摘要：本文結(jié)合多年的施工經(jīng)驗(yàn)并以目前正在建設(shè)的某橋樁基施工為例，對(duì)鉆孔灌注樁的施工技術(shù)進(jìn)行了探討，希望對(duì)同行有借鑒作用。
關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁，橋梁樁基礎(chǔ)，施工
中圖分類號(hào)：U443.15+4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
引言
鉆孔灌注樁在現(xiàn)階段公路橋梁基礎(chǔ)施工中廣泛采用的一種樁基施工技術(shù)。樁基礎(chǔ)沉入土中的施工方法不同,其采用的機(jī)具和施工工藝也不相同,并且影響樁與樁周邊土接觸邊界處的狀態(tài),也會(huì)影響樁與土之間的共同作用性能。鉆孔灌注樁是按施工方法分類中的一種,另外還有打入樁、振動(dòng)下沉樁及管柱基礎(chǔ)。本文結(jié)合作者多年的施工經(jīng)驗(yàn),以某橋梁樁基礎(chǔ)施工為例,談?wù)勩@孔灌注樁的施工技術(shù)。
1機(jī)具的選擇
目前常用的鉆具有旋轉(zhuǎn)鉆、沖擊鉆及沖抓鉆3種類型。旋轉(zhuǎn)鉆主要用于粘質(zhì)土、砂土、礫、卵石粒徑小于鉆桿內(nèi)徑2/3,含量少于20%的碎石土;成孔直徑80～250cm,成孔深度一般不大于50m。
沖擊鉆主要用于各類土;成孔直徑80～200cm,成孔深度一般不大于50m。
沖抓鉆主要用于淤泥、粘質(zhì)土、砂土、礫石及卵石。成孔直徑60～150cm,成孔深度20～40m。根據(jù)工程土質(zhì)情況、樁基直徑、樁長(zhǎng)選用適合的機(jī)械。樁徑1.2m,樁長(zhǎng)10m至18m,河床底1～4m為粘土或卵石土,下為白云巖,巖石致密堅(jiān)硬,局部巖層傾角達(dá)80°,溶洞較發(fā)育,個(gè)別樁有3～4層溶洞,對(duì)施工影響較大。
2施工準(zhǔn)備工作
(1)場(chǎng)地準(zhǔn)備。施工前將場(chǎng)地平整好,以便安裝鉆機(jī)。本橋位1～4#墩處于水中,且水深常年在3～5m左右,采用土袋圍堰筑島,用粘土修筑一條長(zhǎng)70m、頂寬8m的E形島,并壓實(shí),平臺(tái)高于常水位0.5m,填土外部包編織袋,以防沖刷。在0#臺(tái)與1#墩之間留了一條17m寬的泄水道。若墩臺(tái)位于無(wú)水岸灘,鉆機(jī)位置處應(yīng)清除雜物、換填軟土、平整夯實(shí);場(chǎng)地有淺水時(shí),可用土或草袋圍堰筑島;場(chǎng)地有深水或陡坡時(shí),可用木樁或鋼管樁架設(shè)平臺(tái);水深但水流平穩(wěn)時(shí),條件許可,也可將施工平臺(tái)設(shè)在浮船上(需計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度,驗(yàn)算穩(wěn)定性)。
(2)埋置護(hù)筒。護(hù)筒制作要求:堅(jiān)固、耐用、不易變形、不漏水、裝卸方便并能重復(fù)使用。一般用木材、薄鋼板或鋼筋混凝土制成。這里采用直徑為1.4m長(zhǎng)度2m的鋼護(hù)筒。
護(hù)筒的作用:
1)固定樁位,并作鉆孔導(dǎo)向;
2)保護(hù)孔口防止孔口土層坍塌;
3)隔離孔內(nèi)孔外表層水,并保持孔內(nèi)水位高出施工水位以穩(wěn)定孔壁。
護(hù)筒埋置需注意事項(xiàng):
1)護(hù)筒平面位置埋設(shè)準(zhǔn)確,偏差不大于50mm2)護(hù)筒頂部標(biāo)高應(yīng)高出地下水位和施工水位1.5～2.0m。護(hù)筒溢漿口應(yīng)高出地面0.2～0.3m3)護(hù)筒底應(yīng)低于施工最低水位(一般低于0.1～0.3m即可)。埋設(shè)護(hù)筒挖坑只需比護(hù)筒直徑大0.5～1.0m就行,護(hù)筒四周用粘土夯填密實(shí),護(hù)筒底必須在穩(wěn)定的粘土層中,否則換填粘土并夯實(shí),厚度不小于50cm。
