山嶺地區(qū)挖孔灌注樁施工技術(shù)

宋劍勇

隨著社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進步,我國高速公路事業(yè)取得了突破性進展,近幾年交通事業(yè)突飛猛進,特別是近幾年國家為促進消費大規(guī)模進行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),原來計劃十年或十五年后實施的交通規(guī)劃大部分提前,而這部分規(guī)劃大部分位于山嶺地區(qū)及經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)。由于山區(qū)地形、地勢的特殊要求,山區(qū)高速公路的設(shè)計和施工與平原地區(qū)有了很大的變化。其中橋梁樁基礎(chǔ)施工就遇到困難,平原區(qū)通常采用的鉆孔灌注樁不適用于山區(qū)樁基礎(chǔ)施工,因為鉆孔灌注樁所需鉆機很難就位于懸崖峭壁或特殊地形的山區(qū),而且為了不破壞環(huán)境,高速公路線型基本上處于半山腰,離水源較遠(yuǎn),交通不便的地方。故在地形地質(zhì)復(fù)雜、水資源缺乏的山區(qū),橋梁樁基礎(chǔ)施工不宜采取鉆孔灌注樁,比較適合挖孔灌注樁。

如福建省永寧高速公路第14標(biāo)段全線五座大橋,兩座中橋,共有380根樁基,樁基直徑為1.2 m～2.2 m,深度在10 m～50 m不等。橋墩大都分布在半山坡上。隊伍進場后根據(jù)現(xiàn)場情況,分析水源、電力布置、地形條件等情況后,直接推翻原投標(biāo)時采用機械沖孔灌注樁的方案而決定采用挖孔灌注樁。

1 挖孔灌注樁施工技術(shù)

1.1 測量放樣

由于挖孔樁的特殊性,孔樁的放樣頻率要比灌注樁強。在施工當(dāng)中,特別要注意的是在護壁裝模時的施工放樣工作,若未經(jīng)常予以對中放樣,那么容易造成上下層護壁中心不在同一垂直線上,影響鋼筋籠的安放及滿足不了樁基傾斜度的控制要求?？讟兜姆艠?大家都喜歡直接在鎖口護壁上釘釘作為起馬樁用來控制樁中心,但是由于護壁鎖口在施工當(dāng)中容易受到影響而破壞,甚至于產(chǎn)生移動,故此,應(yīng)盡量在鎖口護壁外另行澆灌混凝土樁作為保護樁,混凝土的尺寸控制在15 cm×15 cm×50 cm。

1.2 挖孔

由于山嶺路段地質(zhì)的特殊性,所設(shè)計的孔樁基本上為嵌巖樁,除上部部分為土質(zhì)外,大部分的樁基地質(zhì)為風(fēng)化或弱風(fēng)化巖層。這種地質(zhì)條件決定了挖孔樁的施工必須采用爆破成孔。

為了減少爆破對孔壁四周原地質(zhì)狀況的破壞,避免開挖范圍超過孔徑過大,應(yīng)采用小藥量的微差爆破法進行爆破?，F(xiàn)場操作工往往為了節(jié)省混凝土而用片石回填,甚至于直接用廢棄的模板作為內(nèi)模后直接澆筑混凝土,這樣造成孔壁與原巖壁無法牢固結(jié)合,影響到墩的穩(wěn)定,對于摩擦樁則造成下沉的趨勢。

采用爆破挖孔時因產(chǎn)生的煙霧一般較大,而且氣體有毒,在井深10 m以下或井內(nèi)CO2含量超過0.3%時,為了保護工人的身體健康,必須有一定的通風(fēng)設(shè)備,采取通風(fēng)措施,使井內(nèi)空氣流通,保證挖孔人員的人身安全,并下放小動物進行試驗觀察其反應(yīng)。在放炮以后工人下孔作業(yè)前進行排煙處理,將煙排出后方可下井繼續(xù)開挖。

