沙漠地區(qū)旋挖鉆孔灌注樁施工工法

1、.沙漠地區(qū)旋挖鉆孔灌注樁施工工法 1 前言沙漠地區(qū)基本地質(zhì)上層是風(fēng)積沙，厚度達(dá)幾十米，往下是沙礫層等，樁基設(shè)計一般為摩擦樁。沙層的穩(wěn)定性較差，土質(zhì)粘結(jié)性差，鉆孔過程中易塌孔，成孔后沉渣清理困難，因此樁基礎(chǔ)施工的難度很大，施工質(zhì)量難以保障。內(nèi)蒙古鄂爾多斯市沿黃公路樹獨段沿線有多座橋梁在沙漠地區(qū)，設(shè)計樁長4082米，樁徑1.22.0米。施工初期存在成孔過程中經(jīng)常坍孔、沉渣過厚、清理困難等問題。鑒于上述情況，我們通過大量的現(xiàn)場試驗，總結(jié)了一套沙漠地區(qū)旋挖鉆孔灌注樁的施工工法。2 工法特點沙漠地區(qū)旋挖鉆鉆孔灌注樁施工工法具有以下特點：2.1 成孔速度快。成孔時間越長，塌孔風(fēng)險越大。采用旋挖鉆鉆進(jìn)速度快

2、，一般7080m深的孔只要15個小時左右即可成孔，這樣不但可以縮短樁基施工時間，加快施工進(jìn)度，而且大大降低了塌孔風(fēng)險。2.2 表層風(fēng)積沙水夯密實。沙漠風(fēng)積沙表層松散、自身穩(wěn)定性較差、土質(zhì)粘結(jié)性差，不能有效地維持孔壁自身的穩(wěn)定，鉆孔時極易塌孔；而且泥漿在干燥、松散的沙層中流失速度快。因此在鉆孔前應(yīng)將樁位地基灌水夯實，至上部周圍沙層緊密、沙層濕透為止，增加孔壁的穩(wěn)定性，一般水夯持續(xù)2周左右。2.3 換填施工平臺：直接在風(fēng)積沙上埋護(hù)筒鉆孔，護(hù)筒底部容易淘空，護(hù)筒下沉；如不處理施工場地，材料不易進(jìn)場，設(shè)備難以穩(wěn)定。因此樁基施工前應(yīng)先換填處理施工場地形成穩(wěn)固的施工平臺。2.4 采用以膨潤土為主要材料的混

3、合型泥漿，成孔后旋挖鉆頭直接掏渣清孔，一般不需要二次清孔。3 適用范圍沙漠地區(qū)的風(fēng)積沙地質(zhì)鉆孔灌注樁施工。4 工藝原理針對沙漠的特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)，采用水夯固結(jié)沙層，地表換填泥結(jié)砂礫形成穩(wěn)定的平臺，旋挖鉆快速成孔減少孔壁暴露時間，混合型泥漿加強護(hù)壁等方法，以解決沙漠地區(qū)風(fēng)積沙地質(zhì)樁基施工中容易出現(xiàn)的塌孔、沉渣清理、泥漿外滲等問題，提高樁基成功率。5 施工工藝流程及操作要點5.1 場地平整用推土機(jī)（或裝載機(jī)）將樁位周圍沙丘整平。5.2 水夯處理風(fēng)積沙灌水夯實可以使上部沙層緊密，增加孔壁的穩(wěn)定性，并減少泥漿流失。施工時在樁位范圍下挖3050cm深積水坑，灌水夯實，保證上層緊密，整個沙層濕透，一般水夯2周

4、左右。圖1 水夯處理風(fēng)積沙5.3樁基施工平臺處理施工前應(yīng)根據(jù)地面標(biāo)高，在樁頂換填45米泥結(jié)砂礫層，用壓路機(jī)分層壓實，形成穩(wěn)定的持力層，保證設(shè)備安全運行和材料進(jìn)場。圖2 換填施工平臺 5.4 埋設(shè)護(hù)筒 護(hù)筒用1cm厚鋼板卷焊，直徑比樁徑大20cm，長度一般46米。護(hù)筒埋設(shè)采用挖埋法，周圍用粘土摻少量膨潤土回填緊密。5.5泥漿配制沙漠地層以風(fēng)積沙為主，下層一般有粉（細(xì)）沙層、卵（礫）石層、粘土層，施工用鈉質(zhì)膨潤土、燒堿、羧甲基纖維素配制混合型泥漿。在加膨潤土粉前，先將燒堿（NaOH）溶解在小容器里再潑灑在泥漿池里攪勻，用PH試紙檢驗，將泥漿池的水酸堿度調(diào)至1011；再加膨潤土，使用比例為：水：膨潤

5、土=10：1（重量比）；然后加纖維素，摻量為膨潤土的0.1%。按上述要求配置的泥漿，比重為1.05左右 ，粘度為2026Pa·s，膠體率可達(dá)到98%，泥皮厚2mm/30min。在有流沙層時，需加大泥漿比重，加大膨潤土用量，使用比例為：水：膨潤土=9：1，泥漿比重為1.051.06。按上述配比配制的泥漿，懸浮能力強，攜砂效果好，穩(wěn)定性強，鉆完后粉細(xì)沙不易沉淀下來，這時泥漿相對比重達(dá)到1.101.25。調(diào)制泥漿設(shè)備有沖漿機(jī)、攪漿機(jī)，根據(jù)使用情況，攪漿機(jī)能使膨潤土顆粒充分溶解，泥漿攪拌均勻，效果比沖漿機(jī)好。圖3 攪漿機(jī)制泥漿 本工法泥漿比重、粘度指標(biāo)比規(guī)范略大，根據(jù)實際施工情況，

