沖擊鉆在江上大口徑深鉆孔灌注樁中的施工摘要：xx特大橋2號墩2.5m直徑鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工，在江上淺水區(qū)筑島圍堰平臺上采用沖擊正循環(huán)排渣方法成孔，施工質(zhì)量和進(jìn)度均符合業(yè)主和設(shè)計要求。這一成果證明：在一定條件下采用適當(dāng)?shù)拇胧?，用正循環(huán)排渣方式在一般巖層及高水位中施工大直徑灌注樁是可行的。關(guān)鍵詞：xx特大橋沖擊高水位泥漿1、工程概述xx特大橋位于xx縣境內(nèi)，起終點樁號：K9+498～K10+402。主橋橫跨xx兩岸，跨徑組成為（118+210+118）m連續(xù)剛構(gòu)+15×30m預(yù)應(yīng)力砼T梁，橋梁全長904m。主橋上部采用三向預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)，主墩采用雙薄壁墩，過渡墩采用薄壁墩，主墩基礎(chǔ)采用整體式承臺鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。兩主墩基礎(chǔ)分別位于xx南北兩岸，2號主墩地處xx北岸河漫灘上，基礎(chǔ)共有18根D250cm鉆孔樁，樁間距為5.0（5.5）m，樁長57m，樁底嵌入中風(fēng)化砂巖約4.4m，按端承樁設(shè)計。1.1工程地質(zhì)條件主橋位于史東鎮(zhèn)以南的xx拐彎處，該段xx河流呈“V”字型彎曲。2號主墩所處地位于xx北側(cè)梁崗和階地，屬河流堆積漫灘及階地地貌，根據(jù)工程勘察報告及巖石單軸抗壓試驗，具體地質(zhì)分布情況自上而下：江水6.5m（后應(yīng)施工需要回填粉質(zhì)粘土夾中風(fēng)化泥巖層厚6.5m）—卵石土3.2m—強(qiáng)風(fēng)化泥巖7.5m—中風(fēng)化砂巖7.0m—中風(fēng)化泥巖7.2m—中風(fēng)化砂巖7.0m—中風(fēng)化泥巖3.5m—中風(fēng)化砂巖5.6m—中風(fēng)化泥巖5.7m—中風(fēng)化砂巖8.1m。1.2水文自然條件橋址屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)，雨量充沛，多年平均相對濕度為80%，夏季濕度大，冬季濕度小，5月中旬至8月下旬為濕季，10月中旬至次年4月下旬為干季。多年平均降水量1027.7mm，年降雨天數(shù)為131-180天，主要集中在6-8月。降雪甚少，年平均雪日1-2天，個別年份終年無霜雪。橋位所處段xx規(guī)劃渠化后航道等級為Ⅴ-Ⅱ級，遠(yuǎn)期渠化后的最高通航水位為303.87m，最低通航水位為295.50m，300年一遇的設(shè)計水位為314.81m。2、主要施工工藝針對本工程地質(zhì)情況及水文條件，工程開工前我們對施工方案進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致地審查，并著重在以下幾個方面采取相應(yīng)的技術(shù)措施，從而保證了施工的順利進(jìn)行。

2.1施工平臺因2號墩基礎(chǔ)施工受水位變化的影響較大，洪期承臺可能被淹沒。施工期間正值冬季枯水季節(jié)故采用筑島圍堰迅速形成施工平臺施工該墩基礎(chǔ)。筑島的頂標(biāo)高比江水水位高60cm，筑島范圍為以承臺周邊加寬約12米，滿足了施工需要和施工安全的要求。筑島材料用挖方段粉質(zhì)粘土夾中風(fēng)化泥巖回填并壓實，以防止基礎(chǔ)施工時江水滲入。2.2主要施工設(shè)備該工程地層主要是泥巖和砂巖交叉分層分布（泥巖主要礦物成分為粘土、粉質(zhì)粘土；砂巖主要礦物成分為粉砂級石英、長石等)，另外頂面還存有一層卵石土（卵石分布密度較大且為中小卵石）。根據(jù)地質(zhì)條件，從質(zhì)量、進(jìn)度及經(jīng)濟(jì)方面出發(fā)對多種機(jī)型的方案比較。決定鉆孔選用JK-8沖擊鉆機(jī)，其主要性能參數(shù)見表1，泥漿正循環(huán)排渣選用3PNL型立式泥漿泵送漿，其主要性能參數(shù)見表2，鉆頭提出孔外下放鋼筋籠后用導(dǎo)管（300）二次正循環(huán)清孔。

JK-8沖擊鉆機(jī)主要性能參數(shù)表1基本參數(shù)

型號鋼絲繩

額定拉力力

KN鋼絲繩

額定速度度

m/miin鋼絲繩

直徑

mmm

卷筒

容繩量

m

電動機(jī)

