黃土區(qū)高速公路超長(zhǎng)大直徑樁基旋挖鉆半孔泥漿施工技術(shù)

李亞勝

(山西交控集團(tuán)太舊高速公路分公司，山西 太原 030031)

1 項(xiàng)目背景

某高速公路工程項(xiàng)目位于黃土地區(qū)，采用的是雙向四車(chē)道，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為100 km/h。此項(xiàng)目中包含了多座高墩大跨橋梁，樁基數(shù)量大約為5 500根，而大于60 m的超長(zhǎng)大直徑樁基數(shù)量接近為900根，最大的樁基直徑為2.5 m，樁身長(zhǎng)度為96 m。其中超長(zhǎng)大直徑樁基主要處在峽谷岸坡，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)從上至下為新黃土、古土壤以及老黃土，而樁身的中部、下部多是古土壤與老黃土，樁底處在老黃土層之內(nèi)。

2 施工技術(shù)

具體施工流程如圖1所示。

圖1 施工流程

2.1 場(chǎng)地整平

選擇“推土機(jī)+壓路機(jī)”的方式實(shí)施樁基現(xiàn)場(chǎng)整平壓實(shí)處理，同時(shí)從場(chǎng)地周?chē)O(shè)置截水溝，以及坡率為2%的單向或雙向排水橫坡，以免樁基受到雨水的浸泡[1]。此外，樁基現(xiàn)場(chǎng)黃土的濕陷性等級(jí)比較高，所以需要選擇強(qiáng)夯方式處治黃土濕陷性。

2.2 護(hù)筒埋設(shè)

鋼護(hù)筒的內(nèi)徑應(yīng)大于樁徑20 cm，且厚度≥12 mm。若是樁徑>2.2 m，護(hù)筒的頂部需要進(jìn)行雙層焊接處理。而護(hù)筒的埋設(shè)長(zhǎng)度必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件而定，應(yīng)穿越現(xiàn)場(chǎng)地下軟弱層，同時(shí)通過(guò)計(jì)算保證能夠安全承載鉆機(jī)、吊車(chē)以及混凝土罐車(chē)等方面施加的荷載。若是護(hù)筒埋設(shè)的長(zhǎng)度相對(duì)偏短，則應(yīng)選擇挖掘機(jī)實(shí)施挖埋處理；若是護(hù)筒埋設(shè)長(zhǎng)度相對(duì)偏長(zhǎng)，就要選擇旋挖鉆大直徑鉆頭實(shí)施鉆埋，對(duì)于周邊空隙則采用黏土密實(shí)填塞或是采用砂漿實(shí)施密實(shí)填塞。

2.3 泥漿制備

綜合考慮樁基及成孔數(shù)量合理建立泥漿池，一般泥漿池體積控制為樁基護(hù)壁段的1.5倍，基本包含了制漿池、儲(chǔ)漿池以及沉淀池，其中混凝土灌注階段需要將排出的泥漿引入到沉淀池之內(nèi)，然后實(shí)現(xiàn)循環(huán)式使用[2]。泥漿選擇的是膨潤(rùn)土造漿，同時(shí)合理?yè)饺霟龎A、防塌劑以及堵漏劑。在鉆孔施工階段，將泥漿比控制為1.1 t/m3之內(nèi)，若是塌孔現(xiàn)象比較嚴(yán)重，則需要適當(dāng)提升泥漿比。

2.4 鉆孔與檢測(cè)

濕陷性黃土需要選擇筒式鉆頭。樁身上部干法成孔的長(zhǎng)度需要大于裂隙、針孔以及陷洞等。鉆進(jìn)階段應(yīng)原地順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)開(kāi)孔，首先慢速進(jìn)行鉆孔，待鉆到土層1 m之下，然后將鉆進(jìn)速度調(diào)整為正常鉆速，見(jiàn)表1。鉆進(jìn)施工時(shí)需要反復(fù)旋轉(zhuǎn)鉆頭實(shí)現(xiàn)孔壁擠壓，以提高孔壁的密實(shí)性。

表1 鉆孔鉆進(jìn)與提鉆速度控制要求

干法成孔鉆進(jìn)到試孔確定泥漿護(hù)壁段頂面之下2 m位置后停鉆，然后把鉆頭提出，同時(shí)將泥漿灌注到孔底。其中首次泥漿灌注≤2 m，接著邊鉆進(jìn)邊補(bǔ)充泥漿。此外，泥漿護(hù)壁鉆孔進(jìn)尺速度應(yīng)保證≤8 m/h，而且每次提鉆需要把鉆頭提到泥漿液面之上，然后停頓大約30 s，在鉆斗中泥漿全部排出才可以繼續(xù)提鉆，以免鉆頭內(nèi)泥漿下落而對(duì)孔壁進(jìn)行沖刷，從而引發(fā)塌孔現(xiàn)象[3]。鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高之后，通過(guò)正向旋轉(zhuǎn)把孔底中的松土清理干凈。

成孔后，需要及時(shí)選擇智能檢孔儀器實(shí)施孔深、孔徑以及傾斜度等相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)，同時(shí)認(rèn)真、準(zhǔn)確記錄，以保證成孔效果。

2.5 鋼筋籠制安

鋼筋籠基本采用鋼筋滾籠機(jī)分節(jié)制作方式，或是長(zhǎng)定位胎架分節(jié)制作方式，相鄰2節(jié)鋼筋籠需要預(yù)先進(jìn)行拼接，同時(shí)焊接成骨架，然后進(jìn)行分解，將對(duì)接位置進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)記，以實(shí)現(xiàn)孔口的有效拼接。此項(xiàng)目中鋼筋籠制作采用的鋼筋長(zhǎng)度控制為12 m，同時(shí)鋼筋骨架保護(hù)層無(wú)需設(shè)置定位筋，以防止掛塌孔壁，而應(yīng)選擇砂漿環(huán)形墊塊。

