淺談清水鉆孔灌注樁在高鐵施工中的應(yīng)用

華成龍 沈晉良

摘 要：鉆孔灌注樁作為橋梁樁基的重要形式，其直接影響著橋梁的施工質(zhì)量。通過對(duì)樁基各種施工工藝的整理和分析，得出在一些對(duì)施工環(huán)保要求高，施工條件復(fù)雜，地質(zhì)特殊地段，采用清水鉆孔灌注樁施工由于污染小、占地少、施工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在本施工段得到應(yīng)用。本文從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工出發(fā)，通過采用清水鉆孔灌注樁施工工藝，簡(jiǎn)單的分析了施工過程中注意事項(xiàng)，為今后采用清水鉆孔灌注樁施工提供相關(guān)的指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；清水；施工工藝

1 前言

鉆孔灌注樁通常采用超聲波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)判斷鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，通過比較分析其他樁基施工工藝，采用清水鉆孔灌注樁施工工藝能夠很好的確保樁基施工質(zhì)量。本文參考魯南高速鐵路RLTJ-4標(biāo)段沂河特大橋沂河水中樁基施工，通過實(shí)際施工簡(jiǎn)單的闡述了清水鉆孔灌注樁施工工藝。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

魯南高速鐵路沂河特大橋位于山東省臨沂市，沂河特大橋于D1K89+974.048～D1K90+904.748跨越沂河，沂河特大橋沂河水中共有246根鉆孔灌注樁，總長(zhǎng)度8866米。樁底置于地層為10-7-3-W2（泥巖、σ0=350kpa）中為摩擦樁。共有1.25m、1.5m兩種樁徑的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)長(zhǎng)度29m～55.5m。樁基地質(zhì)情況如下，地質(zhì)分為兩大類地質(zhì)層，自上而下為：第一類為中粗砂層，層厚約9.33m～15.15m；第二類為泥巖層，厚約層23.5m～47m。樁基施工前采用吹砂筑島方式填筑施工作業(yè)平臺(tái)，施工作業(yè)平臺(tái)填筑標(biāo)高為71.5m。采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)穿過砂層，清水鉆孔灌注樁施工工藝進(jìn)行樁基施工。

2.2 施工方法及工藝

考慮到沂河水域環(huán)保要求及樁基上部砂層較厚，泥漿護(hù)壁效果不理想，故不采用泥漿護(hù)壁鉆孔，采用加長(zhǎng)護(hù)筒跟進(jìn)，護(hù)筒進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化泥巖50cm左右，現(xiàn)場(chǎng)施工過程中可根據(jù)實(shí)際情況可適當(dāng)加深，從而保障了鉆孔施工過程中孔壁穩(wěn)固不塌孔，使用旋挖鉆機(jī)作業(yè)成孔，水下導(dǎo)管法灌注混凝土施工工藝，灌注過程中流出的水經(jīng)沉淀池收集沉淀后就可以直接排放，不會(huì)污染到周邊水體，從而滿足了沂河水域環(huán)保要求。

（1）施工場(chǎng)地。根據(jù)河道放水后河底水位情況，沿線路方向吹填30m寬施工場(chǎng)地，高度超出水面1m，鉆孔場(chǎng)地應(yīng)平整，清除雜物，壓填密實(shí)。由項(xiàng)目部測(cè)量員準(zhǔn)確放出樁基中心點(diǎn)位，并及時(shí)做好樁位護(hù)樁，根據(jù)樁位合理布置好鉆機(jī)的位置，鉆機(jī)必須布置在密實(shí)的場(chǎng)地上，確保鉆機(jī)鉆孔施工過程中不發(fā)生不均勻沉陷。

