公路橋梁鉆孔灌注樁施工工藝的控制方案研究

摘 要：公路橋梁施工的前期步驟為下部結(jié)構(gòu)的施工，而樁基施工更是下部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。以重慶三環(huán)高速公路銅梁至永川段為研究對象，通過合同圖紙?zhí)峁┑牡刭|(zhì)柱狀圖及當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文資料表明，本合同適宜采用旋挖成孔、水泥混凝土灌注樁施工。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；鉆孔灌注樁；施工

1 工程概況

重慶三環(huán)高速公路銅梁至永川段位于重慶市銅梁縣、大足縣、永川區(qū)境內(nèi)。重慶三環(huán)高速公路是《重慶市高速公路網(wǎng)規(guī)劃》（2003～2020）“三環(huán)、十射、三聯(lián)”的重要組成部分，有著環(huán)接重慶市各條對外高速公路的重要作用。整個(gè)工程段落中，橋涵比例占據(jù)較大，沿線地層均為沉積巖層，出露地層巖性以侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組泥巖、砂巖為主，根據(jù)地質(zhì)情況，本工程選擇采用山河智能SWDM22型鉆機(jī)進(jìn)行施工。

2 鉆孔前期準(zhǔn)備

2.1 機(jī)械設(shè)備及人員組織

鉆孔灌注樁是一項(xiàng)工序較多，技術(shù)要求較高，工作量較大，并需要在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)連續(xù)完成的隱蔽性工程，施工人員的技術(shù)素質(zhì)與經(jīng)驗(yàn)及操作人員的熟練程度則是直接影響成樁質(zhì)量、鉆孔事故發(fā)生率的主要因素。

2.2 資料準(zhǔn)備

為確保復(fù)雜地形下的鉆孔質(zhì)量和工期，規(guī)范和指導(dǎo)施工實(shí)踐，各作業(yè)點(diǎn)一旦進(jìn)場后，首先要著手鉆孔灌注樁資料的準(zhǔn)備，制定研究出切實(shí)可行，符合當(dāng)?shù)氐匦?、地質(zhì)特點(diǎn)的施工技術(shù)方案，制定該橋的施工組織設(shè)計(jì)及開工報(bào)告的準(zhǔn)備，在試驗(yàn)報(bào)驗(yàn)上，首先落實(shí)砂、石、水泥、鋼材的貨源，對原材料進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)要求試配砼配比供施工時(shí)使用。

2.3 測量放樣

主要對平面控制測量與高程控制測量。

1）施工開始前對所有的導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的復(fù)測，導(dǎo)線點(diǎn)的復(fù)測采用附合導(dǎo)線。

2）對復(fù)測合格的導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行必要的加固保護(hù)措施。

3）對橋位附進(jìn)行導(dǎo)線、水準(zhǔn)點(diǎn)加密時(shí)將點(diǎn)位沿兩側(cè)布置。

4）對加密后的導(dǎo)線點(diǎn)聯(lián)測確定坐標(biāo)。

5）水準(zhǔn)點(diǎn)的加密原則上設(shè)于橋位附近安全處，并便于觀測，并進(jìn)行全線聯(lián)測平差后確定點(diǎn)位高程。

6）對加密后的導(dǎo)線點(diǎn)設(shè)立護(hù)樁。

2.4 場地選擇

1）場地選擇在橋位附近，布置好臨時(shí)施工便道及設(shè)施，硬化場地，文明施工。

2）材料堆放要整齊，水泥下面要架空，并墊以油毛氈，上面覆蓋彩布，鋼材要架空，上面要覆蓋以防生銹。

2.5 護(hù)筒制作與埋設(shè)

護(hù)筒主要作用是鉆孔定位，導(dǎo)向以及保護(hù)孔口，同時(shí)隔離地面水和保持孔內(nèi)水位高出地下水位，維護(hù)孔壁不致坍塌，是鉆孔灌注樁不可缺少的設(shè)備。

水中護(hù)筒的埋設(shè)采用沉壓法。

2.6 泥漿的配制與循環(huán)

