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1、工法、论文、技术总结申报表题名圆砾夹层地质条件下钻孔灌注桩成桩工艺作者姓名段士清资料类别论文工作单位中铁十五局集团七公司工程名称神池南咼层单身公寓职称职务工程完成时间总工程师或 技术负责人签字签字时间内 容 提 要针对钻孔灌注桩在湿陷性黄土和圆砾夹层中钻进和灌注过程中可能出现的问题，分 析原因并制定控制预防措施。公司初评意见采用该工艺成桩后试验结果说明在湿陷性黄土和圆砾夹层地质条件下采用此种施工 工艺成桩，对钻孔中易出现的缩孔、塌孔等现象得到了有效的控制，取得了较好的效果。单位盖章2007年10月14日成桩工艺中铁十五局集团第七工程有限公司华北项目部 段士清摘 要：针对钻孔灌注桩在湿陷性黄土和
2、圆砾夹层中钻进和灌注过程中可能出现的问题，分析原因并制定 控制预防措施。关键词：钻孔桩 圆砾夹层 钻孔 灌注 成桩工艺1、工程概况神池南高层单身公寓位于山西省神池县，为神华集团朔黄铁路西煤东运的配套工程。该工程基础采用 钻孔灌注桩，工程桩总数243根，桩长30m，桩径600mm，单桩竖向极限承载力4350KN。地基土由湿陷性 黄土和粉质粘土组成，地下水位高，土体结构差，含砂量高，且极不稳定，而且地表下约6m处有一层厚 约6m粒径为20500mm的圆砾层，在较深处还有零星孤石，给桩基的施工带来了很大的困难。地基土特 征见表一：表一：地基土特征表岩土编号岩土名称层厚(m)天然含水量m(%)重力密度
3、r(kN/m3)天然孔隙比e塑性指数Ip液性指数IL压缩模量0.1-0.2(MPa)承载力标准 值 fk(kpa)1湿陷性黄土2.04.916.620.018.320.20.5820.7688.09.90.030.315.3312.811002新黄土2.05.017.221.819.621.60.4660.6747.09.70.180.595.2912.401203圆砾4.97.45004粉质粘土3.16.019.030.019.420.90.5440.82910.015.20.160.666.7210.212005粉土1.74.119.223.619.920.90.5420.6779.29.
4、90.260.667.6214.022206粉质粘土5.97.021.830.718.820.60.6150.89110.414.40.270.876.6114.552507粉质粘土3.74.517.922.420.521.20.5070.60810.113.30.070.267.449.432602、施工准备2.1、钻机选择 本工程施工钻机若单一采用回转钻，则圆砾层无法穿透；若单一采用冲击钻，不但钻进速度较慢，且极易塌孔。经比选决定采用“冲击+回转”的工艺，冲击钻为太原矿机厂生产的CZ-30,冲击频率为40次 /min；回转钻为山东滨州市锻压机械厂生产的FGSL-300,转盘转速为52r/m
5、in。在地表面至圆砾层底用冲 击钻头冲击造孔，击穿圆砾层后，冲击钻机移位，再改用回转钻机钻孔至持力层。2.2、桩位放样采用全站仪坐标法进行桩的中心位置放样，放样后四周设护桩并复测，误差控制在5mm以内。桩位用 10mm、长度35-40cm钢筋打入地面30cm作为桩的中心点，四周填混凝土进行护桩，以防止机械移位时 破坏桩点。四周的护桩能保证冲击钻转场、回转钻就位时准确恢复对中点。2.3、钢护筒的埋设护筒采用4mm厚钢板卷制而成，内径800mm，高度1.8m,上部开设1个溢流孔。采用挖坑埋设法，埋 深为1.5m，护筒底部和四周回填粘性土并分层夯实。护筒埋设完毕后，护筒中心竖直线应与桩中心重合， 平
