软土地基铁路桥梁钻孔桩施工的精细化管理

2014-08-01董振辉相浩义董延召

黑龙江交通科技 2014年6期

董振辉，相浩义，董延召

(1. 石家庄市轨道交通有限责任公司;2. 中交第三航务工程局有限公司)

1 工程概况

张唐铁路工程铁路等级:国铁Ⅰ级、双线、电化;设计速度目标值120 km/h。设计活载:中活载。线路经过唐海县海相平原区，地形平坦、开阔，局部地段略有起伏。地表多为稻田。局部地段地表分布有水渠。勘探深度范围内地层为:第四季全新统人工堆积层(Q4ml)第四系全新统海相沉积层(Q4al+pl)黏土、粉质黏土、、淤泥、砂类土。地下水为第四系孔隙潜水，勘测期间地下水埋深0.6 ～3.9 m，主要由大气降水补给。水位季节变化幅度2 ～3 m 左右。主要采用旋挖钻进行施工。

该工程有以下特点:(1)土质条件差，地下水位高，不良地质易塌孔。(2)土体含盐量大，泥浆弃土对环保的标准要求高。(3)桩体采用高性能混凝土，对混凝土的耐久性指标要求高。

2 施工质量控制要点

2.1 施工平台铺设及护筒埋设

由于本标段地处唐海海积平原，原地貌大多为水稻田，地表多为淤泥质粉质粘土。地表承载力小。为了能够承载旋挖钻机、起重机等大型机械安全作业，首先使用建筑垃圾对施工平台进行回填，厚度为50 cm，采用挖掘机整平压实。

该地区地质软，地下水位高，所以护筒长度不得小于4 m，埋置地面以下约为3.5 m。护筒顶面中心与设计桩位允许偏差不大于50 mm，倾斜度不大于1%。护筒内水位应高出施工水位2.0 m。保证孔内泥浆压力，防止塌孔。

2.2 泥浆的配制

本工程大部分属于陆上钻孔桩，需开挖泥浆池，泥浆池位于两个承台中间，一般四个承台合用一个泥浆池。泥浆池上口为8 ×5 ×2.5 m，坡度为1∶0.75。泥浆池开挖好后在池内部铺设塑料布防止泥浆渗漏污染环境。四周用脚手管和安全网搭设护栏，高度为1.5 m。

本工程配浆材料主要有:水、膨润土、CMC 羧甲基纤维素、碳酸钠等。膨润土泥浆具有相对密度低、黏度好、含砂量小、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。一般用量为水的8% ～16%，每100kg 的水可以掺8 ～16kg 膨润土，对于黏质土地层，用水量可以降到3% ～5%，较差地层膨润土用量为水的12%左右。

根据本地地质情况，优质泥浆的指标为:黏度18 ～22 s，比重1.1 ～1.3，含砂率＜4%，pH ＞6.5，胶体率＞98%。清孔后泥浆指标如下:黏度17 ～20 s，比重＜1.1，含砂率＜2%。

2.3 钻斗速度控制

提高钻斗在钻孔的升降速度会提高钻进效率。但是，如果提升速度过快，由于钻斗与空隙间隙小，下行的泥浆就来不及补充下部的空腔而产生负压，速度越快，负压越高，抽吸作用就愈强。对孔壁稳定性影响愈大，愈容易造成孔壁坍塌。因此需要根据地质情况控制钻斗升降速度，且桩径愈大愈应加强控制。并优先选择带锥形的筒钻。

此外升降机刹车时钻斗急剧减速的惯性效应也会引起相当大的激动压力，这将对孔壁产生水力冲击，造成孔壁的破坏。所以应尽量减少急刹车等操作。

根据本工程的实际情况，钻斗升降速度一般保持在0.82 m/s以内较好。尤其是经过流沙、淤泥质黏土和地震液化层的时候钻斗的升降速度应适当放慢。根据具体地质情况，提钻速度见下表。一般成孔速度保证在8 ～12 m/h，一根42 m 的桩成孔时间约为3.6 h。不宜小于3 h 或长于5 h。

