膨脹土地區(qū)灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

臧春紅

[摘要]介紹甘河工業(yè)園區(qū)鐵路專用線元山2號大橋30.0-40.0m灌注樁,采用“沖擊成孔+導(dǎo)管法水下灌注混凝土”的方法,解決施工難題。

[關(guān)鍵詞]灌注樁 施工技術(shù)

中圖分類號:TU7文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920113-01

一、工程概況

元山2號大橋為跨越元山水庫灘地及元山爾溝而設(shè),橋全長195.2延長米。全橋6座橋墩(其中水中墩5個),2座橋臺,水深1～1.5m。橋基礎(chǔ)鉆孔灌注樁,樁基總長1376深延米。本橋位于R=350m圓曲線上,橋上線路坡度為15‰、10‰。

地質(zhì)資料:由上至下依次為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土(厚3.2m)、粉質(zhì)黏土(厚10.5-22.1m)、風(fēng)化泥巖(厚6.0-11.0m)、泥巖(厚3.0-12.0m)。

二、樁基施工工藝

本橋基礎(chǔ)設(shè)計為鉆孔樁基礎(chǔ),樁長30.0m～40.0m。根據(jù)樁基地質(zhì)條件,本橋鉆孔樁施工采用沖擊鉆成孔。樁身混凝土采用泥漿護壁導(dǎo)管法灌注方法施工。

(一)鉆孔樁施工準備。鉆孔場地場地平整,遇軟土采用換填法處理;在水中,用筑島法施工。泥漿池和沉淀池設(shè)在對應(yīng)橋墩位附近處,鉆碴抽到岸上沉淀池。鉆孔樁施工前應(yīng)設(shè)置堅實不漏水的護筒,先對樁位進行復(fù)核。護筒就位后,發(fā)現(xiàn)偏差立即糾正。護筒埋置在較密實的土層至少50cm。

(二)沖擊成孔。根據(jù)地質(zhì)情況選擇相應(yīng)的鉆頭進行施工,鉆頭中心對準樁孔中心,偏差不大于5cm。進行正常沖擊。沖擊成孔排渣換漿。

(三)清孔。鉆至設(shè)計深度后,進行孔底清理,達到要求后停止清水灌注。

(四)終孔驗收。鉆至設(shè)計標(biāo)高后,停止進尺,提鉆,用檢孔器對樁孔進行孔深、孔徑的檢測,同時對孔位、孔壁狀況及垂直度等項目做質(zhì)量檢驗,并按規(guī)范要求填寫成孔記錄表。檢測過程中發(fā)現(xiàn)縮孔或鉆孔偏斜時,應(yīng)仔細查明原因,采取防范措施杜絕其再次發(fā)生。

(五)鋼筋籠的制作。檢孔完成后,及時下鋼筋籠,鋼筋的制作根據(jù)設(shè)計要求,吊運設(shè)備能力而定,本橋樁基鋼筋籠長度大于18m時分節(jié)吊入。

鋼筋籠加工時嚴格按設(shè)計要求進行并符合施工規(guī)范的規(guī)定。主筋接頭采用閃光對接焊,對接時互相錯開。箍筋圓順,間距符合設(shè)計及規(guī)范要求。

(六)樁基混凝土的灌注。

1.導(dǎo)管的配制與安裝。導(dǎo)管采用壁厚5mm的無縫鋼管制作,導(dǎo)管之間采用法蘭扣連接。導(dǎo)管內(nèi)徑為300mm,標(biāo)準節(jié)長為3.0m,底節(jié)長為4.0cm,漏斗下配一節(jié)0.5米,用以滿足不同孔深的樁基施工。

2.混凝土的拌制及運輸。鉆孔樁混凝土按照水下混凝土的技術(shù)標(biāo)準進行,由混凝土集中拌合站供應(yīng)。拌制好的混凝土用混凝土運輸車運送至現(xiàn)場,并由鉆機配合進行灌注水下混凝土。

3.灌注水下混凝土。灌注水下混凝土是鉆孔樁的關(guān)鍵工序之一,其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到樁基的質(zhì)量,所以施工中要引起足夠的重視,以確保樁基的質(zhì)量。

砼塌落度應(yīng)采用18～22cm,并保證具有良好的和易性,不產(chǎn)生離析、分層及泌水。

在樁基施工的整個施工過程中,每一個工序均應(yīng)做好各項質(zhì)量記錄;記錄表格采用業(yè)主規(guī)定的表格。

(七)破樁頭。為保證水下混凝土的質(zhì)量,在灌注過程中實際灌注高度要比設(shè)計灌注高度高100cm以上,在樁基混凝土強度合格后再將其鑿除,待樁基檢測合格后進行承臺施工。

