淺談衙白鐵路鳳凰山特大橋鉆孔樁基礎(chǔ)施工

尹松久

摘 要：本文結(jié)合衙白鐵路鳳凰山特大橋鉆孔樁基礎(chǔ)施工實(shí)踐，就特大橋鐵路橋梁鉆孔樁基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技術(shù)控制進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁；鉆孔樁施工；關(guān)鍵環(huán)節(jié)；技術(shù)控制

新建鐵路衙門廟至白音諾爾線位于內(nèi)蒙古赤峰市巴林左旗境內(nèi)，線路全長(zhǎng)94.5 km。其中ZH-02標(biāo)線路長(zhǎng)36.12km，其中，鳳凰山特大橋全長(zhǎng)575.28米，現(xiàn)就鉆孔樁基礎(chǔ)施工進(jìn)行闡述。

根據(jù)地質(zhì)情況，采用沖擊反循環(huán)鉆機(jī)和沖擊鉆成孔。工藝流程：施工準(zhǔn)備→樁位放線→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位、對(duì)中→鉆進(jìn)、掏渣→清孔→成孔檢查→安放鋼筋籠→下導(dǎo)管→灌注砼前的準(zhǔn)備工作→鉆機(jī)移位→汽車吊就位→灌注水下砼→拆、拔護(hù)筒→清理樁頭

1 施工準(zhǔn)備

施工前要探明和清除樁位處的地下障礙物。

2 埋設(shè)護(hù)筒

采用鋼護(hù)筒，鋼板壁厚6～8mm，高度為4m，做成整體圓形，在護(hù)筒上、下端和中部的外側(cè)各焊一道加勁肋。護(hù)筒埋深3.5m，護(hù)筒頂高出地面50cm，埋設(shè)時(shí)將護(hù)筒周圍0.5m～1.0m范圍內(nèi)土挖除，分層夯填粘土至護(hù)筒底0.5m以下。

在砂性土和流塑淤泥質(zhì)粘土中鉆進(jìn)時(shí)護(hù)筒長(zhǎng)度根據(jù)其埋深和厚度適當(dāng)增加，對(duì)洞高較大且無(wú)充填或填充薄弱的地下空洞，采用套筒跟進(jìn)的方法，確保無(wú)塌孔現(xiàn)象。

3 泥漿配制

一般可選塑性指數(shù)大于25，粒徑小于0.005mm顆粒含量多于總量50%的粘土制漿。如當(dāng)?shù)厝鄙龠m宜的粘土?xí)r，可用略差的粘土，并摻入30%的塑性指數(shù)大于25的粘土。所有粘土中不應(yīng)含有石膏、石灰或鈣鹽類化合物。鉆孔施工時(shí)隨著孔深的增加向孔內(nèi)及時(shí)、連續(xù)地補(bǔ)漿，維持護(hù)筒內(nèi)應(yīng)有的水頭，防止孔壁坍塌。

4 沖擊反循環(huán)鉆機(jī)成孔

4.1 成孔工藝

開挖時(shí)應(yīng)先在孔內(nèi)灌注泥漿，采用小沖程，使成孔堅(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)鉆頭全高加沖程，且超過(guò)護(hù)筒底腳以下2m～4m后，方可進(jìn)行正常的沖擊。

鉆進(jìn)過(guò)程中，必須勤松繩、適量松繩，防止打空錘；勤抽渣，使鉆頭經(jīng)常沖擊新鮮地層。每次松繩量：松軟土層為5cm～8cm，密實(shí)堅(jiān)硬土層為3cm～5cm。

沖程應(yīng)根據(jù)土層情況而定，堅(jiān)硬土石層采用高沖程（100cm）；較軟土層采用中沖程（75cm）；在易坍塌地層宜用小沖程，并應(yīng)相應(yīng)提高泥漿的粘度和相對(duì)密度。

被沖擊破碎的鉆渣，少部分和泥漿一起被擠進(jìn)孔壁，大部分靠反循環(huán)泥漿泵將鉆渣清除出孔外。清渣必須按時(shí)，一般密實(shí)堅(jiān)硬土層每小時(shí)純鉆進(jìn)小于5cm～10cm、松軟地層每小時(shí)純鉆進(jìn)小于15cm～30cm時(shí)，應(yīng)進(jìn)行清渣?；蛎窟M(jìn)尺0.5m～1.0m時(shí)清渣一次，每次清至泥漿內(nèi)含渣顯著減少時(shí)為止。在初鉆孔階段，為使鉆渣擠入孔壁，可待鉆進(jìn)4m～5m后再清渣。

