大直徑超長灌注樁在大橋中的應(yīng)用

崔粲

【摘要】旋挖鉆孔技術(shù)具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。本文簡單介紹了大直徑超長灌注樁技術(shù)，并以實(shí)際工程為例介紹了旋挖鉆孔技術(shù)在大橋中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】大直徑超長灌注樁；旋挖；灌注砼

一、大直徑超長灌注樁

大直徑灌注樁系是指在工程現(xiàn)場，通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土、人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在孔內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土做成的樁。依照成孔方法不同，灌注樁可分沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁等幾類。鉆孔灌注樁是按成樁方法分類而定義的一種樁的類型。大直徑灌注樁屬非擠土或少量擠土樁，施工時基本無噪音、無震動、無地面隆起與側(cè)移，也無濃煙排放，因而對鄰近人們的生產(chǎn)和生活活動影響小，對周圍建筑物、路面或者地下設(shè)施等危害??；大直徑灌注樁直徑大，入土深，現(xiàn)在機(jī)具和人工挖掘都能進(jìn)入各類地基，且能把樁嵌入于各類基巖，這均是打、振、壓入式樁所不及的；大直徑灌注樁可采取擴(kuò)大底部的形式，更好地發(fā)揮樁端土的作用；大直徑灌注樁出能承受較大的豎向荷載外，由于樁身剛度比較大，能承受較大的橫向荷載，增強(qiáng)建筑物抗震能力。

大直徑超長灌注樁技術(shù)適用范于孔徑≥2000mm，孔深150m以內(nèi)的孔徑、垂直度要求較高，水上（陸地）豎向承重樁的施工。適用粘土層、砂層、礫石層、卵石層、巖層等地層。

大直徑超長灌注樁施工技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

（1）大直徑鉆孔樁根據(jù)樁徑、樁長、地質(zhì)條件、水文情況等諸多因素來選擇鉆機(jī)的型號、扭矩及鉆具的各項(xiàng)參數(shù)。一般在地層強(qiáng)度較高、鉆孔深度較深地質(zhì)情況較復(fù)雜則選用較大型號鉆機(jī)。

（2）在陸地上施工時，其泥漿循環(huán)可在陸地開挖泥漿溝和泥漿池，護(hù)筒的埋設(shè)只受表層不穩(wěn)定土層影響。而在在水上施工時，需搭設(shè)平臺。護(hù)筒的埋設(shè)較深，既要保重平臺的穩(wěn)定又要保證鉆孔壁的安全。

（3）成孔過程泥漿的循環(huán)方法可分正循環(huán)和反循環(huán)泵，而反循環(huán)又可分泵吸反循環(huán)和氣舉反循環(huán)兩種。

（4）大直徑鉆孔樁泥漿的作用主要為：①保護(hù)壁，②懸浮鉆渣③冷卻鉆具；大口徑成孔對泥漿質(zhì)量要求很高，一般檢測指標(biāo)有：①相對密度，②粘度，③含砂率，④膠體率等。

（5）在江上或海上作業(yè)時，材料供應(yīng)和正常施工不可避免的要受到潮汐、風(fēng)浪、季節(jié)性的影響，另由于平臺的局限性需在平臺配制專門的泥漿箱或利用護(hù)筒的連接作為泥漿池或泥漿循環(huán)管。

二、大直徑超長灌注樁在大橋中的應(yīng)用

（一）工程概況

新建張家口至唐山鐵路公鐵立交工程DK216+701公路大橋主線全長0.13km，匝道橋梁全長0.149km，樁基礎(chǔ)12棵，2.0米大直徑樁基12棵，主要位于主線左右幅的第0、1、2、3號墩，其主線跨徑（35+60+35）米的的預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁處，總計樁基12棵，樁基深35m，樁基直徑2.0米，樁基較深，直徑較大。

（二）施工方案比選

方案一：采用沖擊鉆施工

沖擊鉆也可以成孔，但其存在兩個缺點(diǎn)，第一施工周期較長，由于大直徑樁基均為跨在建鐵路主墩，且均處在路基邊坡，施工場地較狹小，每個墩最多能容納2臺沖擊鉆同時施工。正常情況下一臺沖擊鉆成樁需7個工作日，則每個墩樁基施工需14個工作日，也增加了施工的安全隱患。第二沖擊鉆施工成本較高，平均每米單價約為400元。

方案二：旋挖鉆機(jī)成孔

旋挖鉆機(jī)有成樁速度快，施工成本低等顯著特點(diǎn)，但對地質(zhì)條件也有較高要求。一般適合于土質(zhì)地層，對地基承載力也有一定的要求，一般情況下大于500kpa，但對小于80kpa的軟土底層使用旋挖鉆機(jī)也很容易塌孔甚至存在埋鉆危險。本橋橋墩地質(zhì)情況完全符合旋挖鉆施工要求，但是對鉆機(jī)選型上要特別考慮。對環(huán)境保護(hù)要求也較高，護(hù)壁用的泥漿循環(huán)和排放也需妥善處理。

根據(jù)對沖擊鉆和旋挖鉆機(jī)施工特點(diǎn)的比選，雖然使用旋挖鉆機(jī)施工有需要解決的問題，但通過一定的方案優(yōu)化可以很好的解決這些問題，而且旋挖鉆機(jī)施工有明顯的施工速度快、工期短、成本低等特點(diǎn)，故可采用旋挖鉆機(jī)作為樁基施工機(jī)具。

（三）施工技術(shù)要點(diǎn)

