橋梁工程建造中,樁基嵌巖樁是使用比較普遍的基礎(chǔ)模式,因為樁基嵌進(jìn)巖層內(nèi),單樁軸向允許承載性能由樁基底部巖石強度與嵌進(jìn)巖層的深度所決定,樁基外力都傳送到樁底巖層,所以其對成孔時清理的要求很高,對沉淀層厚度有更高要求,F(xiàn)針對工作中面臨的樁基選擇挖孔水底灌注成樁時,因為操作工藝的處理不當(dāng),導(dǎo)致樁基底下沉淀層過厚,選擇吹孔壓漿來補強處理的方法進(jìn)行分析。

1嵌巖樁荷載傳送特征

結(jié)合80年代至今嵌巖樁荷載傳送性能的原位檢測結(jié)果研究,樁體承載性能由樁側(cè)摩阻力和樁頭阻力構(gòu)成。樁側(cè)摩阻力和樁端阻力的體現(xiàn)需要特殊的樁土相對變化。嵌巖樁受到荷載時,樁體頂部的混凝土產(chǎn)生壓縮,樁土界面出現(xiàn)相對位移,刺激樁體頂部樁周土層的側(cè)邊摩阻力,伴隨樁頂荷載的不斷加大,樁體軸力由上向下傳送,樁體混凝土也從上之下出現(xiàn)壓縮變化,進(jìn)而刺激樁軸土阻力從上到下慢慢發(fā)揮(通常粘性土充分起到樁側(cè)阻力所要的最高樁土相對變化大概是0.1~0.8cm,無粘性土完全起到樁側(cè)阻力所要的最高樁土相對變化大概是0.5~1.2cm,巖石充分起到樁側(cè)阻力所要的最高樁巖相對移動大概是0.1~0.4cm),直至樁體軸力傳送樁頭。樁側(cè)摩阻力順利發(fā)揮后,接著加大樁頂荷載便會出現(xiàn)樁頭位移,進(jìn)而刺激樁頭阻力。樁側(cè)摩阻力與樁頭阻力的體現(xiàn)不是同時進(jìn)行的,由于樁側(cè)摩阻力徹底發(fā)揮所要的樁土相對變化很小,所以,在樁滿足極限承載性能以前,大多數(shù)樁側(cè)土層側(cè)阻力都可以獲得比較充分的體現(xiàn),但受到樁下沉渣的干擾,樁端阻力完全發(fā)揮所要的樁頭位移很大,所以在樁滿足正常應(yīng)用條件的極限承載性能時,樁頭位移量通常還無法全面突出樁頭阻力。

2工程介紹

2.1某工程概況。某橋梁頂部結(jié)構(gòu)是3伊16m的預(yù)應(yīng)力筒支空心架,橋面不間斷,寬度為26m。規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)是車輛-超20級,掛車-120,行人3.5kN•m2。底部結(jié)構(gòu)橋墩選擇四柱墩,直徑為準(zhǔn)1.4m,樁規(guī)劃長度12m。橋臺是肋式橋臺,直徑準(zhǔn)1.2m,樁規(guī)劃長度12m。樁基模式是嵌巖樁,底部標(biāo)高66.188m。地質(zhì)環(huán)境為下部標(biāo)高62.61~59.1砂巖,72.2~62.7m是弱風(fēng)化砂巖,72.81~72.2m時強風(fēng)化砂巖,75.4~72.9m是全風(fēng)化砂巖,78.88~75.4是亞粘土。

2.2樁基建設(shè)和檢測。因為地質(zhì)環(huán)境良好,選擇人工打孔的方式成孔,操作時氣候干旱,地下滲透量低。灌注混凝土?xí)r,天氣持續(xù)陰雨,孔壁滲漏量很大,為安全起見,決定選擇水下灌注混凝土的方式成樁。成樁后通過檢測機構(gòu)超聲波無損測試發(fā)現(xiàn),3#-18樁下方波形異常,通過分析覺得樁下方混凝土強度較低,取芯后咽喉發(fā)現(xiàn)其下部有0.5m左右混凝土強度較低的軟弱夾層,主要組成成分是基巖碎屑物與黃泥,對其樁體芯樣混凝土試件展開單軸壓強度測試,表明防壓強度都符合規(guī)劃強度等級標(biāo)準(zhǔn)。

2.3夾層的成因。為掌握問題的性質(zhì),仔細(xì)研究其產(chǎn)生的主因。原本3#-18樁基成孔后,氣候較好,孔中滲透量少,決定選擇空氣灌注方式成樁[1]。后因為一直陰雨天氣,改成水下灌注混凝土法成樁。在向孔中注入清水時,因為操作不善把護(hù)壁臺階上的物質(zhì)和黃泥沖進(jìn)孔下,出現(xiàn)軟弱沉淀層。

3操作方案

樁下軟弱夾層的出現(xiàn),大幅度下降樁基的單樁承載性能。為保證3#-8樁的軸向允許承載力符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),對該樁實施補強處置。樁體補強施工的標(biāo)準(zhǔn)是清理底下軟弱沉淀層,壓注進(jìn)水泥漿液,令基礎(chǔ)直接支護(hù)于基巖上,進(jìn)而令樁基可以符合單樁承載力的需求。3.1鉆芯成孔。為清理底下的軟弱沉淀層,選擇吹孔壓漿到樁基下部軟弱層的方法做好補強措施。在原本3#-18樁基隨意鉆芯采樣的1#孔對稱位置再鉆一個2#孔,口徑時0.1m。

