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摘 要:介绍在砾卵石地层、微风化基岩中钻孔灌注桩施工方法的选择及施工方法,提出一些施工中值得注意的问题.通过实践证明该方法适用、可行.

关 键 词 :砾卵石地层 微风化基岩 钻孔灌注桩 施工方案

中图分类号:TU753 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)010-015-02

1.工程地质概况

1.1 工程概况

云南省元江-磨黑高速公路是继昆明至元江高速公路的延续,该桥为跨磨黑河而设,桥长210m,七跨双幅上下行线.河流为季节性河流,每年5月份至10月份为雨季,河中水流较急,流量大,其流速和流量受上游雨水的影响.其上游汇水面较宽,沟系发育,常常会发生突发性洪流.桥位处河床较宽,净断面宽度70m以上.其桩位多在现有河床及其两岸,其现有河床内的桩位需筑岛围堰.


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1.2 地质概况

桥基部位地质条件复杂,上部为冲积相的砾卵石层,在岸边该层岩相有变化,局部夹有中细砂.当中细砂饱含水以后,即成流塑态,稳定性极差,易坍塌.河床内由于长期湍急的洪水冲刷,为砾卵石、漂石堆砌而成,无大的挠动,其稳定性较好,稍一振动即成连续性坍塌.其漂石含量大,约占15-20%,大的漂石可达3-5米.其砾卵石层厚7.5-9米不等;下伏地层为紫红色页岩、砂岩、石英砂岩,局部可风石英脉体充填于其中,有脉体充填段,岩石硬度较大.其风化程度较弱,呈微风化、风化不均匀,呈块状风化.

2.基础设计及成孔质量要求


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该桥梁由云南省公路规划设计院设计,其基础设计为钻孔灌注桩,桩径1.5m,为摩擦桩,桩长15-20m.

3.桩基础施工方案的选择

3.1 人工挖取上部砾卵石层

鉴于以上地质条件,其施工难度均在于上部的砾卵石层,回转钻进根本无法满足要求,而冲击成孔,因砾卵石层稳定性较差,护壁相当困难,若用钢护筒护壁,造价较高,而采用冷冻法护壁亦不现实,根据施工时当地雨季已接近尾声,河内水流较小的实际情况,决定采用人工开挖取石.

(1)挖孔取石.

放定桩位以后,在桩位周围稍远的地方打好护桩,以桩心为圆点,桩径为半径进行开挖,在开挖时,若坍塌不大,可开挖至80-100cm,即行浇护;若有坍塌迹像或已坍塌,挖30-50cm即需浇护一次.若遇大的卵、漂石,需用空压机或人工打凿的办法去除.不宜振动过大,以免孔壁坍塌.开挖时亦需随时注意孔壁情况,开挖深度必须以不致造成孔壁坍塌为准.

(2)护壁.

针对卵石土地层含砂量大,地层成孔稳定中性差,施工中要求投入大量黄泥粘土、片石.黄泥按进尺方量,片石按进尺方量50%投置孔内,使片石嵌入孔壁,基本形成均匀致密坚固的人工造壁,让黄泥粘接成体隔离孔内外水渗透和清孔气压对孔壁冲刷.施工中注意控制:护壁筒以下3-5m内,每班控制进尺低于1m,其下卵石土进尺控制在1.5m以内,确保孔壁稳固安全.

护壁模板可自制亦可加工厂加工,上小下大,有一定锥度,以便于浇护壁砼时方便,每套护壁模板需分成多片(一般4-5片),便于一个人能在孔内轻松自如的操作.当孔深满足后,将模板支于挖好的孔内,若孔内水量较大,孔中需挖一个较深的坑以便于抽水,支模时应将模板垫高,高于水面一定位置,以便于浇注护壁时,水流不致冲掉护壁砼.校正好模板(桩位即是模板的中心).将其固定后浇注砼,若空隙过大,亦可用卵砾石填于其中,护壁的厚度视孔壁的松散程度而定,一般在10-15cm即可,若单砼护壁仍不满足要求,亦可在护壁里加入钢筋,以保证护壁的稳定性.每节护壁的相互搭接不少于10cm,以保证所有的护壁能连成整体,增加其强度.

