旋挖钻进技术在斜坡状岩层桩基施工中的应用.pdf

———文章编号：１００９４５３９（２０１８）增２０１０６０３・桥梁工程・旋挖钻进技术在斜坡状岩层桩基施工中的应用侯向阳（中铁十六局集团第三工程有限公司浙江湖州３１３０００）摘要：在高速铁路桥梁施工过程当中，桩基的施工是关键的环节，一旦桩基出现偏位，势必会导致桩基承载力的降低，进而造成群桩受力不均，更有甚者，会加大墩身的不均匀成降，从而影响后续铁路运营的安全。就目前来说，桩基钻进过程中通过斜坡状岩层时孔位容易出现偏斜，对此还没有比较好的施工控制方法。本文介绍一种通过斜坡状岩层时旋挖钻进的孔位纠偏施工技术，速度快、施工标准高，可为同类工程施工提供借鉴。关键词：旋挖钻斜坡状岩层桩基水下混凝土中图分类号：Ｕ４４５．５５＋ｌ文献标识码：ＢＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９．４５３９．２０１８．Ｓ２．０２８ＲｏｔａｒｙＤｒｉｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＰｉｌｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＳｌｏｐｉｎｇＲｏｃｋＳｔｒａｔａＨｏｕＸｉａｎｇｙａｎｇ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ１６山ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐ３一ＥｎｓｎａｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，ＨｕｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１３０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆ—ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｐｉｌｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｋｅｙｌｉｎｋ．Ｏｎｃｅｔｈｅｐｉｌｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｓｍｉｓｐｌａｃｅｄ，ｉｔｗｉｌｌｉｎｅｖｉｔａｂｌｙｌｅａｄｔｏｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｉｎｐｉｌｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｒｅｓｕｌｔｉｎｔｈｅｕｎｅｖｅｎｆｏｒｃｅｏｆｐｉｌｅｇｒｏｕｐ，ａｎｄｅｖｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｕｎｅｖｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｐｉｅｒｂｏｄｙ，ｔｈｕｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｒａｉｌｗａｙｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｉｌｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｄｒｉｌｌｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｉｓａｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｗｈｉｌｅｄｒｉｌｌｉｎｇｗｉｔｈｒｏｔａｒｙｄｒｉｌｌｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｓｌｏｐｉｎｇｒｏｃｋｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｉｓｎｏｇｏｏｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｙｅｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｍｅｔｈｏｄｏｆｈｏｌｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｂｙｄｒｉｌｌｉｎｇｗｉｔｈｒｏｔａｒｙｄｒｉｌｌｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｓｌｏｐｉｎｇｒｏｃｋｓｔｒａｔａ．Ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｐｅｅｄｉｓｆａｓｔａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄｉｓｈｉｇｈ．Ｉｔｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｔａｒｙｄｉｇｇｉｎｇｄｒｉｌｌ；ｓｌｏｐｉｎｇｒｏｃｋｓｔｒａｔａ；ｐｉｌｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ；ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｃｏｎｃｒｅｔｅ１引言在高速铁路桥梁桩基施工过程当中，真正通过斜坡状岩层时，目前的主要方法是采用放慢钻机钻进速度的方法进行钻孔，但是当在钻机钻进过程中如孔位已出现偏斜，如何进行纠偏处理目前还没有‘比较好的方法１。３］。２工程背景由中铁十六局集团第三工程有限公司承建的——收稿日期：２０１８０３３０作者简介：侯向阳（１９８４一），男，工程师，主要从事铁路工程施工与科研工作。沪昆客专云南段ＴＪ３标６分部工程小新街２＃特大桥———７样墩（７４＃、７－５＃、７６＃、７－７＃、７８＃、７－９＃桩）处于小新—街断层边缘，斜坡状岩层为（６９３）灰岩，风化级别为Ｗ３强风化灰岩，ｃｒ０＝０．３５ＭＰａ，夹杂在＜６９．３）灰岩边—有（６９４）断层角砾。７２地质情况如图１、图２所示。就目前为止，通过斜坡状岩层时旋挖钻施工除了放慢钻进速度外，还没有比较显著和快速的方法。而放慢钻机钻进速度，只是钻孔桩发生偏斜的预防措施，对于已经产生偏斜的孔位，没有什么效果，只会越偏越大。通过技术研究，提出采用回填混凝土进行纠偏的技术方法，并对其进行系统性的研究和对比。通过实践表明，其应用效果极为显著。１０６铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８Ｉ增２）万方数据・桥梁工程・图１小新街２斛寺大桥７｝｝１敦地质柱状图４．地质资料＜６－４＞“ｇＩＩ粉质黏土ｏＤ＝ｏ１５ＭＰａ＜６９－４＞凡Ｌ￣￣６一断层角砾Ｄ０＝ｏ３ＭＰａ，敝Ｄｏ＝０．２ＭＰａ—＜６９１＞勋玷匿圈页岩夹砂岩ｊ暇反＝０．２５ＭＰａ‰Ⅷ娟乒护固灰岩。荔莩＝．。０．３，５，ＭＰａ。［！Ｅ！＝！＝口ｌｒ０２ＭＰａ职Ｇ２△＜８７．１＞Ｅ．。巨￡５ｃ弓页岩夹砂岩ｌ暇Ｏ。ｏ＝０．２５ＭＰａ‘‘【ｏ－口ＬＬＬ』ｊ、雕ｏｎ＝０．３５ＭＰａ圆喜靠囊化ｌ蕞强风化Ｌ哦弱风化Ｉ婴盟刮地下水位图２小新街２锵大桥７埘敦地质分类３一般施工方法穿过斜坡状岩层时旋挖钻进缺陷分析如果采用一般施工方法，也就是回填土之后再重新用旋挖钻进行施工，但当通过斜坡状岩层处时，钻杆还是会顺着先前的路径钻进，还是一样会导致桩基孔位偏位，甚至会导致旋挖钻杆偏斜，更“有甚者会拧断旋挖钻钻杆ＨＪ。如何进行改进，势必成为钻孔的关键性难题。为了有效解决穿过斜坡状岩层时钻杆的偏斜，在现场技术人员的共同研究下，终于提出了能解决钻杆偏斜的问题，即采用回填Ｃ２０混凝土的方式，从根本上解决了穿过斜坡状岩层时旋挖钻钻进的偏斜问题。４回填混凝土进行纠偏的技术与工艺４．１确定斜坡状岩层的厚度及深度通过查看图纸、地质勘探资料及桩位地质柱状图，确定斜坡状岩层位于桩位处的厚度、深度，可以对照图示比例尺从图中量出来，然后对照当前钻机钻进时的渣样就可以确定斜坡状岩层的深度。其次，在查看图纸的同时，还要确定桩位处是否还存在斜坡状岩层，或许中间岩层中夹有软弱夹层，这样下部岩层还是斜坡状岩层，在以后的钻进过程当中，可以通过放缓钻进速度的方式通过斜坡岩层，如果还是偏斜，依然可以参照此方法；如果桩位处没有斜坡状岩层，就可以按常规方法进行正常的钻进。铁道建镝技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ４．２量测钻孔深度及确定孔位开始偏斜位置利用测绳及目测观察的方法，确定钻孔深度及钻杆偏斜位置。首先，利用测绳测出旋挖钻当前的钻孔深度，以确定回填混凝土的深度；然后，待桩孔内泥浆沉淀后，把污水泵放入钻孔内进行抽水作业，通过目测及用测绳量测的方法确定起始钻孔偏斜的位置，以确定混凝土起始回填位置一ｑｊ。４．３回填Ｃ２０素混凝土根据实际钻孑Ｌ深度，计算需要导管的根数及长度，然后下导管，导管底口离当前钻孑Ｌ孔底３０～５０ｅｍ，在导管顶部安装料斗，料斗的容量应确保料斗内的混凝土灌注后导管首次埋深不小于１．０ｍ。混凝土首灌时打开料斗阀门，放下砼进行封底，然后进行Ｃ２０素混凝土的浇筑，浇筑混凝土到发生孔位偏斜位置以上１．０ｍ时停止浇筑。在混凝土浇筑的同时，在桩位处留置二组混凝土同条件养护试样，以确保后续能够通过测定试件的混凝土抗压强度以确定旋挖钻重新钻进的时间归一０｜。４．４重新钻进通过查看图纸及现场进行渣样的抗压强度测定，可以确定斜坡状岩层的抗压强度。对比斜坡状岩层的抗压强度，通过测定现场混凝土试样的抗压强度及同条件养护Ｅｌ期，比斜坡状岩层的抗压强度—大１２ＭＰａ的时，即可进行旋挖钻的重新钻进。在旋挖钻钻进过程中，钻进速度应减慢，尤其是进入斜坡状岩层时，以使旋挖钻能够有效的切割斜坡状岩层，以保证钻杆的垂直度和孔位的垂直度，待钻斗进入斜坡状岩层一半时，方可按正常的钻进速度进行钻进，直至桩孔成孔。