京滬高鐵三標段三工區(qū)樁基施工技術(shù)探討

李全福

(中國水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局,四川都江堰 611830）

京滬高鐵三標段三工區(qū)樁基施工技術(shù)探討

李全福

(中國水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局,四川都江堰 611830）

京滬高鐵項目技術(shù)標準高、工程量大、現(xiàn)場文明施工要求嚴格、施工干擾大?？偨Y(jié)了京滬高鐵三標段三工區(qū)樁基施工技術(shù),并對灌注樁施工質(zhì)量控制的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了探討。

橋基;鉆孔灌注樁;京滬高鐵

1 工程概況

京滬高鐵設(shè)計時速為380 km/h,其土建三標段由京滬高速鐵路股份有限公司投資建設(shè),中國水利水電集團公司中標施工。

由我公司承建的京滬高鐵三標段三工區(qū)位于山東省濟南市至泰安市境內(nèi),起訖里程DK442+ 196.86～DK455+862.50,正線全長13.665 km。

我公司主要承建正線橋梁梁部以下及路基基床表層(含表層）以下的土建工程。工程內(nèi)橋梁11座(特大橋3座、大橋3座、中橋5座）,橋梁全長6.35 km,占管段長的46%,路基全長7.315 km,占管段長的54%;涵洞18座、框構(gòu)橋1座、倒虹吸1座、公路橋1座。基礎(chǔ)工程為橋梁基礎(chǔ)灌注樁、路基加固(強夯、CFG樁、灰土擠密樁、沖擊碾壓）。

橋梁基礎(chǔ)灌注樁1464根22366 m(其中“1000 mm樁1402根共計21455 m,“1250 mm樁46根共計591 m,“1500 mm樁16根共計320 m）;路基加固:強夯30534 m2,CFG樁17833 m,灰土擠密樁78920 m,沖擊碾壓56589 m2。

2 基礎(chǔ)工程的工程特點

(1）由于高鐵為線性工程,基礎(chǔ)工程(如灌注樁）的臨時設(shè)施較多(如變壓器、線路架設(shè)、臨時便道等）。

(2）由于高鐵穿越城市鄉(xiāng)村,征地拆遷工作非常復(fù)雜,施工干擾非常大(經(jīng)常出現(xiàn)阻工現(xiàn)象）,導(dǎo)致施工工作面不連續(xù),工期延誤、施工成本大幅提高。

(3）高鐵設(shè)計修改程序復(fù)雜、時間長,設(shè)計、監(jiān)理在現(xiàn)場不能確定設(shè)計修改方案(如灌注樁在未達到設(shè)計深度時,巖石已非常堅硬,鉆進工效非常低完全可以終孔,但要進行設(shè)計修改需要很多程序和時間）。

3 橋梁基礎(chǔ)灌注樁工程施工

我公司承擔的京滬高鐵三標段三工區(qū)施工,橋梁基礎(chǔ)灌注樁質(zhì)量要求高、工程量大(工程造價占本段基礎(chǔ)工程的87%）、施工強度大,對我們來說非常具有挑戰(zhàn)性。

針對本工程地質(zhì)條件復(fù)雜、工程量大、工期緊的特點,我們進行了旋挖鉆機鉆孔、沖擊鉆機鉆孔抽砂桶抽渣、沖擊鉆機鉆孔泥漿正循環(huán)出渣等工藝施工試驗。通過試驗,確定了本工程灌注樁施工方案: (1）灌注樁上部土層盡可能采用旋挖鉆機鉆孔,且盡可能采用干孔鉆孔,在有地下水時采用泥漿護壁。其優(yōu)點是旋挖鉆機鉆孔工效非常高,此外旋挖鉆機是挖掘出渣,泥漿只起固壁作用,所以產(chǎn)生的廢棄泥漿較少,經(jīng)濟、環(huán)保。(2）灌注樁下部砂卵礫石、基巖層采用沖擊鉆機鉆孔,泥漿護壁正循環(huán)出渣。此工藝適應(yīng)地層能力強,但工效較低、廢棄泥漿量大,如采用泥漿凈化機凈化泥漿,可顯著降低廢棄泥漿排放量。

