冲击钻钻孔桩施工技术在前河2号大桥4-0#桩基施工中的应用

冲击钻钻孔桩施工技术在前河2号大桥4-0#桩基施工中的应用

王超

青创公司派遣到太原铁建公司  山西太原 030013

论文摘要：

随着交通设施建设的不断发展和进步,冲击钻钻孔桩施工技术逐步成为了普遍的工程施工技术,因为冲击钻钻孔桩具有较强的适应性,施工的简便性和成本适中等特点,已经被广泛的应用于桥梁设计、施工之中。同时其质量对施工的要求比较高,必须在人力物力等充分准备的条件下施工,并严格执行施工的工序,才能保证施工的顺利进行。文章基于前河2号大桥4-0#桩基施工实践，分析了冲击钻钻孔桩施工技术，可为类似工程提供经验参考。

关键词：桥梁;冲击钻钻孔桩;施工技术

一、工程概况

（一）工程概述

前河2号大桥位于上明乡前河村旁，跨越忻黑线、阳寨沟而设，桥梁起点位于岚县上明乡前河村S313省道东北侧山坡，桥梁终点位于岚县上明乡南头村南侧山坡。本桥采用整体式路基分幅错孔设计，左幅桥梁中心里程为K27+066,起、终点里程为K26+673-K27+459，全长786m；右幅桥梁中心里程为K27+081,起、终点里程为K26+673-K27+489，全长816m。桩基形式为摩擦桩，桩长：40-62米，桩径：1.5米8根、1.8米72根、2米30根，共计110根桩。

（二）地质情况

根据钻孔资料，桥址区揭露地层岩性主要为种植土、第四系全新统冲洪积粉土、粉细砂、中粗砂等，上更新统粉土、中粗砂等、中更新统洪积粉质黏土、中粗砂、钙质结核等。

（三）气象条件

山西省吕梁市岚县属温带大陆性气候，气候冷凉。平均海拔1500米，年平均气温6.8℃。年均气温6.8℃，一月均温-8℃，七月均温22℃。年均降雨量510毫米，霜冻期为九月下旬至次年五月上旬，无霜期130天。

（四）地震参数

根据《山西省地震动峰值加速度区划图》中国地震动参数区划图《GB18303-2015》,工点区所在的岚县为地震烈度Ⅵ度区，地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期0.45s。

二、施工准备

（一）临建位置

项目部驻地位于官桥村东北方向S313省道旁，距施工现场2.33公里；混凝土搅拌站和实验室位于上会村北侧，距施工现场8.2公里；钢筋存放区设于前河2号大桥工地便道左侧，正对4号墩与5号墩的位置，便于钢筋的加工与运输；施工作业队驻地位于工地现场沿S313省道向岚县方向900米处官桥村附近，方便现场施工作业。

（二）施工用水

经调查施工现场附近有条灌溉渠，渠内水质满足施工要求，但流量较慢，可列为备用水。为确保施工进度，施工高峰期还需考虑水车拉水。

（三）施工用电

根据施工现场用电设备功率及使用情况，需设置1台500KVA变压器来满足施工用电，并配备一台300KW发电机作为备用电源，以提高供电可靠性。   

（四）施工便道

根据现场实际情况对施工便道进行规划，便道0#-16#墩沿桥梁左侧布置，16#-27#墩沿桥梁右侧布置。便道长1052米，路面宽度5米。便道采用洞渣填筑并对道路进行硬化。

（五）人员分工及安排

1、现场负责人1人、技术人员1人、质检人员1人、安全人员1人、测量人员3人；试验人员2人。

2、钻机配备人员5人，其中机手2人，辅助工人3人。主要是进行钻孔、灌注等工作。

（六）机械、设备配置

1、挖掘机1台，主要用于泥浆池开挖、钻渣的清理工作。

2、冲击钻钻机1台，钻头直径1.8m，钻头重量5T。

3、300KW柴油发电机1台（备用）。

（七）测量、试验仪器配置

1、全站仪（莱卡1800）1台。

2、泥浆比重计、泥浆稠度仪及泥浆含砂量计各1台。

三、冲击钻钻孔桩施工流程

（一）基础定位

场地平整后放线定桩位，定位后要在桩位中心点打入一根木桩，并在木桩上钉一个钉子做桩位标记。桩孔位置采用全站仪测定，并埋设孔位护桩，采用纵横“+”字定位，随时校核桩位偏差。测量采用两人交叉复检。桩位放线完成后会同技术及质检人员对桥梁轴线桩位进行复核，报监理工程师审核，并办好复核记录签证，经监理工程师同意后进行下一步施工。

