鉆孔灌注樁技術(shù)在橋梁樁基施工中的應(yīng)用

張利燕　陳春華

摘要:本文以施工時間經(jīng)驗為前提,以湖南省某大橋梁樁基施工為例,對鉆孔灌注樁的施工技術(shù)進行了全面的介紹,希望同行工程技術(shù)人員能夠從本文中得到啟發(fā)。

關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁 橋梁樁基 施工技術(shù)

中圖分類號:U44文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)03-0119-02

1 前言

鉆孔灌注樁是在我國現(xiàn)階段的公路橋梁基礎(chǔ)施工中應(yīng)用非常廣泛采用的一種樁基施工技術(shù),樁基沉入土中的施工方法不同,其采用的機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、振動下沉樁及管柱樁基。本文結(jié)合多年的施工經(jīng)驗,以湖南省懷化某大橋梁樁基礎(chǔ)施工為例,談?wù)勩@孔灌注樁的施工技術(shù)。

2 設(shè)備及鉆具的選擇

混凝土灌注所需施工設(shè)備要求配套并且完好,這是保證灌注水下混凝土質(zhì)量的基本前提。要重點強調(diào)以下施工設(shè)備的質(zhì)量:

第一,備用發(fā)電機數(shù)量充足.要保證工地的備用發(fā)電機性能良好,足以應(yīng)付施工過程中可能發(fā)生的電網(wǎng)斷電情況,這樣可以防止灌注時間延誤,避免造成斷樁事故。

第二,注意混凝土拌和機類型的選擇,宜選用大容量拌和機,在數(shù)量上可以保證混凝土的連續(xù)灌注.對混凝土拌和機在每次使用前都應(yīng)進行認真的檢查維修。

第三,導(dǎo)管是灌注水下混凝土的重要工具,其直徑大小要根據(jù)灌注強度要求進行選擇。要求導(dǎo)管應(yīng)具備足夠的強度和剛度、且密封性良好,管壁光滑、導(dǎo)管平直,無穿孔裂紋,導(dǎo)管接口處應(yīng)有彈性墊圈密封.如果導(dǎo)管接頭密封不嚴,焊縫破裂,水從接頭或焊縫中浸入會引起事故,因此施工之前必須要進行水密、承壓和接頭抗拉試驗。

第四,儲料斗、漏斗、溜槽以及其他有關(guān)灌注機具使用前都應(yīng)進行檢查,以保證施工安全和施工質(zhì)量。

第五,目前常用的鉆具有旋轉(zhuǎn)鉆、沖擊鉆及沖抓鉆3種類型。根據(jù)工程土質(zhì)情況、樁基直徑、樁長選用適合的機械。樁徑1.6m,樁長15m至17m,河床底1～4m為弱風化粉砂泥巖,下為弱風化細砂巖,巖石致密堅硬抗沖擊力強。本項目根據(jù)地質(zhì)、氣候及水文特征主要選用了沖擊鉆(大刃腳一字型沖擊轉(zhuǎn))。

3 施工準備工作

3.1場地準備

施工前將場地平整好,以便安裝鉆機。本橋位2#～4#墩處于水中,且水深常年在6～7m左右,采用土袋圍堰筑島,用粘土修筑一條長30m、頂寬5m的E形島,并壓實,平臺高于常水位0.5m,填土外部包編織袋,以防沖刷.若墩臺位于無水岸灘,鉆機位置處應(yīng)清除雜物、換填軟土、平整夯實,場地有淺水時,可用土或草袋圍堰筑島;場地有深水或陡坡時,可用木樁或鋼管樁架設(shè)平臺,水深但水流平穩(wěn)時,條件許可,也可將施工平臺設(shè)在浮船上(需計算結(jié)構(gòu)強度、剛度,驗算穩(wěn)定性)。本工程2#墩處于淺水使用圍堰筑島,3-4#墩處于深水因此采用鋼管樁架設(shè)平臺。

3.2 埋置護筒

護筒制作要求:堅固、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2m長度2m的鋼護筒。

護筒的作用:

固定樁位,并作鉆孔導(dǎo)向;2.保護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。

護筒埋置需注意事項:

護筒平面位置埋設(shè)準確(偏差不大于50mm2),護筒頂部標高應(yīng)高出地下水位和施工水位1.5～2.0m。護筒溢漿口應(yīng)高出地面0.2～0.3m3),護筒底應(yīng)低于施工最低水位(一般低于0.1～0.3m即可)。埋設(shè)護筒挖坑只需比護筒直徑大0.5～1.0m就行,護筒四周用粘土夯填密實,護筒底必須在穩(wěn)定的粘土層中,否則換填粘土并夯實,厚度不小于50cm。

