厚沙砾层地质处冲孔桩施工探析

厚沙砾层地质处冲孔桩施工探析
作者：陈卫国
来源：《管理观察》2009年第31期
摘要:在钻孔桩施工中,经常会遇到难于成孔的特殊地层,厚沙砾层地质就是其中的一种。

厚沙砾层在施工过程中可能出现坍塌、垮孔、掉块等不良现象,致使工程造价上升、工期延长。

结合工程实例,本文对厚沙砾层地质处冲孔桩施工进行了一定的探究,分析了该地层的成孔特点与工艺。

关键词:冲孔桩厚沙砾层工程质量
在钻孔桩施工中,经常会遇到难于成孔的特殊地层,如粘性土、厚沙砾层、卵砾石层、裂隙溶洞等复杂地层。

厚沙砾层在施工过程中可能出现坍塌、垮孔、掉块等不良现象,致使工程造
价上升、工期延长,直接影响到工程质量和经济效益。

结合实际工程,本文对厚沙砾层地质处冲孔桩施工进行了一定的探究,分析了该地层的成孔特点与工艺,为提高钻孔桩工程质量和经济效益提供了一定的参考。

一、工程概述
本文研究的工程案例是拟建隆林至百色高速高速公路工程第一合同段K14+665高架大桥
钻孔桩施工。

地层情况:三叠系下系(T1)砾岩、砂岩和泥质砂岩。

其中砾岩为砾状结构,中~厚层状构造;砂岩为砂状结构,中~厚层状构造;泥质砂岩为泥质砂状结构,中厚层状构造。

设计孔深
60m,孔径1.5m。

本工程采用S-500钻机,反循环工艺钻进,采用优质泥浆护壁,泥浆的主要成分是:膨润土、纯碱、棉籽壳、草木灰、水泥等,用泥浆搅拌机拌制而成。

泥浆循环系统采用大断面
循环槽和大容量泥浆池、沉淀池,用挖掘机打捞沉淀池内砂砾石。

钻头采用带腰箍四翼式,镶嵌稍密硬质合金钎头作为切削具,高压、大泵量钻进,适当控制进尺。

本工程共施工150根桩,单孔效率平均20h,而同场地其他钻机正循环钻进要4d～5d才能成一个孔。

施工过程中没有出现坍塌、卡钻现象,混凝土充盈系数1.08～1.1,桩径控制效果十分明显。

由于成孔速度快,质量好,本
工程取得了显著的经济与社会效益。

通过对本案例的分析,下文主要从厚沙砾地质层成孔特
点、施工技术以及施工过程中的常见问题及对策方面进行了相关分析。

二、厚沙砾地质层成孔特点及施工技术
在桩基础施工前,通常要进行俗称“小钻”的地质钻孔勘探,以确定场地的地质情况,并出具地质勘探报告作为设计和施工的依据。

但在复杂地质条件下,经常出现地质勘探报告与实际施工情况不相符的现象。

厚沙砾层钻进的特点是地层松软,胶结差,钻进速度快,回转阻力较小,但岩屑量大,返出的泥浆含砂量大;孔壁不稳定,容易坍塌;循环停止时,大量砂粒迅速下沉,易导致埋钻事故。

为此,对厚层砂应采用特制的低固相泥浆护壁,增大泥浆黏度、比重和静切力,以提高泥浆悬浮携带砂粒的能力。

施工中要加强泥浆管理,经常清理泥浆循环槽和沉淀池内的积砂,并定期检查、冲洗泥浆泵。

要控制钻具升降速度,减轻钻头上下运动对孔壁的抽吸和水力冲击作用。

三、冲孔桩施工过程中的常见问题及对策
(一)冲孔桩施工过程中的常见问题
首先,成孔过程中常见的问题有:软弱层泥浆护壁施工困难,尤其在岩层内的护壁易发生塌孔;冲锤冲破岩层时,冲锤可能会滑入厚沙砾层内部,提锤时易被枯板岩石卡住而造成掉锤、埋锤;冲斗的冲击造成桩尖处持力层松动;冲孔时漏浆;冲孔灌注桩的垂直度偏差;孔径偏差;冲孔桩遇复杂夹层情况下,难以确定桩底标高。