6、通過填高施工平臺抬高灌注高度后，不會影響混凝土的順利灌注。在試驗階段時，成孔階段泥漿比重控制在規(guī)范（1.031.1）范圍內(nèi)，泥漿攜帶的粉沙下沉緩慢，清孔階段時間長，需要二次清孔。泥漿護(hù)壁效果不好，孔壁穩(wěn)定性差，成孔、灌注階段易塌孔，特別是二次清孔時無論用正、反循環(huán)、氣舉反循環(huán)清孔，都容易造成塌孔。按上述工法施工，成孔后泥漿穩(wěn)定性好，30小時內(nèi)沉渣厚度為1520cm，一般不會超過30cm，能滿足摩擦樁的沉渣厚度要求，一般不需要二次清孔。圖4 試驗室泥漿試驗圖5 試驗室泥漿試驗 5.5鉆進(jìn)根據(jù)孔徑、孔深，選用相應(yīng)型號的旋挖鉆機(jī)；鉆孔時控制好鉆桿垂直度；在不同的地質(zhì)調(diào)整旋挖鉆機(jī)鉆桿的進(jìn)尺速度、拔桿速

7、度?？刂沏@進(jìn)速度，風(fēng)積沙區(qū)鉆進(jìn)1820轉(zhuǎn)/min，黏土層速度可以適當(dāng)快些，達(dá)到24轉(zhuǎn)/min，鉆頭經(jīng)過卵（礫）層時要放慢速度，盡量減少對孔壁的擾動。拔桿時初期速度適當(dāng)放慢，讓下面及時回漿，減少鉆頭下負(fù)壓。鉆孔時根據(jù)孔內(nèi)水頭下降情況，及時補漿，保持孔內(nèi)水頭高度。 圖6 旋挖鉆成孔5.6 清孔成孔后靜置30分鐘，使大顆粒鉆渣沉淀下來，用旋挖鉆機(jī)掏渣清孔。一般用此方法清孔后，30小時內(nèi)沉渣厚度能保持在30cm以下，不需二次清孔。5.7 吊放鋼筋籠 為了加快下鋼筋籠的速度，減少孔壁暴露時間，降低塌孔風(fēng)險，鋼筋籠主筋建議使用直螺紋套筒連接。鋼筋籠應(yīng)居中輕放，減少對孔壁的破壞。5.8 混凝土灌注采用導(dǎo)管法

8、灌注混凝土，澆筑時灌注高度應(yīng)高出樁頂4米以上，保證導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓力，并控制好灌注速度。圖7 施工作業(yè)程序圖8 鉆孔灌注樁施工工藝流程圖6 材料與設(shè)備6.1 項目上使用的主要機(jī)械設(shè)備（表1）序號機(jī)械設(shè)備規(guī)格型號數(shù)量備注1旋挖鉆SYR250、NR22064臺根據(jù)樁徑選用2制漿機(jī)2臺3灑水車東風(fēng)2臺4挖機(jī)Pc2002臺5壓路機(jī)18t 1臺6裝載機(jī)ZL504臺7推土機(jī)D851臺8自卸汽車15噸6臺9汽車吊25噸4臺10混凝土罐車10m36臺11砼拌和樓HZS50型2座6.2 項目上使用的主要材料鈉質(zhì)膨潤土、燒堿、羧甲基纖維素、機(jī)井水、彩條布、成品鋼筋籠、C25砼。7 質(zhì)量控制7.1 換填厚度45米，平

9、臺灌水夯實時間持續(xù)2周以上。7.2 平臺高度高出樁頂4米以上。7.3 泥漿應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計配合比配制，以保證酸堿度、比重、粘度等指標(biāo)滿足要求。7.5 施工過程中及時補充泥漿，保持孔內(nèi)水頭高度，防止孔內(nèi)壓力小于孔外壓力而塌孔。7.6 施工應(yīng)連續(xù)，減少停頓時間。停頓時間過長，孔壁結(jié)構(gòu)破壞，易造成坍孔、沉渣過厚。7.7 吊放鋼筋籠時注意居中，速度平緩，盡量減少對孔壁的破壞。灌注時控制好砼的和易性，及時拔導(dǎo)管，導(dǎo)管埋深控制在26米，盡量不超過6米，以減少混凝土頂升的阻力。混合型泥漿比重大時，翻漿困難，因此在混凝土灌注后期應(yīng)提高混凝土的下落高度。8 安全措施8.1 場地清理范圍比正常寬，以施工期間流沙不影響平臺施工為準(zhǔn)。8.2 嚴(yán)格用電管理，施工電線、電纜架空，以防被流沙淹沒、漏電。8.3 大風(fēng)、沙塵暴天氣不得吊放鋼筋籠。8.4 沙塵天氣工人上崗應(yīng)戴口罩和護(hù)目鏡，不中斷正常施工。8.5 泥漿池周圍注意防護(hù)。9 環(huán)保措施9.1 平臺土、鉆渣集中運到棄土場。9.2 泥漿循環(huán)利用，施工完后讓其自然蒸發(fā)干，余料集中處理。9.3 施工完后包裝袋、彩條布、剩余造漿材料，及時清理、回收處理。9.4 施工機(jī)械注意保養(yǎng)，維修時將油料、廢水收集集中處理。9.5 工地經(jīng)常灑水，