旋挖钻机钻斗转速选用表

2.4 成孔及清孔检测

(1)孔径和孔形检测

孔径检测在桩孔成孔后，下入钢筋笼前进行。笼式检孔器用φ20 的圆钢制作，其外径等于钻孔桩的设计孔径，长度等于孔径的4 ～6 倍，且不短于6 m。其长度与孔径的比值选择根据钻机的性能及土层的具体情况而定。检测时，将检孔器吊起，孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅表明孔径符合设计要求。

(2)孔深和孔底沉渣检测

孔深和孔底沉渣采用标准锤检测。测锤一般采用锥形锤，锤底直径13 ～15 cm，高20 ～22 cm，质量4 ～6 kg。测绳采用钢尺进行校核。

(3)清孔标准

清孔达到以下标准:孔内排出的泥浆手摸无2 ～3 mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17 ～20 s。

第一次清孔达标后进行下钢筋笼和导管，完成后进行二次清孔。二清标准同上，孔底沉渣厚度≤30 cm(摩擦桩)。检孔合格后立即进行混凝土浇筑。

2.5 钢筋笼制作与安装

钢筋笼的制作是在钢筋加工场内采用加筋成型，主筋采用闪光对焊，加劲筋采用双面搭接焊。严格控制主筋及螺旋筋间距。钢筋混凝土使用轮形混凝土垫块，保证保护层厚度为7.5 cm。纵向间距不大于2 m，环向不少于4 个。

在钢筋笼安装过程中应采用多点起吊，尤其要注意吊装的安全，轻吊轻放，保证垫块的完整。这样才能保证钢筋笼的质量和保护层的厚度。

2.6 混凝土的灌注

(1)采用导管法进行水下混凝土的灌注。导管用直径30 cm 的钢管，每节长3 m，配1 ～1.5 m 短管，由管端粗丝扣连接，接头处用橡胶圈密封防水。导管使用前，进行接长水密性试验。下导管时防止碰撞钢筋笼，导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在钻孔平台上，用于支撑悬吊导管。混凝土灌注期间采用汽车吊吊放拆卸导管。

(2)混凝土应以最少的运转次数和最短的时间，从拌和站运至施工现场，在混凝土初凝前浇筑完毕，为防止堵管，混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的延续时间不宜超过下表的规定:

混凝土出厂至使用最大时间间隔

2.7 弃土和泥浆的处理

钻孔过程中挖出的土方量较大，每根桩约40 方，会占用很大工作面，且当地地层含盐量高，造成水土流失则后果不堪设想。所以我们在钻孔过程中钻斗卸土3 ～5 斗后，立即用装载机铲运至弃土场，将土方出运工作承包给当地的土方公司，尤其定期进行外运。

在本墩台的桩基完成后，用水车将泥浆池内的泥浆转倒运至新泥浆池内，以便循环利用。然后挖除泥浆池、泥浆沟内的淤泥，用干土进行填埋。

3 施工组织

根据建设单位要求单个墩台的沉桩顺序必须为跳打，且混凝土强度必须保证不小于2.5 MPa，时间间隔不少于24 h方可进行下一根桩的施工。在这样三重控制的要求下，要想提高生产效率则必须保证有足够的作业面轮换，即一台钻机在多个墩台间进行逐一跳打。

根据本工程实际情况:一般四个墩台为一组，由一台钻机进行施工。钻孔时间约为4 h，加上转机移位、下护筒、监理验孔、维修保养等必要的时间间隔共计需要6 h，则钻机在四个墩台间依次进行钻孔作业。24 h 内刚好完成4 个孔的钻孔工作。第一个孔成孔后，立即进行验孔清孔，下钢筋笼下导管等工作，用时约为2 h，下导管及二次清孔用时为1.5 h，混凝土浇筑一般用时为1.5 ～2.5 h。完成第一个孔后，第二个墩也刚好成孔，人员立即转至第二个墩的施工中。依次类推，每天可施工4 根桩。

在施工中应随时掌握每根桩的施工动态，根据进展情况安排钢筋笼的报验和出运以及混凝土的申请。避免耽误出现现场停工，等待混凝土和钢筋笼的情况。同时根据施工动态安排测量人员进行桩位的放样和报验，保证钻机有桩可打。钢筋笼出运和测量放样工作尽量安排在白天进行，以保证安全。