其次,清渣过程中的常见问题是沉渣清理较困难,沉渣与沉淤均在桩底形成软弱隔层,导致端承力削弱甚至丧失殆尽。

清渣是指清除孔底的沉积物。

孔底的沉积物分为沉渣和沉淤。

沉渣是冲孔过程中冲机切削和孔壁塌落的岩士,主要是砂、砾石和碎岩硝等,而沉淤则是比重大、稠度大的劣质泥浆由于空孔时间过长沉淀而成的流塑状混合物,沉淤的厚度往往大于沉渣。

第三,泥浆质量差。

在冲孔灌注桩的施工中,无论对于成孔质量还是最终对桩的承载力的发挥,泥浆质量都是相当重要的因素。

目前桩基施工队伍绝大多数缺乏对泥浆质量和泥浆管理的重视,致使护壁泥膜难以形成或形成的泥皮粘附力差,易于脱落,孔壁稳定性差,在砂性土地层易于塌壁,在流塑状粘土层则易于缩孔;泥浆稠度大、比重大,含砂率高,形成的泥皮质量差、厚度大,大大降低桩的侧摩阻力;稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附,导致钢筋与砼握裹力降低等后果。

因此,对泥浆质量的管理决不是个小问题,一定要严格按规范要求控制。

在下钢筋笼前必须控制泥浆浓度不可过高。

在二次清孔后,即浇注混凝土前必须达到规范要求的泥浆比重值。

(二)冲孔桩施工避免相应问题的对策建议
厚沙砾层成孔特点决定了在具体施工过程中我们应该注意以下几个方面的问题:
首先,地质勘察时,采用一桩一钻的方法,同时采用声波探测,掌握厚沙砾层出现的大概位置,推断其范围大小,并将同一承台桩基的地质勘察资料进行比较,推断厚沙砾层的发展状况;
其次,将每个孔位的地质柱状图印发给有关人员,让具体操作者、技术人员、作业队长都清楚地质层的位置、大小、充填情况,对其做好技术交底及安全交底,使得现场所有人员认识到施工过程中可能出现的问题以及危险,在出现工程抢险时要首先保证人员安全;
再次,备足成孔用水、粘土、片石、泥浆等必备材料,确保地质层击穿时迅速补水、补浆,预防塌孔,并及时抛填粘土、片石,以恢复正常钻孔作业。

粘土片石要在桩孔附近,冲孔遇到漏洞时能较快的回填。

部分粘土用麻袋装好,遇到漏浆机械没开动前可先组织工人回填粘土、片石,遇到漏浆速度慢的小洞,工人可回填粘土、片石止住漏浆;
第四,施工现场一定要有处理漏浆的备用机具设备,如挖掘机、铲车、泥头车、吊车等,以免发生险情无法实行处理措施,造成不必要的人员伤亡及财产损失。

四、结论
在厚沙砾层施工过程中,相关人员要认真的分析当地的地质状况,要求现场管理人员及工人对该地质层的施工计划有充分的认识。

在桩基施工时要准备充足的相关材料、机械,避免出现遇到溶洞时无法处理的情况。

同时,针对厚沙砾地质层桩基工程中常见的质量,问题及可能遇到的危险状况,事先制定适当的预控措施。

这样将对工程的顺利完工将会起到很好的作用。

此外,钻孔灌注桩在桥梁、码头等建设领域得到了广泛应用,在施工中要克服各种特殊地层成孔难度,只要相关学者和工程技术人员思想重视,认真分析地层特点,有针对性的采取施工工艺、技术措施,施工中做好钻机、钻头选用,合理选择钻进参数,就能克服不同地层对成孔钻进的影响,顺利完成成孔施工任务。

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参考文献:
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[2] 王骏. 特殊地层钻孔桩成孔特点与施工技术[J]. 安徽建筑,2008,(01).
[3] 闫哲,闫纯有,张守玺. 复杂地质情况下钻(冲)孔桩施工中的几个问题[J]. 西部探矿工程,2002,(01).。