外形尺寸

（mmm）整機(jī)重量

KG型號功率KW

長寬

高

JK8

80

28

Φ26400YZR280MM-8552057

2460121048003PNL型立式泥漿泵主要性能參數(shù)表2型號流量揚(yáng)程(m)轉(zhuǎn)速n(r/minn)功率(kw)效率(%)葉輪直徑D2泵重量(kg))m3/hL/S軸功率電機(jī)功率3PNL1514215.5145016.722373004502.3施工組織

為了在保證工程質(zhì)量的前提下提前在汛期到來之前完成主橋基礎(chǔ)部分，本項目部對主橋樁基工程施工設(shè)立1個鋼筋組和6個樁機(jī)組施工，每個樁機(jī)組采用了平行作業(yè)分段流水的施工方案。在有限的筑島上安排了6臺JK-8沖擊鉆機(jī)連續(xù)施工。采用成孔與灌注平行作業(yè)法，以縮短施工時間，相鄰工程樁采用間隔跳打。

2.4護(hù)筒埋設(shè)

為固定樁位、導(dǎo)向鉆頭、隔離地表水、保護(hù)孔口及提高內(nèi)水位，增加對孔壁的靜壓力以防坍塌，應(yīng)于鉆孔前埋設(shè)護(hù)筒。孔口護(hù)筒采用鋼板制作，內(nèi)徑比設(shè)計樁徑大30cm，護(hù)筒高度宜高出筑島面0.3m，埋置深度宜大于1.5m。其位置坐標(biāo)垂直度和高程由全站儀控制，護(hù)筒垂直下沉，頂面中心與設(shè)計樁位偏差不得超過50mm，豎直線傾斜不大于1%。

2.5泥漿配置

鉆孔泥漿一般由水、粘土(或膨潤土)按適當(dāng)配合比配制而成，其性能指標(biāo)：相對密度1.20-1.40；粘度(Pa.s)22-30；含砂率不大于4%；膠體率不低于95%；PH值8-11；造漿能力不低于2.5L/Kg。

面對直徑為2.5m的大直徑鉆孔灌注樁且江上高水位有可能往基礎(chǔ)滲透等因素的影響以及正循環(huán)排渣方式的特點，采用大比重、高粘度的泥漿。在施工過程中根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)不同工程地質(zhì)層配制不同性能的泥漿，以滿足排渣、護(hù)壁的要求。在鉆機(jī)開鉆進(jìn)入第一層土體粉質(zhì)粘土夾中風(fēng)化泥巖層時，因粘土、泥巖（中、強(qiáng)風(fēng)化）本身具有造漿能力，由自身造漿比重為1.33-1.35，粘度為23-24。在施工進(jìn)入卵石土層成孔時，采用自制泥漿，為了加固孔壁適當(dāng)提高泥漿的比重達(dá)1.36-1.38和粘度達(dá)25，來平衡鉆進(jìn)成孔時孔壁的穩(wěn)定。穿過砂巖（強(qiáng)、中風(fēng)化）自制泥漿比重為1.35-1.36，粘度24-25。施工中定時（每次／1小時）采渣取樣判斷地質(zhì)巖層變化，根據(jù)巖層變化及時調(diào)整泥漿各性能。最后進(jìn)入中風(fēng)化砂巖（達(dá)到設(shè)計要求）造漿比重為1.30，粘度20-21。2.6鉆進(jìn)成孔