3.3制備泥漿

在0#臺、1#和2#墩、5#墩、6#臺的位置修建泥漿池。泥漿最好采用優(yōu)質(zhì)純粘土或膨潤土,若沒有好的純粘土或膨潤土,或者遠運都困難,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,在鉆進過程中,因鉆頭的作用,孔壁表面形成一層膠泥,具有護壁作用,同時將孔外水流切斷,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%。

3.4安裝鉆機

鉆機是鉆孔、吊放鋼筋籠、灌注砼的支架。在鉆孔過程中,成孔中心必須對準樁位中心,鉆機必須保持平穩(wěn),不發(fā)生位移、傾斜和沉陷。鉆機安裝就位時,應(yīng)詳細測量,底座用枕木墊實塞緊,并在鉆進過程中經(jīng)常檢查。

4 鉆進成孔

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孔內(nèi)等事故,因此要注意下列各點:

第一,在鉆孔過程中,始終保持孔內(nèi)外的水位差和泥漿濃度,以起到護壁固壁作用,防止坍孔。

第二,在鉆孔過程中,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘探情況控制鉆進速度、調(diào)整泥漿稠度,防止坍孔、鉆孔偏斜、卡鉆等情況發(fā)生。

第三,鉆孔宜一氣呵成,不宜中途停鉆以避免坍孔,若坍孔嚴重應(yīng)回填重鉆。

第四,鉆孔過程中應(yīng)加強對樁位、成孔情況的檢查工作.終孔時應(yīng)對樁位、孔徑、形狀、深度、傾斜度及孔底情況按質(zhì)量標準進行檢查。合格后立即清孔、安放鋼筋籠、灌注砼。

5 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。鉆孔完成后不再進尺,繼續(xù)循環(huán)換漿清渣,直至達到清理泥漿的要求,另外還有抽漿清孔和掏渣清孔的方法,根據(jù)實際情況采用適合的方法.

清孔時要注意的要點:必須保持孔內(nèi)水頭高度;灌注砼前孔底沉淀厚度不大于設(shè)計規(guī)定;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,防止灌注砼的時候鋼筋籠上浮。若鋼筋籠超過吊車的最高長度,鋼筋籠宜分段安裝,焊接就位。

6 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)量嚴重影響樁的質(zhì)量,必須注意以下幾點:

第一,砼材料的要求。認真做好水下砼配合比設(shè)計,砼必須具有良好的流動性及和易性,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:普通425級水泥:河沙:碎石:水=1:1.62:2.43:0.53.坍落度為200mm,每立方米砼水泥用量為437kg,水灰比為0.53,砂率為40%。

第二,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。

第三,砼必須拌合均勻,盡可能縮短運距和減少顛簸,防止砼離析而發(fā)生卡管事故。

第四,灌注砼必須連續(xù)作業(yè),避免任何原因中斷灌注。砼的拌制和運輸必須滿足連續(xù)作業(yè)的要求。

第五,在灌注過程中,要隨時測量和記錄孔內(nèi)砼高度和導(dǎo)管入孔長度,以控制和保證導(dǎo)管埋入砼內(nèi)有適當?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,為防止鋼筋籠上浮,一要放慢灌注速度,二是砼進入鋼筋籠1～2m時,適當提高導(dǎo)管,減小導(dǎo)管埋置深度和加大鋼筋籠下部的埋置深度.

第六,灌注的樁頂標高應(yīng)比設(shè)計值預(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筒,及時清除多余的砼,但清理完后的砼還必須比設(shè)計高20cm,待砼達到強度后再鑿除至設(shè)計標高。

7 進行成樁檢測及問題處理

本工程在檢測中發(fā)現(xiàn)4#上游樁出現(xiàn)不密實,空洞較多,可能是由于施工中砼拌合不均勻或者灌注不連貫造成,具體處理方式是采用鑿掉樁頂以下3m混凝土,再鉆孔灌注水泥漿,再澆灌普通混凝土至標高。(如左圖)

8 結(jié)束語

隨著我國交通基礎(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、成本適中、施工簡便等特點仍將被廣泛地應(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,對其施工過程每一環(huán)節(jié)都必須要嚴格要求,對各種影響因素都必須有詳細的考慮。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,共同探討交流,確保工程質(zhì)量。

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