论文导读:济南黄河大桥钻孔灌注桩超过100m,最长140m,属于超长钻孔桩,本文结合现场的施工情况,分析了成孔和成桩施工中具有较高要求的控制指标,对其相互影响进行了研究,提出了相应的质量控制措施,希望对同类工程的施工具有借鉴作用。
关键词:超长桩,主要指标,控制
1 工程简介
青银高速济南黄河大桥是国道主干线青岛-银川公路跨越黄河的一座特大桥,同时也是京沪高速公路复线的关键工程之一。桥梁全长4473.04m,基础形式为钻孔桩,其中跨大堤桥67#、68#钻孔桩为群桩基础,桩长分别为126和132m,为目前国内同类工程最深桩。
工程所在区域地质情况为厚度约一百米至数百米的新生界沉积层,工程涉及范围内根据钻勘资料以亚砂土、亚粘土、粘土为主。科技论文。地质柱状分布自地表下0~0.5m为耕殖土,其下为6~10m粉细砂,下部大多为粘土和亚粘土。在新老沉积层界面及地表下30m左右,存在9~12m粉细砂层,在90m以下范围主要为粘土和60~190cm姜石互层,互层交替频繁。
2 主要控制指标
2.1成孔
表1:成孔主要指标
项目 |
平面位置 |
孔径 |
*垂直度 |
*沉碴厚度 |
指标 |
偏位5cm(规范10cm) |
不小于设计值 |
1/100(设计值) |
30cm(规范值) |
2.2清孔后泥浆指标:
表2:清孔后主要指标
项目 |
比重 |
粘度 |
*含砂率 |
*胶体率 |
指标 |
1.03~1.12(规范1.03~1.0) |
17~20 |
<1% |
>98% |
2.3*成桩要求:超声波检测及钻芯取样要求合格。
注:带“*”者为关键且较难控制指标
3 问题分析及控制措施
一般指标易于控制,且在施工过程中容易发现,可以及时纠正。本文结合工程实际,就关键控制指标分别进行阐述,分析引起控制指标偏离的原因和处理措施。
3.1 垂直度:
垂直度控制是超长钻孔桩成孔质量的关键指标,也是钻孔施工中需解决的最大难题。
3.1.1根据施工过程分析,影响垂直度的原因有:
3.1.1.1 钻杆自身刚度底,杆壁薄、重量轻,钻进中挠度过大,钻头自由摆幅过大引起孔斜。
3.1.1.2 护筒埋设不牢靠,自身变形较大。
3.1.1.3钻杆自身弯曲,造成钻头摆幅过大形成斜孔。
3.1.1.4钻机底座位移或不均匀沉降,使得钻杆未保持铅直状态。
3.1.2针对以上原因,可以采取如下处理和预防措施:
3.1.2.1钻前控制
⑴护筒埋设:根据地表地质情况选择合适的护筒长度;通过桩位放样,在护筒四周设置固定护桩,用以随时检校。
⑵钻机就位:硬化场地,固定钻机,防止钻机作业时位移或不均匀沉降;严格控制钻尖、转盘中心、钻机动力头或机架滑轮中心与桩中心重合;以精密水准仪控制钻架水平,并在钻进中采用水平尺随时检校。
3.1.2.2钻进中控制
⑴钻杆使用前检查杆体和法兰,变形的钻杆进行修复或淘汰。
⑵坚持全程减压钻进,使钻杆保持垂直自由状态。
⑶通过接换钻杆工序,对孔斜进行检测。按照终孔1/300的要求,推算不同孔深的垂直度指标并进行监控。如孔深140m,则在35m时孔斜的标准应该控制在1/1200。
⑷按照不同的地质资料,对钻进参数进行分层控制。不同的地层采用不同的钻速、钻压和泵量,保证成孔垂直度。
3.2 泥浆问题:
泥浆是桩基施工自始至终的难题,对超长钻孔桩更是如此,泥浆控制不好,极易引起坍孔、缩径等现象。为保证钻进和灌注前的泥浆指标,施工中采取如下措施进行控制:
⑴开孔前试配、调制优质泥浆,采用粘土、膨润土、PHP、CMC及火碱配置泥浆。
⑵砂层适当增加泥浆比重和粘度,提高携碴能力。对泥浆比重和粘度的控制,应综合分析利弊,并结合现场实际适当调整,即要满足正常钻进和灌注需要,又不因此产生负面影响。
⑶在钻进中按照不同地层采用不同的泥浆指标,一般在大段地层一致。
3.3 沉碴问题:
沉碴问题和泥浆各项指标息息相关的,按照规范要求的指标,采用一般的正循环很难达到。在超长桩施工中,主要采用了如下措施:
3.1.1 在钻进中,采用正循环开孔(20m范围),反循环钻进。在终孔前10m范围,根据地层为粘土层的特点,提前进行换浆,这样既保证了钻进的速度,又能节约清孔时间。
3.1.2 钻进中气举反循环清孔。科技论文。由于孔深,正循环清孔时可以将孔内泥浆扰动,但由于泥浆比重过小,不便于钻碴排出,比重过大,影响钻进速度和灌注前清孔。科技论文。采用气举反循环利用高压空气在钻尖形成的负压,将钻头切削的土体及时排出孔外,孔内泥浆始终保持不因钻进而额外增加沉淀。
3.1.3 气举反循环二次清孔,这是减小沉淀的最有效和直接的方法,一般在30min内即可完成。
3.4 成桩质量控制:
成桩质量决定于成孔质量和灌注混凝土质量,而成孔质量又是决定灌注混凝土过程是否顺利的先决条件。一般来说,成桩质量控制主要在于预防缩径、坍孔和夹泥断桩等质量缺陷。
3.4.1 成孔阶段控制:
3.4.1.1在开孔阶段采用空钻或低档慢速钻进,使孔口部位有坚固的泥皮护壁,防止孔口或护筒底坍塌。
3.4.1.2 保证孔内必须的水头压力,派专人监控并及时补浆。
3.4.1.3 缩短成孔提钻至灌注的时间间隔。
3.4.2灌注过程控制
3.4.2.1 对导管进行切实有效的水密性能试验和接头抗拉检算,对导管内壁、接头、外观进行仔细排查,防止因导管缺陷造成的灌注事故。
3.4.2.2 控制导管埋深。不拘泥于规范规定值,要根据导管强度计算结果,按照最不利情况,确定合适的导管埋深。本项目钻孔桩导管采用δ=10mm无缝钢管制作,埋深10~12m。
3.4.2.3合理确定不同部位灌注速度,在笼底、孔壁突变等处控制灌注速度。
3.4.3 混凝土质量要求
混凝土在灌注过程中,存在的主要问题是按照同一配合比拌制的混凝土塌落度偏差过大。在灌注过程中,由于塌落度不一致,也可能造成混凝土上升速度不一致,从而造成混凝土表面沉淀不均,产生夹沙裹泥。
为保证混凝土质量,首先对拌和设备进行标定检修,确保处于正常工作状态。在拌和混凝土时,对骨料含水量精确测量,提供可行的施工配合比。采用双掺技术,延长混凝土初凝时间,增加混凝土物料胶体率,改善其工作性能。
4 结语
济南黄河大桥48根超长钻孔桩,通过上述措施,有效地控制了成孔、成桩的各项指标,顺利完成了施工任务。经过山东铁正试验检测中心超声波检测,山东交通科学研究所复测,并通过钻芯取样,所有钻孔桩均满足了检测指标要求,评定为Ⅰ类优良桩。笔者认为,以上措施只是超长钻孔桩施工控制的必要条件,在现场施工中,还应对人员、机械设备、材料等进行宏观、全面地控制和调节,才能有效地控制好各工序指标,从而保证工程质量。
参考资料:
《公路工程桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
《公路施工手册——桥涵》交通部第一工程局,人民交通出版社
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