4.2 成孔檢查

檢查內(nèi)容包括：孔徑和孔形檢測(cè)、孔深和孔底沉渣檢測(cè)、樁孔垂直度檢測(cè)及樁位檢測(cè)。

4.3 清孔

成孔后，更換清底鉆頭，進(jìn)行清底，并測(cè)定孔深；

清孔泥漿相對(duì)密度宜控制在1.10～1.25，粘度22～26s，含砂率小于6%；

清孔采用泵吸或氣舉反循環(huán)方法，孔底沉渣應(yīng)符合規(guī)定要求。

5 沖擊鉆機(jī)成孔

鉆機(jī)就位，泥漿稠度滿足護(hù)壁要求和孔壁壓力，當(dāng)泥漿量和泥漿的技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求時(shí)開始鉆進(jìn)。

開始鉆進(jìn)要緩慢，采用小沖程鉆進(jìn)，待通過(guò)護(hù)筒底口后方可正常鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程中要注意取樣，根據(jù)地層情況及時(shí)調(diào)整沖程、泥漿稠度，在通過(guò)堅(jiān)硬密實(shí)卵石層或基巖漂石之類的土層時(shí)采用高沖程；在通過(guò)松散砂、礫類土或卵石夾土層時(shí)采用中沖程；在易坍孔或流砂地段采用小沖程，并提高泥漿的稠度和相對(duì)密度。在通過(guò)漂石或巖層，如表面不平整，先投入粘土、小片石，將表面墊平，再用十字形鉆錐進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)，防止斜孔彎孔。

6 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠由鋼筋加工場(chǎng)集中加工、整體吊裝入孔。

制作時(shí)，按設(shè)計(jì)尺寸做好加強(qiáng)箍筋，標(biāo)出主筋的位置。把主筋擺放在平整的工作平臺(tái)上，并標(biāo)出加強(qiáng)筋的位置。焊接時(shí)，使加強(qiáng)筋上任一主筋的標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)主筋中部的加強(qiáng)筋標(biāo)記，扶正加強(qiáng)筋，并用木制直角板校正加強(qiáng)筋與主筋的垂直度，然后點(diǎn)焊。在一根主筋上焊好全部加強(qiáng)筋后，用機(jī)具或人轉(zhuǎn)動(dòng)骨架，將其余主筋逐根照上法焊好，然后吊起骨架放于支架上，套入盤筋，按設(shè)計(jì)位置布置好螺旋筋并綁扎于主筋上，點(diǎn)焊牢固。

鋼筋籠在運(yùn)輸過(guò)程中要采取有效措施防止鋼筋籠變形。鋼筋籠制作完成后， 骨架安裝采用汽車吊，為了保證骨架起吊時(shí)不變形，對(duì)于長(zhǎng)骨架，起吊前應(yīng)在加強(qiáng)骨架內(nèi)焊接三角支撐，以加強(qiáng)其剛度。采用兩點(diǎn)吊裝時(shí)，第一吊點(diǎn)設(shè)在骨架的下部，第二點(diǎn)設(shè)在骨架長(zhǎng)度的中點(diǎn)到上三分點(diǎn)之間。對(duì)于長(zhǎng)骨架，起吊前應(yīng)在骨架內(nèi)部臨時(shí)綁扎兩根杉木桿以加強(qiáng)其剛度。起吊時(shí)，先提第一點(diǎn)，使骨架稍提起，再與第二吊同時(shí)起吊。待骨架離開地面后，第一吊點(diǎn)停吊，繼續(xù)提升第二吊點(diǎn)。隨著第二吊點(diǎn)不斷上升，慢慢放松第一吊點(diǎn)，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊點(diǎn)，檢查骨架是否順直，如有彎曲應(yīng)整直。當(dāng)骨架進(jìn)入孔口后，應(yīng)將其扶正徐徐下降，嚴(yán)禁擺動(dòng)碰撞孔壁。然后，由下而上地逐個(gè)解去綁扎杉木桿的綁扎點(diǎn)及鋼筋十字支撐。當(dāng)骨架下降到第二吊點(diǎn)附近的加強(qiáng)箍接近孔口，可用木棍或型鋼（視骨架輕重而定）等穿過(guò)加強(qiáng)箍筋的下方，將骨架臨時(shí)支承于孔口，孔口臨時(shí)支撐應(yīng)滿足強(qiáng)度要求。將吊鉤移到骨架上端，取出臨時(shí)支承，將骨架徐徐下降，骨架降至設(shè)計(jì)標(biāo)高為止。將骨架臨時(shí)支撐于護(hù)筒口，再起吊第二節(jié)骨架，使上下兩節(jié)骨架位于同直線上進(jìn)行焊接，全部接頭焊好后就可以下沉入孔，直至所有骨架安裝完畢。

