關(guān)于公路橋梁樁施工工法研究與探索

郭威龍

摘要： 在超厚砂層地質(zhì)條件下施工橋梁樁基礎(chǔ)施工，鉆孔灌注樁成孔容易發(fā)生孔壁坍塌、導(dǎo)管包砂等多種情況。經(jīng)過調(diào)查研究，并從公路橋梁鉆孔灌注樁的施工特點(diǎn)出發(fā)，我們改進(jìn)了施工工藝，采取了新工法，取得了較好的效果。

Abstract： In the construction of bridge pile foundation under the geological conditions of ultra-thick sand layers， holes in bored cast-in-place piles are prone to wall collapse， duct sanding and other conditions. After investigation and study， proceeding from the construction characteristics of bored cast-in-place piles for highway bridges， we have improved the construction process， adopted new construction methods， and achieved good results.

關(guān)鍵詞： 公路；橋梁；樁基礎(chǔ)；施工

Key words： highway；bridge；pile foundation；construction

中圖分類號：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）19-0105-02

0 引言

在超厚砂層地質(zhì)條件下進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁成孔容易發(fā)生孔壁坍塌、導(dǎo)管包砂等多種情況。我們經(jīng)過研究調(diào)查，從公路橋梁鉆孔灌注樁的施工特點(diǎn)出發(fā)，研究了施工中影響到樁基承載力的諸多因素，對于超厚砂層在施工鉆孔時(shí)容易發(fā)生的孔壁坍塌、導(dǎo)管包砂等事故對施工中用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。根據(jù)我們在實(shí)際工程中的施工情況，總結(jié)出公路橋梁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工中遇到超厚砂層時(shí)旋挖擴(kuò)孔灌注樁的新工法，并在實(shí)際工程中驗(yàn)證了此新工法。

1 施工工藝

在旋挖鉆機(jī)鉆孔取土鉆頭回轉(zhuǎn)的時(shí)候，鉆頭的斜向齒輪切下泥土并向鉆機(jī)的鉆頭內(nèi)推進(jìn)而完成完整的一次循環(huán)出土的施工過程。在旋挖鉆機(jī)出土的整個(gè)施工過程中要控制好泥渣的沉淀的厚度并及時(shí)循環(huán)清渣。當(dāng)鉆機(jī)的鉆頭距離設(shè)計(jì)樁孔深度以上200mm時(shí)，就改用自制的專用的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔施工，然后檢測旋挖樁擴(kuò)大頭的施工尺寸和泥渣沉淀厚度，如果泥渣沉淀厚度超過設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的厚度，就要再次進(jìn)行泥漿循環(huán)處理，直到泥渣沉淀厚度達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)后，才能進(jìn)行下道工序的施工。

2 操作要點(diǎn)

2.1 樁位放樣 公路橋梁擴(kuò)孔灌注樁基礎(chǔ)在施工之前需要準(zhǔn)確確定鉆孔的位置，需要按照設(shè)計(jì)圖紙上的樁位坐標(biāo)，利用測量儀器準(zhǔn)確的測出鉆孔的位置，之后在測定好的位點(diǎn)做好十字標(biāo)記。

2.2 護(hù)壁泥漿 在超厚砂層地質(zhì)條件下施工旋挖樁時(shí)，由于地基穩(wěn)定性整體的差，在程控施工過程中樁孔自身孔壁維持穩(wěn)定的能力較差，所以旋挖樁施工是否能夠順利進(jìn)行，旋挖樁成孔施工時(shí)孔壁的保護(hù)工作是關(guān)鍵。由于砂層土自我造漿的能力較差，在施工時(shí)所用泥漿就必須人工制造泥漿造來達(dá)到保持樁孔孔壁穩(wěn)定的要求。

在泥漿制備時(shí)必須嚴(yán)格按照施工試驗(yàn)結(jié)果得出的泥漿配合比拌制護(hù)壁泥漿；拌制好的泥漿在放置時(shí)必須在泥漿池中用進(jìn)行循環(huán)。

2.3 鉆機(jī)就位

2.3.1 鉆頭鉆進(jìn)壓力與鉆速控制

由于砂層土的自穩(wěn)性差，當(dāng)旋挖鉆機(jī)在砂土層中鉆進(jìn)時(shí)，為了防止產(chǎn)生鉆孔坍塌的現(xiàn)象，在鉆機(jī)鉆進(jìn)的時(shí)候采用增壓低速鉆進(jìn)的方法，來降低鉆機(jī)鉆動(dòng)時(shí)對砂層的擾動(dòng)，每次鉆機(jī)鉆進(jìn)砂層的深度要按照試驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)450mm的要求進(jìn)行鉆進(jìn)。當(dāng)鉆進(jìn)到軟硬土層的交界處時(shí)需要嚴(yán)格控制鉆機(jī)鉆頭鉆進(jìn)的速度和鉆頭壓力，為避免挖孔時(shí)發(fā)生傾斜，還要用二次復(fù)鉆掃孔進(jìn)行控制。