6、面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%。3、钻进3.1 冲击钻进3.1.1、钻机就位就位前对钻孔各项准备工作进行检查，包括场地与钻机座落处的平整和加固，主要机具的检查与安 装。以避免在钻进过程中产生位移或沉陷，否则应及时处理。冲击钻头中心位置准确，偏差小于lcm。3.1.2、冲击钻进开钻时，在护筒下一定范围内应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。由 于地基土为湿陷性黄土和圆砾，极易塌孔，故钻进过程中采用红黏土造浆护壁，并经常对钻孔泥浆进行 检测和检验，保证注入泥浆的密度为1.11.2，排出的泥浆密度为1.31.5，若不合格时及时纠正。同时 注意土层变化，在土层变化处捞取
7、渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。钻机冲程根据土层情况分别而定：在通过圆砾层时，采取高冲程45m),如表面不平整，先投入粘 土和小片石将表面垫平，再用十字型钻进，注意防止发生斜孔，坍孔事故。注意均匀地松放钢丝绳的长 度，在圆砾层每次松绳35cm，注意防止松绳过少，形成“打空锥”。松绳过多，则会减少冲程，降低 钻进速度，严重时会使钢丝绳纠缠发生事故。为正确控制钻机的冲程，在钢丝绳子上涂油漆长度标志或 绑扎一红布条为标记。在土层每冲击l2m用抽渣筒排渣一次，在圆砾层每钻进0.5lm排渣一次，并及时向孔内补浆，以 防亏浆造成孔内坍塌，同时检查成孔的垂直度情况，如发现偏斜应立即停止钻进，采取
8、措施进行纠偏。 掏渣时，掏渣筒下入孔底取钻渣，每次45筒，或掏到泥浆内含渣显著减少，无粗颗粒，比重恢复正常 为止。对于变层处和易于发生偏斜的部位，应采用低锤轻击、间断冲击的办法通过，以保持孔形良好。在冲击钻进阶段应注意始终保持孔内水位高过护筒底口 0.5m以上，以免水位升降波动造成对护筒底 口处的冲刷，同时孔内水位高度应大于地下水位lm以上。在钻孔、排碴或因故障停钻时，应始终保持孔内有规定的水位和要求的泥浆相对密度、粘度。处理 孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外，对孔口加盖防护。升降钻锥时应平稳，钻锥提出井口时应 防止碰撞护筒、孔壁或钩挂护筒底部，装拆钻杆力求迅速。冲透圆砾层后，应立即用抽
9、渣筒将余渣掏除干净，冲击钻转场，回转钻就位。3.2 回转钻进3.2.1、钻机就位 通过护桩恢复桩中位置，使回转钻机对中，同时保证钻机的平整稳固。3.2.2、回转钻进 钻进时根据土层情况加压，开始轻加力，慢转速，逐步转入正常。钻进同时注入泥浆护壁，控制好 泥浆密度，防止塌孔。部分孔位存在有较大的孤石，采用上下反复扫孔将故石挤入土体。若无法挤掉孤石，则调用冲击钻 机击碎处理。3.2.3、检孔 钻孔至设计标高后，采用自制检孔器对桩径、垂直度和孔深进行检测，检孔器加工大样见图一。检 测时，将检孔器吊起，把测绳的零点系于检孔器的顶端，使检孔器的中心、孔的中心与起吊钢丝绳的中 心处于同一铅垂线上，慢慢放入
10、孔内，通过测绳的刻度加上检孔器3.6m的长度判断其下放位置。如上下 畅通无阻直到孔底，表明钻孔桩成孔质量合格，如中途遇阻则表明在遇阻部位有缩径或孔倾斜现象，则 需重新下钻头处理。图一：检孔器加工大样图3.2.4、清孔清孔分两次进行。3.2.4.1 第一次清孔：钻孔至设计深度，经检孔器检测合格后进行第一次清孔。采用换浆法进行清 孔，注入制备的泥浆，至换出的泥浆密度小于1.151.25 时方为合格。3.2.4.2 第二次清孔：钢筋笼、导管安放完毕，混凝土浇注前，进行第二次清孔。采用正循环法进 行清孔，清孔过程中，注意保持孔内水头，防止塌孔。清孔后，沉渣厚度WOOmm，孔底500以内的相对 密度W1
