水上大直徑樁施工關(guān)鍵技術(shù)

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摘要： 本文結(jié)合肇慶公鐵西江大橋防撞墩工程樁基的施工情況，介紹水上大直徑、深孔灌注樁的關(guān)鍵技術(shù)，包括鋼護(hù)筒埋設(shè)、沖擊成孔、鋼筋籠加工與下放、水下混凝土澆筑。

Abstract： In this paper， based on the construction of the pile foundation of the anti-collision pier engineering of Xijiang Bridge， the key technologies of underwater large diameter and deep hole cast-in-place pile are introduced， including the laying of steel tube， impact hole， steel cage processing and decentralization， underwater concrete pouring.

關(guān)鍵詞： 大直徑樁；關(guān)鍵技術(shù)；沖擊成孔灌注樁

Key words： large diameter pile；key technology；impact perforated pile

中圖分類號(hào)：U445.55+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）11-0125-02

0 引言

大直徑基樁因其適用性廣、施工速度快、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在地下工程、公路與鐵路橋梁、港口碼頭工程等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。在所有樁基礎(chǔ)類型中，灌注樁應(yīng)用最為普遍，其中特別以鉆孔灌注樁為主。但是由于鉆孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進(jìn)行，尤其對(duì)于長(zhǎng)樁、大樁，其施工過(guò)程無(wú)法直接觀察，成樁后也不能進(jìn)行直接開(kāi)挖驗(yàn)收，它又是最容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的一種基礎(chǔ)形式。分析鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行必要的防范是保證鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量，確?；A(chǔ)工程安全的重要措施。

1 工程概況

肇慶公鐵西江大橋防撞墩基礎(chǔ)采用8根直徑為2.8m的灌注樁，樁基直徑2.8m，樁長(zhǎng)52m，覆蓋層全部為砂層及卵石層，樁底持力層為微風(fēng)化灰?guī)r。以5號(hào)墩為例：樁基位于肇慶公鐵橋下游，靠近航道一側(cè)，呈梅花形布置如圖1所示。

河床面標(biāo)高約-20.9m，有覆蓋層，厚約18.6m，其中砂厚13.3m，卵石層厚5.3m。巖面平均標(biāo)高約為-39.5m。

往來(lái)本工程處的船舶通航密集，交通流量大。西江洪水相對(duì)集中，每年的5-8月份不能施工，必須在枯水期施工（每年只有8-9個(gè)月施工期），有效施工時(shí)間短。樁基施工采用鋼護(hù)筒施工，鋼護(hù)筒長(zhǎng)度長(zhǎng)，重量大，打樁船等大型起重設(shè)備無(wú)法進(jìn)入施工區(qū)（橋梁通航限高18m），鋼護(hù)筒下放難度大。

2 關(guān)鍵施工工藝

2.1 鋼護(hù)筒埋設(shè)

鋼護(hù)筒作為鉆孔灌注樁施工的定位、導(dǎo)向設(shè)施，還在鉆孔過(guò)程中起蓄漿備用，保持孔內(nèi)、外水頭差，使樁孔鉆進(jìn)時(shí)孔壁不致坍塌，鞏固鉆孔成果的作用。

護(hù)筒內(nèi)徑選擇比設(shè)計(jì)樁徑2800mm大100mm，采用壁厚15mm的鋼板加工卷制而成，為防止護(hù)筒在吊運(yùn)過(guò)程中變形，在每節(jié)護(hù)筒兩端各焊一道“米”形內(nèi)撐，頂口、底口及鋼牛腿位置l00cm范圍內(nèi)增設(shè)一道厚10mm的鋼板作為加勁箍。護(hù)筒采用分段加工，沉設(shè)現(xiàn)場(chǎng)拼裝成整體，選擇DZ90振動(dòng)錘沉入河床。考慮到潮汐及水流的影響，鋼護(hù)筒在下沉前要在平臺(tái)上制作導(dǎo)向架，導(dǎo)向架需要具有一定的剛度，并且它的傾斜度需要保持在1%之內(nèi)。汽車吊吊起鋼護(hù)筒，當(dāng)上口下沉至上框架約50cm后，焊接臨時(shí)牛腿懸掛在導(dǎo)向架上，吊裝焊接下一節(jié)鋼護(hù)筒，依次分節(jié)接長(zhǎng)，下沉，當(dāng)護(hù)筒下口將要進(jìn)入河床時(shí)，在水流最低最穩(wěn)定的時(shí)候，采用振動(dòng)錘振動(dòng)下沉，鋼護(hù)筒按計(jì)算的長(zhǎng)度下沉到位后，拆除導(dǎo)向架進(jìn)行下一個(gè)鋼護(hù)筒施工。沉入過(guò)程中避免速度太快，還要時(shí)刻注意鋼護(hù)筒的垂直度和變形情況，一旦發(fā)現(xiàn)偏差就要立即進(jìn)行糾正。由于河床覆蓋層為中砂、卵石層，考慮到護(hù)筒參與平臺(tái)受力及河床局部沖刷等因素，經(jīng)過(guò)驗(yàn)算護(hù)筒沉入到中砂層內(nèi)約10m，后期施工若漏漿嚴(yán)重，護(hù)筒跟進(jìn)3-4m（入卵石層0.5-1m）。為了抵抗河水的沖擊，確保基樁施工時(shí)不出意外，將防撞墩相鄰基樁護(hù)筒用鋼管相聯(lián)，在護(hù)筒頂口附近用工字鋼將護(hù)筒連成整體。

