深厚淤泥地層橋梁灌注樁技術(shù)研究

巢玉蘭

（江西省宜春公路建設(shè)集團有限公司，江西 宜春 336000）

1 工程概況

某特大型橋梁工程項目長度為2284m，設(shè)計為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)形式，樁基數(shù)量為360 根，橋臺樁徑為1.2m，主墩樁徑為1.8m，樁長為50～90m。經(jīng)過對現(xiàn)場的地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，此次施工地質(zhì)條件為淤泥質(zhì)土，厚度比較大，必須加強處理才能保證工程的施工效果。

2 樁基施工方案

灌注樁成孔應(yīng)用沖擊成孔方式，預(yù)制廠完成各項鋼筋的制作，利用專業(yè)車輛運輸?shù)浆F(xiàn)場，并吊裝運輸?shù)轿?，然后開展?jié)仓鳂I(yè)，形成完整的樁體結(jié)構(gòu)。

2.1 施工準(zhǔn)備

現(xiàn)場正式施工前進(jìn)行設(shè)計方案的審查，之后在現(xiàn)場設(shè)置控制網(wǎng)并進(jìn)行復(fù)核。使用全站儀進(jìn)行現(xiàn)場檢測，確保數(shù)據(jù)偏差控制在合理范圍內(nèi)，符合設(shè)計方案的要求。

2.2 護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒直徑超過鉆頭直徑200mm 即可，使用10mm的鋼板制作，并且頂部超出地表0.5m 左右。安裝護(hù)筒通常采用加壓或者錘擊的方式，必須嚴(yán)格按照設(shè)計方案確定安裝位置，護(hù)筒頂面中心與設(shè)計樁位偏差在50mm 以內(nèi)，傾斜度偏差不得超過1%[1]。護(hù)筒設(shè)置精度合格后，應(yīng)用汽車起重機吊裝到規(guī)定部位。

2.3 鉆機就位

鉆機安裝必須達(dá)到穩(wěn)固性標(biāo)準(zhǔn)：底架設(shè)置墊平，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，沒有位移、沉陷等問題。

2.4 泥漿制備及循環(huán)作業(yè)

泥漿制備嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證各方面參數(shù)合格，且應(yīng)用泥漿泵完成輸送作業(yè)，傳輸效率符合施工速度的要求。工作人員可合理利用循環(huán)作業(yè)的方式，以提高材料利用率。

2.5 鉆孔

開孔環(huán)節(jié)采取低錘密擊的方式，鉆孔深度進(jìn)入護(hù)筒以下3m 時，根據(jù)地質(zhì)條件適當(dāng)?shù)卦黾記_程，保持正常鉆進(jìn)的方式，每鉆入2m 深度就要進(jìn)行一次檢查和記錄，排除不利因素的影響。對土層進(jìn)行隨時觀察，并做好泥漿密度控制，確保達(dá)到護(hù)壁的要求。

2.6 成孔檢查

成孔操作中，深度尺寸應(yīng)符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，再應(yīng)用檢控器檢查直徑、深度、垂直度，全部符合工程要求才能繼續(xù)開展施工，否則返工處理。

2.7 第一次清孔

以換漿法為主進(jìn)行現(xiàn)場的清孔操作，將漿液沖入底部，從孔口排出，沉渣的厚度不得超過規(guī)定的要求，對于鉆渣進(jìn)行過濾和沉淀處理，使其沉入孔底，反復(fù)操作直到符合要求為止[2]。

2.8 鋼筋籠加工及吊放

工廠內(nèi)制作鋼筋籠，根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行聲測管的安裝作業(yè)，按照設(shè)計方案設(shè)置混凝土墊塊，并且兩者之間的間距設(shè)定在2m 以內(nèi)，橫向設(shè)置數(shù)量在4 個以上，嚴(yán)格控制各個結(jié)構(gòu)部分的施工，避免影響總體施工效果。

2.9 第二次清孔

各項工作順利實施后開展二次清孔，該環(huán)節(jié)以導(dǎo)管作業(yè)方式為主，之后檢查確定泥漿、沉渣厚度等是否符合要求，以確保工程質(zhì)量合格。

