淺談橋梁鉆孔灌注樁施工

余浩

0 引言

隨著鐵路建設(shè)步伐的加快，本著少占耕地的原則，鐵路橋梁的修建在今后的工程中也將越來(lái)越廣泛的被使用。作為橋梁的基礎(chǔ)施工，鉆孔灌注樁以其施工簡(jiǎn)便，操作易掌握，設(shè)備投入一般不大，安全性高，施工進(jìn)度快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于鐵路橋梁施工中。鉆孔樁是在泥漿護(hù)壁的條件下，使用機(jī)械掘進(jìn)成孔，采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土的施工方法，鉆孔、灌注混凝土都是在水下進(jìn)行，工程質(zhì)量只能通過(guò)科學(xué)的過(guò)程控制和完工后的儀器檢測(cè)來(lái)確認(rèn)，所以對(duì)作業(yè)人員操作水平及施工工藝要求高。

1 工程概況

青年林場(chǎng)特大橋位于海公線DK16+642.935處，為16-32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁?jiǎn)尉€橋，采用T形橋臺(tái)，圓端形實(shí)體墩，橋梁全長(zhǎng)543.67 m。本橋位于直線及R=800 m的曲線上，線路縱坡為-6‰和-5‰的下坡。本橋墩臺(tái)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)樁徑均為1 m。由中鐵十二局海公項(xiàng)目部承建該橋。

2 鉆孔灌注樁施工工藝要求

2.1 施工前的準(zhǔn)備工作

1)測(cè)量、試驗(yàn)儀器設(shè)備準(zhǔn)備，配備足夠的人員以滿足施工需要。

2)迅速組建現(xiàn)場(chǎng)施工管理機(jī)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)辦公。施工技術(shù)和管理人員到位，并根據(jù)施工需要，進(jìn)行業(yè)務(wù)分工，明確職責(zé)范圍，實(shí)行崗位責(zé)任制。

3)制定質(zhì)量、安全、技術(shù)、試驗(yàn)等施工規(guī)范化管理制度和實(shí)施細(xì)則，明確職責(zé)范圍、方針目標(biāo)、具體做法和保障措施等。使施工管理人員、技術(shù)人員和作業(yè)工人做到人人心中有數(shù)，保證各級(jí)管理渠道暢通。

4)認(rèn)真做好設(shè)計(jì)圖紙審核及圖紙現(xiàn)場(chǎng)核查工作。組織所屬各施工班組召開(kāi)技術(shù)交底會(huì)議，明確設(shè)計(jì)意圖和標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一技術(shù)資料編制及管理辦法，消除設(shè)計(jì)疑問(wèn)。內(nèi)容包括:施工方案、任務(wù)分工、操作細(xì)則、工藝流程、質(zhì)量要求、施工標(biāo)準(zhǔn)、工期目標(biāo)、安全文明施工措施等，讓全體施工人員目標(biāo)明確，任務(wù)明確，標(biāo)準(zhǔn)明確，責(zé)任明確，全心全力投入施工。

5)施工放樣:復(fù)測(cè)控制點(diǎn)及控制網(wǎng)和導(dǎo)線，測(cè)放墩位和樁位。

6)場(chǎng)地平整和施工便道:合理布置施工便道，與鉆孔位置保持一定的距離，滿足施工需要亦不影響孔壁穩(wěn)定。平整墩位處場(chǎng)地?？孜惶綔y(cè):首先在孔位處挖2 m深的探坑，檢查孔位地下是否有管線、光纜或其他物體，并及時(shí)進(jìn)行妥善處理。

7)檢修調(diào)試機(jī)械設(shè)備:對(duì)鉆孔機(jī)械、泥漿設(shè)備、樁體混凝土灌注設(shè)備、混凝土拌合及運(yùn)輸設(shè)備等進(jìn)行維修、調(diào)試。

8)材料進(jìn)場(chǎng)及檢驗(yàn):各類(lèi)鉆孔樁施工的原材料按要求進(jìn)場(chǎng)并進(jìn)行原材料檢驗(yàn)及混凝土配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)等工作。