鋼筋籠孔口接長(zhǎng)需要以焊接方式制作型鋼矩形井口架，以有效支撐鋼筋籠，并為混凝土灌注施工提供平臺(tái)。為了防止鋼筋籠出現(xiàn)變形，需要從鋼筋籠內(nèi)建立支撐筋，且運(yùn)輸階段設(shè)置定位架進(jìn)行固定。而支撐筋需要在鋼筋籠入孔之后進(jìn)行割除，以免卡掛導(dǎo)管。在鋼筋籠安裝階段需要以垂直方式吊裝鋼筋籠，禁止出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。

2.6 導(dǎo)管安裝

此項(xiàng)目中導(dǎo)管以絲扣方式進(jìn)行連接，單節(jié)長(zhǎng)度控制為4 m。正式使用之前必須實(shí)施試拼以及實(shí)現(xiàn)水密性、接頭抗拉試驗(yàn)。此外，導(dǎo)管內(nèi)徑需要符合混凝土灌注速度及反壓頂升擴(kuò)散要求，其中直徑大于2 m的樁基，應(yīng)采用內(nèi)徑≥35 cm的導(dǎo)管[4]。

2.7 清 孔

在導(dǎo)管安裝施工結(jié)束之后，需要及時(shí)實(shí)施二次清孔，可以選擇的方式包含高壓風(fēng)吹、高壓水沖等。其中高壓風(fēng)吹方式是指從導(dǎo)管中合理插入高壓風(fēng)管，且插入到孔底，緊接著啟動(dòng)高壓風(fēng)，通過(guò)高壓風(fēng)把孔底中的沉渣與泥漿混合，或是吹翻到孔內(nèi)漿液的上面，然后從導(dǎo)管外以高揚(yáng)程水泵的方式將高濃度泥漿有效抽出，最后注入適量的清水或是較低濃度的泥漿以將孔中泥漿稀釋到1.1 t/m3之下；而高壓水沖方式是指從導(dǎo)管中有效插入高壓水管，通過(guò)高壓水把孔底位置的沉渣與泥漿混合，剩余操作流程與高壓風(fēng)吹方式基本相同。

2.8 混凝土灌注

混凝土灌注施工之前，需要實(shí)施孔底沉渣與泥漿比重檢查。由于超長(zhǎng)大直徑樁基的灌注方量相對(duì)偏大，施工時(shí)間比較長(zhǎng)，因此，應(yīng)選擇超長(zhǎng)緩凝混凝土，保證初凝時(shí)間>灌注時(shí)間1.3倍，同時(shí)不大于20 h。導(dǎo)管的上部處于空狀態(tài)，混凝土長(zhǎng)距離下落會(huì)出現(xiàn)分散，若是混凝土分散相對(duì)偏多，就不能把導(dǎo)管中泥漿排出導(dǎo)管外，所以應(yīng)從導(dǎo)管中的頂部設(shè)置隔水球，保證混凝土整體式下落以及管內(nèi)泥漿的有效排出。

超長(zhǎng)大直徑樁基混凝土灌注產(chǎn)生的沖擊力相對(duì)偏大，為了防止首批灌注混凝土產(chǎn)生的夾泥被新灌注混凝土沖破，需要確保超長(zhǎng)大直徑樁基的導(dǎo)管埋深為8～12 m，以形成較大的反壓頂升力把首批混凝土以緩慢的速度頂升到樁頂，從而實(shí)現(xiàn)混凝土灌注階段漿液沉渣與小塌方塊排出孔頂之外[5]。在混凝土灌注階段需要保證連續(xù)性灌注施工。待混凝土灌注到干法成孔位置后，樁壁會(huì)吸收泥漿內(nèi)的水分，且部分水分以從裂隙、蟲(chóng)孔等位置滲走，導(dǎo)致泥漿黏稠度提升，甚至出現(xiàn)淤泥現(xiàn)象，所以灌注施工時(shí)應(yīng)對(duì)混凝土、泥漿深度進(jìn)行測(cè)量，若是泥漿濃度提升，需要及時(shí)插入水管進(jìn)行清水補(bǔ)充或是加入較低濃度的泥漿，以實(shí)現(xiàn)泥漿濃度的有效稀釋。當(dāng)混凝土灌注到樁頂標(biāo)高后，選擇PVC管將樁頂中部分鋼筋進(jìn)行套住，以實(shí)現(xiàn)樁頭鑿除時(shí)鋼筋的切實(shí)防護(hù)。

3 總 結(jié)

本文結(jié)合高速公路工程項(xiàng)目實(shí)際情況，重點(diǎn)研究了高速公路超長(zhǎng)大直徑樁基旋挖鉆半孔泥漿施工技術(shù)，主要包含了場(chǎng)地整平、護(hù)筒埋設(shè)、泥漿制備、鉆孔、鋼筋籠制安、導(dǎo)管安裝、清孔以及混凝土灌注等。實(shí)踐表明。黃土區(qū)高速公路超長(zhǎng)大直徑樁基采用旋挖鉆半孔泥漿技術(shù)合理、可行，保證了超長(zhǎng)大直徑樁基施工質(zhì)量，為類(lèi)似項(xiàng)目施工提供了借鑒。

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