2.3.2 樁位間隔跳鉆

由于砂層土自身粘聚力小，穩(wěn)定性差，砂層土在受到外界干擾后易坍孔的特點(diǎn)，在施工過程中為防止鉆孔施工對周圍尚未澆筑混凝土的樁孔或混凝土尚未終凝的樁產(chǎn)生擾動(dòng)，在鉆孔施工時(shí)要使用隔3跳挖的施工方案。

2.4 擴(kuò)孔 當(dāng)鉆孔深度達(dá)設(shè)計(jì)要求的深度以上200mm處時(shí)，鉆機(jī)終孔，改換擴(kuò)大頭鉆頭進(jìn)行成孔施工，在旋挖樁孔底擴(kuò)大頭施工前將鉆頭提升起來，然后再慢慢的開始進(jìn)行擴(kuò)大頭施工，待孔底沉淀的泥渣隨著泥漿循環(huán)排出孔外之后就可以開始進(jìn)行擴(kuò)大頭施工了。在鉆機(jī)擴(kuò)底鉆進(jìn)時(shí)，在慢鉆的同時(shí)還需反復(fù)提升鉆機(jī)的鉆桿，當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度位置時(shí)，要在原位持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，一直到鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)順暢，且切削無阻力為止，使鉆孔擴(kuò)底尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求，然后進(jìn)行清孔操作，待清孔完成后，即可緩慢地向上提升鉆機(jī)鉆頭，待鉆機(jī)鉆頭完全提出孔外后，整個(gè)擴(kuò)孔的過程就完成了。

2.5 擴(kuò)底檢查 在旋挖成孔灌注樁的擴(kuò)大頭施工工序施工完成后，要檢測擴(kuò)大頭的底尺寸能否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求是重要的施工技術(shù)環(huán)節(jié)，但是由于施工現(xiàn)場有很多施工條件的不便，旋挖樁基的擴(kuò)大頭尺寸檢測不可能用肉眼直接觀察的方法檢測，所以就要依靠非常專業(yè)的檢測設(shè)備才能進(jìn)行檢測。使用JJC-1D型灌注樁孔徑檢測儀器，不僅可以清楚的檢測出旋挖樁樁底擴(kuò)大頭的施工質(zhì)量，還可以直接的檢查出旋挖樁直徑的變化情況。通過這種檢測手段，可以確保所有旋挖成孔灌注樁的擴(kuò)大頭施工質(zhì)量均能滿足要求。

2.6 清孔 當(dāng)灌注樁鉆孔完成并且成孔之后，首先要對鉆孔的深度進(jìn)行檢測，可以利用測繩下掛5 千克配重的方法進(jìn)行測量、核對，待核對鉆孔深度符合設(shè)計(jì)要求后，就可以對樁孔進(jìn)行清孔操作了。此時(shí)如果測得泥漿的比重較大，就需要將泥漿進(jìn)行循環(huán)置換，把泥漿的比重控制在1.1～1.2。 在首次清孔結(jié)束到下放鋼筋籠之間，砂土層中的砂粒會(huì)沉淀到孔底形成沉渣，為避免第一次清孔后再次產(chǎn)生大量的孔底沉渣，下放鋼筋籠要在清孔之后的3個(gè)小時(shí)以內(nèi)完成。

2.7 鋼筋籠吊裝 為了保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，鋼筋籠的吊裝是非常重要的工作。在鋼筋籠的吊裝的過程中，我們不僅要控制鋼筋籠在孔內(nèi)易坍塌的位置下放的時(shí)間，還需要考慮到各節(jié)鋼筋籠之間的連接和同心等關(guān)鍵的問題。在鋼筋籠吊裝時(shí)應(yīng)保持速度緩慢，避免下放速度過快導(dǎo)致鋼筋籠產(chǎn)生擺動(dòng)碰撞孔壁，造成孔壁坍塌。讓上下兩節(jié)鋼筋籠軸心處在同條軸線上，之后進(jìn)行兩節(jié)鋼筋籠的連接，鋼筋籠采用套筒連接，連接快捷方便，待兩節(jié)鋼筋籠連接好之后便可進(jìn)行下沉入孔操作。

2.8 導(dǎo)管安裝 該工法采用鋼導(dǎo)管進(jìn)行水下灌注混凝土的方法。所用鋼導(dǎo)管需要內(nèi)徑相同且均內(nèi)壁光滑、外壁圓順，每節(jié)鋼導(dǎo)管節(jié)間的接口應(yīng)嚴(yán)密。要按照自下而上的順序?qū)︿搶?dǎo)管的每一節(jié)導(dǎo)管進(jìn)行標(biāo)記編號防止順序混亂的情況發(fā)生。如果鋼導(dǎo)管組裝完成后節(jié)與節(jié)之間存在軸線的偏差，則該偏差的大小不能大于鉆機(jī)鉆孔深度的0.5%，且不宜大于100mm。在鋼導(dǎo)管吊裝之前，將鋼導(dǎo)管提前進(jìn)行預(yù)拼裝，并且要一次性吊裝完成，從而縮短鋼導(dǎo)管的整體吊裝時(shí)間，吊裝鋼導(dǎo)管速度要快，并避免在樁孔內(nèi)混入泥漿造成沉渣過厚難以清理的風(fēng)險(xiǎn)。待鋼導(dǎo)管全部吊裝完成之后，導(dǎo)管底距孔底有300～400mm的距離。