3.1 鉆孔泥漿的制備、凈化與回收

泥漿在鉆孔及澆筑成樁過程中對施工質(zhì)量和施工安全起著非常重要的作用。所以泥漿的質(zhì)量直接關(guān)系到鉆孔、成樁質(zhì)量及施工安全。

3.1.1 泥漿的制備

(1）采用旋挖鉆機鉆孔,其固壁泥漿要采用泥漿攪拌機制備粘土泥漿或膨潤土泥漿。要根據(jù)當?shù)刭Y源(粘土）及施工強度、施工場地、工作面分布、泥漿的凈化與回收、泥漿成本等情況確定采用何種泥漿。本工程旋挖鉆機鉆孔的固壁泥漿均使用樁體混凝土灌注或沖擊鉆機施工時回收的泥漿,泥漿粘度盡量大一點(含砂量不作控制）。待下部樁體沖擊鉆機鉆孔時再調(diào)整泥漿指標。

(2）采用沖擊鉆機鉆孔,分為兩種情況。

一種為采用抽砂桶抽砂,原則上要采用泥漿攪拌機制備泥漿。同時可以根據(jù)地質(zhì)情況,對于較密實不易坍塌的地層,可以采用孔內(nèi)填土在鉆孔過程中在孔內(nèi)自然造漿。這種方法簡單易行,省時省力,成本較低。但這種方法存在很多弊病,如用抽砂桶抽砂后,就要往孔內(nèi)加土加水,這樣將使孔內(nèi)的上下部泥漿濃度差別很大,在清孔時就很難保證清孔質(zhì)量。本工程開工初期,在河床灌注樁施工時采用此工藝(在孔內(nèi)加土自然造漿）,但在清孔結(jié)束后,下設(shè)鋼筋籠、導(dǎo)管后混凝土澆筑前孔底沉渣厚度較易超標,要進行二次清孔,費時費力(要把導(dǎo)管和鋼筋籠拔出后重新清孔）。

另一種為采用正反循環(huán)法,如工作面比較集中可以采用集中制漿站制備泥漿,這樣既可以提高施工效率,也可以方便現(xiàn)場管理、文明施工、降低成本;如工作面不是很集中或是地層中含有一定的粘土層,原則上采用孔內(nèi)自然造漿,這種方法也是簡便易行、省時省力、成本較低。本工程均采用正循環(huán)法,孔內(nèi)自然造漿的方法。

3.1.2 泥漿的凈化與回收

在基礎(chǔ)工程施工中,采用泥漿固壁、循環(huán)鉆進工藝是較為常用的方法之一。護壁泥漿的固相含有2種成分:其一為產(chǎn)生護壁效果的必要材料,如膨潤土等;其二為有害固相,這種固相是在鉆進過程中,由鉆屑或地層中的粘土、砂石及風化物等侵入泥漿所產(chǎn)生。有害固相的增加會對鉆進效率和機械設(shè)備的磨損以及泥漿護壁的性能有很大的影響,因此施工中泥漿的凈化非常必要。泥漿的重復(fù)使用,有利于節(jié)約造漿材料,大大降低施工成本,減少對環(huán)境的污染。

在跨津浦鐵路特大橋434、435、436號墩進行了泥漿凈化試驗,采用ZX-50型和ZX-250型泥漿凈化機,孔內(nèi)采用正循環(huán),泥漿凈化效果非常好。436號墩在施工過程中沒有外運泥漿,泥漿全部凈化循環(huán)利用,既節(jié)省了泥漿外運的費用又環(huán)保、文明施工。434、435號墩開始進行泥漿凈化試驗時效果非常好,后來因為天氣寒冷導(dǎo)致泥漿凈化機管路上凍,使泥漿凈化試驗中斷。