2.10 混凝土灌注

混凝土在規(guī)定區(qū)域內(nèi)集中拌和制作，應(yīng)用混凝土泵車運輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場，并利用直升導(dǎo)管法進(jìn)行灌注。初灌環(huán)節(jié)，設(shè)置隔水栓，并且準(zhǔn)備充足的施工材料。澆筑環(huán)節(jié)，埋管深度在2～6m；灌注施工即將結(jié)束時，加強混凝土材料的下落速度以及埋管深度的控制，且保證內(nèi)部壓力符合要求，預(yù)防出現(xiàn)結(jié)團的問題。在澆筑環(huán)節(jié)應(yīng)加強高度的控制，確保達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，符合設(shè)計高程的要求，偏差控制在1m 以內(nèi)，且保持連續(xù)灌注作業(yè)[3]。

3 施工常見質(zhì)量問題分析

3.1 樁位偏斜

3.1.1 原因分析

一是現(xiàn)場施工作業(yè)階段并未按照要求進(jìn)行樁位的檢測和調(diào)整。二是鉆機設(shè)置時未達(dá)到水平標(biāo)準(zhǔn)，場地平整度不合格，地表硬度不足而發(fā)生傾斜，或者現(xiàn)場存在不均勻沉降的問題。三是鉆頭沖程比較大，導(dǎo)致鉆頭出現(xiàn)了劇烈的晃動。四是鉆進(jìn)時遇到孤石或者地質(zhì)硬度較高，鉆頭損壞嚴(yán)重。

3.1.2 預(yù)防措施

一是應(yīng)用全站儀進(jìn)行放樣檢測，保證位置精度合格，護(hù)筒埋設(shè)后及時進(jìn)行檢測。二是沖擊鉆安裝到位之前，現(xiàn)場進(jìn)行平整處理，并且壓實施工，保證強度性能合格，并調(diào)整鉆機，以達(dá)到水平的工作狀態(tài)。三是在施工前進(jìn)行地質(zhì)勘查和分析，結(jié)合現(xiàn)場實際情況調(diào)節(jié)泥漿比重。四是更換符合工程標(biāo)準(zhǔn)的鉆頭，保證鉆進(jìn)垂直度達(dá)標(biāo)。

3.1.3 處理措施

樁位偏斜超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后，需要及時回填黏土或者片石，合格后再進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)。

3.2 塌孔

3.2.1 原因分析

一是泥漿密度不足，護(hù)壁的效果不合格，在投入使用后發(fā)生漏水的情況。二是鋼護(hù)筒埋設(shè)的深度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，填土密實度不合格，發(fā)生漏水。三是松軟地層內(nèi)鉆進(jìn)速度過快，護(hù)壁形成速度慢而發(fā)生滲水。四是鉆入施工時停留時間較長，內(nèi)部泥漿沉淀而難以達(dá)到護(hù)壁效果。五是提升鉆頭或者下放鋼筋籠時觸碰孔壁而發(fā)生損壞的問題。六是相鄰孔位施工發(fā)生振動作用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重，或是現(xiàn)場車輛行駛而發(fā)生劇烈振動。七是清孔結(jié)束后，停留時間過長而沒有及時進(jìn)行灌注施工。

3.2.2 預(yù)防措施

一是現(xiàn)場施工前進(jìn)行地質(zhì)勘查和分析，并根據(jù)現(xiàn)場需要調(diào)節(jié)漿液材料，對于淤泥質(zhì)土或者細(xì)砂土層，應(yīng)增加泥漿比重以達(dá)到護(hù)壁的效果。二是護(hù)筒埋設(shè)環(huán)節(jié)應(yīng)保證底部夯實，填充效果合格。三是鉆孔作業(yè)中如果沒有特殊情況需要保持連續(xù)性施工，泥漿泵循環(huán)保持連續(xù)性。四是鉆頭提升和鋼筋籠下放保持垂直，不得觸碰孔壁。五是相鄰孔位如果間隔距離較小，不得同時施工，防止車輛、設(shè)備的持續(xù)作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞。六是澆筑前做好各項準(zhǔn)備工作，防止意外情況影響工程施工效果[4]。

一是輕微塌孔問題，要合理地增大泥漿比重，減小沖程，提高護(hù)壁強度。二是塌孔部位如果在上部，可以適當(dāng)?shù)卦黾愉撟o(hù)筒，增大周邊密實度。三是如果出現(xiàn)嚴(yán)重塌孔的問題，要及時應(yīng)用片石或者砂土進(jìn)行回填處理，并根據(jù)需要隨時轉(zhuǎn)移鉆機，情況穩(wěn)定后再重新鉆進(jìn)。鉆入環(huán)節(jié)防止觸碰孔壁，避免影響施工質(zhì)量。