2.2 沖擊成孔

①采用沖擊法鉆孔時(shí)，選用的鉆頭重量需將泥漿對(duì)鉆頭的吸附作用和鋼絲繩及吊具的重量考慮在內(nèi)，但是總重不能超過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)的最大起重量，本項(xiàng)目選用2.5m梅花形鉆頭，直徑加焊到2.8m，重15t。②開(kāi)孔時(shí)，向孔內(nèi)拋優(yōu)質(zhì)黃土，先采用10t、2.5m鉆頭小沖程反復(fù)沖擊造漿；換錘開(kāi)始鉆進(jìn)時(shí)，進(jìn)尺應(yīng)適當(dāng)控制，在護(hù)筒刃腳處，應(yīng)短沖程鉆進(jìn)，使刃腳處有堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁。待鉆進(jìn)深度超過(guò)鉆頭全高加正常沖程后可按土質(zhì)以正常速度鉆進(jìn)。③首件樁基從鉆機(jī)一開(kāi)始進(jìn)尺，安排了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員輪流值班，根據(jù)實(shí)際進(jìn)尺深度進(jìn)行取樣、分析，并分別用渣樣袋封存。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集渣樣的特性確定出不同地質(zhì)層的標(biāo)高、深度及分層厚度，繪制實(shí)際地質(zhì)柱狀圖并與設(shè)計(jì)地質(zhì)進(jìn)行比較，為以后的鉆孔樁施工提供了參考。④根據(jù)首件樁基在不同時(shí)間，不同孔深情況下對(duì)泥漿的取樣測(cè)定，掌握不同地層合適的泥漿比重，根據(jù)這些變化情況的跟蹤采集，總結(jié)出不同地質(zhì)情況下泥漿的控制數(shù)據(jù)。日常作業(yè)中，一般通過(guò)泥漿三件套來(lái)探測(cè)鉆孔內(nèi)泥漿的粘度、比重和含砂率，以確保真正發(fā)揮泥漿護(hù)壁和泥漿懸渣的作用。⑤本工程的中砂層有塌孔風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該提高泥漿的年度和相對(duì)密度，確保真正發(fā)揮泥漿懸浮以及泥漿攜帶砂粒的作用，輕壓、慢速、大泵量、稠泥漿鉆進(jìn)，同時(shí)接好泥漿分離器，及時(shí)調(diào)整泥漿內(nèi)的砂粒含量，保證泥漿的含砂率滿足要求。⑥在整個(gè)施工過(guò)沖中，應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭直徑；并確保中心與樁中心對(duì)正、鉆機(jī)底座水平，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)該立即停鉆，調(diào)整鉆機(jī)，并經(jīng)測(cè)量人員對(duì)孔位中心進(jìn)行復(fù)測(cè)無(wú)誤后，再重新開(kāi)鉆，以保證樁基成孔后的樁位偏差和垂直度。⑦鉆孔前先根據(jù)施工任務(wù)劃分班組，各班組明確分工，以確保鉆孔作業(yè)一氣呵成，避免中途因施工組織不合理而中斷施工。因事故中途停止鉆進(jìn)時(shí)，首先確保孔內(nèi)水頭高度及泥漿比重符合設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)防塌孔；其次，鉆頭必須提出孔外，以免孔內(nèi)沉積的鉆渣埋住鉆頭。⑧鉆孔出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象主要發(fā)生在中保持孔內(nèi)水頭時(shí)，向孔內(nèi)加水，確保水頭高度不低于設(shè)計(jì)高度，然后摻入粘土優(yōu)化泥漿配比；漏漿嚴(yán)砂層，施工處理方法：不能重時(shí)為保證正常施工，對(duì)護(hù)筒進(jìn)行接長(zhǎng)，振動(dòng)錘跟進(jìn)加大入土深度。⑨地質(zhì)取樣：中砂層、卵石層每1m取一次，地質(zhì)變化處加取一次；樁基入巖后，每0.5m取一次，渣樣袋加標(biāo)簽，注明取樣人、時(shí)間、深度、樁號(hào)。⑩成孔檢測(cè)：終孔后用履帶吊起吊探籠（長(zhǎng)度9m，直徑為2.68m的鋼筋籠，按2m的縱向間距焊接十字支撐筋來(lái)提高其剛度）入孔，緩慢下放到孔底，通過(guò)其檢驗(yàn)孔徑、孔底深度和成孔傾斜度。探籠下放到孔底后，孔深（測(cè)繩長(zhǎng)加探籠長(zhǎng)）和傾斜度（探籠吊點(diǎn)的鉛垂線與孔規(guī)在孔內(nèi)任意位置的吊繩偏移）均符合要求，由此可斷定成孔質(zhì)量達(dá)標(biāo)，鋼筋骨架可順利入孔。？輥？輯？訛鉆孔樁清孔：鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)終孔檢查后，即可清孔。清孔采用反循環(huán)方式清孔，用泥漿分離器進(jìn)行鉆渣分離。

