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1、浅谈厚砂层复杂地质条件下水中钻孔桩施工摘要：结合江苏新沂毛林特大桥在较厚砂层地质情况下进行水中钻孔灌注桩的施工，探讨在厚砂层复杂地质条件下水中桩的施工工艺及质量控制方法，特别介绍了利用自制振动筛振动除砂的方法。关键词：砂层振动筛钻孔桩 施工1、案例工程基本概况案例工程为位于江苏省新沂市骆马湖区域，是与正在实施的连徐高速公路联络线相接的一座特大桥。该桥全长1482.2米，桥宽10米，桥中心桩号为K17+191，桥跨布置为2（630）+（42+70+42）+4（530）+2（630）m，引桥上部结构为部分装配式预制预应力砼连续箱梁，主桥上部为变截面预应力连续箱梁，全桥共有138根钻孔桩，主桥20根
2、，引桥106根，主桥防撞桩12根，其中1.5m桩径水中桩共有80根，最短桩长34m，最长62m。该桥址地质构造以素填土、粉砂、粉质粘土、粘土、中砂为主，局部伴随粗砂，中、粉砂岩层中赋存孔隙承压水，补给及排泄方式均为侧向径流。河床地面因过度采砂而破坏严重，原生层坍塌，河床稳定性较差。地质土层为第四系全新统（Q4）及更新统（Q1-Q3）。根据地层时代成因、岩性、物理力学性质，场区共分15个各种厚薄不同的砂层；2、施工准备过程考虑重点和应对措施根据设计图纸中地质勘探资料，并结合施工场地的具体情况和以往的施工经验，我们总结得出本桥桩基施工的难点主要是开钻前的泥浆调制及钻进过程中的泥浆护壁和清孔时含砂率
3、的问题，针对这些问题，在工程开工前重点准备了以下的对应措施：2.1、选用机械稳定性好的YKC-18或YKC-20钻机进行钻孔2.2、护筒打设要高出常水位不少于1m，入河床深度不得少于4m2.3、选用易溶解且造浆率高的优质粘土进行造浆2.4、清孔时采用振动筛配合锥形过滤器进行联合除砂（见图2-1）2.5、备用袋装水泥，以确保泥浆比重可以满足灌注前的要求2.6、用试验钻桩来核对地质状况，进行首件工程总结作为全面开工的施工依据 图2-1 振动除砂器和锥形过滤器3、施工情况和施工过程中的质量控制项目部选择具有代表性的13#-1桩作为水中桩首件工程，于2009年12月23日进行了技术交底，12月26日开
4、钻，12月28日夜间成孔，12月29日下钢筋笼、12月30日上午10：15下午15:30完成灌注。3.1、首件工程基本参数13#-1桩设计桩径1.5m、设计桩顶高程（承台底）13.397m、设计桩底高程-48.603m、下护筒时水位22.688m，水深6.98m；灌注时水位22.552m，水深6.84m（汛期水位变化较大），设计桩长62m，设计孔深74.958 m，成孔后实测孔深75.100m。3.2、施工情况3.2.1、护筒埋设实际测得13-1护筒埋设情况表桩位护筒长度上口内径下口内径上口高程下口高程河床高程入土深度护筒底土层13-115.02m1.80/1.79m1.79/1.78m24.
