大直径高标号混凝土主筋密集型水上桩基施工技术研究

'建材世界2011年第32卷第4期DOI：10．3963／j．cn．42—1783．TU．2011．04．026大直径高标号混凝土主筋密集型水上桩基施工技术研究韩江龙(中国中铁港航局第二工程有限公司，花都510800)摘要：以穗莞深城际轨道SZH一1标东江南特大桥为工程背景．介绍了大直径高标号砼主筋密集型水上桩基施工中出现的具体问题，以及这些问题的一些解决办法，提出了施工过程中的一些意见和建议。关键词：大直径；高标号混凝土；桩基ConstructionTechnologySummaryAboutLarge-diameterHigh—gradeConcreteSteel—intensiveAboveWaterBoredPilesHANJiang—long(TheSecondCo．LtdofChinaRailwayPortChannelEngineeringGroup，Huadu510800，China)Abstract：Inthispaper，inthebackgroundoftheHui-Guan-Sheninter-cityrailSZH一1labeledofeastriversouthlargebridge，theproblemswereintroducedduringlarge-diameterhigh—gradeconcretesteel-intensiveabovewaterboredpiles’construction．Andsomesolutionstotheseproblems，somecommentsandsuggestionsintheconstructionprocesswereproposed．Keywords：largediameter；high-gradeconcrete；pile[oundation1工程概况穗莞深城际轨道SZH一1标东江南特大桥177#主墩共有直径2．8m钻孔灌注桩12根。设计桩长44nl，钢筋笼主筋采用直径为32mm的HRB335钢筋，两根一束．共计110根，全部到底，由于主筋接头采用直螺纹套筒连接，钢筋的净间距为6cm，混凝土标号为C45。同时要求具有防腐耐久性。2施工技术问题2．1机械选择带来的问题根据地质情况，机械首先选用冲击钻机冲击成孔，成孔后采用泥浆分离器进行清孔。由于国内直径2．8m桩基础极少，177*墩采用直径2．5m钻头加大到直径2．8m钻头进行施工。泥浆分离器采用泵式，泵式适合直径2．0m～直径2．8in桩基清孔。机械的匹配性不符合要求，2．5m的桩基础用10t的卷扬机，9t的钻头，而2．8m的桩应该采用15t的卷扬机，13t的钻头，由于国内2．8m的大直径桩基不常见，所以冲2．8rn桩基匹配的钻机很少，工地选用了冲2．5ITI桩基础的机械，只是对钻头进行了加大，由于是2．5rfl的钻头加大到2．8rfl，只是简单的加大了钻收穑日期：2011-05—26．作者简介：韩江龙(1980-)，助理工程师．E-mail：14249137@qq．com104 建材世界2011年第32卷第4期头直径，其他部位没有加强，造成钻头受力面积加大，加之177#墩在一16～一26m处地质情况与设计地质柱状图不符。设计图为粗砂层、含砾砂岩强风化。实际为含花岗岩地质岩层。且分布不均，使钻头严重破坏。以177—12为例，单根桩从开钻至终孑L37d(约用888h)，其中焊钻头、修机占用222h。2．2钻孔进过程出现的问题钻头损坏严重。最为严重损坏为钻头断裂，无法正常的冲击；小则磨损钻头直径，使对钻头的修复占用整个成孔时间的1／3。由于地质层为斜岩，4#桩～12#桩岩层高差达到4．76m使钢护筒无法把整个底面都镶嵌在岩层里。在冲进过程中，护筒底口处漏浆严重。冲进过程中泥浆含砂量过大，最大达到20％；影响其它7大指标性能，大大降低了冲孔效率。由于采用泵式反循环进行清孑L第一次清孑L时间过长，导致清孔时间加长。177#墩桩基采用C45高标号耐久性混凝土。桩直径为2．8m，截面积为6．15m2，混凝土灌注时采用内径为320mm导管下料灌注，截面积为0．08m2，导管覆盖的面积太小，加之采用C45高性能混凝土，混凝土黏度大，流动性差，同时钢筋笼主筋采用直径为32mm的HRB335钢筋，两根一束，共计1lO根，全部到底，由于主筋接头采用直螺纹套筒连接，钢筋的净间距仅为6cm，特别是进入钢护筒(钢护筒内径为3rfl)，截面积为7．1rn2，对混凝土造成一定的约束，综合以上原因使钢筋笼内部与钢筋笼与钢护筒之间的砼面有高差，根据现场测量，最大高差有2．5m，最小的也有50cm。2．3后续方案对桩基施工的影响177#墩为高墩承台，河床面标高一6m，钻孔平台面标高+4m。最高水位+2m，最低水位+0．2m，潮差1．