(3)制備泥漿。在0#臺(tái)、1#和2#墩、3#和4#墩、5#臺(tái)的位置修建泥漿池。泥漿最好采用優(yōu)質(zhì)純粘土或膨潤(rùn)土;若沒有好的純粘土或膨潤(rùn)土,或者遠(yuǎn)運(yùn)都困難,可摻配少量添加劑改善泥漿的性能。泥漿在鉆孔中的作用:在孔內(nèi)產(chǎn)生較大的靜水壓力,可防止坍孔;泥漿向孔外土層滲漏,在鉆進(jìn)過程中,因鉆頭的作用,孔壁表面形成一層膠泥,具有護(hù)壁作用,同時(shí)將孔外水流切斷,能穩(wěn)定孔內(nèi)水位;泥漿比重大,具有挾帶鉆渣作用,利于鉆渣排出。泥漿比重在1.1～1.3之間,由于本樁基處于卵石及巖層中,泥漿比重為1.3左右。粘度在22～30Pa/S,含砂率≤4%。
(4)安裝鉆機(jī)。鉆機(jī)是鉆孔、吊放鋼筋籠、灌注砼的支架。在鉆孔過程中,成孔中心必須對(duì)準(zhǔn)樁位中心,鉆機(jī)必須保持平穩(wěn),不發(fā)生位移、傾斜和沉陷。鉆機(jī)安裝就位時(shí),應(yīng)詳細(xì)測(cè)量,底座用枕木墊實(shí)塞緊,并在鉆進(jìn)過程中經(jīng)常檢查。
3鉆進(jìn)成孔
利用鉆錐(45kN)不斷地提錐、落錐反復(fù)沖擊孔底土層,把土層中泥砂、石塊擠向孔壁或打成碎渣,鉆渣懸浮于泥漿中,利用掏渣筒取出,重復(fù)以上過程沖擊鉆進(jìn)成孔。在鉆孔過程中應(yīng)防止坍孔、孔形扭歪或孔斜,甚至把鉆頭埋住或掉進(jìn)孔內(nèi)等事故,因此要注意下列各點(diǎn):
(1)在鉆孔過程中,始終保持孔內(nèi)外的水位差和泥漿濃度,以起到護(hù)壁固壁作用,防止坍孔。
(2)在鉆孔過程中,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘探情況控制鉆進(jìn)速度、調(diào)整泥漿稠度,防止坍孔、鉆孔偏斜、卡鉆等情況發(fā)生。由于本樁基巖溶較發(fā)育,有時(shí)一條樁中有三、四層溶洞,給施工增加了難度。在快進(jìn)入溶洞時(shí),準(zhǔn)備了充足的稠度很高的泥漿和塊石,緩慢地鉆進(jìn),盡可能地使溶洞填充滿,不至于鉆穿溶洞頂時(shí),孔內(nèi)水頭高度突然下降而引起坍孔和鉆頭突然失重引起掉鉆頭。再者因巖層傾斜角度較大,多呈石筍狀且?guī)r層軟硬不勻,經(jīng)常造成鉆孔偏斜,為保證樁的垂直度我們?cè)谑┕ぶ屑訌?qiáng)檢校,出現(xiàn)偏斜,馬上采取多填強(qiáng)度較高的塊石(必須高于偏斜面標(biāo)高),采用輕鉆慢鉆的方法,糾正偏斜效果較好。這種方法比澆注水下砼糾偏效果要好,同時(shí)節(jié)約資金和時(shí)間。
(3)鉆孔宜一氣呵成,不宜中途停鉆以避免坍孔,若坍孔嚴(yán)重應(yīng)回填重鉆。
(4)鉆孔過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)樁位、成孔情況的檢查工作。終孔時(shí)應(yīng)對(duì)樁位、孔徑、形狀、深度、傾斜度及孔底情況按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查。合格后立即清孔、安放鋼筋籠、灌注砼。
4清孔及吊裝鋼筋籠
清孔的目的是除去孔底沉淀的鉆渣和泥漿,以保證灌注的砼質(zhì)量及承載力。清孔的方法:換漿清孔。鉆孔完成后不再進(jìn)尺,繼續(xù)循環(huán)換漿清渣,直至達(dá)到清理泥漿的要求(泥漿比重不大于1.1)。另外還有抽漿清孔和掏渣清孔的方法,根據(jù)實(shí)際情況采用適合的方法。
清孔時(shí)要注意的要點(diǎn):
(1)必須保持孔內(nèi)水頭高度;
(2)灌注砼前孔底沉淀厚度不大于設(shè)計(jì)規(guī)定;
(3)不得用加深孔底的方法代替清孔。
鋼筋籠的制作應(yīng)按設(shè)計(jì)要求預(yù)先焊成鋼筋骨架,用大噸位吊車吊入鉆孔內(nèi)就位,校正鋼筋籠的位置并固定,防止灌注砼的時(shí)后鋼筋籠上浮。若鋼筋籠超過吊車的最高長(zhǎng)度,鋼筋籠宜分段安裝,焊接就位。
5灌注水下砼
