超长大直径钻孔灌注桩施工技术研究

大直径超长灌注桩施工技术研究

郑州市京广路-沙口路快速通道高架桥工程，是连接京广路至沙口路的一段高架桥快速通道工程，快速通道的建成对缓解疏导金水路交通压力起到不可磨灭的重要作用，包括主线高架桥（桥梁起讫里程为：K8+521-K9+199,高架桥孔径跨布置为：2×（4×29）+3×29+2×31.5+（25+2×30）+4×29）、Z2匝道桥（桥梁起讫里程为：Y2K0+133.000-Y2K0+315.000,孔跨布置为：（29+32+30）+（32+29+27）等内容，高架桥建成后车辆通行量大，流动荷载大，为合理的将桥面荷载传递采用大直径超长桩进行可靠的荷载传递至土层深处圆砾持力层中，钻孔灌注桩直径为18000m，深度为72000m，共计76根桩。

一、施工难点

1.1、桩身直径为1.8m，桩身高为72m，深度相对较高，而确保桩身的垂直度和混凝土质量就是施工中一大难点。

1.2、地质条件复杂，桩身长度为72m，穿越多个地质土层，土质不一样，施工过程中难度控制较大。

1.3、该工程所处地理位置地下水位深度高，地下水类型为孔隙潜水，地下水含水层主要为粉土和砂土，钻孔过程中易发生锁孔、塌孔现象。

1.4、混凝土浇筑量较大，包含地下水混凝土浇筑，质量要求高。

二、施工措施及要点

2.1、施工准备

1、钻机选型

根据对地质、水文自然条件、钻孔桩孔深、直径大、工期紧的特点的综合分析，并结合多年的现场施工经验，采用KP3500型全液压转盘式钻机实施钻孔灌注桩的钻孔施工。

1、平整好施工场地，作为钢筋加工厂、料场、及生活生产等临时设施场地，安装好变压器，做到水电通、路通、场地平整。

2、施工放样：测量放样遵循“由整体到局部的原则”，先放样墩位，再由

墩

位控制桩放样桩位，桩位放样时，桩的纵横允许偏差不大于5mm，并在桩的前后左右距中心2m处分别设置护桩，以供随时检测中心和标高。测量控制桩要注意保护，防止桩位变动。

3、旋挖钻机钻孔灌注桩施工工艺流程图见图-1

图2.1-1旋挖钻机钻孔灌注桩施工工艺流程图

4、泥浆制备

钻孔泥浆由水、膨润土组成，必要时加入添加剂，泥浆搅拌机制备。因地质为砂类土（砂砾、卵石、），钻进时泥浆比重控制在1.2～1.4。

5、护筒制作及埋设：

护筒采用双钢护筒，用10mm钢板卷制，外护筒内径大于桩径50cm，

内护筒内径大于桩径20cm，为加强护筒刚度，防止变形，在护筒上、中、下各焊一道φ16钢筋弯制箍筋。水源丰富，地层松散，护筒埋设时先开挖外护筒位

置，从护筒四周分层回填夯实粘土，护筒埋置高度高出地面30cm和稳定后的

护筒埋设示意图

2.2、钻机就位及开钻要求

该工程钻机采用了履带式旋挖钻机，可自行到达另一施工地点。因地表土比较松散，在施工前先由钻机靠自重进行压实，压实完成后再铺设厚度为20mm 的钢板，有效地防止了钻机在钻进过程中的位移或沉陷。钻机就位完成后，用全站仪穿线法定出桩中心位置，并将钻机的钻头准确地对准中心点进行定位，通过钻机自身的数控系统，较好地控制了在钻进过程中的倾斜度及孔位偏差，但操控系统不足的地方就是测量孔深不准确，在验孔时一般控制在大于计算孔深0.3-1.0m的范围内，因此在钻孔接近设计标高时，应用测量绳进行校正，防止钻孔深度过浅而不满足设计孔深，或钻孔深度超深而浪费混凝土。

