彭大高速黄土地基桩基础施工方案
彭大高速黄土地基桩基础施工方案
1、工程简介
彭阳（甘宁界）至大桥村（甘陕界）高速公路（简称“彭大高速”）是银川至昆明国家高速公路（G85）在甘肃境内的重要路段，是甘肃东南部经济带的公路运输大动脉，在全省干线公路网中具有特殊的地位和作用。彭大高速公路起点位于平凉市崆峒区草峰镇潘城（宁甘界），终点止于陕西省陇县火烧寨（陕甘界），顺接已建成的昆银高速宝鸡至陇县段。路线全长工可批复 91.77km，初设批复 90.856km,概算总投资 120.8365 亿元，建设工期 4 年。
全线采用双向四车道高速公路标准，设计行车速度为80公里/小时、路基宽度24.5米。全线共设置特大、大桥69座23467米，中桥18座1216米，隧道12座（双洞）26715米，互通式立交4处。
本文研究区域此线路为某桥梁黄土地段桥梁钻孔灌注桩。
2、工程地质、水文和自然条件情况
本区域处于黄土地段，根据已知地勘资料，地下水丰富，含水量饱和。地表约30m范围为黄土，以下为泥岩。
3、工程特点、重点和难点分析及应对措施
根据地勘资料，此区域地下水饱和，地基承载力较低，导致施工过程机械难以入场，在灌注桩钻孔过程中出现严重塌孔，从而导致地面开裂严重。根据原有设计标准，桥梁钻孔灌注桩桩径?=2.0m，桩长L=77m。对于此类深大钻孔灌注桩，受到周围地质情况的影响，
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以及孔外静水压力的影响，孔壁土体会向孔内塌孔的现象，甚至还会出现是流沙的现象。而要预防深水位的钻孔出现坍塌现象，最有效的办法就是增加孔内静水压力，具体措施为保持孔洞内的泥浆在钻孔过程中持续高于地下水位。此外，还可以借助辅助手段，阻止坍塌现象出现，如增设埋设护筒、使用稠度较大的泥浆来保护孔壁等手段。
4、方案提出
在某根桩基成孔时，施工队最初设计采用4m的护筒，钻进到某一深度时发现有塌孔现象，之后调整泥浆比重，发现塌孔现象并没有减弱。此后施工队的处理方案为，将其填埋，加长护筒到8m重新成孔，在第二次成孔过程中，又发生了严重的塌孔。
根据此案例工程特点以及工程水文、地质状况提出两个成孔方案：方案一采用超长护筒，引进新机械振动锤；方案二采用预注浆＋泥浆护壁。
5、方案比选
5.1方案一：采用超长护筒
利用振动锤埋置护筒，穿过黄土高度，进入土质结构稍密层，护筒平均长度大于30m，护筒采用16mm钢护筒，内径比桩径大200mm，节长取4m，护筒顶端高出地面300mm。护筒节间焊接要严密，谨防漏水。
埋设护筒时应通过十字护桩放样，把桩孔中心标于孔底，再把钢护筒吊放进孔内，找出钢护筒的圆心位置，用十字线固定在护筒底部，然后移动护筒，使护筒中心与钻孔中心重合。同时用水平尺或垂球检
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查，使钢护筒竖直。
护筒埋设完成后进行钻孔，具体步骤见下。 5.2方案二：预注浆+泥浆护壁。 （1）钻孔注浆工艺原理
“钻孔注浆法”采用泥浆护壁、回转钻进、全孔段无芯的钻进方法成孔，成孔后在孔内呈梯形方式均布注浆管，通过注浆泵逐次对注浆管进行注浆，形成水泥浆固结体，对地基中空隙填充、防渗、固结原土地基，改善土体稳定性，提高土体稳定强度。其原理是利用水泥浆液速凝的特点，注浆后能起到强化和加固作用，同时注浆过程中浆液流失少而使有效充填量提高，及时补充了由诸多原因造成的土体损失。当水泥浆在充填土体中的空隙达到一定饱和后，会在压力作用下逐渐扩散不断充填空隙，能对周围土体产生挤压并劈入土体的薄弱部位，形成交叉网状凝固体，增强了土的密实度和压缩模量，从而为桩基施工创造条件。