本次泥漿凈化試驗,泥漿凈化效果顯著,達到了預(yù)期的目的,經(jīng)過凈化泥漿,保證了灌注樁的清孔質(zhì)量,從而保證了灌注樁的砼澆筑質(zhì)量;泥漿凈化機凈化泥漿節(jié)省了清孔時間(如采用沉淀池沉淀泥漿中的沙石需要很長時間）,提高了施工效率,節(jié)約了工期和成本。

如采用孔內(nèi)反循環(huán)鉆孔,同時進行泥漿凈化(即鉆孔循環(huán)出的泥漿直接經(jīng)過泥漿凈化機凈化后又回到孔內(nèi)）,鉆孔工效和清孔速度會更高、更快。但反循環(huán)的配套設(shè)備和材料要復(fù)雜一些,需要操作人員進行熟練操作才能達到比較高的工效。所以在以后的工程中我們要積極進行鉆孔反循環(huán)及泥漿凈化試驗,以達到提高工程質(zhì)量、降低成本、縮短工期、降低環(huán)境污染等目標。

3.2 灌注樁施工質(zhì)量控制的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)

(1）樁位的準確性。要對樁位的測量放線進行復(fù)核,對樁位的設(shè)計高程進行復(fù)核,以保證樁位的準確性。

(2）鉆孔的孔斜。鉆孔偏斜會對工程質(zhì)量有一定影響,如果鉆孔偏斜到一定程度,鋼筋籠及導(dǎo)管下設(shè)就存在問題,在砼澆筑時導(dǎo)管很容易刮碰鋼筋籠,導(dǎo)致導(dǎo)管拔不出來而產(chǎn)生質(zhì)量事故。

(3）清孔驗收。鉆孔的清孔質(zhì)量是保證樁體質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),在砼澆筑前泥漿的各項指標達到規(guī)范要求、孔底沉渣厚度達到設(shè)計要求,是砼澆筑前的最關(guān)鍵控制點。

(4）鋼筋籠的起吊及下設(shè)。鋼筋籠在制作時應(yīng)保證有一定的剛度或采用臨時加固的方式,同時在起吊鋼筋籠前應(yīng)根據(jù)鋼筋籠的長度設(shè)計起吊吊點,以保證在起吊、下設(shè)時鋼筋籠不變形。

(5）鋼筋籠上浮現(xiàn)象。鋼筋籠上浮的產(chǎn)生一般為以下幾種情況:①開澆或在第一次拆卸導(dǎo)管前砼的塌落度太小;②開始澆筑砼時砼的入倉速度太快(對鋼筋籠質(zhì)量不大的情況）;③導(dǎo)管埋入砼太深;④提升導(dǎo)管時導(dǎo)管刮碰鋼筋籠等。針對以上幾種情況要制定相應(yīng)對策,避免鋼筋籠上浮現(xiàn)象的發(fā)生。同時在鋼筋籠下設(shè)完畢后必須用鋼管作為支承桿,一端固定在鋼筋籠上,另一端固定在護壁桶上或鉆機上等,起到固定鋼筋籠的作用,防止鋼筋籠上浮。

(6）砼澆筑時出現(xiàn)導(dǎo)管漏漿、導(dǎo)管堵管現(xiàn)象。首先,要經(jīng)常對導(dǎo)管進行耐壓試驗,確保導(dǎo)管的耐壓性,防止砼澆筑時出現(xiàn)爆管;在安裝導(dǎo)管時要檢查導(dǎo)管的密封圈是否完好、接頭絲扣是否清理干凈、連接時絲扣是否緊固。對于導(dǎo)管堵管現(xiàn)象,產(chǎn)生的主要原因為砼離析、砼骨料超徑、砼塌落度太小、砼澆筑中斷時間過長、導(dǎo)管進氣進漿等。

