旋挖鉆孔灌注樁二次清孔工藝

高嚇密 （福建路橋建設(shè)有限公司，福建 福州 350000）

針對如何改進(jìn)橋梁樁基清孔工藝，使清孔質(zhì)量達(dá)到最佳理想效果。本文結(jié)合荊北高架橋工程實(shí)踐情況，對早期換漿正循環(huán)、常規(guī)的空壓機(jī)吹砂管反循環(huán)清孔法和本工程所用的空氣壓縮機(jī)帶分砂機(jī)反循環(huán)清孔法分析與對比。綜合分析測定泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)和孔底沉渣情況，以此來判斷清孔的效果。

1 工程概況

荊北高架橋由西向東布置，沿線現(xiàn)狀多為城市主干道，擬建場區(qū)屬長江北岸二級階地地貌單元，地面高程一般在27.85～35.46m，沿線地勢較平坦。施工地區(qū)屬東亞副熱帶季風(fēng)氣候，光照充足、熱量豐富、無霜期長。6月中旬～7月上旬為“梅雨期”。降水主要集中在4～9月，多年平均為840.4mm。土壤濕潤，地下水埋深較淺，屬典型的濕潤地區(qū)。高架橋樁基范圍內(nèi)地層情況為：0～2m 是素填土、2～5m 是粉質(zhì)黏土、5～21m 是細(xì)砂、21～35m是圓礫、35m以下是卵石。卵石呈中密狀，主要成份以石英巖砂巖、石英巖、黑色硅質(zhì)巖。

2 施工操作流程

高架橋樁基以樁徑Ф1.3m和Ф1.5m陸地樁為主施工。共54個(gè)承臺，每個(gè)承臺6根樁，共324根樁。324根摩擦樁采用2臺ZR360C旋挖鉆機(jī)施工，25t汽車吊下放鋼筋籠，采用剛性導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土灌注。采用新型裝置帶有油氣桶壓力容器的螺桿式空氣壓縮機(jī)和分砂機(jī)組裝成的“黑旋風(fēng)”汽車對樁底進(jìn)行二次清孔。

3 空氣壓縮機(jī)帶分砂機(jī)反循環(huán)清孔法

3.1 清孔原理

啟動空氣壓縮機(jī)，使儲氣桶里的壓力達(dá)到0.8MPa,將空氣壓縮輸入內(nèi)徑為50mm，通過灌混凝土導(dǎo)管管內(nèi)，到達(dá)樁底的風(fēng)管,高壓空氣在樁基底部排出，孔內(nèi)泥漿、沉渣因?yàn)楣軆?nèi)、外液體的密度差,使之孔內(nèi)泥漿、沉渣混和物沿導(dǎo)管向上運(yùn)行,通過一頭與導(dǎo)管封頭連接，另一端與分砂機(jī)連接的內(nèi)徑200mm的鋼絲網(wǎng)骨架塑料管排到分砂機(jī)進(jìn)行分砂處理，處理過的泥漿完全滿足泥漿性能指標(biāo)要求，保證泥漿質(zhì)量，從分砂機(jī)另一端接口用內(nèi)徑300mm的軟管流入樁孔,使泥漿凈化循環(huán)再利用。從風(fēng)砂機(jī)吹出來的干泥砂直接清理出施工場地。

3.2 機(jī)械設(shè)備

設(shè)備名稱 型 號 備 注空壓機(jī) JZ37 排氣量6.5m3/min;排氣壓力0.8MPa分砂機(jī) JFS110 處理量80～110m3/h;含砂率0.1%～4%油氣桶 37KW-A1輕型卡車

3.3 工藝流程

①施工準(zhǔn)備→樁位放樣→埋設(shè)護(hù)筒→旋挖鉆機(jī)就位鉆孔→清孔→成孔檢查→下放鋼筋籠→安裝導(dǎo)管→二次清孔→灌注水下混凝土→孔口圍護(hù)。

②旋挖鉆機(jī)施工樁基鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行第一次清孔，清孔后吊裝鋼筋籠，鋼筋籠采用25t汽車吊分段吊裝入孔，放達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，固定牢固。鋼筋籠下放完畢后開始安裝導(dǎo)管，導(dǎo)管采用內(nèi)徑Φ350型法蘭連接管，并進(jìn)行水密性和承壓試驗(yàn)?？諌簷C(jī)預(yù)先啟動，使之壓力表達(dá)到規(guī)定數(shù)值。與空壓機(jī)連接的高壓管道通過導(dǎo)管下放樁底，管道不能插入過深，也不宜插入過淺。將高壓管道的另一端從中引出與空壓機(jī)組連接，開啟輸氣閥門，使高壓氣流進(jìn)入高壓管道內(nèi)，管內(nèi)高壓氣流強(qiáng)勢上襲，樁底產(chǎn)生負(fù)壓，使樁底泥漿和沉渣混合物順著導(dǎo)管，并與分砂機(jī)相接的200mm的鋼絲網(wǎng)骨架塑料管排到分砂機(jī)。手動電控箱啟動分砂機(jī)，實(shí)時(shí)觀察設(shè)備運(yùn)行情況，分砂機(jī)把可以繼續(xù)使用的泥漿凈化循環(huán)再利用，把沉渣吹出可堆填的干泥。約1.5～2h后檢測泥漿各項(xiàng)指標(biāo),達(dá)到規(guī)范要求后灌注水下混凝土。

