复杂地质大直径超长钻孔灌注桩施工与控制.doc

复杂地质大直径超长钻孔灌注桩施工与控制
摘要晋陕黄河特大桥主桥桥墩桩基施工水文地质情况复杂,本文阐述了在黄河砂性地质上施工钻孔灌注桩的工艺方法、遇到的主要问题及如何采取有效措施保证钻孔桩施工质量的方法。关键词大直径超长钻孔灌注桩施工与控制
1、工程概况
晋陕黄河特大桥位于陕西省与山西省交界处禹门口至潼关段黄河上,东起山西永济市栲栳镇西敬村,西至陕西合阳县黑池镇廉庄村。,桥高约52m,桥梁孔跨布置为:31-32m简支箱梁+(54+2-90+54)m连续梁+23-48m简支箱梁+14-(2×108m)单T刚构钢桁加劲组合结构+79-48m简支箱梁+(48+80+48)m连续梁+7-48m简支箱梁+1-32m简支箱梁。全桥桩基均为摩擦桩,其中主桥14-(2×108m)单T刚构钢桁加劲组合结构主墩单个承台钻孔桩桩数为30根,,有效桩长92m;边墩单个承台钻孔桩桩数为18根,,有效桩长80m。
2、水文地质情况
桥址处地表水主要为黄河河水,常年流水,季节性变化明显,枯水期水量较小,雨季洪水暴涨。主桥位于黄河一级阶地、漫滩及河床区,上部为第四系全新统冲积层,下部为更新统冲积层;该处地质主要为粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾石(孤石)、湿陷性黄土。
3、钻孔桩施工工艺
主桥桩基施工需搭设水上施工平台和栈桥,根据水深分为主河道深水区及滩地浅水区两部分。深水区采用钢管桩钢平台施工,浅水区内采用草袋筑岛围堰形成钻孔平台。采用常规的钻孔桩施工工艺,其施工顺序为:护筒埋设→钻孔→清空→成孔检测→安放钢筋笼→二次清孔→水下混凝土灌注→桩基检测。
护筒埋设
护筒长度为15m、、12m三种,采用12mm钢板卷焊,在加工场内加工完成后运至现场埋设。为防止开钻后邻近钻孔桩孔位坍塌,钻孔施工前将同一墩台的所有钻孔桩护筒全部预先埋设好;由于场地限制,同一墩台的钢护筒还可兼做泥浆池,用于造浆和泥浆循环。护筒采用60T振动锤打设护筒,埋设时采用导向架精确定位保证护筒的垂直度。施工过程中注意保护四个放线护桩,并对护筒中心位置和标高进行复核。
泥浆制备及循环装置
泥浆的主要作用有:⑴悬浮和携带钻渣,清洗孔底;⑵形成泥皮,增强孔壁的稳定性,防止塌孔,达到护壁的功能;⑶维持孔内外压力平衡,防止穿孔;⑷润滑和冷却钻头,提高钻孔速度。主桥桩基采用优质膨润土做为造浆材料,以机械和人工的方法制作循环使用。
大直径钻孔桩施工开钻时泥浆需求量大,且钻进中泥浆的补给量大。因此,非特殊情况不宜直接用钻机在孔内造浆。桩基在施工前,在钻孔钢平台上制作钢箱做为泥浆池,和预埋的其他钢护筒一起做为泥浆循环装置。
钻孔
根据本工程施工特点,桩基施工采用GPS220正反循环钻机。成孔是控制桩基质量的关键工序,本桥主桥桩基位于黄河上,地质条件比较复杂,钻进过程中泥浆比重、含砂率、黏度等值的选取成为成孔质量的关键,特别是含砂率的控制成为主桥桩基施工的一个难点。由于桩位处主要为砂层地质,使得钻进过程中的含砂率高达13%-15%。含砂率过高,使得钻渣无法排除还增大了清孔难度,且形成的泥皮质量差、厚度大,大大降低了桩的侧摩阻力。此时泥浆比重、黏度的选取也会受到影响。例如当黏度在设计标准范围内时,泥浆