3.3 樁底沉渣過厚

3.3.1 原因分析

一是護(hù)壁泥漿的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。二是清孔效果比較差，沉渣過厚。三是清孔時存留的時間較長，未達(dá)到間隔時間要求。四是初次灌入量不足，且內(nèi)部有空氣存在，或者沒有布置隔水栓。

3.3.2 預(yù)防措施

一是鉆孔作業(yè)除了黏土層可以應(yīng)用原土漿液之外，其他各個基層結(jié)構(gòu)都要采用人工制備的漿液，并且保證泥漿的比重、黏稠度符合要求，消除排渣困難的情況。二是嚴(yán)格落實二次循環(huán)處理措施。通過泥漿置換，在第一次清孔工作結(jié)束后，直接排放大顆粒的物質(zhì)，并且保證泥漿的比重為1.2～1.4 之間；第二次清孔使用導(dǎo)管的方式處理，將沉渣厚度控制在合理的范圍內(nèi)，并保證泥漿的質(zhì)量達(dá)標(biāo)。三是孔底沉渣厚度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，目前主要是應(yīng)用水文測繩開展檢測，確保數(shù)據(jù)精度合格。四是避免澆筑作業(yè)受現(xiàn)場環(huán)境干擾導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的性能不合格。五是澆筑環(huán)節(jié)應(yīng)該確保水密性達(dá)標(biāo)；初灌環(huán)節(jié)，漏斗應(yīng)放置隔水栓，材料供應(yīng)足夠；澆筑環(huán)節(jié)，應(yīng)保持連續(xù)性進(jìn)行，不能中斷。

3.3.3 處理措施

如果施工中出現(xiàn)樁底沉渣厚度超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的情況，及時應(yīng)用清孔、加壓灌注的方式進(jìn)行處理。澆筑完成后，應(yīng)用鉆孔壓漿的方式進(jìn)行處理。

3.4 樁身混凝土保護(hù)層厚度不夠

3.4.1 原因分析

一是沒有按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求展開檢測工作，樁位的控制精度不合格，沒有及時地進(jìn)行校對和檢測，造成結(jié)構(gòu)傾斜，對結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生不利影響。二是二次清孔時間超出標(biāo)準(zhǔn)，泥漿的密度不足，淤泥質(zhì)土發(fā)生嚴(yán)重的縮孔問題，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)保護(hù)層不合格。三是鋼筋保護(hù)層墊塊數(shù)量不足。

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3.4.2 預(yù)防措施

一是針對進(jìn)尺操作時未按要求進(jìn)行，結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量不合格，尤其是砂層厚度不達(dá)標(biāo)的情況，應(yīng)該定期進(jìn)行護(hù)樁或者組織專業(yè)人員測量、調(diào)整，以滿足施工標(biāo)準(zhǔn)要求。二是加強泥漿比重、稠度、孔底沉渣厚度的控制，第一次清孔就要盡量符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，從而縮短二次清孔時間，預(yù)防發(fā)生縮孔的問題。三是現(xiàn)場施工時應(yīng)按照設(shè)計方案的要求設(shè)置鋼筋籠保護(hù)墊塊，鋼筋籠頂部也應(yīng)該設(shè)置更多的保護(hù)物體[5]。

3.4.3 處理措施

現(xiàn)場澆筑施工全部完成后，經(jīng)過檢測如果發(fā)現(xiàn)保護(hù)層不合格，應(yīng)立即糾正和處理。樁身混凝土保護(hù)層不合格的情況一般都是出現(xiàn)在樁頂向下淺層的部位，可通過開挖作業(yè)的方式進(jìn)行處理，同時加大樁身保護(hù)層的厚度，以防止問題再次發(fā)生。

3.5 樁身混凝土夾泥

3.5.1 原因分析

一是混凝土澆筑的時機選擇不合理，與上一工序存在較長間隔，容易導(dǎo)致護(hù)壁性能降低，內(nèi)部出現(xiàn)夾泥的問題而導(dǎo)致質(zhì)量不合格。二是現(xiàn)場出現(xiàn)縮孔的問題造成夾泥。三是澆筑時坍落度比較大，流動性升高，灌注時導(dǎo)致結(jié)構(gòu)土層被破壞，有渣土進(jìn)入混凝土內(nèi)。