钻机定位完成后，钻孔作业采用减压钻进开始进行钻孔。本工程地质调教较复杂，穿越多层土层，钻孔时应根据不同土层选择与之相适应的进尺和转速。对于黏土层，采用抵挡慢速、优质泥浆、大泵量钻进的方法钻进，对于细砂层采用轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，每小时进尺不大于0.5m，一面孔壁不稳定，发生局部扩孔或局部塌孔，并充分浮渣、排渣，以防买钻现象。护筒底口和不同地层交界处附近，采用低档慢速、小进尺钻进，防止扩孔、塌孔和偏斜

孔，每小时进尺不大于0.5m。钻进时应先慢后快，待导向部分全部进入地层后方可快速钻进。

2.3、钻孔

1、钻机就位前，应对主要的机具进行检查、维修和安装，并检查全套设施的就位情况及水电供应情况，履带式旋挖钻机自行就位到桩位，钻机钻头与桩位对接，误差不大于2cm。

2、钻孔前，纵横调平钻机，保持钻机垂直稳固、位置准确，防止因钻杆晃动引起扩大孔径。

3、钻机调整好后，将钻头着地，将进尺深度调整为零, 钻头选用短螺旋钻头。（短螺旋钻头：适用于细砂、中砂、砾砂、角砾土、圆砾土、及抗压强度不高的中风化层）

4、钻进时原地顺时针旋转开孔，然后以钻斗自重加以液压作为钻进压力，初入孔时，下压力控制在80～90Kpa，当钻进钢护筒以下时，提高下压力，控制在100～150Kpa，加快钻进速度。如钻到坚硬岩旋挖钻斗无法钻进，换用短螺旋勘岩钻头破岩，利用旋挖钻头出碴。

5、当钻斗被旋转挤满钻渣后，停止下压及回旋，逆时针方向转动动力头，稍向下送行，关闭钻头回转底盖。上提钻斗时缓慢进行，防止提速过快，钻头碰撞孔壁。提离孔口后，钻机自身旋转至翻斗车处，用动力头顶压顶杆，将底盖打开，倾卸钻渣。然后关闭底盖，旋回孔位，对准孔位慢慢将钻斗放至孔底，继续钻进。

6、当孔深距设计标高差1m左右时，就应将钢筋笼、导管及其它机具、材料等准备就绪，以避免因等待机具、材料而造成不必要的时间浪费。

7、钻孔过程中，及时填写钻进记录，绘制地质剖面图，并在现场配备木制渣样盒，验证与设计是否相符，确保工程质量。

8、钻机挖出的钻渣由自卸汽车运至设计指定弃土场集中处理。

2.4、清孔

1、钻进到设计深度时，及时检查孔深及沉渣厚度，当沉渣厚度大于规范允许厚度时，及时清孔。清孔时，将钻斗放至孔底顺时针旋转将虚渣清除。清孔后，再次进行孔深、孔位及垂直度检测，合格后转入下道工序。

2、不得用加深孔深来代替清孔。

2.5、钢筋笼制作及安装

1、钢筋笼全部在钢筋棚内集中加工，即提高了生产效益，又保证了钢筋笼加工质量。

2、钢筋笼制作均采用整体制作，保证钢筋笼整体性，不易扭曲变形。钢筋焊接时，主筋内缘应光滑，钢筋接头不得侵入主筋净空内。钢筋笼下端应整齐，用加强箍筋全部封住不露头，使混凝土导管能顺利升降，防止与钢筋笼卡挂。

3、在钢筋笼加工好后，筋笼骨架应具有足够的刚度和稳定性，以便运送、吊装和灌注砼时不致松散、变形。采用吊钢筋笼整体吊装至专制炮车上，外侧绑φ48脚手架钢管固定，炮车长度与钢筋笼相适应，如在运输过程中出现钢筋笼变形或破坏应立即返回加工厂调整。

4、桩基成孔后，要对桩孔的沉渣、孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，合格后尽快吊装钢筋笼，减少成孔的闭置时间。

5、钢筋笼吊装采用吊车吊装入孔，吊装前，在钢筋笼上、下端及中部每隔2～4m于同一截面上对称设置四个钢筋“耳环”，确保钢筋笼与孔壁保持设计保