文/黎勝 安徽省建設(shè)監(jiān)理有限公司 安徽合肥 230000
市政橋梁建設(shè)施工中,基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量直接影響市政橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。目前,市政橋梁基礎(chǔ)類型可分為:明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、沉箱基礎(chǔ)、管柱基礎(chǔ)等。就當(dāng)前現(xiàn)狀而言,旋挖灌注樁技術(shù)是橋梁基礎(chǔ)工程最常見的施工技術(shù)。旋挖灌注樁技術(shù)具有承載力高,施工噪聲小,可以建造較大直徑樁體、對(duì)地基地質(zhì)條件應(yīng)用范圍廣、工期短,造價(jià)低,對(duì)周邊建筑物影響小等優(yōu)點(diǎn),但也有易塌孔、縮孔、孔樁偏位、隱蔽工程質(zhì)量控制難度大等缺點(diǎn),故應(yīng)科學(xué)合理地應(yīng)用好該技術(shù)。因此,進(jìn)一步對(duì)旋挖灌注樁技術(shù)進(jìn)行分析,總結(jié)出切實(shí)可行的施工方案,具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。
橋梁工程的樁基施工中,表層的淤泥和黏土由于承載力差,無(wú)法保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。通過(guò)旋挖灌注樁施工,利用樁體穿過(guò)淤泥層、黏土層,到達(dá)深部的持力層,形成的樁群可以滿足荷載要求,從而確保橋梁基礎(chǔ)穩(wěn)定。由于橋梁工程的旋挖灌注樁施工是在水下進(jìn)行,對(duì)施工技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)管理提出了嚴(yán)格要求。以往的施工經(jīng)驗(yàn)表明,如果方案設(shè)計(jì)不合理、施工管控不到位,很容易出現(xiàn)斷樁、樁體傾斜、樁身夾泥等質(zhì)量問(wèn)題,如果未能及時(shí)處理,后期隨著橋梁上部結(jié)構(gòu)施工,樁基出現(xiàn)不均勻沉降,嚴(yán)重影響橋梁質(zhì)量。因此,現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須要在施工質(zhì)量控制和成樁質(zhì)量檢驗(yàn)兩個(gè)方面加強(qiáng)管理,才能保質(zhì)保量地完成橋梁基礎(chǔ)施工任務(wù)。在某橋梁施工過(guò)程中,主要選擇旋挖成孔法進(jìn)行施工,各成孔法與旋挖成孔法性能對(duì)比如下:(1)反循環(huán)成孔法和旋挖成孔法的對(duì)比。當(dāng)施工地質(zhì)為卵石層時(shí),應(yīng)使用旋挖成孔法進(jìn)行施工,這要是因?yàn)槭褂梅囱h(huán)成孔法進(jìn)行施工,存在通道狹窄的問(wèn)題,極易產(chǎn)生鉆桿堵塞,增加了安全事故的發(fā)生率。與此同時(shí),反循環(huán)施工鉆進(jìn)過(guò)程中需要靜水壓力,在成孔過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量泥漿,污染環(huán)境。而使用旋挖成孔方式,可以在干作業(yè)條件下進(jìn)行施工,施工現(xiàn)場(chǎng)較為整潔。(2)正循環(huán)成孔法和旋挖成孔法的對(duì)比。相較于旋挖成孔法,在使用正循環(huán)成孔法施工過(guò)程中,泥漿循環(huán)上升速度相對(duì)較慢,導(dǎo)致其施工效率受到影響。(3)沖擊鉆成孔法和旋挖成孔法的對(duì)比。