談混凝土鉆孔灌注樁施工工藝

王 天 榮

(太原市市政工程總公司，山西 太原　030002)

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談混凝土鉆孔灌注樁施工工藝

王 天 榮

(太原市市政工程總公司，山西 太原030002)

以太原市濱河西路南延道路文源橋跨線工程為例，從施工準(zhǔn)備、埋設(shè)護(hù)筒、鉆孔、混凝土灌注等方面，介紹了鉆孔灌注樁的施工工藝，并針對施工過程中出現(xiàn)的塌孔、縮徑、導(dǎo)管進(jìn)水等問題，提出了具體的解決措施。

跨線橋，鉆孔灌注樁，鋼筋籠，導(dǎo)管

0　引言

受承載力要求和地質(zhì)情況的影響，橋梁通常用樁基作為基礎(chǔ)。樁基中靠摩擦力作用的為摩擦樁，進(jìn)入持力層的為端承樁。按照施工方法分為預(yù)制樁和灌注樁兩大類，由于灌注樁工藝簡單、適應(yīng)于各種地層，所以較為常用。灌注樁的成孔方法有干作業(yè)成孔、泥漿護(hù)壁成孔、套管成孔、人工挖孔等。

1　工程概況

濱河西路南延道路工程起點(diǎn)為迎賓路，終點(diǎn)為清徐清東路，全長約18.87 km，規(guī)劃紅線寬51.5 m。其中道路性質(zhì)為加強(qiáng)型城市主干路，設(shè)計(jì)車速60 km/h。全線共設(shè)置中小橋11座(清水河橋、柳子沙溝橋、南峪河橋、天龍山路跨線橋、文源路跨線橋等)，其中文源路跨線橋工程，文源路上跨濱河西路，根據(jù)濱河西路斷面布置，同時(shí)兼顧已實(shí)施的管線位置，橋梁采用(19+20)m簡支空心板橋，橋梁總長43.85 m(含耳墻)，寬25 m，右前夾角94°。上部結(jié)構(gòu)為后張法預(yù)應(yīng)力空心板，板厚95 cm。下部結(jié)構(gòu)橋墩采用樁柱式橋墩，橋臺(tái)采用一字形薄壁橋臺(tái)配樁基。橋墩樁直徑1.5 m、長54 m，橋臺(tái)樁直徑1 m、長59 m，全橋灌注樁共計(jì)29根、1 686 m。

2　鉆孔灌注樁施工工藝

1)準(zhǔn)備工作。熟悉施工圖紙和施工規(guī)范，全面理解設(shè)計(jì)意圖。由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)安全交底，并校核設(shè)計(jì)樁位數(shù)據(jù)無誤后，用全站儀進(jìn)行樁位坐標(biāo)放樣。平整并壓實(shí)場地，接通電源、水源，修筑施工便道，以保證施工車輛行駛。在合適位置修筑泥漿池，要保證施工中泥漿的重復(fù)利用。由地質(zhì)報(bào)告得出樁基施工位置地質(zhì)為雜填土、其下有細(xì)中砂和粉質(zhì)粘土，為保證鉆孔質(zhì)量及鉆孔速度，施工中采用的鉆孔機(jī)械為旋挖鉆機(jī)。

2)埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒有保證樁位、提高水位和保護(hù)孔口等作用，因而埋設(shè)時(shí)，要有十字控制線對中找平。本工程采用鋼護(hù)筒，直徑比樁徑大20 cm。在護(hù)筒四周50 cm寬范圍內(nèi)將原狀土挖除，回填夯實(shí)粘性土，當(dāng)護(hù)筒底為砂性土?xí)r，護(hù)筒底50 cm亦應(yīng)換粘性土，以防護(hù)筒漏水造成塌孔。護(hù)筒頂面應(yīng)高出地面20 cm～30 cm，當(dāng)水下混凝土灌注完成后，即可將護(hù)筒拔出。

3)鉆孔。在砂類土層鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)該采用高質(zhì)量的泥漿護(hù)壁。高質(zhì)量的泥漿護(hù)壁材料采用膨潤土(8%～12%水重)，Na2CO3(0.1%～0.4%孔中的泥漿)，高質(zhì)量泥漿需通過試驗(yàn)確定，其性能指標(biāo)：膠體率不小于98%，泥皮厚小于2 mm，比重是1.1～1.2，酸堿度pH=8～10。

原則上是一個(gè)墩或一個(gè)臺(tái)，取一根樁的土樣，土樣每2 m取一次，樣本與圖紙核對，發(fā)生變化時(shí)，取好樣品裝入塑料袋中并編號(hào)，應(yīng)通知甲方代表和駐地監(jiān)理。

鉆孔是關(guān)鍵工序，在施工中必須嚴(yán)格按照操作要求進(jìn)行，才能保證成孔質(zhì)量。首先要注意開孔質(zhì)量，為此必須對好中線及垂直度，并壓好護(hù)筒。鉆孔的順序也應(yīng)事先規(guī)劃好，既要保證下一個(gè)樁孔的施工不影響上一個(gè)樁孔，又要使鉆機(jī)的移動(dòng)距離不要過遠(yuǎn)和相互干擾。

