大粒径和高含量卵碎石地层钻孔施工.doc

大粒径和高含量卵碎石地层钻孔 施工 桥梁等钻孔桩基础遇到地质特征为超深厚、大粒径、高含量卵碎石地层时，钻孔过程中极易造成坍孔、扩孔，采用一系列严格的 施工工艺，选择合适的钻机类型、成孔方法，提前对地层进行注浆加固处理等措施，可使坍孔、扩孔大大减少，成孔率提高。 现以浙江临海灵江特大桥主桥7＃墩钻孔桩 施工为例，来介绍大粒径和高含量卵碎石超厚地层的钻孔 施工。 1 工程概况 灵江大桥全长1687.02米，跨越临前公路、灵江和104国道。 桥梁分左右幅，其主墩7#墩共14根钻孔桩, 设计桩径为1.8米，为摩擦桩， 设计桩底标高为-80.0米，桩顶标高为1.8米。 2 水文、地质特征 2.1 水文：灵江特大桥桥址水文特征既受迳流作用，也受潮流影响，灵江潮汐为不规则半日潮，涨潮流速1.3～2.0m/s，落潮流速1.2～1.5 m/s，涨潮历时4.5h, 落潮历时7.5h,最高潮位6.25 m，最低潮位-2.53m，一般潮位3.95m，一般低潮位-1.90m，一般高潮位5.00m。 2.2 地质：7#墩上部土层主要为淤泥质土，下部以卵、碎石土为主，含漂石或块石，底部为风化凝灰岩，基岩面标高达-91.1m。河床面至-13.40m为粉砂，-13.40m至-28.20m为淤泥质粘土，-28.20m至-87.00m为含卵碎石50～80%的卵碎石层，部分卵石粒径大于30cm。由地质资料和起初钻孔 施工情况，确定该墩位处的地质特征属超深厚、大粒径、高含量卵碎石地层，钻孔过程中极易造成坍孔。 3 钻孔 施工 3.1 钻机选型：根据已有经验，采用冲击法钻孔，对于卵碎石土层其成孔深度一般在70米以内，采用气举反循环回转钻机钻孔时其深度可达120米，但其土层的卵石粒径小于钻杆内径的2/3或含少于20%的卵碎石土。7#墩地质条件指标均超出上述范围，目前国内还没有针对该类地质情况的钻孔设备。为了保证在超深厚、大粒径、高含量卵碎石地质条件下超长钻孔桩的 施工质量，我单位采用以旋转钻机（KPG-3000型）为主，冲击反循环钻机（CJF-20型）为辅的联合成孔的 施工方案，CJF-20型冲击反循环钻机破碎大直径卵碎石，其钻进高程宜控制在-50.00m以内，主要考虑到含漂石、块石、卵碎石地层中钻孔易卡钻、掉钻、塌孔埋钻头等，发生此类事故处理较复杂，并且耽误工期，因此控制冲击钻冲击深度。待钻进高程达-50.00m左右时，改用KPG-3000型旋转钻机，进行气举反循环钻孔，对于解决深层钻孔比较有利。 3.2 护筒埋设：为固定桩位，导向钻头，隔离地面水，保护孔口地面及提高孔内水头，增加对孔壁的静压力，以利钻孔护壁防坍塌，于钻孔前埋设护筒。护筒的埋置深度以嵌入稳定土层，钻孔时护筒口不坍塌为原则。根据现场地质条件及规范要求确定7#墩护筒底标高-29.2m。壁厚按 施工中震动打桩机插打时受力的需要确定，因采用中-160震动打桩机，拟采用直径Ф2500mm，臂厚δ=16mm的钢护筒。为保证护筒的垂直度，插打之前先在平台顶面和底面分别焊一层导向架，插打过程中严格控制垂直度，要求垂直度1%。 3.3 钻孔 施工： 3.3.1 CJF-20型冲击钻机开孔：冲击钻开孔时，向护筒内倒入小片石夹粘土混合物（比值约1：1），用冲击锥以小冲程反复冲击造浆，泥浆指标达到要求后开始冲击进尺；当冲击钻进到护筒底口时，仍需向泥浆中投入小片石，以小冲程高频率反复冲击，其目的是使泥膏、小片石挤入孔壁，使护筒至卵碎石层之间形成圆顺、坚实的过渡段；进入卵碎石层后，加入大比重（γ=1.3）、高质量泥浆和少量水泥，采用重锤导向冲击法钻孔，使卵碎石层形成坚硬的孔壁，防止塌孔，直至钻到高程-50.00m左右。 3.3.2 KPG-3000型反循环钻机钻进：旋转钻机的钻头直径宜比冲击钻机的钻头直径小2～5cm，以形成上大下小的孔径过渡。因土层软硬不均，钻头跳动、钻头摆动加大和钻头偏斜等现象，易使钻机因超负荷而损坏，钻进时采用优质泥浆、重锤导向减压钻进法，可减少斜孔、弯孔和扩孔现象，保证钻孔垂直度，保证成孔质量。采用减压钻进法，应随时掌握钻具（钻杆、配重块等）的重量，使钻杆始终在受拉状态下进行工作。 钻压选定:根据本桥基岩种类和单轴极限强度的不同,钻头刃口线压强选为q=160/220kgf/cm2, 钻压值： P=∑τ*q =1.5*90*160=21600kg=21.6t。 式中, ∑τ=1.5R，R为钻头半径90cm。 钻头加配重重量值： Q=7.85P/[a*(7.85-γ)] =37.0t 式中, Q 为钻头和配重重量(t) ??? ?? P 为钻头加到孔底的钻压 ??? ?? γ 为泥浆比重(取1.3tf/ cm3) ?? ??? a 为减压系数,取0