钻孔扩底桩施工

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1、施工技术总结钻孔扩底桩施工张加全王永进（中铁三局青藏一队）摘要：青藏高原多年冻土区自然环境恶劣，工程地质条件差异较大，对于位于高含冰量、强冻涨地基土的桥梁基础，可采用钻孔扩底灌注桩；通过对钻孔扩底灌注桩施工工艺的试验研究，掌握钻孔扩底桩的施工工艺及扩孔钻头与钻机、地质条件的适用性，熟悉水下混凝土灌注在寒季施工时的温度指标控制、措施及规律。关键词：钻孔扩底施工1.工程概况新建青藏铁路格拉段全长1142km，其中有约550km线路穿越多年冻土区，全线线路海拔高程大于4000m地段约960km，为世界铁路海拔之最；多年冻土区地质情况比较复杂，少冰冻土、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土、

2、含土冰层及融区交错分布；沿线青藏公路桥梁基础病害比较严重，主要原因是冻土地基冻胀、融沉等不良地质现象引发桥梁基础的冻拔隆起、融化下沉等现象。由中铁三局铁科公司承建的青藏铁路长江源特大桥是为跨越沱沱河而设，沱沱河流域为青藏高原多年冻土地区腹部的大河融区，兼有冻土及融区两重性质。桥位区河宽1300m，河床宽阔，基本顺直，纵坡较缓，被常年流水冲切有网状沟槽。属大河融区，局部有岛状冻土分布，其中38-41#墩位于岛状冻土区，上限埋深4.0～6.3m,融区最大冻结深度5m。每年冬季河床内冻结1-2m厚的冰，该桥基础设计时为确保基底冻胀时桩身抗拔力，采取两步保证措施：A、按8‰配筋率通长

3、配筋，桩头5米范围内增加φ25短钢筋，与主筋（φ25钢筋）两根一束；B、钻孔桩全部为钻孔扩底桩，其底部设计尺寸如下图：１１青藏铁路建设施工技术总结125cm165cm2．钻孔扩底桩施工2.1钻孔施工第一步保证措施在钢筋笼加工时即可解决；为按照设计要求的第二步保证措施进行施工，在施工中采取如下施工方案：A、上部钻孔桩按照正常施工程序进行，即用D＝1.25m钻头进行钻孔施工；B、当钻孔至设计桩底后更换扩孔钻头进行扩孔；C、扩孔完毕后更换D＝1.25m钻头进行清孔。D、清孔完毕后进行下道工序的操作。施工前为保证工程主体质量，经过反复讨论后决定在沱沱河南岸40～41号墩跨中进行试桩试

4、验，以获得扩底施工时的相关参数。为达到设计要求，我们特地制作了便于操作的扩孔钻头。2.2扩底钻头的设计为在扩底钻头不断旋转过程中有效将地层扩开，特在箱型力矩框板外边缘间距10cm焊设“一字型”合金钻头。2.2.1起初设计的扩孔钻头简图如：扩孔钻头简图—1１１青藏铁路建设施工技术总结钻杆钻杆与扩孔钻头连接销子δ=30mm钢板焊制圆形力矩传动盘“一字型”合金钻头主中心轴δ=25mm钢板焊制的箱型力矩框板扩孔尺寸限位板转动销子限位孔δ=30mm箱型力矩框板δ=30mm钢板底盘扩孔钻头简图——1由本桥纵断面图来看，基本上除表面2～4米的砾砂上覆层外，下面几乎全为σ=300kPa泥岩。

5、本地区冻土上限为4.0～6.3米,融区最大冻结深度5.0米。部分泥岩分布在多年冻土范围内，也即泥岩的物理力学特性相差不会太大（这就意味着旋挖扩孔施工时地层阻力波动幅度不会太大）。结合2001年沱沱河试验段中桥施工经验，随决定试桩钻进深度为8米。施工时已是11月底，操作中发现地表两米内砾砂层随外界温度影响较大，且结晶水较多。加之地表温度已达－30℃１１青藏铁路建设施工技术总结，钻进时地层阻力较大；钻进8米后进行桩底扩孔施工。但更换扩孔钻头旋转仅几下，扩孔钻头便出现严重变形而不能使用。分析主因是由于扩孔钻头的整体刚度较差，抗扭刚度亦不足。随即对扩孔钻头进行设计改进。2.2.2改进

6、后的构成如：扩孔钻头简图—2钻杆钻杆与扩孔钻头连接销子δ=30mm钢板焊制圆形力矩传动盘δ=30mm力矩钢板“一字型”合金钻头主中心轴δ=30mm钢板焊制的箱型力矩框板扩孔尺寸限位板转动销子限位孔δ=30mm箱型力矩框板δ=40mm钢板底盘扩孔钻头简图——2改进后再次进行了试施工。施工结果较第一次有较大提高，能正常进行扩孔施工。但扩孔钻头撑开施工完毕后框板回缩难度较大，且很费时间。等将钻头提上来仔细查看分析后认为：箱型力矩框板本身刚度能满足受力要求，但δ=30mm１１青藏铁路建设施工技术总结力矩钢板略显柔软，有较大变形，导致各转动销子受损较大。这样销子转动便不灵活，框板回缩就

7、较难；另下部自重较小亦有一定影响。考虑再三后决定对扩孔钻头再次进行改进。2.2.3二次改进后的构造如下：扩孔钻头简图—3钻杆钻杆与扩孔钻头连接销子δ=30mm钢板焊制圆形力矩传动盘δ=30mm力矩钢板δ=30mm力矩钢板肋“一字型”合金钻头主中心轴δ=30mm钢板焊制的箱型力矩框板扩孔尺寸限位板转动销子限位孔δ=30mm箱型力矩框板δ=40mm钢板底盘扩孔钻头简图——3由上图可见：扩孔钻头的顶部与钻杆连接部分和一般的旋挖钻斗一样。这样就保证了与旋挖钻机的配套通用性。１１青藏铁路建设施工技术总结由于扩孔钻