（二）护筒埋设

测量完成后埋设护筒，护筒壁厚15㎜，护筒直径200㎝，护筒埋深170㎝,外露30cm。护筒埋入后，从控制桩拉十字线，用线锤配合钻机调整护筒的偏位及倾斜情况，经拉线测量护筒埋设后偏差；护筒埋设后将护筒周围使用粘性土人工分层夯实。

埋设到位的护筒，根据护桩复核护筒平面位置，实测误差为1cm，倾斜度允许偏差为1%；护筒埋设完毕后，测出护筒（出浆口处）标高，经专业监理工程师见证确认无误后，桩基方可开孔。

（三）机架安装和钻机定位

机架和钻机定位依据测量放样桩点准确安装，并结合钻机操作手的实际经验快速准确的使钻机到位。安装时注意安全，安排专人指挥。钻机定位后加垫枕木以保证钻机在施工过程中由于震动、湿滑造成钻机移位、倾斜。钻机钻架中心与钻盘中心的连线与钻盘垂直，并与钻孔中心的偏差不大于2cm。

（四）泥浆池设置

由于场地有限，相邻两墩台桩基同时施工，泥浆池采用砖砌，泥浆池在两墩位之间挖设，泥浆池尺寸为10

×5×2m，浆池容量为1根桩基泥浆及钻渣容量，泥浆池池四周采用成品防护栏进行防护，并设置安全警示标识牌、桩基施工标识牌；施工过程中根据地层情况及时调整泥浆性能指标，采用泥浆泵通过φ100泥浆管将泥浆池内泥浆通过滤砂器抽送至各孔位内重复使用，对钻孔泥浆排进行集中晾晒处理，晾晒后采用泥浆车集中运输。

由于本桩地质主要为粉土、中粗砂、粉质粘土，故采用孔内加膨润土造泥浆护壁，钻进过程中泥浆比重控制在1.4～1.5之间，泥浆稠度16～22s，砂率控制在4%以内。补浆一般采用泵送方式，其速度以保证泥浆面始终在护筒面以上为标准，否则有可能造成塌孔，影响成孔质量。

（五）冲击钻钻孔施工

钻机于2018年5月12日下午4:00开始施工钻进4-0#桩基，钻进时进行泥浆循环，并在泥浆池中添加膨润土，保证泥浆的性能指标，泥浆比重为1.4-1.5之间，冲击成孔时，清孔后泥浆的相对密度可适当提高，但不宜超过1.15。黏度17-20Pa·S，含砂率为＜2%。钻机钻进过程中提钻要慢，尤其是提出护筒口时应防止碰撞到护壁、护筒及护筒下口护壁。钻机钻进时，及时填写钻孔记录，并注意土层的变化，在土层的变化处，进行现场渣样取样，入记录，并与设计提供的地质剖面图相对照，钻渣用渣样袋存放，一次不小200g，贴上标签，注明该渣样取样的高程、孔深和时间。编号保存，以便分析备查，以便设计地质确认时备查。钻孔过程记录随时填写，交接班时交接清楚。

1、钻机就位前，确保机具设备正常，钻机平台要平整压实，使钻机就位平稳，避免冲孔过程中钻机产生位移或沉陷。钻机就位时，使钻机冲锤中心、钢丝绳与孔位中心三点一线。冲击钻开孔过程中，按照“小冲程、勤松绳”原则进行。初始底锤密击，当钻孔深度超过钻头全高加正常冲程后，放可进行正常的冲击钻孔。

2、冲孔时将图纸地质资料断面图挂于钻机上，冲进过程中，每2m及地质变化处提取渣样，判断地质的类型，填写记录，并与设计提供的地质柱状图相对照，钻渣用渣样袋存放，一次取不小200g，贴上标签（注明该渣样取样的高程、孔深和时间），并应编号保存，以便设计地质确认时备查。钻孔过程记录随时填写，交接班时应交接清楚。