挖孔過程中大多會遇到地下水滲漏的情況,給挖孔工作帶來困難,必須及時利用水泵排水。排水水泵的電線必須用防水膠布包裹5 m～10 m,以防水泵漏電。在有水地段澆筑護壁混凝土之前,必須埋設(shè)4個～6個直徑 2 cm～2.5 cm的塑料軟管(視滲水量的大小而定),然后開始澆筑護壁混凝土,在混凝土澆筑完畢后,護壁混凝土四周的水就可通過塑料管排進井內(nèi)。等上一層混凝土凝固后,繼續(xù)進行開挖、綁扎鋼筋、立模、澆筑混凝土等工作。為了便于操作,可將上層所埋的塑料管回疊扎緊,使水不再流進井內(nèi)。

1.3 護壁施工

在挖孔的過程中,為防止塌孔,應(yīng)對孔壁四周進行支護,在一般情況下可以采用木框架、竹籬、柳條、荊芭、預(yù)制混凝土或鋼板制成的井圈進行支護,也可以采用現(xiàn)澆混凝土或噴射混凝土護壁。但是最常用的還是現(xiàn)澆混凝土護壁。福建永寧高速公路A14標(biāo)則采用與設(shè)計樁基同標(biāo)號的C25號混凝土進行永久性護壁,護壁混凝土與周圍土體緊密結(jié)合,摩擦力強,并與樁基礎(chǔ)及孔壁原地質(zhì)形成一個整體,有利于摩擦樁力學(xué)性能的充分發(fā)揮。

在護壁施工當(dāng)中應(yīng)注意上下節(jié)護壁的連接,上層護壁底腳底嵌入下層擴展壁混凝土內(nèi),避免護壁上下連接不密實而發(fā)生漏水現(xiàn)象,給下一道澆筑混凝土造成不必要的影響。

若在不良地質(zhì)地段(如流砂、淤泥、巖溶),則應(yīng)在護壁混凝土中增加豎向鋼筋,鋼筋露出護壁底5 cm左右并彎成鉤,以便下節(jié)護壁施工時搭接,避免護壁懸空后掉落。

1.4 護壁模板制作與安裝

采用現(xiàn)澆混凝土進行支護時,首先應(yīng)制模,永寧A14標(biāo)五福亭特大橋挖孔灌注樁護壁采用圓形鋼模,鋼模由兩塊相等的厚2 mm的鋼板及兩組鋼筋籠骨架組成。模板高1.1 m,其上口直徑與樁基設(shè)計直徑相等,底口直徑比設(shè)計樁徑大15 cm。該模板的優(yōu)點是重量輕、容易移動、安裝方便、重復(fù)利用率高。安裝時先將鋼板靠在孔壁,待鋼筋籠安裝就位后將鋼板鎖緊在籠上,并重新復(fù)核定位后即可。

1.5 護壁混凝土澆筑

立模后,即可澆筑護壁混凝土,澆筑混凝土?xí)r要用φ 25mm的振搗棒進行搗固,使混凝土密實,并與四周巖體緊密接觸,形成一個整體,下層混凝土護壁應(yīng)將上層混凝土護壁包裹10 cm,避免滲漏地下水。第一節(jié)護壁混凝土應(yīng)高出地面30 cm,以防止四周雜物掉入孔內(nèi)傷人,下班或挖孔停止時必須將井口覆蓋,以防出現(xiàn)安全事故。如地下水較大或遇流砂時,可改為0.5 m高的模板加快支護速度。

2 樁基鋼筋籠的制作與安裝

山區(qū)地勢一般比較陡峭,地形狹窄,重型吊車難以到達,鋼筋籠就位比較困難,故此鋼筋籠一般都在現(xiàn)場制作安裝就位。所采用的方法是:先將鋼筋放到井內(nèi),在井內(nèi)進行鋼筋焊接、綁扎。但樁基直徑畢竟較小,井內(nèi)范圍有限,在井內(nèi)進行鋼筋焊接、綁扎等工作,操作起來十分困難。而且在井內(nèi)焊接形成的煙霧造成空氣污染對施工人員身體有害,鋼筋焊接的質(zhì)量及速度難以保證,而且檢查起來也比較困難。因此我們對這種方法進行了改革,在井口上將鋼筋籠分段制作,然后將鋼筋籠陸續(xù)分段放到井內(nèi)。