2.2 護(hù)筒設(shè)置

鋼護(hù)筒埋置深度以能隔開(kāi)流塑狀地層為主要原則。在陸地埋置護(hù)筒時(shí)應(yīng)在底部夯填50 cm厚的粘土，護(hù)筒就位后用粘土分層碾實(shí)。陸地上護(hù)筒埋設(shè)深度不小于2 m，護(hù)筒頂高出地面不小于0.5 m。島上護(hù)筒埋深保證在河床下1 m以上，護(hù)筒加高不小于4 m。護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑，沖擊鉆成孔時(shí)，應(yīng)大于鉆頭40 cm。護(hù)筒頂面中心與設(shè)計(jì)樁位允許偏差不得大于5 cm，傾斜度不得大于1%。

2.3 沖擊鉆成孔

2.3.1 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)機(jī)座必須安置在平整堅(jiān)實(shí)的地面上，不得產(chǎn)生不均勻沉陷。如果鉆機(jī)在沖孔施工中機(jī)座發(fā)生傾斜沉陷，必然導(dǎo)致鉆孔傾斜，在校正鉆孔傾斜度時(shí)，會(huì)增加擴(kuò)孔，從而增加混凝土的實(shí)際澆筑量。

2.3.2 鉆頭選取

在碎石類(lèi)土及巖層中宜用十字形鉆頭，在粘性土及砂類(lèi)土層中宜用管形鉆具。鉆頭直徑大小直接影響成孔孔徑，選用適當(dāng)?shù)你@頭直徑，避免成孔直徑超過(guò)設(shè)計(jì)樁徑，是控制沖擊鉆孔擴(kuò)孔的一個(gè)重要因素。

根據(jù)設(shè)計(jì)樁徑和地質(zhì)情況選取適宜的鉆頭直徑，一般情況下按下述要求選取鉆頭直徑:粘土、砂性土比設(shè)計(jì)樁徑小6 cm，堅(jiān)硬漂卵石比設(shè)計(jì)樁徑小5 cm，卵石土、砂礫土比設(shè)計(jì)樁徑小5 cm，巖層比設(shè)計(jì)樁徑小4 cm，鉆頭直徑的選取除了按上述一般情況選取外，還應(yīng)不斷根據(jù)實(shí)際鉆孔施工中擴(kuò)孔情況，對(duì)鉆頭直徑進(jìn)行調(diào)整。

2.3.3 泥漿控制

鉆孔泥漿采用膨潤(rùn)土、燒堿以及纖維素混合而制。泥漿稠度的控制指標(biāo)有泥漿相對(duì)密度和粘度，分別用比重計(jì)和粘度儀檢測(cè)。在沖擊鉆孔施工中，從泥漿制備到整個(gè)鉆孔過(guò)程中應(yīng)對(duì)泥漿稠度指標(biāo)隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)地層情況和地下水情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保泥漿護(hù)壁質(zhì)量，從而減少擴(kuò)孔。沖擊鉆孔施工中，建議將泥漿相對(duì)密度控制在1.2～1.4間，粘度控制在20 s～28 s間，其具體數(shù)據(jù)依現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。

2.3.4 鉆孔

鉆孔前先用水準(zhǔn)儀確定護(hù)筒標(biāo)高，并以此作為基點(diǎn)，按設(shè)計(jì)要求的孔底標(biāo)高計(jì)算孔深，以測(cè)繩測(cè)定孔深，孔深偏差不短于設(shè)計(jì)深度，超鉆深度不大于50 cm;孔徑用孔徑儀(檢孔器)測(cè)量，若出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象應(yīng)進(jìn)行掃孔，符合要求后方可進(jìn)行下道工序。