4)驗(yàn)孔及清孔。成孔后應(yīng)用驗(yàn)孔器進(jìn)行驗(yàn)孔，驗(yàn)孔器采用φ38架管焊制，長6 m，直徑與設(shè)計(jì)孔徑相同。用測繩測量孔深，確認(rèn)合格后開始清孔。清孔采用換漿或掏渣的方法，為避免隔時(shí)過長，孔底沉淀過厚，在清孔后盡快下鋼筋籠及導(dǎo)管，并澆筑混凝土，否則孔底必須重新清孔。灌注混凝土前孔底沉積厚度應(yīng)小于10 cm。清孔后泥漿性能指標(biāo)在1.1～1.25之間、粘度18 s～20 s，泥漿比重采用波美比重計(jì)測定。

5)灌注前后各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

a.鋼筋籠加工制作。由于鋼筋籠長度為53 m～59.2 m，整體吊裝就位易產(chǎn)生變形，所以分3節(jié)制作，就位時(shí)再拼接組裝。鋼筋籠按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加工制作,為了保證施工質(zhì)量并提高施工速度，鋼筋采用直螺紋連接。加工的鋼筋絲頭自檢及抽樣檢查均應(yīng)合格。鋼筋絲頭螺紋應(yīng)飽滿，累計(jì)長度不得超過2倍的鋼筋直徑。直螺紋連接套筒要有合格證和材料質(zhì)量證明書。套筒兩端擰入長度應(yīng)相等且端部頂緊。同規(guī)格同條件下的接頭以500個(gè)為1個(gè)檢驗(yàn)批，隨機(jī)截取3個(gè)試件進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)。若不合格，則加倍抽檢，復(fù)檢中有1個(gè)試件試驗(yàn)結(jié)果不合格，則此批接頭不合格。

鋼筋籠采用加強(qiáng)箍成型法，在壓實(shí)平整的場地上放置枕木，然后進(jìn)行鋼筋籠的制作。每隔2 m用直徑25 mm的螺紋鋼設(shè)置加強(qiáng)筋一道，骨架主筋為24根直徑28 mm的螺紋鋼，在骨架主筋外側(cè)螺旋纏繞直徑10 mm的圓鋼，在每個(gè)加強(qiáng)筋的四周設(shè)置4根定位鋼筋，以保證鋼筋籠的保護(hù)層厚度。分段預(yù)制鋼筋骨架時(shí)，吊裝、拼接應(yīng)保證骨架直順，在吊裝時(shí)可在鋼筋骨架內(nèi)縱向用8號(hào)鉛絲綁幾根8×12的方木，以增加骨架剛度，在吊裝就位后將方木拆除。

在第一節(jié)鋼筋骨架下端主筋的端部，加焊加強(qiáng)箍一道，以防止下端的鋼筋在骨架入孔時(shí)插入孔壁，或在導(dǎo)管提升時(shí)卡掛導(dǎo)管，鋼筋籠頂面與底面標(biāo)高誤差不得大于±5 cm，平面縱橫向偏差不得大于5 cm。

鋼筋籠中用8號(hào)鉛絲綁扎固定3根壁厚3.5 mm、直徑為57 mm的鋼管作為聲測管，呈120°角布置，用鋼板焊接封底。鋼管采用焊接連接，頂部用木塞封閉，防止混凝土堵塞管道。

b.鋼筋籠吊裝、連接。鋼筋籠為炮車運(yùn)輸、25 t汽車吊起吊?；\子采用扁擔(dān)、3點(diǎn)起吊，以免發(fā)生扭曲變形。拼接鋼筋籠時(shí)，先用套筒連接主筋，再把聲測管連接起來，最后把螺旋筋補(bǔ)纏完整。

c.下導(dǎo)管。鋼筋籠下放到位并固定后，立即下放導(dǎo)管。導(dǎo)管應(yīng)事先在場地拼接，檢查順直度、有無滲漏現(xiàn)象，并應(yīng)編號(hào)使用。導(dǎo)管直徑為30 cm，逐段吊裝接長、下放至距孔底40 cm為止。導(dǎo)管在混凝土灌注到位后及時(shí)拔出，沖洗干凈，分類堆放以備再用。灌注混凝土前，應(yīng)在孔口周圍堵堰以防泥漿漫流，影響施工。

6)混凝土灌注。樁基采用C30商品混凝土，正常情況下為罐車自卸，受場地限制時(shí)采用泵送。鉆孔應(yīng)經(jīng)成孔質(zhì)量檢驗(yàn)合格后，方可開始灌注工作。灌注前，復(fù)測沉渣厚度應(yīng)不大于10 cm。準(zhǔn)確計(jì)算首批混凝土的用量，保證導(dǎo)管埋深不小于1 m。混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，不得中斷。計(jì)算混凝土用量，并隨時(shí)測量孔內(nèi)混凝土面的高度，保證導(dǎo)管埋深為2 m～6 m。灌注時(shí)應(yīng)注意灌注速度，以防鋼筋籠骨架上浮。為了保證樁身質(zhì)量，樁頂要超灌1 m。在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后人工鑿除樁頭，保證樁頂高程，樁頭應(yīng)密實(shí)、無松散層。

