钻孔灌注桩在软土地基铁路涵洞支护中的施工技术

钻孔灌注桩在软土地基铁路涵洞支护中的施工技术

                      綦岚   

        中国石油化工股份有限公司天津分公司  天津  301600

 

摘要:

    由于灌注桩挤土效应很小、钻孔机占地小、成桩时不产生振动、对周边环境影响小,适合于地下管网较密集、对地振动敏感的设备厂房附近及狭窄地块施工。本文结合中石化天津分公司二煤厂铁路涵洞支护工程项目，介绍钻孔灌注桩质量保证措施。

关键词：钻孔灌注桩，工程支护，施工工艺，质量控制

1、工程概况

中石化天津分公司第二煤厂铁路涵洞支护工程项目，位于天津市滨海新区(大港)北围堤路南侧、十米河西路西侧，天津分公司热电部厂区内，属软土地基，Ⅲ类场地土；土层地质特征分布见表1。涵洞净宽6.0m,长11.3m。原涵洞部分的地基处理方案,不能满足铁路涵洞地基承载力特征值大于140KPa、沉降不能大于10cm以及在发生不均匀沉降时涵洞本身结构不能破坏等要求。为了尽可能在不改变原涵洞设计的基础上解决上述问题,采用桩基方案。并利用原基坑设计中的支护灌注桩，其原设计桩径φ700 mm、间距@875 mm不变，部分桩长由基坑支护设计时的13.3 m 加长至40 m，单桩设计极限承载力716KN。计40 m桩长的涵洞桩16颗，20m以下桩长的支护桩22颗，桩位布置见图1桩位布置图。桩顶设现浇钢筋砼冠梁，采用C30钢筋砼。涵洞顶采用预制钢筋砼盖板，盖板选用N45A盖板叁桥（2006）5202-B，板宽1.0 m。基坑支护桩、涵洞工程桩一起施工，项目工期35天（2013.6.4--2013.7.10)，即铁路断交35天后恢复通车。

表1 场地土层分布

层号	岩性	层厚（m）	压缩性
（1）	素填土	3.6
(6)1	粉土	2.9	中压缩性
(6)2	淤泥质粉粘	10.2	高压缩性
(7)	粉粘	0.7	中压缩性
(8)1	粉粘	1.2	中压缩性
(8)2	粉土	10.7	中压缩性
(9)	粉粘	1.0	中压缩性
(10)1	粘土	6.5	中压缩性
(11)1	粘土	1.9	中压缩性
(11)2	粉土	5.6	中压缩性
(11)3	粉粘	2.5	中压缩性
(11)4	粉砂	5.3	低～中压缩性

 

图1桩位布置图

 

 

 

2、工程难点

   场地土软，有厚约10 m的淤泥层，为配合外侧的三轴搅拌桩基坑止水，桩密布，净距175mm。桩依次施工时易穿孔、缩颈。涵洞桩的桩长径比大，约为57：1。为把倾斜度控制在≤1%，必须采取有效措施控制钻孔垂直度。

3、施工要点

3.1成孔

   采用一台BRM-1型正循环潜水钻机施工。现场粘土造浆，泥浆比重1.1～1.3。开始钻孔时，应稍提钻杆，在护筒内旋转造浆，开动泥浆泵进行循环，待泥浆均匀后以低档慢速开始钻进。待泥浆性能达到一定要求后，方可按正常速度钻进。钻进过程中，必须保证钻孔的垂直，应密切注意地层变化。在粘性土中钻进，宜采用中等转速，大泵量，稀泥浆。进尺不得太快，太快钻杆易折断，泥块不易粉碎。在沙土或硬土层中钻进，需注意控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进。泥浆泵应有足够的流量，以免影响钻进速度。如泥浆泵流量不足可用污水泵代替。为了避免泥浆泵损坏时停工，每台钻机应配两套泥浆泵轮换使用。起落钻头要避免撞击孔壁。在接卸钻杆时，必须严防钻头脱落。钻进时要防止扩孔和卡钻。每进尺5—8m,应检查钻孔直径一次。

3.2钢筋加工和连接

    钢筋笼制作：30 m长钢筋骨架分两段加工，钢筋笼主筋孔口吊装焊时，为减少吊装作业时间，主筋采用单面焊缝，钢筋接头按《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）的要求，确保上下钢筋同心。钢筋笼外侧每隔4m沿四周均匀焊接2根Φ20折形定位钢筋。，并在钢筋笼上做好吊点和孔口固定处的加强处理。钢筋笼吊装：单段钢筋笼重2.5吨，利用25T汽车吊安装入孔。为保证钢筋笼吊装安装时不变形，钢筋骨架在加工时设置强劲内撑架。

3.3二次清孔

   待安放钢筋笼及导管就绪后，再利用导管进行第二次清孔。清孔的方法是在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉碴。清孔标准是孔深达到设计要求，孔底泥浆密度≤1.15～1.20，复测沉碴厚度在100mm以内。

3.4水下灌注砼

    水下混凝土灌注：计算首批封孔混凝土数量，使其有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土的深度不小于1.0m。开导管用隔水栓，隔水栓预先用8号铁丝悬吊在混凝土漏斗下口，当混凝土装满后，剪断铁线，混凝土即下沉至孔底，排开泥浆，埋住导管口。随着浇注连续进行，随拔管，中途停歇时间不超过15min。在整个浇注过程中，导管在混凝土埋深以1.5～4m为宜。考虑桩顶混凝土将被凿除，灌注时水下混凝土的浇注面按高出桩顶设计高程的500mm控制，以保证桩顶混凝土的浇注质量，避免造成桩头砼强度不满足要求的质量问题。

3.5 成桩顺序

   根据场地土较软，桩净距仅175mm，为防止出现桩穿孔、缩颈等情况，采用单机跳打法（隔二打一），一台桩基，昼夜施工，历时7天完工。

结语：

      中石化天津分公司二煤厂铁路涵洞支护工程的钻孔灌注桩施工，通过分析施工工艺及场地条件，控制施工难点，避免了钻孔灌注桩基施工中易出现的缩径、倾斜、塌孔等问题。