2.9 灌注混凝土前二次清孔 在公路橋梁超厚砂層地質(zhì)條件下施工時(shí)，砂層土中的顆粒會(huì)不可避免的混入護(hù)壁泥漿中，再加上旋挖樁直徑大、樁成孔深度深，旋挖樁成孔時(shí)間長等原因，成孔后護(hù)壁泥漿中的含砂率及泥沙沉淀厚度都會(huì)產(chǎn)生不同情況的超過設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定的現(xiàn)象，所以對旋挖樁孔底進(jìn)行再次清理沉渣厚度是施工中較為重要的一道工序。導(dǎo)管吊裝完成后及時(shí)測量泥漿比重和沉渣厚度，泥漿比重超標(biāo)要及時(shí)進(jìn)行泥漿循環(huán)使泥漿比重符合要求，沉渣過厚超標(biāo)要及時(shí)進(jìn)行二次清孔。在二次清孔的時(shí)候，我們要盡量的減少該道工序的工作時(shí)間，盡量的減少灌注混凝上的等待時(shí)間。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 鉆機(jī)的選擇與控制 在超厚砂層中使用旋挖機(jī)成孔的施工質(zhì)量直接決定了旋挖灌注樁施工過程質(zhì)量，在該施工方法中選用額定功率為298 千瓦的280型旋挖鉆機(jī)進(jìn)行灌注樁樁成孔，為了尋找在超厚砂層中適合的施工方法，根據(jù)實(shí)際的旋挖灌注樁基施工工程及超厚砂層中的實(shí)際施工相關(guān)工程進(jìn)行了充分的分析與研究，最終得出旋挖機(jī)鉆進(jìn)的深度和鉆頭升降的速度對旋挖樁孔壁坍塌的影響結(jié)果，如圖1所示。

經(jīng)過對上面的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)得出，在鉆頭每次鉆進(jìn)的深度控制在<450mm，且鉆斗的升降速率<0.3m/s時(shí)，在超厚砂層地質(zhì)條件下進(jìn)行鉆孔灌注樁鉆孔施工的塌孔率較小。所以本文中總結(jié)的施工工法里，鉆頭以每次450 mm的深度鉆進(jìn)，鉆斗以0.3m/s 的速度工作，可以大大地降低在施工過程中的孔壁坍塌率。

3.2 泥漿的制備與循環(huán) 因?yàn)樵谛跈C(jī)成孔的過程中，旋挖機(jī)的鉆頭鉆進(jìn)速度比護(hù)壁泥漿流入孔里的速度快得多，因此護(hù)壁泥漿的儲備總量必需要能夠滿足設(shè)計(jì)計(jì)算量的1.5倍才可進(jìn)行成孔施工。護(hù)壁泥漿配合比中加入的其他材料的用量大小也需要經(jīng)過實(shí)際施工試配來具體確定，且需要檢驗(yàn)護(hù)壁泥漿的各項(xiàng)參數(shù)性能能否達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。泥漿性能參數(shù)如表1所示。

經(jīng)過對實(shí)際施工用護(hù)壁泥漿的各項(xiàng)參數(shù)性能指標(biāo)的檢測，并把用此配合比制作的護(hù)壁泥漿用到實(shí)際施工的工程當(dāng)中進(jìn)行檢測，并且采用聲波透射法檢測旋挖成孔灌注樁樁身的完整性，并且對已經(jīng)取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析論證，得出適合在超厚砂層土中旋挖成孔灌注樁護(hù)壁泥漿中的主要材料成分比例如表2所示。

3.3 鋼筋籠的安裝

在首次清孔完畢后開始鋼筋籠的吊裝，鋼筋籠吊裝時(shí)間的長短直接決定著灌注樁施工成功與否。要盡量減少鋼筋籠吊裝時(shí)間，防止因鋼筋籠下吊裝時(shí)間過長，引起樁孔底部沉渣厚度超標(biāo)，導(dǎo)致鋼筋籠吊裝不到位，造成灌注樁樁孔的坍塌、鋼筋籠被埋等嚴(yán)重的工程事故。進(jìn)而提高灌注樁的施工質(zhì)量。

4 結(jié)論

通過實(shí)際工程施工過程檢驗(yàn)，該工法可行有效，既可以保證公路橋梁灌注樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量，又可以節(jié)約施工成本，節(jié)約施工工期，能夠帶來經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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