首批混凝土量計(jì)算:

V=h1×πd2/4+Hc×πD2/4。

其中，h1為當(dāng)孔內(nèi)混凝土高度為Hc時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土與孔內(nèi)水壓平衡時(shí)所需的高度，h1=Hw×γw/γc；Hw為孔內(nèi)混凝土面至孔內(nèi)水面的距離，γw，γc分別為孔內(nèi)泥漿和混凝土的容重;Hc為導(dǎo)管的首次混凝土埋深至孔底的距離;d，D分別為導(dǎo)管和鉆孔樁的直徑。

7)樁基檢測。灌注混凝土?xí)r，應(yīng)留取3組同條件養(yǎng)護(hù)試塊，當(dāng)試塊強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行樁身混凝土均勻性、完整性的檢測。本工程由質(zhì)監(jiān)站指定機(jī)構(gòu)采用超聲波方法測試樁基質(zhì)量，樁基檢測合格后，聲測管用和樁基同標(biāo)號(hào)的水泥漿進(jìn)行灌漿后，方可進(jìn)行承臺(tái)或系梁施工。

3　鉆孔灌注樁事故處理

在鉆孔灌注樁施工過程中如發(fā)生故障應(yīng)采取以下措施：

1)造成塌孔的原因有：泥漿比重不夠，孔內(nèi)不能形成堅(jiān)實(shí)的泥皮；鉆孔通過強(qiáng)透水層時(shí)，孔內(nèi)泥漿流失過多；在砂礫層中鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)尺太快；由于護(hù)筒接縫不嚴(yán)密而漏水，也能引起塌孔。所以在砂層中鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)控制鉆孔速度，發(fā)現(xiàn)塌孔時(shí)，若塌孔數(shù)量小，可填粘土加碎石至塌孔部位，然后加大泥漿稠度，沒過水頭，繼續(xù)鉆進(jìn)。若塌孔嚴(yán)重、護(hù)筒歪斜，應(yīng)用粘土全部回填，暫停幾天后在原位重新鉆孔。

2)當(dāng)鉆孔發(fā)生傾斜、彎曲時(shí)，應(yīng)在彎曲、傾斜處反復(fù)掃孔，使鉆孔垂直。已偏斜嚴(yán)重者應(yīng)回填重鉆。

3)當(dāng)?shù)叵峦临|(zhì)為流砂時(shí)，應(yīng)加大膨潤土投入量，提高泥漿的相對密度，也可以加入粘土或磚塊，來提高孔內(nèi)的壓力。

4)發(fā)現(xiàn)縮徑時(shí)，加大泥漿的比重上下反復(fù)掃孔，直到恢復(fù)孔徑為止。

5)當(dāng)鋼筋籠吊裝就位后或澆筑部分混凝土發(fā)生塌孔時(shí)，需將鋼筋籠吊出，重新成孔、清孔后再進(jìn)行鋼筋籠吊裝和澆筑混凝土。

6)當(dāng)首批混凝土量太少或?qū)Ч芫嗫椎椎拈g距太大或由于測探有誤而將導(dǎo)管拔出混凝土面時(shí)會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)管進(jìn)水。此時(shí)應(yīng)將導(dǎo)管拔出，清除孔內(nèi)混凝土，重下導(dǎo)管并灌注混凝土。當(dāng)混凝土坍落度較小、澆筑較快或混凝土離析并過早初凝時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼筋籠上浮。當(dāng)混凝土澆筑不及時(shí)或?qū)Ч苈裰锰顣r(shí)，也會(huì)引發(fā)灌注樁質(zhì)量事故。

4　結(jié)語

百年大計(jì)，質(zhì)量為先。在橋梁施工中，樁基是一項(xiàng)關(guān)鍵工序，同時(shí)也是一項(xiàng)隱蔽工序。橋梁靠樁基來承載，施工中應(yīng)做到技術(shù)、安全兩手抓，真正做到預(yù)防為主，把樁基施工中的質(zhì)量事故和損失降到最低。

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

[2]樁基工程手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997：409-420.

[3]基礎(chǔ)工程施工技術(shù)[M].北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2000：1-5.

Discussion on construction technologies of concrete bored pile

Wang Tianrong

(TaiyuanMunicipalEngineeringCorporation,Taiyuan030002,China)

Taking the overpass bridge engineering of Binhe west road south-extending road in Taiyuan city as an example, starting from aspects of construction preparation, embedding silo, drilling, concrete casting, the paper introduces construction technologies of bored pile. In light of collapse, shrinkage and conduit inflow and other problems occurring in construction process, it puts forward specific solving measures.

overpass bridge, bored pile, steel reinforcement cage, conduit

1009-6825(2016)21-0078-03

2016-05-16

王天榮(1981- )，男，工程師

TU473.14

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