淺析鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)

王兆鑫

遼寧鐵工建設(shè)集團有限公司 遼寧大連 116000

鉆孔灌注樁指在工程現(xiàn)場通過機械鉆孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠，灌注混凝土而做成的樁。該施工法過程是：平整場地→泥漿制備→埋設(shè)護筒→安裝鉆機并定位→鉆進成孔→清孔并檢查成孔質(zhì)量→下放鋼筋籠→灌注水下混凝土→拔出護筒→檢查質(zhì)量。

1 鉆孔

鉆孔是一道關(guān)鍵工序，在施工中必須嚴格按照操作要求進行，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，并壓好護筒[1]。在施工中要注意不斷添加泥漿和抽渣(沖擊式用)，還要隨時檢查成孔是否有偏斜現(xiàn)象。鉆孔的順序也應(yīng)該事先規(guī)劃好，既要保證下一個樁孔的施工不影響上一個樁孔，又要使鉆機的移動距離不要過遠和相互干擾。鉆孔成樁機械：沖擊鉆機、回旋式鉆機、旋挖鉆機、泥漿泵、泥漿造漿機、抽渣設(shè)備、泥漿船（車）。

1.1 鉆機選擇

①沖擊鉆、牙輪回旋鉆適用于硬巖、弱風化巖、中風化巖。②旋挖鉆、回旋鉆、沖抓鉆適用于強風化巖、土質(zhì)、砂質(zhì)。③氣舉反循環(huán)法成孔適用于特長樁基成孔。

1.2 塌孔的原因分析

①泥漿相對密度過小，水頭對孔壁的壓力較小。②泥漿稠度小，護壁效果差，出現(xiàn)漏水；造成泥漿水頭高度不足，對孔壁壓力小。③在松軟的砂層中進尺過快，泥漿護壁形成較慢，孔壁滲水。④鉆進時中途停鉆時間較長，造成泥漿水頭高度不足，對孔壁壓力小。⑤提升鉆頭或吊放鋼筋籠時碰撞孔壁。⑥鉆孔附近有大型設(shè)備或車輛振動。⑦孔內(nèi)水流失造成水頭高度不夠。⑧清孔后未能及時灌注混凝土，放置時間過長。

1.3 塌孔預(yù)防措施

①根據(jù)不用地質(zhì)情況，選用適宜的泥漿比重，泥漿粘度和不同的鉆進速度。②在陸地上埋置護筒時，底部應(yīng)夯填密實，護筒周圍也要回填密實。③將護筒穿過淤泥及透水層，護筒銜接嚴密不漏水。④由于汛期或潮汐水位變化大時，采取升高護筒，增加水頭保持水頭壓力相對穩(wěn)定。⑤鉆孔無特殊原因應(yīng)盡量連續(xù)作業(yè)。⑥提升鉆頭或吊放鋼筋籠盡量保持垂直，不要碰撞孔壁。⑦鉆孔時盡量避免大型設(shè)備作業(yè)或車輛通過。⑧灌注作業(yè)不具備時暫時不要清孔，降低泥漿比重。

1.4 塌孔處理

①如為輕微塌孔，立即采取增大泥漿比重，提高泥漿水頭，增大水頭壓力。②塌孔不深時，可改用深埋護筒，護筒周圍夯實，重新開鉆。③若發(fā)生嚴重塌孔，應(yīng)馬上用片石或砂類土回填，或用摻入不小于5%水泥砂漿的黏土回填，必要時將鉆機移開，避免鉆機被埋入孔內(nèi)，待回填穩(wěn)定后重鉆。當回填后片石的巖面傾斜較大時，鉆頭易擺動，撞擊護筒或孔壁，造成偏孔或塌孔、卡鉆等現(xiàn)象，這時先選用小沖程進行沖擊，待將孔底的浮土、凸出部分鑿平出現(xiàn)平臺后，再加大沖程轉(zhuǎn)入止常沖程。