泥漿的主要作用是提高靜水壓力，保護(hù)孔壁，通過泥漿的循環(huán)把鉆渣清出孔外，減少沉渣。陸上鉆孔直接于橋墩（臺）一側(cè)挖泥漿池，設(shè)置制漿池、儲(chǔ)漿池、沉淀池，各泥漿池間用循環(huán)槽連接。

3 成孔與清孔工藝

3.1 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)安裝就位用吊車配合，安裝現(xiàn)場必須由機(jī)長負(fù)責(zé)指揮，確保安裝正確、安全。

鉆機(jī)安裝與調(diào)試：

1）由吊車（或自身）將鉆機(jī)底盤移至孔口位置，用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量 以調(diào)整底盤，并測量其頂面高程，做好記錄。

2）孔內(nèi)放入泥漿，提升鉆頭試運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查鉆架的穩(wěn)定性。

3）檢查循環(huán)系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)是否正常運(yùn)行。

4）掛牌準(zhǔn)備施工，牌上必須標(biāo)明機(jī)號、樁位，地質(zhì)柱狀圖及相應(yīng)的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)。

3.2 鉆孔

本工程鉆孔工藝采用正循環(huán)回旋鉆孔工藝，鉆孔時(shí)，先啟動(dòng)泥漿泵和轉(zhuǎn)盤，使其空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待泥漿輸進(jìn)鉆孔中一定數(shù)量后，再開始正式鉆進(jìn)。當(dāng)鉆到一定深度后，按不同的土質(zhì)情況，采用不同轉(zhuǎn)速和不同的鉆進(jìn)速度。

3.3 清孔

在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)立即進(jìn)行終孔綜合檢查并報(bào)監(jiān)理工程師復(fù)檢，監(jiān)理工程師簽字后即停止鉆進(jìn)并進(jìn)行清孔。

清孔過程中，必須保持孔內(nèi)水頭，防止塌孔。

4 灌注樁的成樁工藝

4.1 鋼筋籠的制作與吊裝入孔

鋼筋籠的分段數(shù)量應(yīng)盡量減少，以縮短鋼筋籠的焊接時(shí)間，鋼筋籠分段數(shù)量的多少應(yīng)根據(jù)樁長和現(xiàn)場吊裝能力的綜合因素決定。

4.2 導(dǎo)管質(zhì)量必須符合規(guī)范要求，導(dǎo)管使用前進(jìn)行水密、承壓和接頭抗壓試驗(yàn)。

4.3 砼灌注

復(fù)測孔底沉淀，必要時(shí)利用已接好的導(dǎo)管以壓縮空氣進(jìn)行二次清孔，確保沉淀厚度小于圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。砼第一次灌入后，導(dǎo)管埋入深度不得小于1m。灌注開始后，應(yīng)緊湊地連續(xù)地進(jìn)行，嚴(yán)禁中斷。灌注結(jié)束時(shí)，樁頂實(shí)際灌注高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)高程50cm以上，以保證鑿除浮漿層后樁頭砼的質(zhì)量。

4.4 成樁質(zhì)量控制要求

1）孔的中心位置：任何方向偏差不大于5cm。

2）樁長：應(yīng)不小于設(shè)計(jì)樁長。

3）傾斜度：不大于1/100。

4）砼質(zhì)量：砼試塊試壓合格，樁體完整。

5 鉆進(jìn)過程中事故的預(yù)防和處理

由于水文地質(zhì)條件的影響或操作不當(dāng)，會(huì)造成鉆孔事故，有些事故不但造成經(jīng)濟(jì)上的損失，而且直接影響施工進(jìn)度和安全，必須給予足夠的重視。

常見的鉆孔事故有坍孔、孔內(nèi)漏水等，現(xiàn)分述如下：

5.1 坍孔

1）坍孔的征兆：鉆孔內(nèi)水位突然下降，孔口常冒細(xì)密的水泡。鉆進(jìn)中，鉆具接觸坍陷，就會(huì)出現(xiàn)長時(shí)間不進(jìn)尺或進(jìn)尺很慢，而鉆機(jī)負(fù)荷卻明顯增加，發(fā)生異響，甚至鉆頭被埋住而無法運(yùn)轉(zhuǎn)。

