文章简介：根据汉宜铁路钻孔桩施工实践，对江汉平原软土地基超长钻孔桩施工的工艺流程、施工方法、常见问题原因分析及处理方法进行总结。
摘 要 根据汉宜铁路钻孔桩施工实践，对江汉平原软土地基超长钻孔桩施工的工艺流程、施工方法、常见问题原因分析及处理方法进行总结。关键词 钻孔桩 江汉平原 软土地基 1、工程概况新建武汉至宜昌铁路东荆河特大桥全长18.9km，共有桩基5332根。该桥地处江汉平原，地势平坦，道路、沟渠纵横交错，水塘密布，地层分为淤泥（淤泥质黏土）、粉质黏土（黏土）、粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、细圆砾、粗圆砾等4个亚层。该桥桩基深度大部分在50m以上，最长桩长达69.5米（钻孔深度81米）。由于该地段软基较多，施工中极易出现缩径、塌孔等现象。 2、施工工艺流程及方法 2.1 场地准备 清除地表杂物，填筑并平整钻机平台，平台一般要高出地表水1～2m，并挖好泥浆池和沉淀池。 2.2设置护筒护筒制作一般较桩径大20～40cm，壁厚一般为6～12mm；一般地段护筒长度为3～5米，有淤泥质地段埋入5～10m，四周用粘土夯实，可防止孔口坍塌。 2.3泥浆护壁泥浆池尺寸为16×10×2.5m，配置泥浆泵。选用膨润土、CMC、PHP、纯碱等配置优质泥浆，泥浆比重在1.1～1.3，为提高泥浆粘度和胶体率，可在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等。 2.4 钻机选用 2.4.1正循环是从钻杆内注循环泥浆，钻碴因比重轻于泥浆而自浮于泥浆中，并随泥浆上升到孔顶排出。随着钻碴的逐渐加多，泥浆浓度越来越大，又因钻渣沉淀而致重复碾磨，故效率较低。但浓泥浆有利于钻孔护壁，不易塌孔，用于流沙等容易塌孔的土层是适应的。 2.4.2反循环是钻杆吸出夹带钻碴的循环泥浆，并孔顶补充泥浆以保持孔内液面，从而保证孔壁的稳定性。反循环可大大减少重复碾磨钻碴的无效劳动，可使钻进效率大幅度提高。用于岩层，砾石及密实土层较合适。我施工管段多为淤泥质黏土且易塌孔，因此我项目部选用了对护壁较好的正循环施工化。 2.5钻进成孔 2.5.1循环钻机起重滑轮和固定钻杆的卡机在同一垂直线上，保持钻机垂直。 2.5.2开钻前，在护筒内存入适量泥浆，开钻时宜低挡慢速钻进，钻进护筒下1m后再以正常速度钻进，钻进速度与泥浆排量相适应。在易塌孔的砂土、软土等土层钻孔时，宜采用低速、轻压钻进，同时提高孔内水头和加大泥浆比重。 2.6一次清孔成孔验槽后，即可用泥浆循环清孔，把桩孔内的悬浮渣用较大比重的泥浆换出，先降低含砂率，再降低泥浆比重。采用上下提升导管的方法搅动泥浆以提高工效。在安装钢筋笼前将泥浆比重降至1.15左右，含砂率降至2%以下。 2.7钢筋笼安装 2.7.1 钢筋笼采用分节制作，一般分为9m一节。 2.7.2吊装钢筋笼采用钻机自带卷扬机。为防止钢筋笼碰撞孔壁，在四周设滚轮，在孔口处用4根Φ16mm、长度为2米的钢筋做导向管，保证桩头不漏筋、不偏移。 2.8 导管安装 2.8.1 用丝扣式钢管导管灌注水下混凝土，导管直径250mm，每节2.5m，经过导管密封试验，最底下一节长度不小于3.5m。 2.8.2 安装导管完后，将其沉至孔底，然后再提高35～45cm，以同时复核孔深。 2.9 二次清孔钢筋笼下好后，即可进行二次循环清孔，降低孔内含砂率和泥浆比重。在灌注砼前将泥浆比重降至1.05～1.1，含砂率降至2%以下。 2.10 灌注水下混凝土 2.10.1水下混凝土正常浇筑速度为20～30m³/h，导管埋入混凝土面2～6m。 2.10.2混凝土坍落度宜控制在180～220mm。粗骨料为碎石，混凝土中掺加缓凝剂，混凝土运输采用混凝土运输车运输。 3、常见问题及我平原地区出现问题的处理方法 3.1 钻孔中常见问题 3.1.1 坍孔 桩基施工中，孔口坍塌比较容易发现，但孔内坍塌则需仔细观察。如出现孔内水位突然下降、孔口水面冒细密的水泡、出土量显著增加而没有进尺或进尺甚小、孔深突然变浅、钻头达不到原来的孔深、钻机负荷显著增加等情况，则表明孔内已有坍塌。一般而言，造成坍孔的原因主要有：泥浆比重和黏度降低，未起到护壁作用；施工场地未压实；成孔中间停工时间过长、钻孔不和规范等。对坍孔的预防和处理，宜采取以下措施：（1）在松散的粉砂土、淤泥层或流砂中钻进时，应控制进尺，选用较大比重、粘度、胶体率的优质泥浆（或投入粘土、片石低锤冲击使粘土膏、片石等挤入孔壁）。