相較于沖擊鉆成孔法,旋挖成孔法的穩(wěn)定性相對(duì)較高,在沖擊鉆成孔施工過(guò)程中,需要使用鋼絲繩牽引鉆頭,在鉆頭自由落體過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊動(dòng)能,不但會(huì)使樁孔出現(xiàn)傾斜,還會(huì)導(dǎo)致卡鉆等問(wèn)題,使其成孔質(zhì)量受到影響。而旋挖鉆機(jī)成孔后具有孔壁光滑、與土體間結(jié)合度高、樁基承載力高的特點(diǎn)。(4)沉管成孔法和旋挖成孔法的對(duì)比。在地質(zhì)較軟的現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中。由于靜壓沉管成孔法施工設(shè)備較大,極易出現(xiàn)機(jī)械陷落等問(wèn)題,使周圍樁基受到影響,相較于沉管成孔法,旋挖成孔的樁基質(zhì)量更高。
在樁孔鉆進(jìn)施工時(shí),鉆頭選擇、泥漿管理、清孔質(zhì)量、樁孔垂直度以及鉆機(jī)機(jī)型等環(huán)節(jié)質(zhì)量不符合要求,會(huì)導(dǎo)致成孔質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。與此同時(shí),在樁孔成型后,施工人員沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行混凝土澆筑,也沒(méi)有采取相應(yīng)的安全措施對(duì)鉆孔進(jìn)行遮蔽,導(dǎo)致施工安全隱患增加。
在對(duì)鋼筋籠進(jìn)行制作和安裝施工時(shí),施工單位沒(méi)有對(duì)鋼筋籠安放位置、垂直度等因素進(jìn)行控制,導(dǎo)致鋼筋籠出現(xiàn)下沉或浮起等問(wèn)題,最終使成孔質(zhì)量受到影響。
(1)鉆孔施工前施工單位要對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行復(fù)核,復(fù)核的主要內(nèi)容包括橋梁樁位的標(biāo)高、位置、數(shù)量、尺寸等基本參數(shù),并與施工場(chǎng)地的地形條件、地質(zhì)情況核對(duì),明確設(shè)計(jì)文件的合理性,如發(fā)現(xiàn)存在不合理之處,應(yīng)及時(shí)向監(jiān)理單位報(bào)備,修改設(shè)計(jì)文件。設(shè)計(jì)文件合格后,結(jié)合要求進(jìn)行施工。(2)由項(xiàng)目經(jīng)理組織各部門、各施工班組進(jìn)行技術(shù)交底,交底方式為書面交底,交底內(nèi)容主要包括施工組織安排、施工流程、施工技術(shù)、施工要求等,使所有施工人員明確自身責(zé)任,避免失誤。(3)本次施工采用的原材料進(jìn)場(chǎng)前需要對(duì)材料的出廠證、質(zhì)量證明等文件進(jìn)行核驗(yàn),檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)場(chǎng),入場(chǎng)的材料進(jìn)行分類存放,材料的貯藏地面可采用混凝土硬化地面,砂石料按不同尺寸分類存放,鋼筋按等級(jí)分類存放,存料期間倉(cāng)庫(kù)內(nèi)應(yīng)保持通風(fēng)并做好防雨、防潮措施。(4)鉆孔施工中采用的機(jī)械設(shè)備有混凝土攪拌機(jī)2 臺(tái)運(yùn)輸車輛若干、發(fā)電機(jī)1 臺(tái)、吊機(jī)1 臺(tái)、反循環(huán)鉆機(jī)3 臺(tái)等,機(jī)械在施工前應(yīng)全部到位,并安排人員負(fù)責(zé)機(jī)械的檢測(cè)與定期維護(hù)工作,確保機(jī)械的正常使用性能。
