严寒地区黑龙江大桥扩底钻孔桩施工

2017-11-15李绪森

黑龙江交通科技 2017年8期

关键词：档位护筒成孔

李绪森

(黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司，黑龙江哈尔滨 150028)

严寒地区黑龙江大桥扩底钻孔桩施工

李绪森

(黑龙江省龙建路桥第一工程有限公司，黑龙江哈尔滨 150028)

针对严寒地区进行扩底钻孔桩施工的难点，通过试验研究、施工总结，分析施工工艺，合理协调施工组织，有效提高施工效率，节省成本，缩短工期，保证工程质量，为现场施工提供指导参数。采用新的造浆技术，经济便捷，降低环境污染与生态破坏，贴合实际，加强泥浆作用。结合工程实例，对施工技术进行检验，优化施工方法，为严寒地区低温施工提供理论依据。

严寒地区；扩底；钻孔桩；旋挖

1 工程概况

黑龙江大桥全长1 283 m，其主桥采用(84.75+84+5×147+84+84.75)m矮塔斜拉桥，中国侧引桥为3×66.5 m钢混叠合梁。大桥按公路—I级设计，主桥、引桥桥宽均为18.26 m。

黑龙江大桥主墩和过渡墩均采用相同形式的整体式基础，每个桥墩设置桩基础21根，桩基础直径为1.5 m，桩基长度分别为21 m、23 m和32 m，桩端设置直径2.5 m的扩头，桩端3 m位置进行扩桩头施工。承台平面尺寸为25.0 m(横桥向)×10.0 m(顺桥向)，承台厚度为4.0 m。

桥位地区为漫滩冲积层，内含丰富的地层水，含水层厚度为6～12 m，且地下水无水压力。本项目位于岛状多年冻土区，年平均气温为-3～0 ℃，年平均低温-1～0 ℃，多年冻土厚度为20～5 m。

2 扩底钻头现场试验

2.1 试验目的

检验扩底钻头的适用性与准确性，确定合理的技术参数，标准的施工工艺。

2.2 试验过程

选取地质结构较好的位置进行旋挖钻孔。

(1)静止状态下量测扩底钻头的伸展尺寸，分为三个档位。

第一档，使钻头竖向行程达到最大值，量测钻头扩展尺寸为：2.46 m，此时，操作室仪表盘显示钻头行程为0.00 m。

第二档，使钻头行程达到第二个控制档位时，量测钻头扩展尺寸为2.26 m，操作室仪表盘显示钻头行程为-0.12 m。

第三档，使钻头行程达到第三个控制档位时，量测钻头扩展尺寸为1.99 m，操作室仪表盘显示钻头行程为-0.18 m。

(2)换上捞砂钻头进行正常钻孔，钻孔2.44 m深后，换扩底钻头进行钻孔，此时，钻头的扩展尺寸为2.26 m。钻孔5分钟后，提出钻头，量测实际孔径为：

(3)换上捞砂钻头继续钻孔0.56 m深后，换扩底钻头进行钻孔施工，此时，钻头的扩展尺寸为2.46 m。钻孔5分钟后，提出钻头，量测实际孔径为2.50 m。

2.3 试验成果

根据现场的孔内情况并测量尺寸，发现钻头行程可有效的控制扩底钻头的扩展尺寸，孔壁较为完整，桩头形状较符合设计桩头形状，能够满足设计要求。

3 扩底钻孔桩成孔施工

3.1 测量放样

桥梁中心线施工放样成果经监理工程师批准后进行具体的桩位施工放样工作。用“十字交会法”或“导线点控制法”控制桩位的中心位置并报经监理工程师检验。

3.2 埋设护筒

护筒采用厚16 mm的钢板卷制而成，护筒直径比钻孔桩直径大40 cm，高6 m。护筒焊接牢固连接严密不漏水。埋设护筒时护筒顶端高出地面0.3 m或水面1.0～2.0 m，护筒埋置深度根据规范要求以及桩位的水文地质情况确定，一般埋深4 m；有冲刷影响的河床，沉入局部冲刷线以下不小于1.0～1.5 m，保证护筒埋设牢固。埋置后的护筒中心线与桩中心线重合平面位置偏差不得大于5 cm ，护筒倾斜度的偏差不得大于1%。在钻孔过程中随时检查复核护筒位置的准确性。护筒在灌注完混凝土后拔除。