2 清孔

鉆孔至設(shè)計標程，經(jīng)對孔徑、孔深、孔位、豎直度進行檢查確認鉆孔合格后，應(yīng)立即進行清孔。清孔應(yīng)達到以下標準：孔內(nèi)排出或抽出的泥漿手摸無2-3mm顆粒，泥漿比重不大于1．1，含砂率小于2%，黏度17-20s，嚴禁采用加深鉆孔深度的方法代替清孔。澆筑水下混凝土前，應(yīng)測量沉渣厚度，柱樁一般不大于10cm，摩擦樁不大于30cm。沉渣過厚會導(dǎo)致樁的承載力不足、容易斷樁、樁長不足等影響。

2.1 清孔方法

抽渣法：適用于沖擊、沖抓成孔的摩擦樁或不穩(wěn)定地層，終孔后用抽渣桶清孔。

吸泥法：適用于巖層和密實不易塌陷的土層。

換漿法：適用于正循環(huán)專輯，換漿時間以排出泥漿的含砂率與換入泥漿的含砂率接近為度。

2.2 孔底沉渣過厚原因分析

①護壁泥漿選用不當，導(dǎo)致孔底沉渣無法跟隨泥漿排出孔外。②清孔清渣程度不足，未能將孔內(nèi)沉渣全部清除。③施工歷時過長，導(dǎo)致沉渣下沉，增加孔底沉渣。④混凝土初灌量不足且未設(shè)置隔水栓，樁端混凝土離析，從而增加孔底沉渣量。

2.3 控制孔底沉渣厚度措施

①選擇合適的鉆機機具及鉆孔方式：對土層松軟、易坍塌的樁位，應(yīng)盡量避免采用震動大，負壓過低的施工機具和工藝方法②選擇合適的鉆孔泥漿指標：泥漿除了起護壁作用外，還是重要的排渣媒介。③確保清孔徹底、充分：一次清孔：在測得孔底沉渣厚度小于50cm時，及時抓緊時間吊放鋼筋籠。二次清孔：在混凝土灌注前利用導(dǎo)管進行第二次清孔。④選擇合適的清孔方式：根據(jù)不同的鉆孔方法、施工設(shè)備、設(shè)計要求及底層條件，來合理選用清孔方法

⑤準確測定沉渣厚度：測量方法不當，會造成沉渣厚度的誤判。⑥確保混凝土首灌量：應(yīng)有足夠的混凝土儲備量，使導(dǎo)管一次埋入混凝土面以下1m以上。⑦在確保清孔效果的同時，應(yīng)加強工序連接，提高工作效率，盡量縮短清孔至混凝土灌注之間的時間

3 灌注水下混凝土

水下灌注混凝土也稱導(dǎo)管混凝土，是將混凝土通過豎立的管子，依靠混凝土的自重進行灌注的方法。其原理混凝土拌和物是在一定的落差壓力作用下，通過密封連接的導(dǎo)管進入到初期灌注的混凝土下面，頂托著初期灌注的混凝土及其上面的泥漿逐步上升，形成連續(xù)密實的混凝土樁身。鉆孔樁水下混凝土采用豎向?qū)Ч芊?。在澆筑前，將?dǎo)管下端下放到距孔底渣0．3-0．5m為宜。

①混凝土的初存量應(yīng)保證首批混凝土澆筑后，使導(dǎo)管埋入混凝土的深度不小于1m。②混凝土的坍落度以18-22cm為宜。③每根樁混凝土的澆筑應(yīng)盡量控制在8h內(nèi)，每小時的澆筑高度宜不小于10m。④一經(jīng)澆筑，應(yīng)連續(xù)進行，中途任何原因中斷澆筑時間不得超過30min。⑤導(dǎo)管埋入混凝土中的深度任何時候不得小于1m，一般控制在2-4m。⑥在灌注無鋼筋段的混凝土時應(yīng)盡量加快，當孔內(nèi)混凝土面接近鋼筋籠時，應(yīng)保持較深的埋管，放慢澆筑速度，當混凝土面升入鋼筋籠1-2m后，應(yīng)減少導(dǎo)管埋深。⑦澆筑標高應(yīng)高出樁頂設(shè)計標高1．0m。

4 結(jié)語

我國鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)的控制是一項相對復(fù)雜和綜合性的工程。樁基礎(chǔ)是橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，其質(zhì)量的好壞在很大程度上決定了橋梁的承載能力和使用年限，加強樁基施工技術(shù)，做好每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，是保證鐵路工程質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)。