工程采用JK-8沖擊鉆機(jī)，準(zhǔn)備工作完成后，將鉆機(jī)就位固定，將鉆頭中心線對準(zhǔn)樁中心線，平面偏差控制在20mm以內(nèi)。鉆進(jìn)時詳細(xì)記錄，確保成孔樁中心線偏差控制在50mm之內(nèi)，傾斜度不大于1%樁長。2.6.1成孔方法開孔時先用小沖程(0.5~1.0m)輕打、慢鉆，以防止發(fā)生孔斜、塌孔以及串孔。鉆至護(hù)筒以下8-9m后可根據(jù)實際情況適當(dāng)加大沖程。正常鉆進(jìn)沖程為2m左右，極限沖程為6m。根據(jù)底層情況確定沖程大小，松散地層與細(xì)小顆粒地層用小沖程，而大顆?；蚱率械貙佑么鬀_程。在鉆進(jìn)過程中要始終保持孔內(nèi)泥漿面高出地下水位1.5~2.0m，并低于護(hù)筒頂面0.3m。每次下放鉆頭至距孔底鉆渣面50~80mm時，先開動泥漿泵使泥漿循環(huán)3~5min，然后將鉆頭慢慢放到孔底,先用小沖程沖擊十幾分鐘，使孔內(nèi)泥漿攪拌均勻。當(dāng)鉆進(jìn)達(dá)到要求孔深停鉆時，仍要繼續(xù)循環(huán)泥漿一段時間，以清除孔底沉渣,直至到返出泥漿的鉆渣含量小于4%。2.6.2正循環(huán)排渣出孔正循環(huán)排渣系統(tǒng)由泥漿泵、泥漿沉淀凈化池、泥漿溝、軟管、彎頭及射漿管等裝置組成,并配有排水、清渣、排漿等設(shè)施。泥漿溝和泥漿沉淀凈化池內(nèi)沉淀的鉆渣需及時清除，清除的鉆渣要運(yùn)離現(xiàn)場，防止鉆渣、廢漿污染施工現(xiàn)場及周圍環(huán)境。在離鉆頭底部0.8~1.0m處將泥漿射漿管點焊在鉆頭耳環(huán)處，射漿管上口接薄壁膠管并在鉆頭上部纏繞一圈后與大繩上膠管相連接；膠管與大繩每個3~5m用結(jié)扣方法相連，在孔口上方膠管與上部彎頭連接，彎頭另一端又通過膠管與泥漿泵相連接。泥漿循環(huán)時，泥漿泵將泥漿從泥漿沉淀凈化池中抽出輸入膠管并輸送至泥漿射漿管從管口射出。鉆孔底部的泥渣和細(xì)顆粒鉆隨著泥漿向上運(yùn)動并經(jīng)過護(hù)筒溢流口流到泥漿溝中。泥漿溝中的泥渣一方面向泥漿沉淀凈化池流動;另一方面泥漿中的大顆粒鉆渣則在泥漿溝中設(shè)置的淺小沉淀池內(nèi)首先分離沉淀下來；而小顆粒鉆渣隨泥漿進(jìn)入大沉淀池。淺小沉淀池中的鉆渣由人工不斷清除，大沉淀池中的鉆渣則隔一段時間用反鏟挖除。造孔時使鉆機(jī)鋼絲繩與龍門樁兩軸線交點重合,每次交接班時對鋼絲繩位置進(jìn)行檢查,并做好記錄。誤差不得大于2cm?？卓谂c孔底的中心點偏差不能超過15mm。2.6.3成孔、排渣注意事項鉆機(jī)安裝應(yīng)平穩(wěn),在鉆進(jìn)中發(fā)生位移和沉陷時應(yīng)及時處理。鉆頭外形要保持圓正,重心要與圓心相吻合;要經(jīng)常檢查鉆頭的磨損情況,及時補(bǔ)焊。鉆頭升降操作要平穩(wěn),避免左右擺動磕碰孔壁;起鉆時應(yīng)注意及時補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿。鉆孔過程中要經(jīng)常檢查泥漿的密度,根據(jù)不同的地層進(jìn)行調(diào)整,避免過濃和過稀。鉆進(jìn)操作要堅持少放繩、勤放繩的原則;要經(jīng)常扶繩和轉(zhuǎn)動鉆頭,隨時注意觀察了解孔底地層和孔內(nèi)泥漿的變化情況,并做記錄。造孔過程中應(yīng)防止廢漿、廢渣、雜物等進(jìn)入孔內(nèi)。鉆孔過程中應(yīng)經(jīng)常檢查樁孔的傾斜度,發(fā)現(xiàn)問題及時處理并填寫記錄。在漂卵石集中地地層中鉆進(jìn)時,孔內(nèi)要常加、多加粘土,以提高鉆進(jìn)效率。此外還應(yīng)采取有效措施保證提高排渣效率，能否解決大口徑鉆孔正循環(huán)排渣泥漿上返速度底、排渣能力差的問題是本次施工成敗的關(guān)鍵;若大部分粗顆粒鉆渣不能直接排出,排渣效率過低,必然導(dǎo)致施工時間延長。泥漿正循環(huán)的排渣效率取決于孔內(nèi)泥漿上返速度和泥漿的密度與粘度,因此提高排渣效率須在這兩方面采取措施。在孔徑一定的情況下,泥漿輸送量越大,其上返流速度也越大;在上返速度一定的情況下,泥漿的密度與粘度越大,其排渣能力越強(qiáng)。大孔徑鉆孔正循環(huán)排渣的基本原理就是加大泥漿流量的同時,盡可能加大孔內(nèi)泥漿的濃度,將泥漿的排渣方式由懸浮變?yōu)槲展?。泥漿上返流速度和泥漿密度的增加均有一定的限制,均受到一定條件的制約,其組合方案既要可行,又要合理。本工程根據(jù)鉆機(jī)鉆進(jìn)不同工程地質(zhì)層配制不同性能的泥漿，其有關(guān)性能指標(biāo)見上2.5泥漿配置，施工實踐證明此方案基本能滿足正循環(huán)排渣固壁要求。2.7清孔換漿本工程施工采用兩次清孔方式。清孔換漿結(jié)束1h后，孔內(nèi)泥漿密度小于1.10g/cm3，粘度小于20Pa.s，含砂率小于2%，膠體率大于98%，孔底沉淀厚度小于5cm。第一次清孔是鉆進(jìn)至設(shè)計深度后直接利用鉆具進(jìn)行的清孔換漿工作；具體方法是在鉆具微動及利用密度粘度較小的泥漿正循環(huán)排渣使攜渣泥漿上返并流出孔口進(jìn)入沉淀池，直到返出的泥漿中不含有泥塊為止。第二次清孔是在下完鋼筋籠和導(dǎo)管以后利用導(dǎo)管進(jìn)行的清孔換漿工作；具體方法是在導(dǎo)管頂部安裝一個彎頭，用泵將密度和粘度較小的新鮮泥漿通過澆筑導(dǎo)管送入孔內(nèi)，孔底細(xì)顆粒沉渣跟隨泥漿返出孔外。第二次清孔的目的是:①清除下設(shè)鋼筋籠和導(dǎo)管過程中沉淀到孔底沉渣；②換入密度和粘度較小的泥漿,以保證混凝土澆筑質(zhì)量。2.8鋼筋籠制安及導(dǎo)管安裝

