水下漂卵石层近等径钻头冲孔钢护筒施工下放工法

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1、水下漂卵石层近等径钻头冲孔钢护筒下放施工工法xx建设（集团）有限公司401120xx集团有限公司4011471、前言在水下漂卵石地层或厚度较大第四系堆积层中采用冲击钻机进行桥梁桩基的冲孔施工时，由于水位深或地下水丰富、河床表层沉砂厚、漂卵石较多等诸多不利因素的影响，易造成冲孔施工过程中钢护筒沉放深度达不到设计位置，发生塌孔、漏浆、护筒倾斜等重大质量安全事故，进而对施工进度及投资产生影响。对此，重庆巨能建设（集团）有限公司和北城致远集团有限公司在钟多快速通道工程花山3号大桥等工程的水下桩基成功施工的基础上，总结形成了水流急、水位深、漂卵石地层等特殊地质条件下近等径钻头冲孔钢护筒

2、下放施工工法，有效解决了钢护筒沉放不到位的难题，加快了施工进度，保证了施工质量，节约了施工成本。本工法关键技术“急流漂石层钢平台桥墩施工技术”经查新在国内属首次使用，近等径冲孔下沉钢护筒桩基成孔施工方法处于国内先进水平。2、工法特点2.1有效解决水下漂卵石地层的成孔难题本工法克服了制约成孔的瓶颈，解决了水下漂卵石地层钢护筒沉放的施工难题，加快了水下桩基的成孔速度，促进了桥梁水下桩基成孔及整体施工进度。2.2设备简单，增加成本少本工法采用的冲击钻机、钻头、泥浆泵、振动锤等施工设备与正常施工设备一致，不额外增加施工设备。常规施工方法中沉放的锁口钢护筒直径比桩基设计直径大20~30

3、cm，钻头与设计桩径一致；17-99本工法中施工钻头直径大于设计桩径，接近并略小于钢护筒内径。2.3施工速度快采用本工法进行沉放钢护筒施工时，钢护筒下方土体在扩孔率的影响下随着钻头的下行被逐渐掏空，而钢护筒在自身重力的作用下，克服周围土体的摩阻力，自动下沉（当摩阻力大于其自重时，需在护筒顶采用振动锤施加外力促使钢护筒下沉到位）。钻深到位，护筒也基本到位，节约了振放钢护筒的时间。2.4钢护筒沉放位置准确，竖向偏差小常规施工方法中钢护筒在导向架内逐节沉放，需要直接施加外力使钢护筒下沉，容易造成钢护筒竖直度达不到设计要求。本工法护筒进入河床面时主要依靠护筒自重下沉，可以确保进入河床

4、时钢护筒的竖直度。3、适用范围3.1本工法适用于地基为水下漂卵石、岩溶地层等钢护筒难以直接沉放的地质条件下的桩基施工；也适用于同样地质条件无水环境的桩基施工，以及相关行业如水电、码头、房建等同类型地质条件桩基工程的施工；3.2本工法适用于桩径大于1.5m、孔深为40~50m、护筒深度为15~25m的桩基施工。4、工艺原理4.1本工法利用冲击钻孔存在一定扩孔率的原理，采用现场试验的方法确定最佳扩孔率，根据最佳扩孔率选取与钢护筒内径非常接近的冲击钻头；4.2在护筒内冲击钻进时，受扩孔率的影响，钻头能够完全掏空护筒壁正下方的土体，使钢护筒失去下部土体的支撑，此时当摩阻力小于护筒自重

5、（在水中的浮力可忽略），护筒随着冲孔施工会自动下沉；当摩阻力大于或等于护筒自重时，护筒不会下沉，可17-99在护筒上施加竖直向下的外力使钢护筒下沉。4.3钢护筒沉放至河床下的深度达到设计深度时，更换成设计直径的钻头，按照设计孔径进行钻孔施工直至设计孔深。具体钻孔时钢护筒受力情况如图4.3-1所示。图4.3-1近等径钻头冲孔下沉钢护筒受力分析5、工艺流程及操作要点5.1工艺流程图钢护筒的沉放施工首先需现场试验以确定最佳扩孔率、选择钻头直径。17-99图5.1-1工艺流程图5.2操作要点5.2.1钻机准确就位，并整平孔位处河床首先在搭建好的施工平台上准确测放出孔位，放置并固定钻机

6、，将孔位处的平台面板割除，形成一个方孔，方孔大小应由护筒及导向架的大小确定。然后从方孔处下放普通钻头，对孔位处河床进行盲冲整平。5.2.2加工并安装导向架导向架是一个上下多层的型钢钢架结构，主要起为钢护筒下行提供导向，保证钢护筒平面位置和竖直度的作用。将制作好的导向架用吊车吊放至桩位处，按照确定的桩位中心线调整好位置，将型钢与平台四周焊接，导向架安装必须牢固可靠。导向架加工如图5.2.2-1所示。17-99注：图中钢护筒数据仅为示例图5.2.2-1钢护筒导向架结构图5.2.3加工厂加工钢护筒并分节段运至现场钢护筒采用δ=12mm厚的Q235A钢板按照设计尺寸在加工厂定型制作，

7、以确保其加工质量；钢护筒运输至现场后，应采取保护措施防止其变形、影响下沉施工质量；钢护筒必须检查合格方可使用。加工钢护筒所使用钢板的厚度及强度应与进入河床的深度、护筒所承受的竖向、环向应力相匹配，按照《钢结构稳定设计指南》中竖向非弹性屈曲临界应力和环向非弹性屈曲临界应力公式进行安全变形验算：竖向非弹性屈曲临界应力公式：（式5.2.3-1）环向非弹性屈曲临界应力公式：（式5.2.3-2）式中：d---钢护筒直径，取260cm；t---钢护筒壁厚，取1.2cm；E---弹性模量，取206000mpa；fy-