如出現(xiàn)上述情況要及時采用應(yīng)對措施,及時解決。

①一旦出現(xiàn)導(dǎo)管漏漿,要根據(jù)漏漿情況及時采用泥漿泵或小抽砂桶(小于導(dǎo)管內(nèi)徑）將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿抽出,注入少量的清水沖洗砼表面并排出孔外后,及時灌入砼。如漏漿太大不能將泥漿抽干,就要把導(dǎo)管拔出孔外,處理好漏漿部位后重新下設(shè)導(dǎo)管,將導(dǎo)管插入砼不小于1 m,將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿抽出,注入少量的清水沖洗砼表面并排出孔外后及時灌入砼(砼塌落度適當大一些）。

②一旦出現(xiàn)導(dǎo)管堵管,要及時上下活動并抖動導(dǎo)管,如果沒有效果就要將導(dǎo)管拔出處理堵管。如果是剛開始澆筑或澆筑了少量的砼,原則上應(yīng)將鋼筋籠拔出重新清孔后再澆筑;如果已澆筑了很多砼,則應(yīng)將導(dǎo)管重新下入孔內(nèi)并插入砼內(nèi),將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿抽出,注入少量的清水沖洗砼表面并排出孔外后及時灌入砼(砼塌落度適當大一些）。

(7）樁體砼出現(xiàn)混漿、離析、夾泥等現(xiàn)象。對于這幾種情況主要為以下幾種原因:

①砼開澆時孔底沉渣太厚,導(dǎo)致一部分沉渣被砼壓在樁底形成樁底沉渣夾層,另一部分沉渣與砼混漿;

②砼開澆時導(dǎo)管底部距孔底距離過大,導(dǎo)致底部砼混漿、導(dǎo)管返漿使砼混漿;

③砼塌落度太大,導(dǎo)致砼混漿、離析等現(xiàn)象;

④導(dǎo)管漏漿,導(dǎo)致砼混漿、離析等現(xiàn)象;

⑤導(dǎo)管埋入砼太淺或?qū)Ч馨蚊擁琶?導(dǎo)致砼混漿、離析、夾泥(斷樁）等現(xiàn)象。

4 結(jié)語

(1）京滬高鐵工程量大、質(zhì)量標準高、施工干擾大,通過工程施工,使工程技術(shù)、管理干部的業(yè)務(wù)水平有很大的提高。

(2）對于高標準的京滬高鐵項目,必須要認真、嚴格地按工程技術(shù)要求、工程規(guī)程規(guī)范組織施工,才能夠保證工程質(zhì)量;同時對一些高難度的質(zhì)量標準,要進行一些必要技術(shù)攻關(guān)予以解決。

(3）以上的施工經(jīng)驗總結(jié),希望對相關(guān)工程具有借鑒作用。

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D iscussion on Pile Foundation Construction Technology in 3-Contract Section of Beij ing-Shangha i High-speed Ra ilway

L IQuan2fu(Sinohydro Bureau 10 Company Limited Foundation Engineering Sub2Bureau,Dujiangyan Sichuan 611830,China）

High technical standard,large construction quantities,strict requirements on civilized construction and large construction disturbanceswere the characteristics ofBeijing-Shanghai High-speed railway engineering.The paper summed up the pile foundation construction technology in the 3-contract section and discussed the key steps for quality control on cast2in2place pile.

bridge foundation;bored cast2in2place pile;Beijing-Shanghai High-speed railway

U443.15+4

:A

:1672-7428(2010）05-0070-03

2009-12-10;

2010-01-22

李全福(1965-）,男(漢族）,山東陽谷人,中國水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局副分局長、高級工程師,水工建筑專業(yè),從事各類基礎(chǔ)工程的施工、管理工作,四川省都江堰市蒲陽路164號,dzlqf@vip.163.com。