開(kāi)始鉆孔時(shí)，采用小沖程開(kāi)孔，使初成孔堅(jiān)實(shí)、豎直、圓順，能起導(dǎo)向作用，并防止孔口坍塌。當(dāng)鉆進(jìn)深度超過(guò)鉆頭全高加正常沖程后，方可進(jìn)行正常的沖擊鉆孔。在沖擊過(guò)程中，孔內(nèi)水位宜高于護(hù)筒底腳0.5 m以上或地下水位以上1.5 m～2 m，經(jīng)常抽渣，并注意土層的變化，在巖層變化處均應(yīng)撈取巖樣，判明巖質(zhì)，并記入記錄表中，以便與地質(zhì)斷面圖核對(duì)。同時(shí)經(jīng)常檢查泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)。

在不同的地層，采取不同的沖程，粘土層采用沖程1 m～2 m，巖石層采用3 m～5 m沖程。鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆頭起落速度宜均勻，不得過(guò)猛或驟然變速，孔內(nèi)出土不得堆積在鉆孔周?chē)ｃ@孔作業(yè)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，因故停鉆時(shí)，應(yīng)將鉆頭提出孔位，孔口加蓋。在沖擊鉆進(jìn)中取渣和停鉆后，應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)水或泥漿，保持水頭高度和泥漿比重及粘度。

2.3.5 終孔及清孔

當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)終孔標(biāo)高后，請(qǐng)監(jiān)理工程師檢查，確定終孔。采用換漿法施工，即向孔內(nèi)注入經(jīng)過(guò)泥漿處理器處理過(guò)的泥漿，換出孔底沉渣及濃度較大的泥漿。孔內(nèi)排出的泥漿手摸無(wú)2 mm～3 mm顆粒，泥漿比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17 s～20 s。

清孔完畢后，即組織監(jiān)理、主管工程師、質(zhì)檢工程師及值班技術(shù)人員共同對(duì)成孔進(jìn)行檢查，孔徑及孔形用檢孔器檢查，孔深和孔底沉渣用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)錘檢測(cè)。

2.4 鋼筋籠的制作與安裝

鋼筋籠采用在加工廠加工組裝，運(yùn)抵墩位處整體一次性吊放。鋼筋籠制作:鋼筋籠成型采用卡板成型或箍筋成型。焊接時(shí)，主筋與加強(qiáng)箍筋全部焊接，主筋內(nèi)緣保持光滑，鋼筋接頭不侵入主筋內(nèi)凈空。鋼筋籠下端墊齊，用加強(qiáng)箍筋封住。

鋼筋籠保護(hù)層:在鋼筋籠上、下端及中部每隔2 m于同一橫截面上對(duì)稱(chēng)設(shè)置八個(gè)鋼筋“耳環(huán)”及圓柱體混凝土墊塊，確保鋼筋籠與孔壁保持設(shè)計(jì)保護(hù)層距離，采用自制平車(chē)運(yùn)到工地。

鋼筋籠下放:吊入鋼筋籠時(shí)，對(duì)準(zhǔn)孔位輕放、慢放，并在籠中加設(shè)十字鋼筋撐，綁扎6 m長(zhǎng)方木，防止鋼筋籠變形。吊點(diǎn)設(shè)在距鋼筋籠頂1/3處。下放過(guò)程中，注意觀察孔內(nèi)水位情況，如有異樣，立即停止，檢查是否塌孔。

鋼筋籠定位:鋼筋籠入孔就位后，采用φ48 mm鋼管與4φ20鋼筋與護(hù)筒焊接牢固定位，防止發(fā)生掉籠或浮籠現(xiàn)象。吊筋長(zhǎng)度應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定。

2.5 混凝土灌注

鋼筋籠安裝完畢，檢查孔底沉淀情況，控制全部鉆孔樁在樁身混凝土澆筑前孔底沉渣厚度不超過(guò)100 mm。若孔底沉渣厚度不滿足這一要求，利用水封導(dǎo)管采用氣舉法進(jìn)行二次清孔。灌注樁身混凝土采用垂直導(dǎo)管提升法灌注樁身水下混凝土。