2）坍落的原因

①泥漿比重不夠，護(hù)壁不可靠。

②水頭高度不夠。

③護(hù)筒埋深不夠，孔口坍塌。

④在提住鉆頭鉆進(jìn)的情況下，鉆頭轉(zhuǎn)速過快或空轉(zhuǎn)時(shí)間過久。

5.2 鉆孔漏水

漏水原因

1）在透水性強(qiáng)的砂礫或流砂土層中，過稀的泥漿向孔壁外的漏失很大。

2）埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，回填土夯實(shí)不夠，或埋置太淺，護(hù)筒腳漏水。

6 砼澆筑中事故的處理和預(yù)防

6.1 導(dǎo)管漏水

在灌注砼的過程中發(fā)生時(shí)，應(yīng)立即召開現(xiàn)場三結(jié)合會(huì)議，查明事故原因，研究處理方法，及時(shí)進(jìn)行處理。主要的事故有以下幾種：

由于組裝時(shí)未擰緊導(dǎo)管法蘭螺栓，致使法蘭接觸不密合；或因灌注砼時(shí)導(dǎo)管憋氣將接頭橡皮墊擠開；或因?qū)⑻嵘龑?dǎo)管的鋼絲繩系于最上面一節(jié)導(dǎo)管，提升時(shí)法蘭受拉，這些原因都會(huì)造成導(dǎo)管漏水。發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管漏水，應(yīng)及時(shí)查明原因。堵塞漏洞或更換漏水的導(dǎo)管節(jié)。

6.2 卡管

砼堵塞在導(dǎo)管內(nèi)下不去叫做卡管。原因有下列幾種：

1）砼坍落度太小，流動(dòng)性差，并且夾有大粒徑石料。

2）砼拌和不均勻，運(yùn)輸中嚴(yán)重離析。

3）導(dǎo)管漏水，砼受水沖洗后，粗骨料集中在一處而卡住。

4）砼在導(dǎo)管中停留過久。

5）隔水栓卡在導(dǎo)管中，使砼下不去。

6.3 斷樁

泥漿或泥漿與水泥砂漿混合物把灌注的上下兩段砼隔開，使砼變質(zhì)或截面積受損，成為斷樁。斷樁是嚴(yán)重的質(zhì)量事故，不作妥善處理，樁不能使用。因此，灌注時(shí)要十分注意防止斷樁。斷樁的常見原因有以下幾種：

1）灌注時(shí)間長，表層砼失去流動(dòng)性。

2）導(dǎo)管提升過猛。

3）測深不準(zhǔn)。

4）當(dāng)砼卡管或嚴(yán)重漏水，拔出導(dǎo)管處理故障后，未將已灌注的砼土徹底清除就恢復(fù)灌注也形成斷樁。

7 質(zhì)量保證措施

7.1 建立健全質(zhì)量管理網(wǎng)絡(luò)

7.2 確保質(zhì)量工作的要求

1）提出質(zhì)量、工期要求，從技術(shù)上、設(shè)備上、人員配置上滿足施工的要求。

2）建立施工方案審批制度，選擇合理的施工方案。

3）建立質(zhì)量體制。在施工中指定專人對工序的質(zhì)量負(fù)責(zé)。

4）控制原材料的質(zhì)量。

5）施工前的質(zhì)量控制

6）施工中的質(zhì)量控制

7）工藝控制，對關(guān)鍵工藝嚴(yán)格把關(guān)。

8）工程測量控制，采用三級控制制度。

8 結(jié)論

通過上文對鉆孔灌注樁施工的詳細(xì)論述，工程質(zhì)量的關(guān)鍵在于精心組織，合理安排，嚴(yán)抓質(zhì)量，確保安全，只有這樣才能保證整個(gè)工程良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》[S] （JTG T F50-2011）

[2]傅光耀，何穎成；《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂內(nèi)容的分析與理解[J]；四川建筑科學(xué)研究；2004（3）

[3]周仲其.鉆孔灌注樁施工工藝[J].山西建筑，2004，30（20）：61-62.

作者簡介

索勇（1981—），男，職稱：助理工程師、現(xiàn)工作單位：中交四公局，單位所在地：北京。