骨架最上端定位，由測(cè)定的孔口標(biāo)高來(lái)計(jì)算定位筋的長(zhǎng)度，并反復(fù)核對(duì)無(wú)誤后再焊接定位。在鋼筋籠上拉上十字線，找出鋼筋籠中心，根據(jù)護(hù)樁找出樁位中心，鋼筋籠定位時(shí)使鋼筋籠中心與樁位中心重合。

然后在定位鋼筋骨架頂端的頂?shù)跞ο旅娌迦雰筛叫械墓ぷ咒摶虿垆?，在護(hù)筒兩側(cè)放兩根平行的枕木（高出護(hù)筒5cm左右），并將整個(gè)定位骨架支托于枕木上。

7 灌注水下混凝土

澆筑水下混凝土必須做好準(zhǔn)備工作，確保澆筑水下混凝土?xí)r間≯8小時(shí)。

導(dǎo)管采用專用的卡口式導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)徑25cm，分節(jié)長(zhǎng)3m，最下節(jié)長(zhǎng)6m。導(dǎo)管制作要堅(jiān)固、內(nèi)壁光滑、順直、無(wú)局部凹凸。各節(jié)導(dǎo)管內(nèi)徑大小一致，偏差≯±2mm。

下放過(guò)程中應(yīng)保持導(dǎo)管位置居中，軸線順直，逐步沉放。澆筑首盤混凝土?xí)r，導(dǎo)管底部至孔底距離控制在35～40cm。

澆筑水下混凝土之前，再次檢測(cè)孔底泥漿沉淀厚度，如沉渣厚度大于5cm或10cm時(shí)，必須對(duì)孔內(nèi)進(jìn)行二次清孔，確?？椎壮猎穸确弦?guī)定要求。澆筑前，先射水或壓氣3～5min，將孔底沉渣沖翻攪動(dòng)。

采用砍球法澆筑水下混凝土，首盤混凝土需用量由計(jì)算確定，保證首批混凝土澆筑后導(dǎo)管埋入混凝土中的深度≮1m，并能填充導(dǎo)管底部間隙。澆筑時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)管口應(yīng)埋入先前澆筑的混凝土內(nèi)至少1.5m，防止泥漿沖入管內(nèi)，但不得大于5m。

完成首批封底混凝土后，6m3儲(chǔ)料斗換成2m3儲(chǔ)料斗，采用混凝土輸送車直接澆筑混凝土，以加快水下混凝土的澆筑速度。

澆筑過(guò)程中經(jīng)常量測(cè)孔內(nèi)混凝土面的上升高度，并適時(shí)緩慢平穩(wěn)提升，逐級(jí)快速拆卸導(dǎo)管，并在每次起升導(dǎo)管前，探測(cè)一次管內(nèi)混凝土面高度。

混凝土澆筑開始后，應(yīng)快速連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。混凝土澆筑標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出1m以上，多余部分在承臺(tái)施工前鑿除，確保樁頭無(wú)松散層。

8 樁基檢測(cè)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在監(jiān)理工程師在場(chǎng)的情況下，對(duì)樁的完整性嚴(yán)格按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行檢測(cè)；并委托有資質(zhì)的單位，按要求進(jìn)行靜載抗壓試驗(yàn)或全長(zhǎng)鉆孔取樣試驗(yàn)。

9 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了嚴(yán)格的技術(shù)控制，衙白鐵路鳳凰山特大橋鉆孔樁基礎(chǔ)施工合格率100%，完全滿足了設(shè)計(jì)要求。