桥梁钻孔桩技术总结

新建青藏铁路格拉段N14标段

DK1250+460~DK1257+500施工段

开心岭1#特大桥桩基、承台砼

施

工

技

术

总

结

中铁一局青藏铁路第二项目经理部工程部

2002.10.18

工程概况

开心岭1号立交特大桥位于沱沱河乡开心岭，青藏公路DK3168+650处。中心里程为DK1253+882，桥梁孔跨样式为19孔32米后张预应力砼梁单线铁路桥,桥全长636.54延长米。本桥为排洪、跨油管、冻土湿地兼立交而设，立交为控制设计。桥梁位于R=800米圆曲线上。桥墩均采用圆端型桥墩，桥梁基础除格台采用明挖基础外，其余均采用φ125㎝钻孔灌注桩基础，设计总桩长1332M。桥位区地势低缓，格拉两桥台侧为丘陵区，高差不超过15米，自然坡度15～30°。该桥位于二叠系，地层受区域构造影响，岩体完整性局部受到破坏，引起岩层不均匀风化或不规则风化，硅质胶结岩层大多较完整，呈弱风化，泥钙质胶结岩层大多挤压破碎，呈强风化。在DK1253+980以后为多年冻土区：多年冻土上限2.6～4.5m。多年冻土地温分区为Tcp-Ⅱ。最大冻结深度：5.0m。该桥位地表有常年流水，流量不大，地下水丰富，除第四系潜水外，主要为分布于砂岩层的多层承压水，浅层承压水隔水层顶板埋深6～8m，深层承压水隔水层顶板埋深17～19m，一般喷出孔口0.3～0.5m，涌水量0.8～1.7m3/h。DK1253+980～DK1254+190段为冻土湿地，属不良地质地段。施工区处于青藏高原沱沱河沿开心岭处，该区平均海拔4740米以上，高寒缺氧，空气稀薄，含氧量仅为内地的48％左右，年平均气温低，仅为3.0~-6℃。

年内冻结期长达7~8个月，即使在暖季，夜间也常常出现负温。年降水量250~100㎜，主要集中在6~9月，而且多以固态（雪、冰雹）形式出现。

问题的提出

1.高原冻土区钻孔施工钻机的选择。

2.钻孔施工的时间安排。

3.护筒制作与埋设。

4.钻孔及封孔的施工工艺。

问题的解决

根据本桥地质特征，参考大量书籍及借鉴先期施工的兄弟单位钻孔经验，决定冻土区摩擦桩基施工采用旋挖钻机干法成孔。融区柱桩采用冲击钻成孔，泥浆护壁。采用水下混凝土灌注法工艺，导管灌注法施工。按保护多年冻土的原则，我们将冻土区的钻孔灌注桩施工时间安排在6~7月、9~10月，同时开钻时间选在傍晚。在施工开始前对人员、机械、材料的能力与状态进行评估，选择能力强、经验丰富的人员和性能状态良好的机械进场，确保施工各环节正常有序的进行，尽量减少钻孔时间和成孔后暴露时间。在旋挖钻机选择上，我们进购在行业内有良好信誉的德国宝蛾公司生产的旋挖钻机，有BG22、BG25两种，确保了成孔时间和成孔质量。开钻前，利用全站仪精确测放出桩位，并布设十字护桩。事先将钻机平台换填夯实，钻机下作隔热处理，以免因钻机工作时产生的热量引起冻土融化，导致钻机倾斜，从而引起斜孔。

钻孔过程中为防止坍塌须埋设护筒，同时护筒还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩位和钻头导向作用。护筒采用钢护筒，壁厚6mm。焊接成整体。每节护筒长为3.0m。护筒顶应比地面高出30CM，多年冻土区护筒应埋置于天然上限0.5m以下深度，设计护筒埋深为5.0m。在实际施工过程中，我们的护筒埋设深度用以下方法确定：用水准仪对换填后钻机平台地面标高进行测量，与设计地面标高进行对比，二者的差值加上设计护筒长度及护筒露出地面高度得出实际护筒埋深。护筒利用钻机埋设。先用钻机在桩位处挖至护筒底标高，直径比护筒大，下放护筒，保证护筒中心位置。护筒四周对称回填夯实。护筒中心与设计桩位偏差不得大于5CM，斜度不大于1%。

在钻进过程中，现场技术人员定期对护筒技术参数进行复核，对孔位、孔径、倾斜度进行检查。钻机操作人员认真做好钻孔记录，注意观察钻机工作状态和检查钻头情况，并根据不同地质情况来更换相应钻头。因故停机时，将钻头提出孔外，并将孔口覆盖，以免外界热量侵入孔内，引起冻土融化造成塌孔。同时我们还考虑到青藏高原气候多变，在钻孔过程中准备了遮阳及遮雨棚，以应对突变的恶劣天气对钻孔施工的影响及对孔内冻土特性的影响。旋挖钻钻孔施工过程中发现在原地面下8~9m处易塌孔，造成成孔困难，而且在封孔过程中塌孔还可能造成断桩，影响成桩质量。于是我们将护筒加长至11.0m，保证钻孔施工过程顺利进行，同时也保证封孔的顺利进行，成桩质量得到保证。

冲击法即用冲击钻带动冲锤，借助锥头自重下落产生的冲击力反

复冲击，用泥浆浮起钻渣而形成钻孔。钻孔泥浆由水、膨润土和掺加剂组成，具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，泥浆的作用在于其比重比水大可增大孔壁静水压力，并在孔壁形成一层泥皮，隔断孔内外水流，保护孔壁，防止塌孔。泥浆制备通常采用塑性指标大于25，粒径小于0.005mm，颗粒含量大于50%的粘土，通过泥浆搅拌机械或人工调和储存在泥浆池内，在用泥浆泵输入钻孔内。我们将泥浆比重选择在1.4~1.6，粘度一般地层以16~22S为宜，松散的上部地层以19~28S为宜，含砂率在新制泥浆中不大于4％，胶体率不小于15％，PH值以大于6.5为宜。制浆池、沉淀池、储浆池的选择依据现场情况而定，综合考虑了环保以及施工合理性。立好钻架调整和安装起吊系统，将钻头吊起，徐徐放入护筒内，将钻头准确定位。将粘土投入护筒内进行造浆。利用小冲程开孔，待冲砸至护筒下3~4.0m时，方可加高冲程正常钻进，4~5m后，方勤抽渣，钻进中注意观察，保持孔位正确。冲击钻钻孔时，地表层为砾砂层时，加入粒径小于15㎝的片石，顶部抛平，用低冲程冲击，泥浆比重1.6左右，钻进1.0~1.5M 左右再回填1：1的粘土和碎石钻孔过程中若发现失水现象，应及时补水投粘土。开孔时，为将泥浆挤入孔壁，一般不抽渣。当发现泥浆太稠，进尺缓慢，应抽渣换浆。不同地层采用不同冲程：砂砾石及含砂量较多的卵石层，采用中低冲程；在砂卵石层用中等冲程；砂砾石与岩层变化处，为防止偏孔用低冲程。注意检查钻头磨损情况，钻头直径磨损不应超过1.5㎝，及时用耐磨焊条进行补焊，一次补焊不宜过多，以防卡孔。且补焊后在原孔使用时，应用低冲程冲击一段时间，