（2）埋設(shè)護(hù)筒。鉆孔前埋設(shè)不漏水的鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑，鋼護(hù)筒外露長(zhǎng)度高出施工作業(yè)平臺(tái)0.5m以上。因河中地層為中粗砂，極易塌孔，故采用加長(zhǎng)護(hù)筒跟進(jìn)至強(qiáng)風(fēng)化泥巖層進(jìn)行鉆孔灌注樁施工。護(hù)筒埋置深度為填筑平臺(tái)頂面+0.5m～進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化泥巖層50cm。鋼護(hù)筒采用16mm厚鋼板卷制而成，分節(jié)制作的方式，鋼護(hù)筒分節(jié)長(zhǎng)度宜為6m和10m，并制作2m的調(diào)整節(jié)。鋼護(hù)筒打設(shè)采用50t履帶吊配合DZJ-120振動(dòng)錘進(jìn)行振動(dòng)下沉，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際砂層厚度選擇不同長(zhǎng)度節(jié)段的鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒采用對(duì)口焊接的方式進(jìn)行接長(zhǎng)，之后根據(jù)鉆孔情況，如發(fā)現(xiàn)孔壁不穩(wěn)或地面有塌陷跡象則采用2m節(jié)護(hù)筒繼續(xù)跟進(jìn)，確?？妆诜€(wěn)固。鉆孔成敗的關(guān)鍵為孔壁不出現(xiàn)坍塌，所以施工中的控制重點(diǎn)為鋼護(hù)筒埋設(shè)。

（3）鉆機(jī)選型。根據(jù)施工部位的地質(zhì)情況、孔徑、孔深和其它的設(shè)計(jì)資料等各個(gè)方面，進(jìn)行鉆孔機(jī)械設(shè)備的選擇，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況作出相應(yīng)的調(diào)整，本段通過綜合考慮對(duì)比后采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工。

（4）清水鉆孔施工工藝。開始鉆進(jìn)時(shí)，嚴(yán)格控制進(jìn)尺速度，確保成孔的垂直度，防止出現(xiàn)孔位偏心，并及時(shí)觀察孔位周邊土體的變化，發(fā)現(xiàn)孔位周邊土體出現(xiàn)沉陷跡象，應(yīng)立即停止鉆孔，鉆機(jī)撤離，繼續(xù)進(jìn)行鋼護(hù)筒跟進(jìn)施工，直至鉆孔孔壁穩(wěn)固。鉆孔作業(yè)過程中應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得隨意中斷。鉆孔作業(yè)過程中必須嚴(yán)格控制鉆桿升降速度，做到勻速提降。鉆進(jìn)過程中，應(yīng)及時(shí)復(fù)核孔位中心，當(dāng)發(fā)現(xiàn)孔位偏差超出50mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析偏位產(chǎn)生的原因，進(jìn)行相應(yīng)的糾偏處理。當(dāng)鉆孔至離設(shè)計(jì)孔深還剩約1m位置時(shí)，需嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度和深度，防止超鉆。根據(jù)鉆渣取出的地質(zhì)渣樣核對(duì)地質(zhì)資料，判斷是否進(jìn)入設(shè)計(jì)要求的持力層。當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)孔深要求時(shí)，采用測(cè)繩、探孔器檢查孔深、孔徑和孔垂直度等指標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下道工序施工。

（5）清孔。清孔是確保鉆孔灌注樁施工成樁質(zhì)量的控制重點(diǎn)，通過清孔來(lái)降低孔底沉淀厚度以滿足規(guī)范要求，從而確保成孔的施工質(zhì)量。當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)孔深時(shí)，可進(jìn)行第一次清孔，第一次清孔應(yīng)在吊裝鋼筋籠之前，經(jīng)沉淀一段時(shí)間后采用掏渣法進(jìn)行清孔，將旋挖鉆機(jī)筒式鉆頭下至終孔時(shí)的孔底標(biāo)高，不進(jìn)尺進(jìn)行空轉(zhuǎn)清除孔底散落松渣，掏渣筒進(jìn)行掏渣清孔，禁止使用加深孔深的方法代替清孔。