8m，承台长×宽×高一26．85m×16．8m×6m，顶面标高+3．032m，底面标高一2．968m，根据以往的经验，主墩177#采用有底吊箱围堰。由于采用吊箱围堰，每根桩基顶部都要预埋两根立柱，埋深1．5m．这样要求每根桩都要打低1．5m，对于一般的桩可能没有问题，但对于177#墩大直径高标号高性能钢筋密集型桩基础就不适用，因为要预埋立柱，桩头要打低．但混凝土在钢筋笼内部和钢筋笼与钢护筒之间有高差，如果以高的砼面来控制，则桩基的质量没保证，如果以低的混凝土面来控制，则要清除的桩头太长，且清除工作面太小，严重影响工期。3钻孔中出现的问题的处理方法3．1机械问题处理更换钻头，在不改变自重的情况下，改变钻头的形式，将五瓣钻头改为四瓣钻头，加大钻头锤瓣的厚度，用于177．1，明显提高了冲孔进度，据统计进入岩层后，平均每天的进尺都超过1．5m，期间钻头只是其他原因引起的磨损，而没有发生破坏性的损伤。由于四瓣锤容易打出梅花孔，所以每进尺3～4m要扫一次孔。3．2细节问题处理钻头损伤严重，部分通过换为9t的新制直径2．8m的钻头解决，另外没有更换的钻头，据统计破坏严重的区域在孔深20m到30m的位置，减小冲程，同时勤检查钻头，一旦发现有破坏的痕迹，立即修补。护筒底口漏浆问题处理，分为两种情况，一种是慢慢漏浆，一种是漏浆很快。在孔内填加粘土、片石、少量锯末及少量水泥加强泥浆护壁及泥浆性能。锯末及片石主要回填钢护筒与砂土层接合处，让锯末及片石将粘土层挤压密实；水泥与粘土制造成浆后静放24h后再冲进，水泥凝固后增强护壁强度。停止泥浆循环冲进，当超过护筒底口2～3m后跟进钢护筒，靠锤击力将护筒外侧振密实，同时增加钢护筒埋深．弥补河床冲刷对钢护筒埋深减少。如跟进钢护筒无效时，可根据实际情况。采川灌注索砼增强钢护简底口与砂土层的护壁。因处涨潮落潮水域。最大潮差达到4m，为了减少桩内与桩外水头差。在低潮水位时，停止冲进。减少桩内泥浆扰动同时减弱钢护筒底口处内外水位差的压力。如出现含砾砂岩层中出现岩层裂缝时．回填后静止放置一段时间，让回填粘土、锯末慢慢渗透进入裂缝中密实。同时将此桩作为泥浆循环池，靠泥浆压力更进～步密实岩层中的裂缝。第一次清孔时间过长，加12m3的压风机，增加吸力．降低清孔时间。混凝土高差的问题．设计是不能改变的．且导管直径是确定的．唯一能人手的就是在不改变混凝土标号的前提下，加大混凝土的塌落度和首批混凝土的含砂率，同时多动导管。增加混凝土的流动性。105 建材世界2011年第32卷第4期3．3冲迸过程含砂量过大问题解决方法选用合理的膨润土作为造浆原料。现场选用加粘土造浆，优点是成本较低，但粘土质量较差，含砂量比较高，严重影响了泥浆的性能，处理办法是去伪存真，用小滤砂器将砂子滤掉，并加水泥粉提高泥浆性能。4意见及建议由于水上桩基础施工千变万化，通过穗莞深城际轨道SZH—l标东江南特大桥17"／#墩的桩基施工，对于水上大直径高标号混凝土主筋密集型水上桩基施工提出以下意见及建议：1)施工前根据工地实际情况布置变压器和电缆，几台多大功率的钻机，另外多少辅助机械和设备要用电，同时考虑一定的储备能力，不要因为客观的电力问题影响正常施工。2)钻机的选定，多大的桩就用多大的钻机，如果没有，就要考虑合理的改变钻头形式。3)造浆一定要选用合理的材料，比如膨润土或性能比较好的粘土，如果考虑代价及现场情况，不用膨润土或粘土不合格，就要加大冲孔过程中的滤砂。4)首根桩一定要慎重，通过首根桩来确定现场实际的地质情况，从而确定合理的冲程。5)前期拿到图纸前加强与设计单位的沟通，合理布置钢筋，增大桩尖钢筋的净间距，确保封底的质量。6)加大首批混凝土的塌落度和含砂率，根据现场实际经验，首批混凝土塌落度控制在22-24比较合适。7)勤动导管，增加混凝土的流动性。8)后续方案(特别是承台)的选定不能太武断，一定要根据现场实际情况来确定方案，以177为例，选用有底吊箱围堰就不太合理，由于混凝土面有高差，如果以高的砼面来控制，则桩基的质量没保证，如果以低的混凝土面来控制，则要清除的桩头太长，因为围堰安装要埋立柱，所以桩头要在钢护筒内清除，清除工作面太小，严重影响工期。5结语根据穗莞深城际轨道SZH一1标东江南特大桥实际施工情况，认为在钻孔桩施工中设备选型最为关键，后续方案对施工也尤为重要，在今后的钻孑L桩施工中要针对不同的地质选用不同的钻机，根据现场实际情况采取适当措施对提高施工效率具有重要意义。参考文献[1]陈宁贤，张红心，余巧宁．天兴洲长江大桥声3．40m大直径钻孔桩施工[J]．桥梁建设，2006(4)．[2]汪德隆，何旭斌。吴建中．大直径钻孔桩钢护简变形及处理[J]．桥梁建设，2006(I)．F3]顾金权．软土地区大直径钻孔桩缺陷处理施工技术FJ]。铁道建筑，2008(4)。[4]袁博．深水、超长、大直径钻孔桩施工技术FJ]．北方交通，2008。106'