（2）如孔口坍塌，则可回填重新埋设护筒再钻，或下钢护筒至未坍处以下至少1.0m。（3）孔内坍塌不严重者，可加大泥浆比重继续钻进；较严重者，可回填砂石和粘土混合物到坍塌位置以上1～2m，甚至全部回填再钻；若坍塌埋住钻头，应先清孔，后提起钻头。（4）严格控制冲程高度。 3.1.2 钻孔漏浆在透水性强或有地下水流动的地层中，稀泥浆会向孔外漏失，一般有护筒底漏浆和护筒接缝漏浆两种情况，严重漏浆为坍孔的先兆，应及时处理。漏浆的主要原因是：护筒埋设太浅、回填土不密实、护筒接缝不严密、水头过高或护筒内有掉落物等；可采取加稠泥浆或回填土掺卵、片石反复冲击增加护壁等措施，如护筒本身漏浆则可用棉絮堵塞。 3.1.3 钻孔偏斜钻孔时，由于钻孔方向偏斜产生钻孔偏斜，严重者影响钢筋笼的安装和桩质量。形成钻孔偏斜的原因主要有：钻机发生偏斜、遇见不良地质夹层、钻竿变形等。当弯孔不严重时，可重新调整钻机继续钻进；严重时，应回填砂粘土重新成孔。其次，在成孔前要严格对施工场地进行硬化，保证钻机在施工过程不发生偏移，在钻进过程随时观察钻杆有无扭曲变形，根据出渣情况分析地质结构，以便确定钻进速度。 3.1.4 缩孔地层中夹有塑性土壤（俗称橡皮泥）时，遇水膨胀后易使孔径缩小，或钻头磨耗严重未及时焊补，钻出小于设计桩径的孔。在这种情况下，可采用上下反复扫孔的方法扩大，或回填砂粘土待密实后重钻。同时根据我项目部现场施工情况，钻进过快也会导致缩孔，可采用减慢钻进速度并上下提升钻杆反复扫孔。 3.1.5 卡钻卡钻原因有一般为成孔不规则、钻杆弯曲变形、钻进过快等，常采用上下提动钻杆，并往孔内注泥浆使孔内泥浆稀释后拔出。施工过程中，要随时检查钻杆的变形情况和地质变化情况，及时采取措施，防止卡钻发生。当卡钻无法上下提动钻杆时，我们不妨在孔周围钻小孔松动土层后再反复扫孔提出钻头。 3.2 水下混凝土灌注中常见问题 3.2.1 导管堵塞：造成导管堵塞的原因主要有：导管不垂直与孔壁发生摩擦，使混凝土不能顺利流出；混凝土和易性和流动性差，出现离析或骨料粒径过大；导管埋深过大等原因，处理方法一般为：导管安装前检查整体顺直度，保证导管组装后轴线偏差不超过桩孔深度的0.5%。同时，严格按照配合比配置混凝土，保证混凝土各项工作指标达到规范要求；随时测量混凝土面的提升高度，保证导管的埋深深度控制在1～3m。 3.2.2 钢筋笼上浮钢筋笼上浮主要原因有：灌注混凝土时间太长，使混凝土表面初凝而将钢筋笼托起。因此，要缩短灌注周期，在混凝土处凝前完成灌注，并对钢筋笼进行上部固定。 3.2.3 断桩造成断桩的原因主要有：（1）导管底端距孔底过远，混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基低之间被不凝固的混凝土填充；（2）受地下水活动的影响或导管密封不良，冲洗液浸入混凝土中使混凝土水灰比过大，形成桩身中段出现混凝土不凝体；（3）浇注混凝土时，导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象。主要防治措施为： （1）成孔后认真清孔，清孔后及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定；（2）灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量；（3）混凝土浇注过程中，随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程；（4）严格确定混凝土配合比，保证有良好的和易性和流动性，坍落度损失满足灌注要求；（5）在地下水活动较大的地段，事先用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土；（6）灌注混凝土须从导管内灌入，灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。（7）严格检查导管的气密性，认真查看密封圈是否完好，每次灌注完后认真清洗导管，下导管前仔细用钢丝刷将管口螺丝部分砂浆和混凝土残渣清刷干净，上好密封圈，并在该处涂抹黄油，以保证导管不漏水。 ⑻ 如发生断桩后，我们应该果断采取拔出导管重新下钻头的方法，且应该加大泥浆比重反复扫孔使孔内砼排除孔内，尽量减少因断桩出现的损失。 4、结束语汉宜铁路东荆河特大桥桩基因选用适合的钻机，初期总结的一套较好的施工经验，只经过10个月且提前8个月全部完成，经检测，99%被评为Ⅰ类桩，无一例Ⅲ类桩，施工进度与质量受到了各方的好评。