（2）注浆孔布设
对于湿陷性黄土地区裂隙、馅穴分布较广，采用注浆法进行地基处理时需要对桩基范围内全部地基进行处理，方可保障后期桩基钻孔过程中泥浆不致流失。每根桩基外侧呈梅花状均布 4 个注浆孔，注浆孔间距与桩基桩位间距保持一致。
（3）钻孔施工
按照桩位轴线方格控制网和高程基准点，确定成孔定位，安装成孔设备；注浆钻孔采用地质钻机，钻进方法为采用泥浆护壁、回转钻
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进，成孔深度为施工平台距桩底以下 3m 的长度。注浆钻孔开孔直径要求120mm，垂直精度小于 1.5%。钻孔泥浆根据桥位区地质条件，经试验确定。钻孔过程中，注意孔内泥浆指标控制，适时调整施工工艺，确保成孔顺利进行，对每根的钻孔，必须详细做好整个钻孔的原始施工记录。
（4）注浆管的安装
成孔后下入 准20mm 钢管作注浆管，注浆管每节标准长度 6m，数量根据注浆孔深度合理配置，一般距离孔底约 30~50cm，注浆管底部设锥形喷嘴。考虑成孔注浆工艺，受注浆压力、注浆半径、范围、深度等影响，每次注浆辐射深度约为 20~25m，需要布设多跟注浆管跟进，方可保证注浆效果，以该项目 77m 桩长为例，同一注浆孔内布置5根注浆管，一般按照 20~25m 高差呈梯形进行合理布置，分别配置长度为 25m、50m、75m，注浆时首先向最长注浆管内注浆。
（5）注浆施工
为了保证注浆过程的顺利，注浆之前首先利用注浆泵压注清水进入受注地层“落水洞”，压力自小而大，一方面用来检查止浆塞的止浆效果，另一方面把未冲洗净还残留在孔底或粘滞在孔壁上的杂物推到注浆范围以外，使孔隙畅通，以保证浆液的密实性和胶结强度。注水结束以后，开始注入水泥浆，水泥浆配合比由试验室结合现场实际情况进行验证，并经审批后实施，待正常后迅速将吸浆龙头放进水泥浆桶，实施注浆。
为防止窜浆，实施隔孔注浆，通过采用间歇注浆方式来防止浆液
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流失太远所造成的浪费，使先注入的浆液初步达到胶结之后再进行注浆，并循环多次注浆，达到规定最小注浆量和注浆压力控制值之时结束。注浆管注浆顺序按照注浆管布设示意图自下而上分别注浆，每次间隔 0.5-2h。
（6）注浆结束标准
注浆结束后最理想状态是达到终压完全不吸浆，但在实际施工中难以做到，一般标准是：以注浆压力的终值控制，当注浆压力由小增大，注浆量由大到小，最终达到或接近设计的注浆终压，并维持 10min 以上。注浆流量随时间逐渐减少，最终小于 1L/min.m，并维持 10min 以上。遇到大“落水洞”时，在压力上不去进浆量很大的情况下，经过浆液浓度的变换仍达不到终压与注浆量的标准时，采取间歇注浆，待养护 24h后复注，以控制设计的注浆量和达到设计终压。对进出场原材料进行盘点核算，通过计算对比实际材料用量与理论用量的差别，判定注浆效果。
对比两种施工方案，第一种方案加长护筒工序简单，可以节约工期，但不是最优选择。第二种方案预注浆效果较好，能应对各种复杂地质条件，但是它所需工序复杂，不利于工期条件。在工程实际中可以按照实际情况来选择合理的施工方案。
6、桩基成孔
根据现场土质情况和工程特点，选用旋挖钻机成孔。拟选用三一重机 SR360 和SR420 型履带式旋挖钻机，桩基桩长 70 m 以内采用SR360 型履带式旋挖钻机，70 m 以上采用 SR420 型履带式旋挖
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