泵吸反循环施工工艺在深孔灌注桩工程中的应用.doc

PAGE 泵吸反循环施工工艺在深孔灌注桩工程中的应用与研究 作者： xx xx市市政工程建设管理处 年 月 泵吸反循环施工工艺在深孔灌注桩工程中的应用与研究 1 工程概况 xx城闸大桥工程为2004年度市城建重点项目,桥梁总长为596.2米,总宽度为34米,横断面为4m中央分隔带+2×12.5m车行道+2×2.5m人行道。主桥为142+110+2×45m独塔中央索面斜拉桥，北引桥为6×25m连续梁桥，南引桥为4×25m连续梁桥。 桥式总体布置图 主桥下部结构共有5个墩台，其中7#墩为主塔墩，位于分水岛上。主塔墩采用群桩基础，墩下设42根Φ1.8米钻孔桩，呈7×6行列式布置，桩长82米，承台厚度为3.5米,桩基础按摩擦桩设计，采用水下C25级砼。如此深的大直径钻孔灌注桩在施工地层比较复杂，变化比较频繁，很容易塌孔的土层中施工，在xx地区还是第一次，而7# 2 工程地质 拟建场地属长江三角洲冲积平原，勘察深度内土层属第四系全新统冲海积层及上更新统冲积层。岩性 以滨海相、河口相粘性土、砂土为主。拟建场地陆上浅层地下水为潜水类型，埋深2 m。 7号主塔墩地质柱状图如下： 3 深孔钻孔灌注桩施工试桩情况简介 3．1试桩要求 设计规定:主塔墩42根桩, 7#主墩共做2根试桩，墩外试桩1根，墩内试桩1根。墩外试桩1根压浆前测试，加载数值加到破坏荷载；墩内试桩1根压浆后测试，加载数值以满足K=2的要求。具体的试桩位置如下图： 承载力测试桩位置布置图 3.2试桩工程施工 该试桩采用GPS-20型钻机，1.8米三翼刮刀钻头,4PN 泥浆泵及6BS砂石泵（排量140-180m3/h）组成正、反循环钻孔施工。钢筋笼采用冷挤压机械连接。混凝土及泵车由商品混凝土土厂家提供，采用垂直导管法进行水下混凝土填充，混凝土填充导管为Φ250mm 3.3试桩情况简介 3.3．1墩外第一根试桩第一次施工工艺失败经验教训 墩外第一根试桩的第一次钻孔采用了正、反循环相结合的的施工工艺，但由于施工单位的现场施工人员是第一次组织反循环施工，对施工工艺都较生疏，机具性能也不适应而造成施工中多次出现机械处于停工检修状态，使该次试桩基本为正循环进行施工，故在孔深88.3m 的砂性为主并含有5-20mm粒径含量达6-60%的土层中发生钻孔坍塌，想继续钻孔，满足清孔达设计要求很难，失败应为此次有益的教训，证明该基桩必须采用反循环施工。 墩外第一根试桩的第二次钻孔在墩外另一位置进行试桩1施工，正循环钻孔到孔底，反循环泵吸清施工工艺组织施工，从开钻到灌注结束历时约10天而取得成功，通过此次试桩使我们认识到在88.3m孔深及该地质条件下泵吸反循环是可满足施工的,但因工作效率很低而不能满足施工总进度需求而且风险较大。故一直未同意按此工艺进行墩内第二根试桩2的施工。 根据地层情况及其施工工艺分析，失败的原因经验教训主要为： eq \o\ac(○,1)主塔墩地层以砂性土为主，且下部为粗砂层，正循环携带钻屑能力差，致使成孔困难，孔底不干净。 eq \o\ac(○,2)正循环钻进泥浆性能较差，虽然泥浆相对密度大，但泥浆含砂量比较高，对钻孔的护壁效果差，易造成孔壁不稳定,并且因泥浆含砂量比较高,给清孔带来难度。 eq \o\ac(○,3)正循环钻进时间比较长，对如此大且深的孔存在不稳定因素。 ④钻机功能不足,主要是钻杆密封不够,泵吸反循环排渣能力不足。 ⑤成孔时泥浆性能指标控制不严，导致清孔时间过长。 ⑥原施工人员施工深桩的经验不足。 3.3．2墩内试桩2成功实施的经验 建设、监理、设计、施工单位根据失败的原因和经验教训，共同讨论研究决定：引进新的对泵吸反循环施工有经验的施工队伍，并进行了针对性的整改，特别是对钻杆密封问题进行了详细的了解和研究，设备采用改良型的GPS-20型钻机,加强对泥浆性能指标的控制，强调了管理，制定了新的施工工艺，并通过对泵吸反循环钻孔深度的理论进行计算论证后，决定使用改进的泵吸反循环施工工艺对墩内试桩进行施工，取得了良好效果。 3.3.3改进后的施工工艺重点 3.3.3．1泥浆的制备与控制 在开孔前根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）的要求采用优质粘土，纯碱制备足够的泥浆。利用正循环回转搅拌制备泥浆，在钻孔内加入优质粘土，并掺入孔中泥浆的0.1%～1.4%的纯碱进行搅浆并及时测定泥浆指标，控制泥浆各性能。 泥浆性能控制指标如下： 开孔前泥浆性能指标，比重：1.05～1.08，粘度：22S以上，含砂率：1%，PH值：8～9； 钻进中泥浆性能指标，比重：1.10～1.20，粘度：18～22S以上，含砂率：4%； 清孔后泥浆性能指标，比重：1.05～1.10，粘度：18～20s以上，含砂率：1%； 施工中每隔4小时检查