3、冲击钻钻头的钢丝绳同钢护筒中心位置偏差≤2cm，升降锥头时平稳，无碰撞护壁和孔壁现象。

4、冲孔作业必须连续，冲进过程中要及时做好钻孔施工记录，交接班应交待钻进情况及下一班注意事项。定时对冲孔泥浆进行检测和试验，不符合要求的及时调整泥浆稠度，注意补充新拌的泥浆，在整个施工过程中，要将泥浆的损失降到最小，防止出现孔壁坍塌、埋桩锤，确保冲孔桩的成孔质量和成孔速度。并经常检查锤头的磨损情况，发现锤头小于桩径时及时补焊。

5、在石质地层中冲击时，如果从孔上浮出石子钻渣 粒径在5-8mm 之间，说明泥浆浓度合适；如果浮出的钻渣粒径小而少，说明泥浆浓度不够，需进行泥浆调配。

6、桩基冲孔过程中，孔内应保持一定稠度的泥浆，利于钻渣的排出，并能达到固壁效果。根据本首件工程桩位地质情况，桩基钻孔中泥浆的各项。

（六）成孔、清孔

4-0#桩基于2018年5月20日晚上12点终孔。

1、成孔检测

①桩基冲孔成孔后，严格执行三检制度，检查内容包括桩孔的中心位置、倾斜度、钻孔底标高、深度、直径、护筒顶标高等，现场采用长9m、直径1.8m验孔器，两侧呈锥形，对孔径、孔深及倾斜度进行检测，将测绳固定在钢筋笼底部吊放入孔内，并顺利放到桩底标高设计位置，说明孔径和偏斜度达到要求。孔深采用测绳标记和钢尺丈量。

②通过检测确认桩孔成孔的各项指标达到设计要求后，通知专业监理工程师到现场进行包括桩孔的中心位置、倾斜度、钻孔底标高、深度、直径、护筒顶标高等各项指标检测并填写成孔检查表。经检测各项指标均符合以下要求确定桩基终孔。

2、清孔

①成孔检测合格后开始清孔。清孔的孔内各泥浆性能指标及沉淀 厚度按如下要求执行：

②清孔过程中，通过原浆换浆法循环进行清孔排除孔底内沉渣，不能用大量清水直接清除桩孔的沉渣，防止泥浆浓度过低，出现塌孔。  

③清孔后，4-0#桩基孔内泥浆各项性能指标如下:

按上述数据，清孔后检测泥浆沉淀厚度及含砂率均符合规范要求。

四、冲击钻钻孔桩施工总结

4-0#桩基的整个施工过程，进展顺利。冲击钻钻机能够很好的完成本标段地质的桩基施工，钻孔过程基本保持稳定，各地质没有出现异常情况，泥浆性能很好，起到了很好的护壁作用。本次泥浆制作施工指标可以满足施工需要。

施工过程中用测绳勤测孔深很好的控制孔深，保证成孔时桩底达到设计标高，一次清孔采用换浆法时速度不宜过快，防止发生孔壁坍塌、缩径等事故。 

施工过程中控制性技术总结如下几点：

1、采用冲击钻钻孔时，应小冲程开孔，并应使初成孔的孔壁坚实、竖直、圆顺。待钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常的冲击。

2、孔底沉渣厚度采用刻度精度为2cm的无收缩测绳悬挂4kg-6kg的圆柱形测锤进行测量，沉渣厚度实测为9cm≤10cm合格。

3、泥浆指标，钻进过程中泥浆指标测试记录范围：比重为1.4-1.5之间，黏度为20-22之间，含砂率为3.5%-4%之间。

主要参考文献：

[1]JTG-T F50-2011.公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2011.

[2]陆甲华、余渊.浅议冲击钻钻孔灌注桩施工技术及施工管理[J].城市建设理论研究.2012.08.

[3]陈艺强.桥梁冲击钻成孔灌注桩中的冲击钻成孔作业分析[J].江西建材.2014.11.

[4]王晓亭.套管成孔灌注桩在公路软基处理中的应用分析[J].山西建筑,2016.5.

[5]邓川.阐述桥梁钻孔灌注桩施工技术[J].城市建设理论研究.2012.25.