3.5.2 預(yù)防措施

一是澆筑開始前加強準(zhǔn)備工作，并制定合理的應(yīng)急措施，現(xiàn)場澆筑施工必須達(dá)到連續(xù)性的要求，避免中斷。二是加強二次清孔的質(zhì)量監(jiān)督管理，保證泥漿比重合格，且要確保護(hù)壁的質(zhì)量達(dá)到要求，不會發(fā)生縮孔的問題。三是加強坍落度的控制，保證結(jié)構(gòu)性能合格。

3.5.3 處理措施

夾泥問題造成的混凝土松散、蜂窩、溝槽、裹覆等輕微病害問題，可使用壓漿補強的方式進(jìn)行處理。如果夾泥嚴(yán)重出現(xiàn)斷樁病害，則需要及時進(jìn)行補樁處理，確保樁體性能合格。

3.6 影響樁基檢測問題

3.6.1 原因分析

一是聲測管預(yù)埋未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，出現(xiàn)變形等嚴(yán)重的問題，造成結(jié)構(gòu)的功能無法發(fā)揮。二是現(xiàn)場施工中質(zhì)量管控不當(dāng)，各個部位的混凝土性能都不合理，且檢測點布置不達(dá)標(biāo)；檢測工作未能按照標(biāo)準(zhǔn)實施，或者現(xiàn)場的施工車輛、設(shè)備對工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的影響，進(jìn)而發(fā)生損壞等嚴(yán)重的問題。三是樁基混凝土質(zhì)量未能達(dá)到要求。

3.6.2 預(yù)防措施

一是保證聲測管的質(zhì)量符合要求，并保證聲測管的設(shè)置達(dá)到規(guī)范性要求。聲測管內(nèi)徑應(yīng)該稍微超過換能器的半徑，且徑向剛度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，制作材料的溫度系數(shù)與混凝土接近。聲測管沿著鋼筋籠的內(nèi)側(cè)布置，以確保形狀對稱。二是聲測管要保持封閉性設(shè)置，管內(nèi)部潔凈度合格，確保不會有任何的雜質(zhì)，并且聲測管的外觀、形式等都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，滿足現(xiàn)場使用的需要。三是鋼筋籠的吊放必須執(zhí)行操作工藝方案，落實各項管理工作措施，加強施工人員的培訓(xùn)。四是現(xiàn)場作業(yè)中，混凝土澆筑要超過設(shè)計高程1m 左右，并在結(jié)構(gòu)強度性能合格后及時鑿除。五是嚴(yán)格控制樁徑，并在現(xiàn)場進(jìn)行測量，提高結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和性能，工作人員做好結(jié)構(gòu)強度和性能的記錄。六是檢測工作不能受到其他因素的干擾和影響，確保信號采集符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.6.3 處理措施

一是經(jīng)檢測若水質(zhì)不能達(dá)到清澈的標(biāo)準(zhǔn)，則要立即組織更換。若樁頭頂面不平整則要及時應(yīng)用人工鑿平處理，達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。二是聲測管變形、堵塞或者多種因素造成的問題，導(dǎo)致精度不合格，可應(yīng)用鉆芯法展開分析。

4 實施效果評價

在現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)上述問題并經(jīng)過處理后，進(jìn)行樁基埋管法進(jìn)行超聲波檢測，保證樁體結(jié)構(gòu)達(dá)到完整性的標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行樁端承載力的檢查。對該特大型橋梁進(jìn)行全面檢測，發(fā)現(xiàn)全部樁基符合要求，一類樁占比超過95%，綜合質(zhì)量性能較高，橋梁工程的質(zhì)量符合要求。

5 結(jié)語

深厚淤泥地層條件下進(jìn)行樁基施工，容易產(chǎn)生比較嚴(yán)重的質(zhì)量問題，比如偏斜、塌孔、縮徑等，威脅橋梁工程的質(zhì)量，甚至引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成巨大的損失。因此，在現(xiàn)場施工中需要加強各項準(zhǔn)備工作，制作性能合格的泥漿材料，提高護(hù)壁的效果，并落實監(jiān)控管理措施，消除質(zhì)量與安全隱患。經(jīng)過對該工程的研究分析，發(fā)現(xiàn)深厚淤泥地層條件之下的灌注樁性能合格，橋梁工程的總體穩(wěn)定性較高，完全可以滿足橋梁的運行要求，由此可見，該技術(shù)的推廣應(yīng)用將為我國橋梁事業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。