鋼筋籠長度根據(jù)設(shè)計要求制作，共分7節(jié)。單節(jié)制作時在現(xiàn)場工棚固定架上焊制成型，并同時在鋼筋籠內(nèi)側(cè)平均分布4根聲測管用扎絲綁扎。為了防止起吊與放置過程變形，需在每隔2m的加勁箍上加焊兩根Φ32鋼筋呈十字內(nèi)撐，并在其外側(cè)每道沿圓周對稱布置4根門拉手形的定位鋼筋。安放鋼筋籠，采取三點起吊，空中翻身護(hù)直入孔，孔口鋼筋采用套筒連接成整體，聲測管采用螺紋連接確保不漏水。鋼筋籠的頂面標(biāo)高控制，選用4Φ16吊筋固定在鋼護(hù)筒上，吊筋的長度根據(jù)事先測量的孔口高度和標(biāo)高計算。鋼筋籠安放后在泥漿中浸泡時間越少越好。要求做到入孔內(nèi)1-2小時內(nèi)澆注混凝土，以便減少鋼筋握固力的損失。

導(dǎo)管用內(nèi)徑為300mm的鋼管，壁厚4mm左右，每節(jié)2.5m，配1-2節(jié)1.5m和1.0m短管，由法蘭盤螺栓連接，接頭處用橡膠圈密封防水。安裝導(dǎo)管前，對全部導(dǎo)管進(jìn)行密水試驗，然后解體吊放入孔。混凝土澆注架用型鋼制作，用于支撐懸吊導(dǎo)管及上部放置混凝土漏斗。

2.9灌注水下混凝土

水下混凝土是一種自密實混凝土，要求具有好的易性和大流動度。拌制水下混凝土宜選普通硅酸鹽水泥，最大粒徑不大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6，且不大于40mm，使用碎石時，粒徑為5-30mm，砂用級配良好的中砂，混凝土水灰比為0.6以下，水泥用量不低于400kg/m3，含砂率為40-50%，坍落度18-20cm。

首批砼由計算確定，保證導(dǎo)管埋入深度1.5m。為確保安全，取10m3。砼在砼攪拌站集中攪和，采用砼罐車送至施工現(xiàn)場，經(jīng)漏斗下料。封口時導(dǎo)管埋深不得小于1.5m。通常埋深4-6m。灌注接近樁頂部位時，為了嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高，應(yīng)計算混凝土的需要量，嚴(yán)格控制最后一次混凝土灌入量?；炷凉嘧?biāo)高應(yīng)高出設(shè)計樁頂標(biāo)高1m，確保鑿除后的樁頭強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求。砼澆筑強(qiáng)度要求大于20m3/h，砼要求緩凝15h以上，且入孔前坍落度不超過設(shè)計坍落度范圍?；炷脸跄?，用高壓水泵對聲測管進(jìn)行沖水，保證鋼管順暢、不堵管。3、樁檢結(jié)果

本工程鉆孔樁采用預(yù)埋聲測管超聲波檢測，委托第三方樁基檢測中心進(jìn)行。檢測結(jié)果為：合格率100%，其中I類樁16根，II類樁2根（判斷分析顯示為樁頂0.3-1.0m處混凝土強(qiáng)度不足且有少許夾泥現(xiàn)象）。4、結(jié)語在江邊較高水位區(qū)卵石圓礫和砂巖或泥巖層中