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关于公路桥梁钻孔桩基偏孔的处理

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摘要:昌宁高速上横木大桥桩基共65根,全桥采用钻孔桩的形式来进行施工,其中出现偏孔现象的桩位33个,占桩基数量的50.7%,这给桩基施工带来了相当大的难度。本文分析了公路桥梁钻孔桩基偏孔的原因,并介绍了本工程中对偏孔问题的处理,望对类似施工有所帮助。 

关键词:公路桥梁;钻孔桩基;偏孔;处理

中图分类号:U445文献标识码:A

一、公路桥梁钻孔桩基偏孔的原因与预防

(一)公路桥梁钻孔桩基偏孔现象

1、急剧偏孔

急剧偏孔一般都是由地质造成,由于岩层风化程度,岩石分布不均匀等,下放主卷到孔内某一位置时钻斗突然被卡住,或钻杆突然偏向一侧,说明孔内某一位置突然偏差。 

2、缓慢偏差

下放主卷时随着孔深的延长,第一节钻杆靠向护筒一侧而偏离中心,而随着继续下放钻杆第一节钻杆始终朝一方向靠近护筒,说明孔内是朝一个方向缓慢偏差,靠的越近孔偏的越多。 

3、无规律偏差 

随着钻杆下放,第一节钻杆左右摇晃,或在干孔钻进时可直视孔内无规则螺旋式偏差现象,这种偏差现象多数是由全、强风化岩层,由于钻斗钻进时受力不均匀而导致纵向偏差。 

(二)公路桥梁钻孔桩基偏孔现象的原因

1、地质 

地质是偏孔主要原因,如果地质都是黄土层、粘土层,那么孔内就不会出现偏差现象,多数是由地质变化,风化岩、岩石分布不均,导致钻进时钻斗受力不均匀而造成的。 

2、钻斗 

钻斗主要功能是切削钻进,但另外也具备导向防偏功能。钻斗中心先导尖具有定位功能、同时先导尖可改变钻进顺序,钻齿的数量及角度是否一致,钻体两侧边刀或防护条的高度是否一致,这些细节可让钻斗钻进时左右受力均匀而预防偏差。 

3、操作

当孔内有岩石、漂石、卵石、风化岩层,需控制浮动、加压方式,如果快速钻进都会造成急剧偏孔。a.定时检查钻锤。b.开始时采用低锤间断冲击方法,进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时,用高锤冲击。c.准确控制松绳长度,避免打空锤。d.确保冲桩机架下面要稳固。

(三)偏孔的预防措施 

加宽钻机底座,使钻机安装平稳,防止钻机震动造成倾斜和移位。控制钻孔速度。斜面钻孔作业,采用小冲程,反复回填片石将斜面冲平后再按正常速度钻进。钢丝绳松放适度,以不致钻头晃动为准,一般每次松放2m。要经常检查钻机主绳中心位置的变化,判断空位是否偏斜。经常用检孔器检孔。一般每钻进1.0m检查一次。检孔器可用钢筋制成圆柱筒,直径与钻头直径相同,高度为孔径的2~4倍。必要时准备适当的回填材料(回填材料一般为片石加黏土、纯碱、锯末等组成的混合物)做好回填纠偏准备。

二、钻孔桩基偏孔的处理

(一)工程概述

A大桥属于新建H铁路土建工程,A大桥设计为双线桥,桥面宽10.7m,全长231.92m,采用60m+100m+60m三跨单箱直壁T型梁,悬臂灌注法施工。桥墩高54m,桥梁基础为钻孔桩,设计直径φ2000mm,桩长54m。根据工程地质报告反映,本拟建场地的地基从上至下以此为:素填土、卵石层、细砂层、强风化泥岩、中等分化泥岩、微风化泥岩。根据地质情况,本工程钻孔采用冲击钻进行钻孔。中等风化泥岩作为该工程桩端持力层。 

地质概况:

层素填土:上部为0.3M水泥路面,下部南川河坝为碾压后的卵石及现有河边人行路面、层厚为4.80--7.5M。 

层卵石层:粒径大于20MM的颗粒占50%以上,最大粒径110MM,层厚3.10--7.90M。

层强风化泥岩:属沉积形成的粘土岩,结构大部分被破坏,层厚6.10--11.90M。 

层中等风化泥岩:属沉积形成的粘土岩,结构部分破坏,岩体完整程度属较破碎,岩体质量等级为Ⅴ级,层厚4.70--12.90M。   

五层微风化泥岩:岩体完整程度较完整,属软质岩石,岩体质量等级为Ⅳ级。

(二)钻孔中出现偏孔的原因与处理

1、在进入泥岩后,由于桩孔范围内碰到泥岩软硬不一,造成在钻头着地时,一侧进程多于另一侧。则在钻进一段深度后,就出现了偏孔。

处理措施:

回填片石校正,这是纠偏最方便,也是最经济的处理方式。在回填片石时,一定要回填到开始偏孔位置之上2m以上,先以较小的冲程反复冲砸,使孔底形成一个平台,然后再加大冲程,但也不能过大,一般选用冲程1.5m左右。直至冲击时不在发生偏孔为止,要不然达不到纠偏效果,或者效果不理想。若一次不成功,可反复数次。在选用片石是,直径不要太大,一般在30cm左右最好,其中要含有部分直径较小的,以便达到较好的回填密实度。如:1-1,1-3,1-5桩孔。

2、桩孔中出现探头石或半边石。当钻孔碰到探头石半边为岩石较硬,而另一边为其他软地质,则造成钻头倾倒,长时间钻进就形成偏孔。

处理措施:

一般处理方法仍然是回填片石校正,但处理不好还容易造成卡钻现象。较好的处理方法是采用高标号(C30以上)混凝土回填,待强度达到设计强度70%以上时,再进行钻进。如:10-1桩孔。

3、原地面没有处理好,沉降不均,或者是没有把钻机调节到水平状态。此段地质为杂填土,承载能力较差。同时,此段场地地势低洼,容易积水。在固定钻机时,如果没有很好的处理基础,再遇到阴雨,场地积水,地质出现不均匀沉降,造成钻机倾斜,导致偏孔。

处理措施:钻机下基础采取混凝土硬化处理。并且在钻机下垫上枕木,防止钻机不均匀沉降。同时,在施工过程中,勤检查钻机水平度及平面位置。如:3-1,3-3桩孔。

4、钻头过大;或者桩孔底部出现了塌孔现象,造成桩孔过大。钻头在到达底部出现向一侧摆动现象,形成偏孔。

处理措施:

当出现偏孔时,及时回填校正。如:4-1桩孔出现了塌孔,及时回填膨胀土、水泥、编织袋等进行造浆护壁,防止塌孔进一步发生。塌孔较小时,可接着进行钻机,但要采用较小冲程。塌孔较大时,采取片石回填后重新钻进。

5、钻进时遇见流沙层。由于流沙层的流动性,造成泥浆随流沙损失,钻头随流沙方向滑动,形成偏孔。

处理措施:首先采取膨胀土和水泥调制泥浆比重(1.2~1.4),对流沙层进行封堵。严重时,采取C30以上混凝土灌注,重新钻进。如2-4,3-4桩孔。

(三)偏孔预防与处理的一般措施

本大桥在入岩过程中钻过不同物理性质的岩层时产生偏孔,这给桩基施工带来了相当大的难度,通过一段时间的摸索,钻桩施工队伍总结出一般预防和处理偏孔的方法,并成功地完成了桩基施工。 

1、检查孔位是否偏位 

测量放样定位后,在孔位施工范围外2~3m作十字护桩。护桩用木桩打入地面下40cm,定上小钉子。每班工人交班时根据护桩拉十字线检查冲击钻钢丝绳是否偏位,如有偏差,且偏差大于5cm,则进行纠正。如无偏差则继续进行冲进施工。 

2、冲击钻机的调整 

当发生孔位偏移时,首先要做的是检查钻机钢丝绳偏差护桩十字线的距离,观察慢慢提升钻机钻头过程中钢丝绳偏位变化情况,然后根据钢丝绳变化情况将冲击钻机的左右前后高低进行调整,保证钻头处于孔位的中心位置。 

施工前仔细分析设计钻探资料,根据钻探资料判断冲击钻施工时可能发生的偏位情况;提前调整钻机,使冲击钻先为偏于孔位可能要偏移的反方向,这这种调整方法也能有效的处理偏孔,在本大桥10号墩及16号墩撞击施工中我们采用这种方法,并取得效果。 

3、填石纠偏 

一般来说孔偏后,最直接有效的方法是填石(片石或块石)增加偏孔岩层的物理特征,强行的将偏孔段纠正过来。

4、冲击钻冲击频率的调整 

当通过检查发现孔位发生偏孔后,调整冲击钻钻头提升高度,改变冲击频率的方法也能有效的控制偏孔。实际施工时,最好是填石纠偏和变化钻机冲击频率同时进行,通过冲击钻“低提升、快频率”工作达到纠偏效果。

结束语

选择合理的施工方案是加速桩基施工进度和确保施工安全的关键。

对于溶洞和偏孔要对其进行正确的判断,采取有效措施迅速进行处理,可降低桩基塌孔的风险。

通过现场进行钻孔施工,在实践中掌握溶洞和偏孔的处理技术,对已经成孔的桩基进行比对分析,为今后的施工积累经验。

参考文献

[1]李培,曾宏付.钻孔灌注桩施工质量控制与处理[j].科技信息, 2010年21期.

[2]陈伟.岩溶山区高速公路桥梁桩基施工技术应用探讨[j].山西科技,2010年6期.