在進(jìn)行測(cè)量時(shí)采用全站儀,對(duì)樁基平面位置及高程進(jìn)行標(biāo)注。為了提升測(cè)量放樣準(zhǔn)確性,需要在首次測(cè)量完成后進(jìn)行復(fù)測(cè),保證復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)與首次測(cè)量數(shù)據(jù)誤差在允許范圍內(nèi)。最后采用石灰粉做好標(biāo)志測(cè)量樁,以方便后續(xù)工作開展。
(1)護(hù)筒應(yīng)堅(jiān)實(shí),避免漏水。若護(hù)筒的入土深度較大,則應(yīng)利用錘擊的方法將其沉入。護(hù)筒接頭部位不能存在突出物,且應(yīng)能抵抗拉壓。(2)護(hù)筒的內(nèi)徑應(yīng)比樁徑大至少200mm,且護(hù)筒的頂部應(yīng)比地面高出約30cm,同時(shí)在護(hù)筒上部設(shè)置溢漿孔。(3)護(hù)筒埋設(shè)中心與設(shè)計(jì)樁位之間的偏差不能超過(guò)20mm,且護(hù)筒傾斜度的實(shí)際偏差不能超過(guò)1%,確保護(hù)筒進(jìn)入原狀土層中至少20cm。(4)將護(hù)筒埋設(shè)好后,需在樁位中心設(shè)置鋼筋,同時(shí)進(jìn)行拉線,以為之后的樁架就位奠定良好基礎(chǔ)。(5)護(hù)筒埋設(shè)到位并檢查合格后,在其四周用黏土回填并壓實(shí),以免在鉆孔過(guò)程中發(fā)生漿液漏失。
鉆孔施工中需要采用泥漿護(hù)壁的方式保護(hù)成孔的質(zhì)量以及鉆孔施工的安全,鉆孔完成后還需要采用干凈的水泥漿進(jìn)行清孔作業(yè),水泥漿的比例應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)要求確定,制備后存儲(chǔ)于泥漿池中,泥漿池的位置在施工場(chǎng)地周邊選取,并在周圍做好防護(hù)措施,避免人員摔落,本次施工中護(hù)壁采用的泥漿密度應(yīng)控制在1.10~1.15,含砂率應(yīng)≤4%,膠體率應(yīng)≥95%,清孔采用的泥漿密度應(yīng)控制在1.03~1.10,含砂率應(yīng)≤2%,膠體率應(yīng)≥98%。
市政橋梁鉆孔實(shí)施前,應(yīng)保證底部無(wú)雜物。鉆機(jī)準(zhǔn)備好后,將其吊裝到工作平臺(tái)上,然后把鉆頭下放到鉆孔面以下30cm 處。操作開始前,通過(guò)鉆機(jī)底部安裝千斤頂進(jìn)行調(diào)整。鉆孔有正循環(huán)和反循環(huán)兩種形式,正循環(huán)速度較慢,安全性高,不易塌孔,有利于成孔。反循環(huán)速度快,主要用于地質(zhì)條件比較好的情況。鉆孔時(shí),需確保鉆進(jìn)施工穩(wěn)定和慢速,利用空壓機(jī)把底部沉渣清理干凈。如果下部存在較多的巖石材料,極易磨損鉆頭,工作效率降低。此時(shí),應(yīng)及時(shí)更換刀具,以保證施工順利進(jìn)行。此外,如果現(xiàn)場(chǎng)施工中發(fā)生停鉆的情況,禁止將鉆頭留置在孔內(nèi),需將鉆頭提升到規(guī)定位置上,然后使用清水循環(huán)清洗,以防止出現(xiàn)埋鉆現(xiàn)象。鉆井施工中,鉆機(jī)應(yīng)配置一臺(tái)20m3/min 的空氣壓縮機(jī),以滿足鉆進(jìn)過(guò)程中的供氣和排渣處理需求。拆除鉆具環(huán)節(jié),應(yīng)保證鉆孔移動(dòng)到規(guī)定位置,移動(dòng)速度要合理,一般為8m/min 以內(nèi),才能避免出現(xiàn)鉆頭與孔壁活塞抽吸現(xiàn)象。此外,如果出現(xiàn)負(fù)荷超出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的情況,應(yīng)及時(shí)清孔,避免底部有沉渣。成孔的同時(shí),應(yīng)同時(shí)注入泥漿護(hù)壁,防止塌孔。成孔后,分兩次進(jìn)行清孔。清孔后,一定要對(duì)孔深、孔徑、孔的垂直度進(jìn)行檢查。在澆筑混凝土前,進(jìn)行二次清孔。
