桩 。 2 2 2开挖浆池 、 浆沟及护筒埋设 本次施工所需要的泥浆可在钻孔时 ， 由设 备 自行造浆 ， 因此仅需开挖浆沟 。浆沟开挖在 桩孔 的上面 ， 沿着边坡布设 。 这样便于钻孔 时将多余、 不合标准的泥浆沿着浆沟流走。 在浆沟开挖好后，就需在桩位上架设 支架 ， 并在泥浆护壁成孔 时。 进行 护筒的埋 设 ， 本次护筒采用钻机钻孔压进 ， 人工 回填 的方式埋设 。首先将钻头调 整到钻孔 中心 位置 ， 然 后装配绞 头片 ， 开始钻 孔 ， 根 据护 筒的设计埋深， 当钻进大概 1 m 2 m时， 拆 除绞头片 ， 安放护简 。护筒压入孔 内后 ， 在 护筒侧面开 3 0 0 x 3 0 0左右 的孑 L ， 在护筒外 垫 2 0 m m厚粘土 ， 通过人工踏实 ， 使 护筒周 围土夯填密实 ， 以防地面水渗入 。 护筒 中心 位 置 要 求 与 桩 位 中 心 的 偏 差 不 得 大 于 5 0 m m，护筒内径要大于钻头 直径 1 0 0 m m。 埋 设 深 度 原 则 上 在 黏 性 土 中不 宜 小 于 1 O m， 砂土 中不宜小于 1 5 m。 本次护筒采用 5 ram 的钢板 压制 而成 ， 内径 1 2 m， 高度 为 1 5 m ， 要求满足孔内泥浆面高度的要求， 本 次埋设深度为 1 2 m。 2 2 3钻孑 L 、 成孔 护 筒埋 设好后 ，采用 l O k W 的反循 环 钻机钻孔 。 钻孔 前用水平尺校正钻杆 ， 使钻 头对 准桩位 ，放下钻头 ，开动 电机循循 钻 进。 一节钻杆钻入后应及时停机， 再接第二 节钻杆 ， 如此反复钻至设计深度。钻孔至设 计标高 后 ， 对成孔的孔径 、 孔深和倾 斜度等 进行检验 ， 检验合格后 ， 立即用清孔钻 头进 行清孔 ， 排除钻渣 。同时在钻进过程中要时 刻注意 以下情况 ： 一 是钻杆摆动情 况。如发现钻杆 剧烈 摇摆 ，或钻 了很 长时间 ，孔深没有 相应 增 加 ， 那可能遇到硬土或石块。 这时就需要立 即停钻， 否则就有可能导致桩位发生偏移， L 壁出现坍塌， 钻杆被扭断等现象。 本工程 在钻第一个灌注桩时 ，当钻孔深度达到 1 8 m左右时 ，就 出现 了长时间孔深未 能增 加 的情况 。 这时停机检查原因 ， 发现 由于土 层 l 8 m以下，存在硬土 ，现有钻头无 法钻 进 ，这时采用适 当增加 钻头冲击压力 的方 式解决 了这个问题 ； 否则就需更换钻头 。 二 是时刻注 意泥浆 的情 况。由于泥浆起着 护 壁作用 ， 保证着孔壁 的安 全 ， 因此在钻孔 的 过程中， 时刻要保证孑 L 内泥浆的质量。 在清 孔过程 中，对于多余 的泥浆 用管子导人钻 孔外的浆沟， 使其流走。 对于未达标的泥浆 需要通过用新造的泥浆置换的方式对孔内 泥浆进行置换 。清孔后 ， 浇筑混凝土前 ， 在 距孔底以上 5 0 e m处取样 ， 并用 比重计测泥 浆 的相对 密度 ，要 求泥浆 相对 密度 1 1 1 2 0 ， 含砂率6 ， 胶体率9 0 。 2 2 4下钢筋笼和钢导管 终孔检验合格后 ， 就可以下钢筋笼 。 为 了不耽误工期，本次钢筋笼在打孔作业时 就开始现场制作，制作时要特别注意链接 焊缝质量 ， 对质量不合格 的要求 进行补焊 ， 确保钢筋笼的质量。 制作好后笼高 2 0 m， 笼 径 O 8 m， 采用长臂 吊装机将其 吊入孔内。 钢 筋下放到位后 ，用十字护桩对 钢筋进行定 位 ， 将钢筋笼焊 固在孔 口方钢上 ， 防止在混 凝土灌注过程中钢筋笼出现上浮、下沉及 偏移现象 。钢筋笼在 吊入过程 中要缓慢下 放 ， 注意防止钢筋笼碰撞孔壁 ， 不得强行下 压 ， 否则会 出现钢筋笼变形 、 孔 壁坍塌等现 象， 这时应停止吊放并寻找原因。 钢筋笼安 放后的顶面标高和底面标高应符合设计要 求， 安装深度误差不得大于l O O m m 。 钢筋笼吊入后， 在混凝土浇筑工作前 ， 首先需先吊装混凝土灌入导管，导管在场 外拼装。拼装后， 通过水密性试验 ， 检查导 管是否存在漏水、 漏气现象。 