導(dǎo)管試拼:使用前試拼、試壓，并用油漆在導(dǎo)管兩側(cè)做好刻度標(biāo)記。試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5倍。

導(dǎo)管下放:導(dǎo)管拼好并試壓后，沖擊鉆機(jī)自行吊放，導(dǎo)管位置居于孔中，軸線順直，穩(wěn)步沉放，導(dǎo)管底口距孔底0.3 m～0.4 m。

混凝土灌注:首次灌注混凝土?xí)r在導(dǎo)管內(nèi)放置與導(dǎo)管直徑配套的隔水球(此時(shí)隔水球在導(dǎo)管內(nèi)浮于泥漿表面)，然后在初灌料斗底部封堵鋼板蓋，鋼板蓋上焊吊環(huán)，利用鋼絲繩與沖擊鉆吊鉤相連。待混凝土裝滿初灌斗后(確認(rèn)首批混凝土坍落度和和易性要好，且將導(dǎo)管埋入深度不小于1 m)，然后將鋼板蓋拉起，初灌混凝土壓著隔水球和泥漿快速流到孔底，形成封底混凝土，隔水球沖出導(dǎo)管由于浮力浮出泥漿面?；炷凉嘧⑦^(guò)程中控制坍落度損失，保證整根樁混凝土澆筑完成時(shí)混凝土有足夠的流動(dòng)性，確保灌注順利。水下混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，中途不得停頓，拆除導(dǎo)管的間斷時(shí)間應(yīng)盡量縮短;澆筑過(guò)程中，應(yīng)測(cè)量孔內(nèi)混凝土頂面位置并做好記錄，保證導(dǎo)管埋深2 m～6 m，導(dǎo)管埋深過(guò)多則影響灌注速度或造成塞管，拔管困難引起鋼筋籠上浮等質(zhì)量問(wèn)題，過(guò)少則易造成浮漿或泥巴夾層。當(dāng)混凝土澆筑面接近設(shè)計(jì)高程時(shí)，應(yīng)用取樣盒等容器直接取樣確定混凝土的頂面位置，保證混凝土澆筑面高出樁頂設(shè)計(jì)高程0.5 m～1 m。在澆筑過(guò)程中應(yīng)防止混凝土拌合物從漏斗頂溢出或從漏斗外掉入孔內(nèi)，泥漿內(nèi)含有水泥而變稠凝結(jié)，致使測(cè)探不準(zhǔn)確;應(yīng)注意觀察管內(nèi)混凝土下降和孔內(nèi)水位升降情況，及時(shí)測(cè)量孔內(nèi)混凝土面高度，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除。在混凝土澆筑將近結(jié)束時(shí)，由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高減小，超壓力降低，而導(dǎo)管外的泥漿及所含的渣土稠度增加，相對(duì)密度增大，此時(shí)可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使?jié)仓ぷ黜樌M(jìn)行?；炷翝仓戤?，位于地面以下及樁頂以下的護(hù)筒，應(yīng)在混凝土初凝前拔出。

2.6 成樁及樁檢

成樁:混凝土灌注面高出樁頂設(shè)計(jì)高程0.5 m～1.0 m，封樁完成。

樁檢:鉆孔樁采用小應(yīng)變方法進(jìn)行樁身無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)由專(zhuān)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行，符合TB 10218鐵路工程基樁無(wú)損檢測(cè)規(guī)程中有關(guān)規(guī)定。

鉆孔樁事故處理的方法很多，難度也較大，無(wú)論采取什么先進(jìn)的辦法處理都將對(duì)工程的進(jìn)度、質(zhì)量及施工企業(yè)的信譽(yù)帶來(lái)不可忽視的影響。因此，在鉆孔樁施工中必須做到每個(gè)工序嚴(yán)格按照施工規(guī)范操作，橋梁鉆孔灌注樁施工中遇到的問(wèn)題是多種多樣的，在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)分析歸納，對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題制定切實(shí)有效的防范措施，盡最大努力杜絕事故的發(fā)生。

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