卵石、漂石层地质大直径桩基钻进及水下混凝土灌注施工工艺 李晓罡，冯波，王子健
（北京市公路桥梁建设集团有限公司一分公司，北京 102206）
摘要：基桩在钻机或灌注过程中出现断桩等现象，对工期和质量的影响是很大的，并且对经济有着直接和间接的损失。所以，必须采用切实可行的施工工艺。卵石、漂石层地质情况下，所采用的钻进施工工艺较少，为了能够进尺和护壁，保证在基桩施工中不出现质量问题，采用乌卡斯钻机进行卵石、漂石层钻机施工，能够有效的减少在钻进过程中不塌孔，保证成孔质量，配合水下混凝土的灌注施工工艺，可以有效地保证基桩的成品质量。 关键词：桥；基础；基桩；机械钻进；水下混凝土灌注；
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目前，在北京市的山区、老河道中施工越来越多，而这些地方的地质情况往往都是卵石、漂石和岩层，基桩施工较地质较好的粘土层较为复杂，且不容易控制成孔质量。房山五渡桥工程就是处于原河道内，地质情况为卵石、漂石层，桩径为1.8m，我们就这种地层及桩径采取了相应的乌卡斯钻机和与其配套的钻进施工工艺，效果比较明显。
喷粉流水线1.现况地质
房山五渡桥工程场地在地貌上位于拒马河中游河谷。拒马河河谷呈不对称的“U”字型，河床宽200m左右，流经桥位处的水流方向为自东北向西南，拒马河常年有水。据现场勘察，拒马河水流平缓，水深约0.5m，水面宽度约为50m，河底为细砂和砂卵石。
桥位斜跨河谷两侧，沉积区由河谷两侧陡崖风化剥落以及冲沟冲刷而来的碎屑、碎石、块石与河流冲积而来的砂卵石及漂石构成，使得河谷沉积成分复杂，大小混杂。整个场区，主要由砂卵石和漂石构成。综合野外调查、钻探描述、原位测试结果分析，场区土层包括人工堆积层、一般第四纪沉积土、蓟县系雾迷山组白云岩。据勘察揭露的地基土层，场地土类别属II类，另外场地地基土初判不液化。
场区地下水位潜水型，其静止水位埋深为0.50～1.00m，受河水补给，水量较丰富。
2.机械选用
采用钻机形式为冲击钻，冲击钻的型号为乌卡斯冲击钻，行程设置为60cm、电机功率75KW，在砂卵层采用管锥、直径1.8m，钻头重量为6.6t，在大漂石和岩层配套采用直径
为1.5m的实心椎、钻头重量为5.6t，钻机每分钟冲击41次。
3.施工工艺
3.1平整场地
桩基施工前，先进行施工平台的铺设，如在河道中央的位置，则需先进行河道围堰施工，用砂石料填筑一施工平台，填筑至水面以上分层碾压密实并整平，满足施工承载要求，场地面积要满足钻孔要求。 3.2埋置护筒
护筒采用1.2m钢护筒。护筒内径比设计桩直径大30cm。埋设护筒时，人工开挖至护筒底部，保证护筒的平面位置和垂直度。护筒底部及四周应用水泥拌和砂砾夯填密实，保证护筒周围和底脚要紧密不透水。
3.3护壁泥浆
采用红粘土造浆，泥浆比重控制在1.4-1.6，保证泥浆能很好的护壁，起到稳定孔壁的作用。
在桩基钻孔和浇注过程中应保证孔内泥浆水头比地下水高，以免发生孔壁坍塌。
3.4钻孔
3.4.1在护筒上施测十字线，以便钻孔机就位，钻机就位后，底座平整、立架牢固，不能产生位移和沉降。钻孔前钻头对好桩位，定位误差≤2cm。
3.4.2相邻桩位施工时必须保证在中距5m以内的任何混凝土灌注桩完成后24h才能开始，防止扰动灌注桩，钻孔作业连续分班进行，并认真填写钻孔桩钻进记录，交接班时交付钻进情况及下一班的注意事项。在整个施工过程中，水头始终保证在2m左右，防止了孔壁坍塌，埋钻头的现象发生，确保钻孔桩的成孔质量和成孔速度。