1、鉆機(jī)類型選擇

根據(jù)設(shè)計要求，為保證鉆機(jī)的垂直度及樁徑，選用Q-250型大口徑工程鉆機(jī)，該鉆機(jī)扭矩大（扭矩為117.6kN.m），φ325mm厚壁鉆桿；加強(qiáng)鉆塔結(jié)構(gòu)、天車及游動滑車；在水龍頭上添加了導(dǎo)向裝置，以保證開孔垂直度。鉆頭采用四翼板雙護(hù)圈刮刀鉆頭，錐形角120°，前角30°，上下導(dǎo)向圈間距2.0m。該鉆頭穩(wěn)定性好，剛度大，在鉆進(jìn)過程中，不產(chǎn)生移動和搖晃。

2、護(hù)筒埋設(shè)

為固定樁位、導(dǎo)向鉆頭、隔離水、保護(hù)孔口及提高內(nèi)水位，增加對孔壁的靜壓力以防坍塌，應(yīng)于鉆孔前埋設(shè)護(hù)筒?？卓谧o(hù)筒采用鋼板制作，內(nèi)徑比設(shè)計樁徑大200MM，護(hù)筒高度宜高出地面0.3M，水中施工護(hù)筒高出水面1M并高出筑島面0.3M。底部入土深度不小于3M，穿過淤泥層進(jìn)入圓礫卵石層。其位置坐標(biāo)垂直度和高程由全站儀控制，護(hù)筒垂直下沉，頂面中心與設(shè)計樁位偏差不得超過50MM，豎直線傾斜不大于1%。

3、鉆機(jī)就位及鉆孔

該工程鉆機(jī)采用了履帶式旋挖鉆機(jī)，可自行到達(dá)另一施工地點(diǎn)。因地表土比較松散，在施工前先由鉆機(jī)靠自重進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)完成后再鋪設(shè)厚度為20mm的鋼板，有效地防止了鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中的位移或沉陷。鉆機(jī)就位完成后，用全站儀穿線法定出樁中心位臵，并將鉆機(jī)的鉆頭準(zhǔn)確地對準(zhǔn)中心點(diǎn)進(jìn)行定位，通過鉆機(jī)自身的數(shù)控系統(tǒng)，較好地控制了在鉆進(jìn)過程中的傾斜度及孔位偏差，但操控系統(tǒng)不足的地方就是測量孔深不準(zhǔn)確，在驗(yàn)孔時一般控制在大于計算孔深0.3-1.0m的范圍內(nèi)，因此在鉆孔接近設(shè)計標(biāo)高時，應(yīng)用測量繩進(jìn)行校正，防止鉆孔深度過淺而不滿足設(shè)計孔深，或鉆孔深度超深而浪費(fèi)混凝土。

鉆機(jī)定位完成后，鉆孔作業(yè)采用減壓鉆進(jìn)開始進(jìn)行鉆孔。本工程地質(zhì)調(diào)教較復(fù)雜，穿越多層土層，鉆孔時應(yīng)根據(jù)不同土層選擇與之相適應(yīng)的進(jìn)尺和轉(zhuǎn)速。對于黏土層，采用抵擋慢速、優(yōu)質(zhì)泥漿、大泵量鉆進(jìn)的方法鉆進(jìn)，對于細(xì)砂層采用輕壓、低檔慢速、大泵量、稠泥漿鉆進(jìn)，每小時進(jìn)尺不大于0.5m，一面孔壁不穩(wěn)定，發(fā)生局部擴(kuò)孔或局部塌孔，并充分浮渣、排渣，以防買鉆現(xiàn)象。護(hù)筒底口和不同地層交界處附近，采用低檔慢速、小進(jìn)尺鉆進(jìn)，防止擴(kuò)孔、塌孔和偏斜孔，每小時進(jìn)尺不大于0.5m。鉆進(jìn)時應(yīng)先慢后快，待導(dǎo)向部分全部進(jìn)入地層后方可快速鉆進(jìn)。

4、連續(xù)砼灌注

考慮到樁徑較大，樁長較長，完成水下混凝土的灌注的樁基混凝土頂面標(biāo)高比設(shè)計高1.5m以上，以保證樁頭混凝土質(zhì)量。

砼灌注注意事項(xiàng)：（1）首批砼一定要夠數(shù)量，以滿足灌注后導(dǎo)管埋入砼面1.0m以上的要求，灌注后及時測量砼面的高度，以確定首批砼埋管深度，如不符合要求，則立即使用空壓機(jī)通過導(dǎo)管吸去已灌注砼，準(zhǔn)備好后重新灌注。（2）在砼灌注過程中，設(shè)專人測量孔深，準(zhǔn)確掌握砼面上升高度，以便嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深在2.0～6.0m之間，防止埋管過深，上層部分砼初凝，導(dǎo)管提不起來的事件發(fā)生，同時作好砼灌注記錄備查。（3）由試驗(yàn)人員值班，確保砼拌和按監(jiān)理工程師認(rèn)可的配合比拌制，經(jīng)常抽查砼工作性指標(biāo)，嚴(yán)禁將不合格的砼灌注入孔。（4）提升降落導(dǎo)管時，動作要慢，以免鉤掛鋼筋籠或提空導(dǎo)管。提管時利用汽車吊或履帶吊提管。

參考文獻(xiàn)

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[2]馬占生，劉恒.淺析超大直徑、超深樁基中回旋鉆與沖擊鉆聯(lián)合施工的技術(shù)[J].科技信息，2014年11期.