４．５桩基混凝土浇筑待桩基钻孔全部完成之后，在孑Ｌ位处进行钢筋笼的安放。钢筋笼安装完成之后，进行桩基水下混凝土的灌注。灌注水下混凝土采用导管法，导管采用钢导管，导管使用前须进行水密性试验及接头抗拉试验，接头抗拉强度不低于母材强度，水密性试验水压不小于１．５ＭＰａ。导管下放前检查每根导管是否干净、畅通以及止水密封圈的完好性。安放导管２０１８ｔ增２ｌ１０７万方数据・桥梁工程・应尽量使导管处于桩孔中心，调节导管的沉人孔内深—度，使导管底部距孔底约３０５０ｃｍ。在导管顶部安装料斗，料斗的容量应确保料斗内的混凝土灌注后导管首次埋深不小于１．０ｍ。混凝土首灌时打开漏斗阀门，放下封底砼进行封底，然后正常灌注。在灌注过程中，始终控制导管的埋置深度在２．０～６．０ｍ，并经常探测混凝土面的高度，及时提升或拆除导管。在提升导管过程中，尽量使导管处于桩孔中心，严防导管卡住钢筋笼而影响混凝土灌注的正常施工。一般水下混凝土灌注时应超灌８０ｃｍ以上¨”卜ｊ。５结束语通过小新街２＃特大桥７荆敦的施工，依托工程实体成功研发了穿过斜坡状岩层时旋挖钻钻进的施工技术。通过现场试验及应用效果，在施工成本、进度、质量等方面取得了优异的效果，大大提高了高速铁路桥梁桩基的标准化及质量控制的专业化水准，为今后同类难题的处理提供借鉴。参考文献［１］陈礼贤．浅析旋挖钻孔灌注桩施工技术应用［Ｊ］．低碳—世界，２０１７（７）：２３２２３３．（上接第８４页）４．２铁路既有排水沟排水设计咸铜铁路该段铁路两侧距离中心５ｍ左右存在既有排水沟，框架桥顶进就位后，框架桥南侧水渠保持原状，北侧（上游）方向通过吊沟将水引至道路下方雨水管内，排水沟采用浆砌片石铺砌，且排水沟过水面积不小于铁路两侧既有排水沟。５结论［２］冒鸿岚．旋挖桩施工技术［Ｊ］．江西建材，２０１７（１３）：—１０５１０６．［３］王春堂．深水裸岩钻孔桩施工关键技术研究［Ｊ］．铁道—建筑技术，２０１７（１０）：２５２８．［４］刘涛．超厚粉细砂地层长大钻孔灌注桩施工技术研究—［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１６（３）：７０７３．［５］洪富义．黄土地区承压水地层钻孑Ｌ桩成孔施工技术—［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１６（５）：３０３３．［６］龚声才．浅谈旋挖钻钻孔灌注桩施工技术［Ｊ］．建筑知识，２０１５，３５（１２）：３８．［７］明卫松．浅谈旋挖钻孑Ｌ灌注桩施工技术［Ｊ］．工程技术，２０１８（３）：１．［８］顾光男．钻孔灌注桩水下混凝土施工技术［Ｊ］．工业建—筑，２０１ｌ（ｓ１）：１０９６１０９８．［９］于好善．西南地区地层特殊如何解决旋挖钻机施工难—题［Ｊ］．今日工程机械，２０１１（１４）：７４７７．［１０］邵明涛．旋挖钻机施工工艺及质量控制［Ｊ］．黑龙江科技信息，２００８（３４）：３４７．［１１］蔡加玲．浅谈旋挖钻机成孔灌注桩在某项目钻孔桩施—工中的应用［Ｊ］．广东科技，２０１１（１４）：１８６１８７．［１２］窦春风，杨国俊，童金槽．旋挖钻机的施工工艺控制及—应用［Ｊ］．公路交通技术，２００８（５）：９６９８．［１３］侯晓晶．浅谈旋挖成孔灌注桩的施工［Ｊ］．四川建材，—２０１１（４）：２４３２４４．—————”—－＋－＋一＋一＋一＋＋－＋＋－卜一＋一一＋．Ｐ（１）框架桥两侧增加悬臂设计优化了结构，减轻了顶进重量，且整体桥型更加美观轻巧。（２）多趟顶管从既有框架桥下部穿越铁路构思巧妙，施工工期短，工程量较少，对既有铁路影响较小，具有较好的经济效益和社会效益。（３）通过ｍｉｄａｓ板单元建立全桥仿真模型，较好地解决了结构分析的问题，保证了结构设计的安全。１０８铁道建笳技术（４）因地制宜地进行排水设计，解决了路堑段排水难的问题。参考文献［１］李俊．下穿铁路超小斜交角框架桥设计与施工研究—［Ｄ］．长沙：中南大学，２０１２：３４．［２］梁红燕．既有铁路线下顶进框架桥设计浅谈［Ｊ］．铁道—建筑技术，２０１０（Ｓ２）：５５５７，１１５．［３］中华人民共和国铁道部．铁路桥涵设计基本规范：１Ｂ——１０００２．３１２】００５［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００９：２２２３．［４］刘凯．５×１６ｍ下穿铁路框架桥顶进施工分析［Ｊ］．铁—道建筑技术，２０１６（２）：９１２，２１．［５］中华人民共和国铁道部．铁路桥涵钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土结构设计规范：ＴＢ—１０００２．３２００５［ｓ］．北京：中国铁道出版社，２００５：８８．［６］周家新．下穿铁路斜交框架桥的空间结构分析［Ｊ］．铁—道建筑，２００５（７）：３１３３．ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴｌｏＮＴＥｃＨＮＯＬＯＧＹ２０１８（增２）万方数据