2.3 鋼筋籠加工與下放

2.3.1 鋼筋籠加工制作

防撞墩？準(zhǔn)2800mm樁基鋼筋籠豎向主筋采用56根直徑？準(zhǔn)32mm鋼筋，單根長(zhǎng)約5526cm。每2m設(shè)置一道加勁箍。鋼筋籠在加工區(qū)經(jīng)過(guò)胎架分節(jié)、同槽加工成型，胎架是根據(jù)鋼筋骨架的尺寸用厚鋼板制作成的封閉式全圓固定支架；為對(duì)齊鋼筋，在鋼筋籠一側(cè)的胎模外垂直豎立一塊t=12mm的圓環(huán)形鋼板；制作鋼筋籠的過(guò)程中，為了確保鋼筋籠整體剛度符合設(shè)計(jì)要求，避免籠身變形，應(yīng)該在鋼筋籠內(nèi)部每道加強(qiáng)箍筋上安裝三角型支撐?；阡摻疃ǔ呒颁摻罨\運(yùn)輸要求，同時(shí)為了減少鋼筋接頭，制作鋼筋籠時(shí)，應(yīng)按照12m的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)對(duì)鋼筋籠進(jìn)行分節(jié)。

鋼筋籠主筋采用直螺紋套筒連接鋼筋，鋼筋兩頭用切割機(jī)削平，再進(jìn)行滾軋車絲。套筒車絲工具要定期保養(yǎng)維護(hù)，嚴(yán)防鋼筋起皮。用鋼鋸割印在螺紋套筒鋼筋連接接頭l0cm的位置做標(biāo)記，按要求處理好接頭后，查看兩個(gè)鋼鋸割印長(zhǎng)度是否達(dá)到20cm，套筒位置是否居中。錯(cuò)位布置鋼筋籠兩端的主筋接頭，設(shè)置在同一連接區(qū)內(nèi)的鋼筋接頭，其數(shù)目按50%控制。焊接時(shí)，先按順序?qū)⒐拷畎卜旁谥付ㄎ恢?，焊好主筋后再焊接箍筋?/p>

2.3.2 鋼筋籠的下放

鋼筋籠加工好后，通過(guò)平板車運(yùn)輸至臨時(shí)碼頭，再由運(yùn)輸船倒運(yùn)至施工平臺(tái)。鋼筋籠運(yùn)抵作業(yè)平臺(tái)后，用80t履帶吊將孔口處水平放置的單節(jié)段鋼筋籠吊起呈豎直狀態(tài)。兩點(diǎn)起吊，吊點(diǎn)布置在加勁箍（每節(jié)鋼筋籠從兩端向中間數(shù)第二道）與主筋連接處，為了防止起吊時(shí)鋼筋籠變形，吊點(diǎn)位置盡量靠近三角撐位置；吊放至孔口的鋼筋籠需要人工輔助下放，以防下放時(shí)籠身偏斜。鋼筋籠下放到頂端后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)的鋼護(hù)筒標(biāo)高、設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高、焊接吊筋工字鋼的尺寸計(jì)算鋼筋籠吊筋長(zhǎng)度，為鋼筋籠吊裝提供準(zhǔn)確的定位參數(shù)。

2.4 水下混凝土澆筑

水下混制在180-220mm之間，初凝時(shí)間為15h。在鉆孔灌注樁作業(yè)中，要特別注意對(duì)混凝土澆筑工序的質(zhì)量控制，因?yàn)樵摴ば蛑苯雨P(guān)系到成樁質(zhì)量。灌注前如果測(cè)得孔底沉渣厚度超標(biāo)，必須二次清孔，確?？椎壮猎穸冗_(dá)到灌注要求后再全面開(kāi)始灌注施工。運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)的混合料，必須通過(guò)檢測(cè)手段確認(rèn)其坍落度和均勻性均達(dá)到灌注要求后再進(jìn)行灌注，達(dá)不到灌注標(biāo)準(zhǔn)的一律重新拌制。

本工程樁基混凝土采用商品砼，由商砼站供應(yīng)，商混凝土站距離臨時(shí)碼頭8公里，由砼運(yùn)輸車運(yùn)到項(xiàng)目部臨時(shí)碼頭處，將混凝土卸到6m3攪拌罐內(nèi)，再由運(yùn)輸船運(yùn)至鉆孔平臺(tái)處，由吊車吊起攪拌罐放在支架上，將混凝土卸到大料斗內(nèi)，進(jìn)行混凝土澆筑。配置2條運(yùn)輸船（另配一臺(tái)備用），一臺(tái)天泵，8臺(tái)混凝土攪拌罐，砼澆筑示意見(jiàn)圖2。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)本工程中5#墩大直徑鉆孔樁施工關(guān)鍵技術(shù)的總結(jié)，解決了水中大直徑嵌巖鉆孔樁的鉆孔、成孔施工方法，希望可以為同類施工提供寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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