在吊装过程中 将导管进行编号，然后用吊装机械分成 5 段按照编号顺序起 吊就位 ，各 段之间用螺 栓连接 ， 连接好后 ， 用 卡盘 固定 在护 筒 口。 同时， 要求导管下至距孔底 5 0 c m处。导管 安装好后 ， 先用重锤测量孔底沉 渣厚度 ， 如 超过规范允许厚度 ， 就需再 次清孔 ， 清孑 L 可 利用泵吸法进行， 使沉淀厚度符合规定。 2 - 2 5浇筑水 下混凝 土 本次灌注桩浇筑采用导管灌注法。由 于灌注的灌注桩较少 ， 混凝 土用量少 ， 因此 为节省时间，直接采用现成的商砼进行灌 注 ，但需在浇筑前对混凝 土的和易性和坍 落度 进行检查 ，要求混凝土具 有 良好 的和 易性，坍落度宜在 1 6 0 m m 2 2 0 ra m之间。 同时 ， 由于施工场地位 于高速公路 边坡上 ， 坡下紧邻太平河渠道， 场地坡度较陡， 混凝 土车无 法到达灌注 点 ，因此本次 只能采用 泵送 的方 式在 渠 道左 岸直 接 用 高压 混凝 土泵通过输送管道将混凝土送到导管中。 在输送 的过程 中 ，要求 混凝 土充满 管道 ， 保持连续状态，确保管 中混凝土不分离 、 不 自由降落、 无气堵现象 ， 要求在混凝土 的流 塑性 未完 全损 失 前完 成水 下 灌 注作 业。 因此 对施工 过程 中混凝 土的和 易性 、 流动性要求更高， 增加 了施工难度 ， 需特 别注意 。 灌注采用带阀门的漏斗连续灌注的 方 式 进行 ， 首 次灌 注 时 ， 应准 备足 够 的混 凝 土 量 ，保 证 首灌 后 导管 埋人 混 凝 土 面 以下 0 8 m。在灌注 时 在阀 门下 放置 一 个 充气 球胆 ，并 且 边灌 注混 凝 土边 提 升 导 管 。在这 个过程 中， 要用测 深锤探 测孔 内 混凝 土 面位 置 ， 根据 探测 情况 ， 及 时调 整 导管 埋 深 ，使 导 管埋 深 控 制在 规定 的范 围内 ， 禁 止导管 提 出混凝土 面。最后灌 注 o ( J 1 ( o 、 、 0 3 0 o 1引言【 】 摘要 关键词 输水隧洞浅埋段的设计与施工 范远 东 ( 辽宁省水利水电勘测设计研 究院辽 宁沈 阳 1 1 0 0 0 6 ) 东湖电站引水隧洞在桩号9 6 + 6 5 2 m 9 6 + 7 4 1 m范围隧洞埋深为 1 2 3 m 2 4 1 m， 为浅埋暗挖段， 设 计和施工中采用超前地质预报、 超前预注浆、 分层开挖、 减震控制爆破、 及时衬砌封闭以及加强 监控量测等方法顺利通过浅埋段。设计与施工中所采用的开挖、 支护、 注浆、 监测等方法及参数 为类似 工程提供 了参考。 引水隧洞；浅埋暗挖 ；超前预报 ； 减震控制爆破 中图分类号 ： V 6 7 2 + 1 文献标识码 ： B 对于浅埋地下工程而言 ， 其显著特点是 埋 深 浅 ， 在施 工过 程 中 ， 由于地 层 损失 引 起 的地 面移动 明显 ，对 周边 环境 的影 响较 大。 因此 ， 对各种 开挖 、 支护 衬砌 、 注浆方 法等 提 出 了更 高 的要 求 ， 施工 难度 增 加 ， 所 以如 何 有效 控 制 浅埋 地下 工 程施 工 扰 动诱 发 的地 面移 动变形 ， 成 为浅埋 地下 工程设 计 与施工 研 究的重 点 、 难 点 。浅埋 暗挖法 是一 种综合 施 工技术 ， 其特 点是 在开挖 中采 用多 种辅 助 施 工措施 加 固围岩 ， 合理 调动 围岩 的 自承 能 力， 开挖后即时支护， 封闭成环 ， 使其与围岩 共 同作 用形成 联合 支护体 系 ， 有效地 抑制 围 岩过 大变形 。 2概 述 2 1工程概 况 东 湖 电 站 引水 隧 洞工 程 位 于辽 宁 省 境 内 ，横 跨 桓 仁 、新 宾 、 清 原 三 县 ，全 长 1 3 0 8 8 k m。主体工程由桓仁水库进水 口、 有 压 隧 洞 ( 2条 ) 、 地下 消 能 电站 、 无 压 引水 隧 洞、 清河分水 口等组成。引水隧洞采用钻爆 法为主、 T B M为辅的联合施工方法 ， 共布置 2 0条施工 支 洞 。其 中工程 项 目五标 段 位 于 清 原 县境 内 ，沿 线 布 置 1 5 #、 1 6 # 、 1 7 #以及 1 8 #四条支 洞 。 