終孔后待鋼筋籠安裝就位,接著安裝導(dǎo)管。導(dǎo)管內(nèi)徑為30cm的鋼管,壁厚4mm,每節(jié)2m,另有調(diào)整節(jié),長(zhǎng)度0.5～1.0m,最下面一節(jié)為4.9m,根據(jù)孔深確定導(dǎo)管長(zhǎng)度。導(dǎo)管兩端用法蘭盤及螺栓連接,并墊橡皮圈保證不漏水。在澆注砼前必須檢查導(dǎo)管的密封性,確保導(dǎo)管密封不滲水。將導(dǎo)管居中插入到離孔底0.2～0.3m(不得插入孔底沉淀的泥漿中),導(dǎo)管上口接漏斗,并設(shè)隔水栓。待漏斗中砼儲(chǔ)備量足夠后,放開隔水栓,砼從漏斗底迅速下落,孔內(nèi)水位驟漲外溢,說(shuō)明砼灌入孔內(nèi)。足夠數(shù)量的砼將導(dǎo)管內(nèi)水全部壓出,并使導(dǎo)管下口埋入孔內(nèi)砼內(nèi)1.0m以上,隨著砼不斷通過導(dǎo)管灌入孔內(nèi),孔內(nèi)初期灌注的砼及上面的水、泥漿不斷被頂托升高,不斷提升導(dǎo)管和拆除導(dǎo)管,直至鉆孔灌注砼完畢。
灌注水下砼是鉆孔灌注樁施工最后一道關(guān)鍵性的工作,其施工質(zhì)量嚴(yán)重影響樁的質(zhì)量,必須注意以下幾點(diǎn):
(1)砼材料的要求:認(rèn)真做好水下砼配合比設(shè)計(jì),砼必須具有良好的流動(dòng)性及和易性,為防止卡管,碎石粒徑為1～3cm,最大粒徑不大于4cm。C25水下砼配合比:P.O32.5級(jí)水泥:河沙:碎石:水:減水劑=1:1.82:2.51:0.44:0.03。坍落度為200mm,每立方米砼水泥用量為420kg,水灰比為0.44(實(shí)際操作中水灰比為0.5),砂率為42%。坍落度為20mm。
(2)必須保證首批砼數(shù)量。為了保證首批砼能將導(dǎo)管內(nèi)水全部壓出并滿足導(dǎo)管初次埋入深度的要求,應(yīng)確定漏斗的最小容積。
(3)砼必須拌合均勻,盡可能縮短運(yùn)距和減少顛簸,防止砼離析而發(fā)生卡管事故。
(4)灌注砼必須連續(xù)作業(yè),避免任何原因中斷灌注。砼的拌制和運(yùn)輸必須滿足連續(xù)作業(yè)的要求。
(5)在灌注過程中,要隨時(shí)測(cè)量和記錄孔內(nèi)砼高度和導(dǎo)管入孔長(zhǎng)度,以控制和保證導(dǎo)管埋入砼內(nèi)有適當(dāng)?shù)纳疃?防止導(dǎo)管提升過猛,管底提離砼面或埋入過淺,而使導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水造成夾泥斷樁,也要防止導(dǎo)管埋入過深,造成管內(nèi)砼壓不出或?qū)Ч鼙豁怕褡〔荒芴嵘?導(dǎo)致中止灌注而斷樁。埋管深度宜控制在2～4m。若鋼筋籠懸空,砼接近鋼筋籠底部時(shí),為防止鋼筋籠上浮,一要放慢灌注速度,二是砼進(jìn)入鋼筋籠1～2m時(shí),適當(dāng)提高導(dǎo)管,減小導(dǎo)管埋置深度和加大鋼筋籠下部的埋置深度。
(6)灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)值預(yù)加一定高度,此范圍內(nèi)的浮漿和砼應(yīng)鑿除,確保樁頂砼質(zhì)量。預(yù)加值為0.5～1.0m。待砼灌注完畢后扒出鋼護(hù)筒,及時(shí)清除多余的砼,但清理完后的砼還必須比設(shè)計(jì)高20cm,待砼達(dá)到強(qiáng)度后再鑿除至設(shè)計(jì)標(biāo)高。(實(shí)際施工中可留3～5cm)
(7)在灌注即將結(jié)束時(shí),應(yīng)核對(duì)砼灌入數(shù)量,確定所測(cè)砼灌注高度是否正確。
(8)養(yǎng)生,進(jìn)行成樁檢測(cè)。
6結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式以其適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)仍將被廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其它工程領(lǐng)域。灌注樁屬于隱蔽工程，但由于影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，對(duì)其施工過程每一環(huán)節(jié)都必須要嚴(yán)格要求，對(duì)各種影響因素都必須有詳細(xì)的考慮。作為工程技術(shù)人員，要不斷從工程施工中總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，共同探討交流，確保工程質(zhì)量！