3.3 泥浆制备

泥浆主要由膨润土、水、增粘剂等组成，钻孔时泥浆面应始终在护筒顶以下0.5 m左右，以使在灌注混凝土进及施工完成保持钻孔稳定，护筒在混凝土灌注后拔出。

在墩位处就近挖两个池子作为造浆池和沉淀池，钻孔残渣不能直接向江中排放，同时在指定废弃位置开挖一大型钻渣排放池，配置1～2台泥浆输送车，将墩位的钻渣运送至指定位置弃置。

3.4 钻孔

根据本工程钻孔桩基础设计为扩底钻孔桩的特点，我部采用TR-360c型旋挖钻机，配备捞砂斗和扩底两种钻头，成孔工艺分为两部分，第一部分为等径桩身成孔施工，第二部分为桩端扩底成孔施工。以设计桩长为26 m，桩径1.5 m，扩底桩端长3 m，扩底直径为2.5 m。

(1)第一部分等径桩身成孔施工

此部分成孔施工工艺与传统旋挖钻机配备捞砂斗钻头成孔施工相同。首先平整场地，挖设泥浆池，然后埋设护筒，调配泥浆，成孔钻进。不同处在于钻进24.54 m时，更换扩底钻头，开始扩孔施工。

(2)第二部分桩端扩孔施工

此部分扩底、钻孔是扩底钻孔桩成孔施工的关键，操作手必须做到细心，慢进，准确控制扩底钻头扩展尺寸，扩底钻头扩展直径为100 cm，钻杆竖向对应行程为30 cm，钻头扩展分为三个档，每一次通过调整限位垫块档位，控制扩孔最大直径，第一个档位最大扩孔直径为2.013 m，第二个档位最扩孔直径为2.313 m，第三个档位最大扩孔直径为2.500 m。据此，扩孔施工分三个步骤，具体如下：

第一步，钻机配备捞砂斗钻头，钻进24.54 m，更换扩底钻头，将扩底钻头限位垫块安置到第一个档位，钻头慢速放入孔中，降至孔底，转动钻头，钻机逐渐加压，使钻头扩展开来，直至钻头展放至第一个限位垫块，孔径由1.5 m扩展到2.013 m，通过钻杆竖向行程10 cm，进行效验扩展程度，此时钻机旋转压力逐渐减小，然后停止旋转，将扩底钻头慢速提升，移除孔位，倾倒钻渣，第一步施工完毕。

第二步，更换捞砂斗钻头，钻进0.9 m，孔深为25.44 m，然后更换扩底钻头，调整钻头限位垫块至第二个档位，进行第二次扩底施工，孔径扩展到2.313 m，钻进扩展过程同第一步。

第三步，更换捞砂斗钻头，钻进0.56 m，孔深为26.0 m，达到设计孔深，然后更换扩底钻头，撤除钻头限位垫块，进行第三次扩孔施工，最终孔径扩展至2.5 m，钻进过程同上。最后提出扩展钻头，更换捞砂斗钻头，将孔内钻渣清捞干净，成孔完毕。

表1 扩底成孔施工步骤与各项数据控制对照表

4 扩底钻孔桩成孔检验

4.1 检测原理

声波检测法是通过发送器将超声波发送信号通过泥浆作为传播介体到达孔壁，碰触孔壁后信号再次通过泥浆折回，这时，用接收器收集传播回来的信号，保存并记录数据，信号经计算机进行数字处理，处理后将信号变为能直观反映波速的数值，并在计算机上生成可表达相关数据的孔内剖面图。通过波速可计算出实际发送器至孔壁的距离，从而分析桩径。

4.2 试验检测

首先确定超声波在泥浆中的传播速度，通过在孔口进行测试，现场两侧孔径，确定该孔径的传播时间，计算出超声波在此泥浆中的传播速度。

然后，设置4组超声波检测探头，探入孔底，4组探头十字交叉布置，释放超声波并慢慢提升探头，计算机收集信号并自动绘制各个位置的剖面图，根据测得数值进行计算分析，核对剖面图的准确性。

4.3 注意事项

(1)检测过程中探头不能碰触孔壁。

(2)提升过程应保证垂直度。

(3)泥浆比重不能超过1.3，并尽量保证泥浆在孔内的均匀性。