橋梁鉆孔灌注樁施工初探

鄭 煒

摘要:橋梁工程不僅造價昂貴,而且工程規(guī)模十分巨大,鉆孔灌注樁是在施工現(xiàn)場就地鉆孔灌筑混凝土。施工時無振動、無擠土、噪聲小,適合在城市建筑密集地區(qū)使用。又由于成樁直徑較大,可達1.5m以上,排樁的抗彎能力強、剛度大,且成本也較低,因此在目前基坑工程中廣泛采用。文章主要對鉆孔灌注樁施工進行了闡述分析。

關鍵詞:橋梁工程;鉆孔灌注樁;鉆孔;清孔;橋梁施工

中圖分類號:U445文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)24-0159-02

橋梁施工應包括選擇施工方法,進行必要的施工驗算,選擇或設計、制作施工機具設備,選購與運輸建筑材料,安排水、電、動力、生活設施以及施工計劃,組織與管理等方面的事務。設計制作施工過程中的臨時性結構對保證橋梁工程的安全施工和良好質(zhì)量具有重要的意義,也是施工過程中必須考慮的重要問題。

鉆孔灌注樁適用于土質(zhì)較堅硬、天然地基強度較高、長度一般不超過12米的樁,直徑通常為20～35厘米。成孔方法根據(jù)設備和土質(zhì)條件而定,一般采用螺旋鉆機。在有地下水、流砂、砂夾層、淤泥等土層中用機械成孔,一般用比重為1.1～1.3的粘土泥漿護壁,以避免坍孔。當?shù)叵滤缓芨邥r,護筒內(nèi)的水位應保持高于地下水位1.5米左右。在鉆到設計深度后,應用探測器檢查校孔直徑、深度和孔底情況,將回落土及淤泥清除干凈。下文主要分析說明了鉆孔灌注樁施工技術。

一、鉆孔灌注樁施工

鉆孔灌注樁的施工,因其所選護壁形成的不同,有泥漿護壁方式法和全套管施工法兩種。鉆孔樁施工的主要工序是:場地準備、埋設護筒、制備泥漿、鋼筋籠制作、鉆孔、清孔、鋼筋籠入孔、下導管和灌注水下混凝土等。

1.準備工作。施工平臺與施工平臺。護筒的作用是:固定樁位、導向鉆頭、隔離地面水、保護孔口地面及提高孔內(nèi)水位,以增大對孔壁的靜水壓力,防止坍塌。護筒多采用鋼護筒和鋼筋混凝土護筒兩種。

2.鉆孔施工。鉆孔樁的關鍵是鉆孔。鉆孔的主要方法主要可歸納為3類,即沖擊法、沖抓法和旋轉法。(1)泥漿護壁施工法。沖擊鉆孔,沖抓鉆孔和回轉鉆削成孔等均可采用泥漿護壁施工法。該施工法的過程是:平整場地→泥漿制備→埋設護筒→鋪設工作平臺→安裝鉆機并定位→鉆進成孔→清孔并檢查成孔質(zhì)量→下放鋼筋籠→灌注水下混凝土→拔出護筒→檢查質(zhì)量;(2)全套管施工法。全套管施工法的施工過程是:平場地、鋪設工作平臺、安裝鉆機、壓套管、鉆進成孔、安放鋼筋籠、防導管、澆注混凝土、拉拔套管、檢查成樁質(zhì)量。全套管施工法的主要施工步驟除不需泥漿及清孔外,其它的與泥漿護壁法都類同。壓入套管的垂直度,取決于挖掘開始階段的5～6m深時的垂直度。因此應該隨使用水準儀及鉛垂校核其垂直度。

鉆孔樁水下混凝土的質(zhì)量應符合以下標準:強度應不低于設計強度;樁身混凝土無斷層或夾層,鉆孔樁樁底不高于設計標高,樁底沉淀厚度不大于設計規(guī)定;樁頭鑿除預留部分無殘余松散層和薄弱混凝土層。

當混凝土上升到接近鋼筋籠下端時,應放慢澆筑速度,當鋼筋籠被埋入混凝土中有一定深度時,再提升導管,減少導管埋入深度,使導管下端高出鋼筋籠下端有相當距離時再按正常速度澆筑,可防止鋼筋籠上浮。此外,澆筑混凝土前,應將鋼筋籠固定在孔位護筒上,也可防止上浮。

3.清孔。目的和方法:鉆孔至設計高程經(jīng)檢查后,應即進行清孔。其目的在于使沉淀層盡可能減少,提高孔底承載力。澆筑水下混凝土前,允許沉渣厚度應符合設計要求,設計未規(guī)定時:柱樁不大于10cm;摩擦樁不大于30cm。