1 5 #支 洞位 于清原 县 清原镇 瓦 子窑 北 ， 浑河 右岸 山体 。桩 号 9 5 + 8 0 6 m 9 6 + 7 7 7 6 7 m 范 围为 1 5 #支洞 上 游 主洞 控 制 段 ， 全 长 9 7 1 6 7 m， 其 中 9 6 + 6 5 2 m9 6 + 7 4 1 m 范 围为 浅埋段 ， 全 长 8 9 m。 1 2工程地 质描 述 9 6 + 6 5 2 m9 6 + 7 4 1 m浅 埋 段隧 洞埋 深 1 2 3 m2 4 1 m， 位 于浑 河 右 岸 ， 地 表 山体 较 陡 ，坡 度约 3 8 。 左右 。洞 身 围岩 类别 为 V 类 ， 岩性 以凝灰 质砂 岩 、 凝 灰岩 为主 ， 岩石 强 度 低 ， 为较软 岩 。节 理较发 育 ， 多微 张 ， 节 理 面多平 直 光滑 ， 一般 无 充填 ， 局部 钙 质或 泥 质充填 。岩体较 破碎 完整性 差 。岩体 弱透 水， 地下水多呈渗水或滴水状态 ， 局部呈线 流状 态 。 3浅埋段断面设计 引水隧洞成洞底板设 计坡度为 0 3 1 1 5 o ， 浅埋暗挖段隧洞开挖及衬砌断面为马蹄形 ， 成 洞 断面直 径为 7 2 8 m， 衬砌 厚 O 7 m； 超前 支护 措施采用 超前小导管 ， 初期支护采用型钢支撑 +锚 、 网 、 喷结构 ， 型钢支撑 采用 HW1 5 0型钢 支撑 ， 锚杆采用长度 4 0 0 0 mm、 q b 2 5砂 浆锚 杆 ， 钢 筋 网采 用 8 1 5 0 m m X 1 5 0 mm， C 3 0喷 射 混凝土厚度为 2 0 0 m m ， 具体支护结构如图 1 。 4浅埋段施工 该 浅 埋 段 围岩 软 弱 ，施 工 时 严 格 按 照 “ 管 超前 、 严 注浆 、 短 开挖 、 强 支护 、 早封 闭 、 勤量测 ” 的原则组 织施 工 。 4 1浅 埋段超 前地 质预报 施 工前 采 取 钻探 与物 探 相结 合 的综 合 地 质预报 方式进 行超前 地质 预报 。 地质 预报 每 1 2 m进行一次，在一个预报单元隧洞施 工 过 程 中 ， 若 围岩地 质 情 况 出现 突变 ， 则应 高度 高 出桩顶 5 0 e m， 消 除测量误 差 。 2 2 6成桩 以便清除桩头浮浆和 3结 语 水下 混凝 土灌注完 成后 ，就需 要对混 凝 土桩进 行养护 ， 等混凝土达到 养护天数后 ， 进 行质量验收 ， 确保灌注桩符合设计要求 。按照 建 筑 地 基 基 础 工 程施 工 质 量 验 收 规 范 ( GB 5 0 2 0 2 2 0 0 2 )的有关规定对桩体承 载力 、 混 凝土实际灌注 量 、混凝土强度 等进行 质量 检测， 要求 昆 凝土充盈系数大于 1 ； 强度达到 设计要求；桩顶扣除桩顶浮浆层及劣质桩体 标高误差不大于 一 5 0 ram。 钢筋 昆 凝土钻孑 L 灌注桩对各种地质条件 适 应性 强 、 施 工 操 作 简单 ， 承 载 力 大 ， 因此 在各类加固地基、 边坡中广泛使用。但作为 永久性隐蔽工程 ，其成桩后无法对其开挖 验 收 ，其质 量 的好 坏 要在 施 工过 程 中 加 以 控制 ， 控 制难 度很 大 。作为 基础 工程 的加 固 措施 ，其质 量 的好 坏 又直 接 影 响后 续 其他 工程 的施工 ， 如质 量 出现 问题 ， 将 可能 对整 个 工程 造 成 巨大 的影 响 。 因此 在施 工 中要 严格 按 照 施工 标 准要 求施 工 ，确保 基 础工 程的施工安全。陕西水利 参考文献 f 1 1 赵伟 水下混凝土钻孔灌注桩的施工质量控 制与异常情况的处理 】 水电站设计，2 0 1 0 ， 4 2 】 陈杰 提高水泥混凝正钻孔灌注桩施工质 量的基本控 制措施 U 】 北方交通， 2 0 0 7年， 7 3 】 候 立庚 浅谈钻孔 灌注桩 的施工U J 中国科 技信息， 2 0 0 8 ， 1 6 【 4 建 筑 地 基 基 础 工 程 施 工质 量验 收规 范 ( G B5 0 2 0 2 2 0 0 2 ) s ( 责任编辑 ： 黄灵 芝)