3.4 清孔后泥漿指標(biāo)

序號 檢查項(xiàng)目 規(guī)定值或允許偏差 檢查方法和頻率1 泥漿比重 ≤1.1 泥漿比重計(jì)2 粘度 17～20s 黏度計(jì)3 含砂率 ＜2% 含砂量測定儀4 膠體率 ≥95% 膠體率測定瓶5 PH 8≤PH≤10；PH≥6.5 每樁檢查

4 常規(guī)清孔工藝

4.1 換漿正循環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)

過去橋梁跨徑小，施工工藝落后，所以橋梁樁基設(shè)計(jì)常常以短樁或孔徑較小的樁為主。而樁基清孔受工藝限制，常使用的是正循環(huán)清孔法。利用流動泥漿膠體性的粘帶力，把樁孔中泥漿粘帶著沉渣，上浮流動排出樁孔。在挖出的泥漿溝內(nèi)清渣，再流入沉淀池沉淀，達(dá)到清孔目。通過定期測定泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)判斷換漿清孔的效果。該工藝由于設(shè)備簡單，施工工序少，在早期施工中得到推廣。但由于清孔時(shí)間長，清孔不徹底，泥漿各項(xiàng)指標(biāo)很難達(dá)到規(guī)范要求，容易形成塌孔。漸漸被空壓機(jī)吹砂管反循環(huán)清孔法代替。

4.2 空壓機(jī)吹砂管反循環(huán)清孔法

空壓機(jī)吹砂管反循環(huán)清孔法在針對換漿正循環(huán)缺點(diǎn)，改進(jìn)清孔工藝，使樁基清孔有所提高。清孔時(shí)間縮短，也能適用于較深的樁基，清孔效果有效提高，減少塌孔、縮徑的機(jī)率。但該工藝設(shè)備較多，施工工序多。采用法蘭連接的吹砂管接頭，拆管時(shí)間較長，管卡連接容易掉管。且吹砂管管徑較小，孔底有粗渣時(shí)不能排出，達(dá)不到徹底清孔的目的。

5 空氣壓縮機(jī)帶分砂機(jī)反循環(huán)清孔法優(yōu)點(diǎn)

空氣壓縮機(jī)帶分砂機(jī)反循環(huán)清孔法以清除樁底沉渣為目標(biāo)，一次清孔只需1.5～2h，縮短清孔時(shí)間;設(shè)備簡單，集中裝置在一部車上面，機(jī)動靈活；施工工序少，操作簡單。沉渣經(jīng)分砂機(jī)變成堆填的干泥，便于清理，從而整潔施工現(xiàn)場,利于環(huán)保。從而縮短樁基施工周期的作用。

①分砂機(jī)主要對沖孔、鉆孔等橋梁樁基基礎(chǔ)進(jìn)行清孔處理，把可以繼續(xù)使用的泥漿凈化循環(huán)再利用，把樁底沉渣吹出堆填的干泥砂。減少環(huán)境污染，從而解決了施工中的廢漿沉渣處理等難題，降低施工成本，有利于工程安全文明施工。

②把油氣桶壓力容器、螺桿式空氣壓縮機(jī)和分砂機(jī)組裝在一部汽車，占地少，操作簡單，節(jié)約機(jī)械移動時(shí)間，加快樁基清孔時(shí)間。

③工序少、時(shí)間短、清孔效果好、質(zhì)量保證，大大提高樁基清孔到灌注水下混凝土成樁的成功率。

6 結(jié)束語

空氣壓縮機(jī)帶分砂機(jī)反循環(huán)清孔技術(shù)在本工程荊北快速公路K14+038～K15+769區(qū)段內(nèi)的94#～100#樁基進(jìn)行試驗(yàn)，該區(qū)段內(nèi)設(shè)計(jì)為摩擦樁，平均樁深40多m。經(jīng)試驗(yàn)證明，空氣壓縮機(jī)帶分砂機(jī)反循環(huán)清孔工藝有效控制的樁基沉渣，泥漿得到循環(huán)利用，二次清孔各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到規(guī)范要求。施工后的樁基驗(yàn)收全部通過，評定結(jié)果達(dá)到Ⅰ類樁。同時(shí)清孔用時(shí)均在1.5～2h內(nèi)，縮短樁基二次清孔時(shí)間，縮短了樁基成孔時(shí)間，保證質(zhì)量,提高效率，給橋梁施工按合同規(guī)定的時(shí)間完工提供了質(zhì)量、時(shí)間保證，帶來的良好經(jīng)濟(jì)效果。因此，空氣壓縮機(jī)帶分砂機(jī)反循環(huán)清孔工藝在整個(gè)項(xiàng)目區(qū)段內(nèi)所屬高架樁基施工過程推廣使用。