松散卵石層沖擊鉆孔清水樁施工技術(shù)研究

閆曉軍 北京興延高速公路有限公司

1 研究鉆清水鉆孔樁目的

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，松散砂卵石層樁基施工時，普通沖擊鉆合格率較低、擴(kuò)孔系數(shù)大，研究最佳的鉆孔方法有助于節(jié)約成本，保證施工質(zhì)量，同時有助于在日后類似施工中對質(zhì)量的控制和經(jīng)驗積累。傳統(tǒng)的樁基施工過程中，成孔過程需要大量的造漿，對周邊環(huán)境污染大。清水鉆孔樁施工消除了泥漿污染、減少占地面積，施工成本大幅壓縮。

2 施工方法

主要工藝流程：

施工準(zhǔn)備→護(hù)筒埋設(shè)→搭設(shè)工作平臺→安裝鉆機(jī)并定位→鉆進(jìn)成孔→清孔并檢查→鋼筋籠安裝→灌注水下混凝土→拔出護(hù)筒→樁基檢測。

2.1 適應(yīng)條件

卵石土、碎石土、礫石、卵石、砂土、粘性土、風(fēng)化巖等均可。

2.2 定位放線

首先進(jìn)行施工場地平整，做好現(xiàn)場施工排水設(shè)施，準(zhǔn)備好定位鋼筋埋設(shè)于護(hù)筒周圍1m～2m 位置，定位樁頂高于護(hù)筒頂面標(biāo)高0.5m，鉆機(jī)放在枕木上，確保施工中不發(fā)生位移、不傾斜，在沖擊成孔過程中由測量技術(shù)人員多次進(jìn)行測量，確保成孔后樁基礎(chǔ)的位置滿足設(shè)計要求。

2.3 鉆進(jìn)成孔

沖擊鉆施工時，鉆機(jī)鋼絲繩周期性的將鉆頭提離孔底0.5m～1.0m，沖擊頻率30 次/分～60 次/分。利用鉆頭自重加速降落沖擊孔底巖層，每次沖擊后。鉆頭在鋼絲繩帶動下回轉(zhuǎn)一定角度，從而形成圓形截面的鉆孔。破碎的巖屑一部分?jǐn)D入孔壁，部分?jǐn)D入鉆頭底部翻板孔內(nèi)，定期提升鉆頭把翻板筒內(nèi)碎卵石倒出。采用泥漿作鉆孔穩(wěn)定液，無需循環(huán)。對于淺孔、大口徑鉆進(jìn)，效果顯著，但在非均質(zhì)地層鉆進(jìn)時易偏斜，鉆孔不圓。開孔時，應(yīng)低錘密擊。如果地質(zhì)情況為松散卵石，應(yīng)低錘沖擊或間斷沖擊，防止樁身偏斜。一旦出現(xiàn)鉆孔偏斜的情況，可采用回填片石或混凝土至偏孔上方50cm處，重新進(jìn)行測量定位，再次沖孔。如果沖擊過程中碰到孤石，可采用預(yù)爆破或用高低沖程交替沖擊，將大孤石擊碎。沖擊鉆施工應(yīng)制定合理的技術(shù)措施，避免擾動孔壁造成卡鉆、掉鉆、塌孔或擴(kuò)孔的情況發(fā)生。排渣可用泥漿循環(huán)或抽渣筒等方法。定期排渣期間，每鉆進(jìn)0.3m～0.5m應(yīng)提升鉆筒，倒出筒內(nèi)鉆渣，根據(jù)需要及時補(bǔ)給泥漿。在更換鉆頭前、容易縮孔處的部位應(yīng)驗孔，鉆進(jìn)過程中每鉆進(jìn)4m或者5m深進(jìn)行驗孔。

2.4 清孔

清孔分兩次，第一次清孔在孔深達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后開始。清孔的主要目的是使得孔內(nèi)泥漿含泥量等符合設(shè)計規(guī)范要求，為水下混凝土灌注提供條件。在鉆孔達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，對孔深、孔徑、進(jìn)行檢查確認(rèn)，首次清孔采用抽漿法清孔，用清水注入孔內(nèi)置換泥漿液直至孔內(nèi)泥漿清除干凈。置換抽漿法適用性強(qiáng)，但是要注意速度不能過快，防止塌孔。