施工要點:終孔檢查后,應及時清孔,避免隔時過長泥漿沉淀引起坍孔。抽渣或吸泥時,應及時向孔內(nèi)注入清水或新鮮泥漿,保持孔內(nèi)水位,避免坍孔。

4.灌注水下混凝土。(1)鋼筋骨架的制作、運輸及吊裝就位的技術要求;(2)水下混凝土一般用鋼導管灌注,導管內(nèi)徑為200～350mm,視樁徑大小而定。

二、鉆孔過程中出現(xiàn)的相關問題的處理

常見的鉆孔事故有:坍孔、鉆孔漏漿、彎孔、糊鉆、縮孔、梅花孔、卡鉆和掉鉆。

1.護筒脫落。由于護筒背后回填質(zhì)量不好受地面流的浸泡等因素引起的護筒失去穩(wěn)定、脫落。出現(xiàn)護筒脫落應立即停止鉆孔,將鉆機移開,采取相應措施處理。由于地面流水引起的可先排除流水,在原地面上填一層黏土使地面干燥、不滲漏,而后,重新安裝護筒(作好護筒背后填筑),恢復鉆孔施工。

2.卡鉆。鉆孔經(jīng)過巖層分界面時相鄰巖層強度差別較大、操作中因為未及時根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆頭的行程等原因引起“卡鉆”現(xiàn)象。針對發(fā)生“卡鉆”的原因采取相應的方法處理:(1)由于“探頭石”引起的卡鉆現(xiàn)象,可以適當往下放鉆頭,而后,強力快速往上提,使“探頭石”受瞬間沖擊縮回,從而順利提起鉆頭;(2)因鉆頭穿過巖層突變處導致的卡鉆,優(yōu)先采用水下爆破的方法進行處理。在整體巖層中此方法容易奏效,砂土地層中不宜采取此方法處理;(3)由于機械故障導致鉆頭在濃泥漿中滯留時間過長造成的鉆頭無法提升現(xiàn)象,應采取插入高壓水管置換泥漿的方法進行處理。

3.掉鉆。由于機械故障、鋼絲繩斷裂、孔壁坍塌等因素造成鉆頭落入孔底的現(xiàn)象通常稱“掉鉆”。發(fā)生“掉鉆”后,應及時采取恰當?shù)姆椒▽嵤┐驌啤?1)鉆孔壁穩(wěn)定的情況,直接用鉆機起吊“打撈器”入孔進行打撈。打撈前,先用“探針”探明鉆頭在孔中的位置,為制定打撈方案提供依據(jù)。打撈設備和打撈操作方法必須保證在抓住鉆頭后盡量一次成功,避免起吊至空中再度落入孔中的現(xiàn)象發(fā)生。(2)鉆孔壁出現(xiàn)局部坍塌將鉆頭埋沒且大部分鉆孔壁處于穩(wěn)定時,應先加大孔內(nèi)泥漿的濃度,將旋轉鉆頭放入安全的深度范圍攪動泥漿以加強鉆孔壁,而后,采取“氣舉法”清除鉆頭上方的沉積土和淤泥,確認鉆頭已露出后再實施鉆頭的打撈工作。鉆孔壁隨時有繼續(xù)坍塌可能時,先在孔內(nèi)安裝長鋼護筒、攪拌樁圍護,用帷幕法等方法加固鉆孔壁,而后打撈鉆頭。

4.縮孔?？s孔是在飽和性粘土、淤泥質(zhì)黏土,特別是IL>1.0處于流塑性狀態(tài)的土層中出現(xiàn)的特有現(xiàn)象,其原因是此類地層含水高、塑性大,鉆頭經(jīng)過后鉆孔壁回縮,從而導致鉆孔的直徑小于設計的樁直徑。針對發(fā)生縮孔的原因,采取塊、卵石土回填,而后用重量較大的沖擊鉆沖擊,擠緊鉆孔孔壁的辦法處理;或者采用在導正器外側焊接一定數(shù)量的合金葉片進行旋轉清理的辦法。

三、結語

隨著施工工藝的更新,相繼出現(xiàn)了鉆孔后灌漿樁、鉆孔擴底樁等新工藝、新技術,為鉆孔樁基礎的應用拓展了更廣闊的空間。橋梁施工是一項技術復雜而涉及面很廣的工作,需要有周密的計劃,完善合理的施工方法和精心的組織。合理組織施工往往是節(jié)約投資、縮短工期、提高綜合效益的關鍵。因此,橋梁工程施工技術的選擇便成了重中之重。

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