3.4.3钻孔开始后随时检测护筒水平位置和竖直线，如发现偏移应将护筒拔出，调整后重新压入钻进。
3.4.4钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。
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3.4.5为掌握地层的特性及实际的地质情况，随时对钻渣作取样分析，核对设计资料，根据地层变化情况，采用相应的钻进速度和泥浆稠度。
3.4.6钻孔过程中，根据地质资料绘制柱状图，以指导施工。为保证良好的孔壁稳定性，必须定时对泥浆进行检测和试验，认真填写泥浆试验记录，严格控制其稠度。不合格时及时调整。随着钻孔的不断加深及时注入泥浆，保持泥浆的液面高度，以维持孔内水头差，防止孔壁坍塌。
3.4.7通过钻进中辅助带重锤的测绳，在同一孔底测试两个点以上，以验证孔深度。
3.4.8在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外。钻孔中要时刻检查钻头位置，防止打空钻，采用勤松绳少松绳的办法钻孔。
3.4.9在遇见大粒径漂石和岩石时，采用1.5m实心椎先进行钻进，增大行程，加大冲击力，钻进深度为1-2m，这样能够尽量减少塌孔，然后再用1.8m管锥进行扩孔，循序渐进，直至成孔。
放电棒3.5清孔
经测量确认钻孔至设计标高后，对孔深、孔径、孔的偏斜度进行检查。采用测孔锥测孔，合格后进行清孔，宜采用抽浆清孔方法，清孔时注意保持孔内水头，防止坍孔。严禁用加深钻孔深度的方式代替清孔。孔底沉渣厚度必须符合规范及设计要求。在吊入钢筋骨架后浇注水下混凝土前应再次检查孔内泥浆性能指标和沉渣厚度，沉渣厚度不大于0.15D。如果超过要求需进行二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土，清孔的主要方法有换浆法、掏渣法、空压机喷射法、砂浆置换法等，根据具体情况选择使用。
3.6验孔
钻孔完成后，专职技术人员验孔，验孔采用孔规，孔规直径为设计桩径，长度为4-6D（D造纸网为桩径）。检孔内容包括：孔深、孔形、孔径和倾斜度。
3.7灌注水下砼互动教学系统
3.7.1混凝土采用预拌商品混凝土，混凝土配合比符合强度、耐久性要求，对到场的每一车混凝土对其进行和易性、坍落度测定，如果不符合要求严禁使用。
3.7.2首灌混凝土浇注前必须用清水将漏斗、导管进行清洗，避免混凝土水分损失，保证灌注顺利。
3.7.3混凝土浇注前，先向导管内放入球胆作为隔水塞。混凝土灌注时要能保证混凝土以“柱塞”式连续不断的灌注。开始灌注时慢速进行灌注，以减少混凝土的冲击力，从而减小冲击波消失后泥浆回弹而引起回灌造成的混浆。必须保证导管内有相当高度的混凝土柱，以维持导管内外液面压力平衡
3.7.4混凝土由罐车直接灌入导管。导管上口设一闸门式灰斗，放满混凝土，然后用吊车再吊一装满混凝土灰斗，对准导管上的灰斗，灰斗之间距离保持30厘米左右。待一切准备就绪，由专人指挥打开灰斗闸门，同时吊车上的灰斗也由专人打开；这样混凝土就会源源不断地经过导管进入桩底，待两灰斗混凝土流尽后（导管下口离桩底距离，是由两灰斗混凝土方量计算得来的），两灰斗内的砼为首批灌注砼，其方量由计算确定，首批灌注砼的数量满足导管初次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部间隙的需要，按下式计算：
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