3 鋼筋籠制作及吊放

鋼筋籠的分節(jié)制作，下方過程中進(jìn)行焊接。加勁箍筋間距2m，主筋與加勁箍筋采用焊接連接。每根樁的鋼筋籠分節(jié)編號，同一截面內(nèi)接頭數(shù)量不超過鋼筋總數(shù)量的二分之一；主筋接頭采用單面焊接，焊接長度不小于10倍的主筋直徑，箍筋與主筋的連接方式為綁扎定，下料時主筋接頭位置的錯位搭接長度要符合設(shè)計要求。鋼筋籠設(shè)置砂漿保護(hù)墊塊確保樁基保護(hù)層厚度，每節(jié)鋼筋籠的墊塊縱向大于2組，環(huán)向大于3個，呈梅花形布置。鋼筋籠制作完成后要掛號樁號標(biāo)牌、分段序號，便于使用時按順序運輸。鋼筋籠骨架存放場地必須平整、干燥。下墊上蓋，避免受潮銹蝕或者被污染。鋼筋籠骨架在運輸前，必須在鋼筋籠內(nèi)部設(shè)置防止鋼筋籠發(fā)生變形的臨時三角支撐，三角支撐可采用直徑25cm鋼筋電焊加固支撐。鋼筋籠的吊裝采用兩點起吊的方法，吊放鋼筋籠入孔時要對準(zhǔn)孔徑，確保垂直度并不破壞樁基孔壁。進(jìn)入孔內(nèi)，要控制下放鋼筋籠的速度，不得左右旋轉(zhuǎn)擺動、不得碰撞孔壁。遇到不能下放卡籠時，應(yīng)立即停止下放，查明原因，進(jìn)行處理后再下放。第一節(jié)鋼筋籠骨架吊放到最后一節(jié)加勁位置的時候，穿進(jìn)工字鋼，鋼筋籠臨時固住，然后起吊把兩節(jié)鋼筋籠開始連接，鋼筋籠在接長過程中要始終保持骨架垂直。鋼筋籠的接長采用同軸心、同尺寸規(guī)格的直螺紋套筒連接，套筒連接緊固以后，檢查連接質(zhì)量，確保合格后再開始下吊，同時割掉鋼筋籠內(nèi)三角支撐。

4 二次清孔

鋼筋籠吊放及導(dǎo)管的安裝過程中鉆孔樁孔底會產(chǎn)生新的沉渣，鋼筋籠安裝完成并將導(dǎo)管下方到位后，采用置換泥漿的方法進(jìn)行二次清孔，以達(dá)到置換沉渣的目的。置換沉渣的過程中搖動導(dǎo)管，使導(dǎo)管在孔底的位置不斷發(fā)生變化，攪動樁基底部沉渣，從而確保二次清孔順利完成。清孔完成后，對孔底50cm 以內(nèi)泥漿進(jìn)行檢查，含砂率、密度、粘度等各項指標(biāo)達(dá)到要求后，二次清孔完成，開始進(jìn)行混凝土的灌注。

5 水下混凝土灌注

灌注水下混凝土是樁基施工的重要工序，在澆注前，應(yīng)現(xiàn)場檢查混凝土的和易性并做好同條件試塊的制作?；炷了涠纫笤?8cm～22cm，初凝時間要控制在4h 左右。水下混凝土的灌注連續(xù)性灌注一次完成。灌注首批砼時，導(dǎo)管下口離孔底30cm～50cm，確保隔水塞能將混凝土順利排出，首次灌注量應(yīng)確保導(dǎo)管底端埋入混凝土中不小于1.5m，嚴(yán)防泥漿水涌入導(dǎo)管；灌注開始后，要連續(xù)緊湊地進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停工，在施工過程中，保持孔內(nèi)水頭，防止塌孔，保持導(dǎo)管的埋深在2m～6m范圍。當(dāng)灌注的砼頂面距鋼筋籠底部1m時，應(yīng)降低砼的灌注速度，避免澆筑速度過快導(dǎo)致鋼筋籠上浮。當(dāng)砼拌合物上升到鋼筋籠底口4m以上時，提升導(dǎo)管底口超過鋼筋籠底部2m以上，逐步恢復(fù)正常的混凝土澆筑速度。拔除最后一段導(dǎo)管時速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入樁體，影響樁基質(zhì)量。超灌量控制在設(shè)計標(biāo)高以上超灌0.5m～1.0m，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后，鑿除超灌得混凝土，以保證樁頭混凝土質(zhì)量良好。灌注水下混凝土?xí)r施工人員做好旁站記錄，認(rèn)真計算埋管深度，記錄好澆注過程中的混凝土頂面標(biāo)高和導(dǎo)管長度。

6 結(jié)束語

松散卵石層采用清水鉆孔樁沖擊鉆成孔工藝進(jìn)行鉆進(jìn)時，具有很好的鉆孔性能，適用于各類地層，施工場地條件要求低，且效率高。擴(kuò)孔系數(shù)可以由1.09 控制，減小至1.04 左右。工序循環(huán)時泥漿樁鉆進(jìn)時間為7 天，清水樁鉆進(jìn)時間為5.5天。研究它的施工過程對卵石層環(huán)境沖擊鉆成孔清水灌注樁施工有著指導(dǎo)意義。