三、樁基施工要點

在每根鉆孔樁開工之前,施技部根據(jù)設(shè)計圖紙和地質(zhì)勘察提供的鉆孔樁地質(zhì)資料,制定每根樁的施工方案,避免現(xiàn)場憑感覺盲目施工。

施工中應(yīng)當(dāng)注意:

1.一旦發(fā)現(xiàn)嚴重縮孔、塌孔現(xiàn)象,護筒必須及時跟進、超前插打。

2.卡鉆、掉鉆、斜鉆事故發(fā)生后必須及時處理,科學(xué)處理,不得野蠻施工,否則會造成斷樁、補樁的嚴重后果。

四、施工中常出現(xiàn)的問題和處理辦法

元山2號大橋地質(zhì)條件復(fù)雜,地下許多情況難以預(yù)料,施工中故障時有發(fā)生,雖然排除了不少故障,但是研究和尋求對策時花費了不少時間和精力。施工中常出現(xiàn)的故障有:

1.塌孔。在鉆進初期,經(jīng)常出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。在鉆進過程中要注意觀察鉆機鉆桿或鋼絲繩的異常情況,有問題先提高鉆頭,然后再用測量繩測量孔深。如果有塌孔現(xiàn)象:輕微塌孔,則需向孔內(nèi)投放粘土,保持孔內(nèi)泥漿比重大于1.3,并保持孔內(nèi)水頭;嚴重塌孔,則需及時跟進護筒,回填數(shù)米深粘土、片石和適量水泥,重新鉆進。

2.斜鉆。由于元山2號大橋所遇巖面部分為傾斜巖面,存在斜鉆現(xiàn)象。造成后果是鉆孔樁垂直度超標(biāo),下放鋼筋籠困難。解決的辦法:(1)護筒插打至巖面以上1m,回填粘土和少量片石,高于護筒底口1-2m,然后使用沖擊鉆機反復(fù)沖砸,護好護筒底口至巖面的這段孔壁,砸平傾斜巖面。(2)如發(fā)現(xiàn)斜鉆情況時已終孔,則要在需處理的那段回填粘土和少量片石,鉆機重新對中,調(diào)整鋼絲繩位置,重新鉆孔,直至孔底設(shè)計標(biāo)高。

3.掉鉆。掉鉆的情況有以下幾種:

(1)沖擊鉆機因塌孔埋鉆后提鉆頭時用力過猛,鋼絲繩破斷,引起的掉鉆;(2)沖擊鉆機沖程過大,鉆頭穿過薄的巖層,斜著甩出護筒。

第一種情況在清除鉆頭上的土層后,潛水員下水拴好鋼絲繩,用千斤頂將鉆頭拉出。第二種情況則要將護筒拔出少許,再栓鋼絲繩拉出鉆頭。

五、結(jié)論及建議

通過元山2號大橋鉆孔樁的施工,有以下幾點粗淺的思考和認識:

1.關(guān)于鋼護筒的應(yīng)用問題。鋼護筒在本橋鉆孔樁施工中起了至關(guān)重要的作用,孔壁卵石層滲透性強、漏漿嚴重。采取鋼護筒跟進的措施,保證了樁周圍的土層不受破壞,正常鉆進容易成孔。

2.關(guān)于地質(zhì)鉆探資料的問題。地質(zhì)鉆探資料是確定鉆孔樁施工的根本依據(jù)。但是由于樁的地質(zhì)鉆探孔僅鉆樁位上的一個點,它所得的結(jié)論只能代表那一點的情況,而不是整個樁內(nèi)的土層分布情況。施工中不能僅依靠地質(zhì)柱狀圖和地質(zhì)剖面圖,要多分析已鉆孔的實際情況,參考地質(zhì)資料摸索著施工。

3.樁基混凝土灌注問題。導(dǎo)管法灌注水下混凝土,具有能向水深處迅速灌注大量混凝土、不用排水、不需專門養(yǎng)護、作業(yè)設(shè)備簡單的優(yōu)點。控制好終孔驗收至混凝土澆灌之間的間隔時間,在膨脹土地區(qū)關(guān)系到成樁質(zhì)量,建議間隔時間≤3h。

4.關(guān)于水下混凝土和易性的問題。水下混凝土和易性不好,造成混凝土灌注困難,甚至斷樁。在混凝土灌注前要檢測混凝土的坍落度,坍落度要在18-22cm之間。

5.導(dǎo)管埋置深度。在樁基施工中,及時檢測導(dǎo)管埋置深度,做好記錄。導(dǎo)管埋置深度控制不得小于1.0m,也不得大于3.0m。

6.樁基預(yù)留破樁頭高度。水下混凝土灌注高出樁頂高程1.0m,在施工中控制首盤混凝土的坍落度,否則混凝土的高度在灌注時不易控制,導(dǎo)致樁頭過高或過低。