第一清孔完成后開始安裝鋼筋籠和導(dǎo)管。導(dǎo)管安裝后重新測(cè)量一次沉渣厚度，若不能滿足規(guī)范要求，則需采用泵吸反循環(huán)工藝進(jìn)行二次清孔，確保混凝土灌注前孔底沉渣厚度符合規(guī)范要求，從而保障鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量。

清水鉆孔不需要制備泥漿，孔內(nèi)沉渣比較少，根據(jù)施工總結(jié)得出，成孔后經(jīng)過第一次掏渣法清孔后，若成孔后放置時(shí)間不超過5小時(shí)的情況下，在灌注混凝土之前孔內(nèi)成渣厚度均能滿足規(guī)范要求。

3 清水鉆孔灌注樁施工注意事項(xiàng)

（1）銅護(hù)筒施工偏差及垂直度直接影響到孔位的偏差和鉆孔的垂直度，護(hù)筒打設(shè)過程要及時(shí)測(cè)量其垂直度，當(dāng)偏差較大時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整試打方式，護(hù)筒埋設(shè)完成后及時(shí)進(jìn)行測(cè)量復(fù)核中心位置，對(duì)于偏差超出規(guī)范的要即時(shí)拔出重新打設(shè)。

（2）鋼護(hù)筒接長(zhǎng)時(shí)要保證兩節(jié)護(hù)筒中心重合，保障護(hù)筒的整體垂直度，接縫焊接密實(shí)平順，對(duì)于打設(shè)中護(hù)筒上口變形的護(hù)筒及時(shí)進(jìn)行修整，變形較大的護(hù)筒進(jìn)行割除或不再使用。

（3）護(hù)筒打設(shè)過程應(yīng)密切跟蹤每節(jié)鋼護(hù)筒沉入度，出現(xiàn)異常情況及時(shí)分析原因，查找出影響因素。

（4）因樁位處于河道砂層地層，砂層中含有卵石，當(dāng)鋼護(hù)筒下沉困難時(shí)可采用旋挖鉆機(jī)掏孔后繼續(xù)下沉。

（5）鉆孔初期應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)核對(duì)，若發(fā)現(xiàn)護(hù)筒底部未完全穿過砂層，需繼續(xù)跟進(jìn)護(hù)筒，確?？妆诜€(wěn)固。

（6）若鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)護(hù)筒底部有滲漏水現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)采用加長(zhǎng)護(hù)筒繼續(xù)跟進(jìn)的方法保障孔壁穩(wěn)固不滲漏水。

（7）鉆孔過程中應(yīng)加強(qiáng)水位觀測(cè)，當(dāng)水位變化過大時(shí)應(yīng)停止鉆孔，分析查找原因，必要時(shí)采取加長(zhǎng)護(hù)筒繼續(xù)跟進(jìn)的方法保障孔內(nèi)水位穩(wěn)定。

（8）導(dǎo)管的水密性一定要符合規(guī)范要求，各節(jié)導(dǎo)管法蘭連接采用密封圈密封確保導(dǎo)管不滲漏水。

（9）嚴(yán)格控制導(dǎo)管底距離孔底的深度，確保灌注首封混凝土?xí)r導(dǎo)管的埋置深度符合要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)沂河特大橋跨沂河水中樁基施工已基本完成，采用清水鉆孔灌注樁施工工藝，保證了本段樁基的施工進(jìn)度和質(zhì)量，也避免了常規(guī)施工工藝中因泥漿護(hù)壁不理想造成的塌孔、泥漿滲漏、沉渣過厚等現(xiàn)象，相比常規(guī)工藝減少造漿工藝，同時(shí)也減少因泥漿排放對(duì)沂河水體的污染，保護(hù)了環(huán)境，總體效果明顯。通過對(duì)清水鉆孔灌注樁施工工藝總結(jié)，提高清水鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，為今后采用清水鉆孔灌注樁施工提供相關(guān)參照和引導(dǎo)。

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