在井口上制作鋼筋籠前,要先將井口蓋住,在井口四周搭設(shè)腳手架,利用腳手架進行鋼筋焊接、綁扎工作。腳手架高12 m,在腳手架的上方擺設(shè)橫梁,并掛上手拉倒鏈葫蘆,以提升或下降鋼筋籠。每孔要配置四部葫蘆,每部葫蘆的起吊重量按不低于1/4鋼筋籠全重配置。在鋼筋籠拼裝時,可用工字鋼從鋼筋籠的加強箍筋下穿過,以托住鋼筋籠。加強箍筋與豎向主筋應(yīng)焊接牢固。

在制作鋼筋籠時,要嚴(yán)格把關(guān),使加強箍筋和主筋必須相互垂直,主筋間距不超過±20 mm,螺旋筋間距不超過-20 mm～+0 mm。每節(jié)鋼筋籠制作好后,用手拉倒鏈葫蘆將焊接好的鋼筋籠逐漸放入井內(nèi)。在鋼筋籠的四周按規(guī)定焊上定位鋼筋,使鋼筋籠的中心位置與圖紙設(shè)計位置相吻合。當(dāng)鋼筋籠放到設(shè)計位置后,將鋼筋籠懸掛于井內(nèi),并在井口用鋼管將鋼筋籠固定于井內(nèi),防止?jié)仓痘炷習(xí)r的沖擊力造成鋼筋籠上浮。

3 澆筑樁基混凝土

挖孔樁內(nèi)澆筑混凝土?xí)r,一般情況下采用干灌法進行混凝土澆筑。

在一般情況下,挖孔樁的滲水量較小可以采取“干澆法”。干澆方法分兩種進行:第一種就是在孔口裝一配有豎向出料口的集料斗,然后混凝土通過集料斗自由下落,利用孔樁有周邊限制及混凝土下落的沖擊力直接振動使混凝土密實。利用該方法時應(yīng)保留混凝土面距集料斗距離不小于2 m,小于2 m時應(yīng)人工振動。第二種方法就是利用串筒或?qū)Ч軡仓炷?。從井口向下接串筒或?qū)Ч苤辆嗑? m～2 m處,并在串筒或?qū)Ч苌厦姘惭b一個漏斗,以此將混凝土通過導(dǎo)管或串筒澆進井內(nèi)。但是,在澆筑混凝土之前必須拌一盤砂漿進行封底,然后再根據(jù)混凝土配合比拌制混凝土,并連續(xù)、一次性澆筑完畢。在澆筑混凝土?xí)r,必須有人在井內(nèi)用振搗棒逐層振搗,使混凝土密實。隨著混凝土的不斷上升,逐漸拆除串筒或?qū)Ч?直到混凝土澆筑至設(shè)計標(biāo)高。

若井底有少量積水并難以排出時,應(yīng)根據(jù)井底積水量,采用干水泥進行封底,然后快速逐層澆筑混凝土,堵住孔中滲水。在澆筑混凝土?xí)r遇到孔壁有滲水的應(yīng)根據(jù)滲水速度調(diào)整混凝土坍落度。

當(dāng)?shù)叵滤回S富,滲水量過大難以將水抽干,采用“干澆法”澆筑混凝土比較困難時,就必須采取“水下澆筑法”。采取水下澆筑混凝土必須按程序進行,澆筑過程中,導(dǎo)管埋入混凝土始終不能小于2 m,且不大于6 m。所澆筑混凝土應(yīng)高出設(shè)計標(biāo)高0.8 m～1 m,以利于破樁頭后保證混凝土的質(zhì)量。由于挖孔樁采用水灌法施工時,其孔基本上為清水,沒有沖擊鉆孔樁的泥漿濃度,首盤混凝土的水泥使用量應(yīng)為沖擊鉆孔水灌所用的混凝土水泥量的1.5倍～2倍,以免拔球后混凝土中的水泥被水洗出,而使孔底混凝土結(jié)構(gòu)松散,并使鋼筋受到腐蝕。

[1]JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]溫德智.人工挖孔樁爆破施工技術(shù)[J].山西建筑,2008,34(20):86-87.