(3)抽水.

抽水为挖取上部卵石层的关键,因卵石层富含水量大,且相互联通,因而在开挖时,每一排或相邻两排需要同时开挖,而且同时抽水,若地面有水时,需在距离桩位的一定距离挖一个较深的沟,将地面上的水集中排放.若多个孔同时抽排亦不能满足时,需设计2-3个降水点,用大泵量进行抽排,一般来说是可以满足施工要求的.若仍不满足,需设隔离水带,开挖后用粘土回填用以隔水.

3.2 机械完成剩余的孔深

人工挖孔至卵石层结束时,随着孔深的加深,其水量亦越来越大,抽排时间较长而且比较困难,人工开挖缓慢,成本过高,不安全因素亦较大,因而用机械的方法比较合适.

(1)冲击钻施工的特点.

用冲击钻施工,因其上部已砼护壁,由于冲击的振动性及冲锤不稳定性,加之操作过程中的误差,常常易将护壁振塌.其优点是操作简单,投入小.

(2)回转钻机钻进的特点.

对于该地层,三翼式刮刀钻头已不适用,需用硬质合金镶嵌的牙轮钻头,且钻头必须保证有相应的重量,以便合金对岩层的切割.该种钻进为全破碎,需用较浓泥浆排渣或浮渣,清孔时可用泥浆泵将孔内泥浆及渣抽出,亦可用压风设备将泥浆或渣吹出,因上部已砼护壁,下部微风化,稳定性较好,不会坍塌.该套施工方法对钻机要求稍高,需要有较大的动力及扭距,钻机各部件的材质要好.钻头磨损较大,使用寿命相对较短.

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通过相互对比,冲击和回转钻进的实地施工,最后选择了用GPF-2000型钻机,牙轮钻头钻进的施工方法.

4.清孔工艺

为保证孔底沉渣小于5cm,我司现场清孔选用中国自贡充压机总厂生产的wy-14/7-c柴移空压机,容积流量14m3/mm,排气压力0.7MPa,配置吸泥系统进行清孔,能吸净孔内泥渣,保证孔底清洁,灌注砼开球前再使用空压机喷头,喷射孔底使孔底残渣悬浮.清孔时应注意孔内水头升降,防止水头过低使孔内压力失去平衡而使孔壁失稳垮塌.

5.注意事项

(1)挖孔取石时,必须校正好模板.因为在施工时,每个孔的护壁是由多节护壁构成,所以必须保证所有的护壁中心在一条直线上.若因左右误差较大,在施工下部时,钻头不易下放,且易碰塌孔壁.

(2)对于挖孔部份,其垂直度一定要保证.不然同样会造成钻头或钢筋笼下放困难.

(3)对于下部钻进施工时,将钻机固定好后,需将钻头放至孔底基岩处,方开始钻进,以免将护壁钻塌.

6.完整的质量保证体系

质量是施工的关键,针对该工程的隐蔽性质,建立全员参与、全过程技术参数控制和体系尤为重要.

(1)项目经理是质量的第一责任人,负责建立质量管理体系和资源配置.

(2)项目技术负责人是质量管理体系直接运作和监控人,负责检查监督各部门、机组规范施工.

(3)实行施工记录原始、真实、准确原则,各施工技术人员,作业机组均有记录,严格执行经监理工程师批准的施工方案.

(4)全员参与,全工序监控和测量纠正措施落到施工实际,并实施岗位奖罚,出问题不放过,找不到原因不放过,找不到解决措施不放过,并制

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定预防措施.

(5)每月召开质量生产分析、总结会.

7.结语

根据施工现场的具体情况,结合实际地质条件,从经济成本及现有的机具设备出发,在该桥的基础施工中,采用了人工挖取上部砾卵石层、砼护壁,下部用GPF-2000型钻机,牙轮钻头钻进的方法;当一排桩孔人工取石完成以后,即进行机械钻孔作业,其后人工取石和机械成孔可平行进行,以便最有效地缩短工期.挖孔人员可进行灌注砼的作业,能够合理利用劳动力;每个环节衔接紧密,有效的节约成本.通过使用该方法,方便易行,效果比较明显.

参考文献:

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