3.2清孔。把樁頂?shù)母{、雜質(zhì)清理干凈,向孔中灌滿清水,建立一個直徑是0.06m的鋼管和空氣機主管銜接,在鋼管出氣頭建立一個0.02m的彎頭,便于可以在孔下橫向吹孔[2]。將空壓機的出氣管開關(guān)打開,慢慢緩從1#孔中伸進(jìn)樁基底下,邊吹邊施壓,這時樁基底下沉渣物會隨水流由孔中吹出,等吹出的水含砂低且很清時,能確定沉渣物已清理干凈。

3.3配備砂漿。所配備的水泥漿液標(biāo)號是30#,超出樁基混凝土標(biāo)號,砂漿具備較強的和易性、膨脹性,以確;炷撩軐,同時不離析,水灰比維持在0.4~0.5之間,采用425#硅酸鹽水泥漿液,在水泥漿液內(nèi)加入適當(dāng)?shù)呐蛎泟┡c降水劑,配備水泥漿液沁水率低于3%,攪拌后3h沁水率低于2%,免受約束自行膨脹率低于10%,稠度維持在14-18s以內(nèi)。為保證水泥漿液的質(zhì)量,對水泥漿液試樣進(jìn)行了測試。

3.4壓漿。把壓漿管置于2#孔的底下,進(jìn)行壓漿泵處理,水泥漿液于1#、2#孔中同步升高,因為壓力差漿液首先將從1#孔壓出,如果漿液壓漿到13孔時,為確?字谐錆M砂漿,等1#孔口冒出原材料時,堵塞1#孔,此時慢慢提高壓漿管,邊拔邊施壓,把壓漿管提到23孔口時維持一定穩(wěn)壓悶漿時間,直到壓漿泵智能停止壓漿,而且封閉2#孔。壓漿時要緩慢、均勻處理,不能中斷[3]。當(dāng)時溫度是5益左右,壓漿時間不能超出45min,這一過程水泥漿液應(yīng)持續(xù)攪動,以避免離析,若由于時間過長而造成流動性下降,則無法通過注水來加大流動性。

3.5生產(chǎn)安全施工階段,操作人員要佩戴眼鏡,以避免空壓機意外傷害眼睛。

4效果介紹

處理完一周后,再次展開超聲波測試,從結(jié)果中判定樁體完好,可以符合應(yīng)用性能。

5生產(chǎn)注意事項

淤鉆取壓漿孔時應(yīng)垂直,鉆至孔底基巖表面,便于可以完全清孔與保障壓漿的均勻性;于清孔過程需縱管和橫管沖壓相統(tǒng)一,以保證裝機底下的沉渣雜合物可以完全被沖出,清孔是操作工藝的核心所在;盂水泥漿液應(yīng)摻入合適的膨脹劑與活性硅粉,以提高砂漿固結(jié)水平與連接性;榆壓漿過程應(yīng)一直維持壓漿管在孔中混凝土面之下1m位置,以地避免混凝土出現(xiàn)斷層。

6鉆孔事故的防范與處理

(1)塌孔、滲漿。塌孔出現(xiàn)的主因時護(hù)筒預(yù)埋太淺、周圍回填土不嚴(yán)密、操作水位太高、泥漿比重較低等;漏漿主因在于孔壁地層不緊密,間隙率大,滲透性強。處理方法是能增大護(hù)筒深度,適當(dāng)提高泥漿比例,且在塌孔、漏漿位置都用砂礫石和粘土夾片石填充,再反復(fù)沖擊,提高孔壁可靠性。

(2)卡錘。沖孔操作中卡錘情況十分常見。預(yù)防方法:淤及時檢測鉆錘直徑,如果發(fā)現(xiàn)鉆錘直徑低于規(guī)劃樁徑時,不僅要及時補焊,還要適當(dāng)填充適當(dāng)高度后重鉆;于統(tǒng)計鉆錘于不同地層的受損率,結(jié)合嵌巖深度在進(jìn)到中風(fēng)化巖層時就將鉆錘用足。卡錘的解決方法是:對輕微卡錘,能夠用鉆機和配備起重器提錘;對卡錘明顯的,能先進(jìn)行水底微量爆破,把鉆錘周圍巖層爆松后再把鉆錘提起。

7結(jié)束語

總之,吹孔壓漿操作嵌巖樁底下成渣物屬于一項科技性很強的方法,操作環(huán)節(jié)應(yīng)認(rèn)真、仔細(xì)。選擇了科學(xué)的吹孔壓漿方法后,令樁基完全可以符合設(shè)計應(yīng)用性能,滿足對其承載性能的需求,尤其是其操作的簡易性、穩(wěn)定性、低成本性,為解決這類問題帶來良好依據(jù)。當(dāng)然操作后的樁底混凝土和原混凝土的融合受該方法限制,必定存在薄弱沉淀層,在灌注混凝土樁體時,要注意操作、方法、配合等,避免出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。