11、.25，黏度W28s,含砂率W8%。3.2.5、不同钻机进尺情况比较见表二：表二：不同钻机进尺情况比较钻机类型设计孔深（m）地基土分布钻进时间（h）成孔时间（h）备注冲击钻306m湿陷性黄土111成孔较慢， 且易塌孔6m圆砾层318m粉质黏土7回转钻306m湿陷性黄土0.5无法成孔无法成孔6m圆砾层不进尺18m粉质黏土冲击钻+回转钻306m湿陷性黄土17成孔较快，有效防止塌孔6m圆砾层318m粉质黏土34、钢筋笼的制作与安装及导管安装4.1、钢筋笼的制作钢筋笼的加工和制作集中在钢筋加工场进行。本工程每根锚桩钢筋笼的总长度为30m，根据原材的 规格和吊机的起吊高度和起吊能力，分4节加工制作，每节
12、长度为7.5m。试桩及工程桩钢筋笼长度为15m， 整体加工制作。钢筋笼的制作采用加劲筋成型法，具体方法是：制作时，按设计尺寸做好加劲筋（圆形 箍圈），用石笔标出主筋的位置，把主筋摆放在平整的工作平台上，并用石笔标出加劲筋的位置。焊接时， 使加劲筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加劲筋标记，扶正加劲筋，并用木制直角板尺校正加劲筋和 主筋的垂直度，然后点焊。在一根主筋上焊好全部加劲筋后，人工转动钢筋骨架，将其余主筋逐根照上 法焊好。然后吊起钢筋笼放于支架上，套上盘条筋，按设计位置布好螺旋筋并绑扎于主筋上，再对整个 钢筋笼进行加固焊接。4.2、钢筋笼吊装钢筋笼采用塔吊进行吊装，采用二点起吊的方法。第一
13、吊点设在钢筋笼顶部的加劲箍处，第二吊点 设在骨架长度的中部偏下。起吊时，先起第一吊点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。待骨架离 开地面一定高度后，第二吊点停止起吊，继续提升第一吊点。随着第一吊点不断上升，慢慢的放松第二 吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。人工配合把钢筋笼扶正后慢慢放入孔内，同时解除第二吊点。 钢笼下放时严禁摆动碰撞孔壁。当锚桩钢筋骨架下到钢筋笼顶部的加劲箍处，用48钢管穿过加劲箍的 下方，将骨架稳定的支撑于孔口临时平台上，再按照上述方法起吊第二节钢筋笼。轴线与第一节对准后， 进行钢筋接头连接。以此类推，直到全笼完成。用4根巾20的钢筋与钢筋笼的主筋相焊接并与孔口型钢 连接
14、固定后，通过预埋在护筒四周的四个护桩打一道十字线，钢筋笼的4根定位钢筋再打一道十字线， 通过二道十字线对钢筋笼进行定位。二道十字线的交叉点如果在同一铅垂线上，则钢筋笼位置居于钻孔 桩的中心。二个交叉点在水平面上的投影的最大误差不大于20 mm。定位合格后，通过护筒顶标高，推算 钢筋笼入护筒深度并准确安装定位。4.3、导管安装4.3.1 导管的选用和检查导管采用直径220mm、壁厚6mm的无缝钢管，每节3m，底节3.5m，配1节lm, 1节1.5m的短管， 用以调节导管的长度及漏斗的高度。导管的连接采用丝扣式。并在两法兰盘之间垫有45mm厚的橡胶止 水垫圈。 在下导管前，首先检查其是否损坏，密封
15、圈、卡口是否完好，内壁是否光滑圆顺，接头是否严 密。再进行水密承压和接头抗拉实验，以检查导管的密封性能、接头抗拉能力。4.3.2 导管长度的计算和吊放以实际孔底标高和孔口架之间的距离来配置需要导管长度，并欲留30-50cm的悬空高度。拼装时要 严格检查导管内壁和法兰盘表面，确保干净无杂物，变形和磨损严重的导管严禁使用，导管的吊放用吊 机，要确保其居于孔的中心位置，下放速度要慢，防止卡挂钢筋笼骨架。5、混凝土的灌注导管下好后，要保证钢筋笼和导管的垂直度，防止导管挂笼。根据孔内泥浆指标和沉淀层厚度进行 必要的二次清孔，确保混凝土浇注的顺利进行。首批混凝土的灌注应满足储料斗的底部要设置一道隔水 栓，封底后导管有1.0m以上的埋深，导管内有一部分砼填充。在灌注时，用灌桩机的主勾吊起储料