5、452m9.432m15.702m6.27m素填土3.2.2、造浆采用优质粘土及红土配合造浆，用铲车运送粘土至施工平台，挖掘机将粘土送至护筒内，共计填入7m3粘土。在护筒内造浆，采用40t泥浆船做循环沉淀池，造浆时，在临近护筒内备满泥浆，以备调用。3.2.3、钻进开钻前泥浆比重1.31 g/cm3，泥浆含砂率6.0%，泥浆稠度28s。2009年12月26日18：40开始进尺，进尺速度控制在1.0m/h左右，河床以下10m范围均为粘性素填土，夹有砾石和砂粒。在护筒底口上下各2m范围，进尺速度控制在70cm/h左右，钻进未对护筒底部素填土层形成扰动。泥浆采用单泵循环，循环路径：泥浆船护筒（从出浆孔
6、流出）泥浆船（泥浆流入船舱前经除振动筛除砂）。在钻进过程中，项目部技术人员加强监控泥浆指标和进尺速度并做好施工记录，泥浆比重控制在1.30g/cm3以上，含砂率40%，由于含砂率较大，实测泥浆比重1.30-1.50 g/cm3，当含砂率超过40%时，暂停进尺，将含砂率降采用振动筛低到20%以下后继续钻进，至12月28日晚19：20成孔。3.2.4、一次清孔 终孔孔深75.1m，泥浆比重1.38 g/cm3，含砂率20%。孔深报检合格后开始一次清孔，钻机施工人员采用振动筛除砂，至12月29日上午7：00，孔内泥浆指标为：含砂率6.0%，泥浆比重1.16g/cm3，粘度22s。此时泥浆含砂皆为细粉
7、砂，振动筛网眼尺寸过大，已无除砂作用；10：00钻机施工人员更换细筛网进行除砂。下午15：15孔内泥浆指标为：含砂率5.0%，泥浆比重1.15g/cm3，粘度21s。此时振动筛除砂已无任何效果，且振动筛漏浆严重，项目部技术人员立即要求钻机施工人员安装锥形除砂器进行除砂。19：00锥形除砂器安装完毕，孔内泥浆指标为：含砂率3.0%，泥浆比重1.13g/cm3，粘度18s。3.2.5、下钢筋笼12月29日19：20开始提钻，21：00提钻完毕并开始下钢筋笼至次日凌晨4：40完成。下钢筋笼过程中注意了声测管的连接安装，在进行接长之前，在下面一节声测管中预先灌水，以减小内外压力差，避免或减轻声测管的局
8、部渗水缺陷造成孔内泥浆大量渗入声测管内造成堵管。项目部技术人员对钢筋焊缝及声测管接头逐根检查，确保焊缝长度及声测管接头密封性100%合格。3.2.6、二次清孔下完钢筋笼立即下导管进行二次清孔，12月30日6：00下置导管完毕，并开始二次清孔，上午9：50灌注砼前泥浆含砂率降低到2%，泥浆比重1.10 g/cm3，泥浆粘度17s。3.2.7、灌注水下砼12月30日上午10：15至下午15：30完成13#-1桩灌注。灌注前，将导管下落到孔底，回提40cm，然后灌注首批砼，首盘砼封孔导管埋深2.6，灌注过程中每灌一车对砼的上升高度进行量测，以确定导管埋置深度，并与砼的实际灌入量进行校核，及时拆除导管
9、，确保导管埋置深度控制在26。整桩灌注过程比较顺利，未出现明显异常情况，砼灌注到承台顶口标高。4、施工技术成果总结4.1、桩基施工前的准备4.1.1、把桩基施工放在首要位置，完善桩基施工人员的配置，保持主要施工人员的稳定。4.1.2、加强机械设备的检修和保养（特别是钻机、搅拌机），保证施工过程中机械设备的正常运行。4.1.3、对钻机设备中的易损易耗零件，包括钻头合金、离合器、密封圈、传动轴、泵壳、叶轮、叶轮护板、轴成、电动振动机、大小筛网、分流管、阀门等零配件，桩基施工队必须储备齐全，以便机械出现故障时能够即使更换维修。4.1.4、项目部技术人员加强与施工队伍的沟通交流，增强质量意识，及时发现问题，解决问题。4.1.5、做好施工组织计划，加强现场管理，优化工序衔接。4.2、桩基施工过程中的控制4.2.1、护筒水头高度控制在1.01.5m。4.2.2、保证护筒底口入土深度6m以上，并尽可能深入（打入到振动锤所能打入的最大深度），提高施工安全系数。4.2.3、为加强护壁效果，提高泥浆性能指标，每个