鉆孔過(guò)程中的塌孔處理方案:(1)旋挖機(jī)正常速度運(yùn)行時(shí)的作用力較強(qiáng),周邊石塊受到擾動(dòng),孔口的穩(wěn)定性遭到破壞,有塌孔的發(fā)展趨勢(shì),并且在此條件下無(wú)法正常安裝管口護(hù)筒。此時(shí),可用低標(biāo)號(hào)混凝土予以回填,待此部分達(dá)到初凝狀態(tài)后,繼續(xù)旋挖施工。此方法能夠有效規(guī)避鉆孔過(guò)程中的土體坍塌問(wèn)題。(2)旋挖鉆機(jī)低速運(yùn)行時(shí),旋挖鉆芯的扭矩作用顯著,受此影響,周邊石子由完整的形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉勰?,而由于擠壓力的持續(xù)存在,逐步構(gòu)成了護(hù)壁。經(jīng)一段時(shí)間后,待護(hù)壁成孔深度約為2m 時(shí),礙于孔斜率偏大的緣故,孔壁的穩(wěn)定性不足,自然不利于順利成孔。為此,取適量非回填區(qū)的黏土,將其轉(zhuǎn)至現(xiàn)場(chǎng),適當(dāng)灑水以便濕潤(rùn),此后再向樁孔內(nèi)回填。期間其他輔助工作要及時(shí)跟進(jìn),例如用截齒型筒鉆低速運(yùn)行,借助該設(shè)備發(fā)揮擠壓密實(shí)作用,使黏土緊密嵌入回填石塊的孔隙內(nèi),增強(qiáng)整體穩(wěn)定性,起到護(hù)壁的效果。
擴(kuò)孔:孔深滿足要求后,進(jìn)入擴(kuò)孔施工環(huán)節(jié)。及時(shí)更換擴(kuò)底鉆頭,鏟斗邊旋轉(zhuǎn)邊加壓鉆進(jìn),在此過(guò)程中適當(dāng)伸展斗門,將產(chǎn)生的渣土及時(shí)轉(zhuǎn)至桶式鏟斗中,以便高效外運(yùn)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的擴(kuò)孔處理后,桶式鏟斗閉合,向上提升鉆桿,將擴(kuò)孔過(guò)程中產(chǎn)生的渣土轉(zhuǎn)至地面,進(jìn)一步轉(zhuǎn)運(yùn)至指定地點(diǎn)或采取其他處理措施,按照此方法反復(fù)操作多次,直到擴(kuò)孔部位形成支盤空腔為止。為了提高擴(kuò)孔作業(yè)的控制水平,擴(kuò)孔過(guò)程中由專員用電腦追蹤,及時(shí)掌握作業(yè)情況,并予以靈活的調(diào)整,確保擴(kuò)孔效果完全滿足要求。
鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)要求深度后,先暫停進(jìn)尺,然后向上提拔鉆具,使其與鉆孔底部相距10~20cm,在此期間泥漿循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)正常運(yùn)行,使鉆盤空轉(zhuǎn),將鉆孔底部的泥塊和碎屑都排除干凈。一次清孔完成后,應(yīng)達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn):鉆孔底部的沉渣基本清除,可準(zhǔn)確測(cè)定實(shí)際孔深,孔中的泥漿不存在泥塊等懸浮物。通常一次清孔應(yīng)持續(xù)至少30min。
(1)本次施工采用的鋼筋籠,在施工場(chǎng)地外進(jìn)行加工,再通過(guò)運(yùn)輸車運(yùn)送至施工場(chǎng)地進(jìn)行安裝,鋼筋籠主要采用焊接的方式進(jìn)行施工,其焊接質(zhì)量要滿足設(shè)計(jì)要求,接頭位置采用雙面搭接焊的焊接方式,主筋上接頭均要進(jìn)行焊接,焊接長(zhǎng)度≥5d,鋼筋籠相鄰主筋進(jìn)行焊接時(shí),搭接位置應(yīng)≥30d,加強(qiáng)筋在焊接時(shí)采用雙面電弧焊的焊接方式,在主筋內(nèi)側(cè)進(jìn)行焊接,嚴(yán)禁焊接過(guò)程中對(duì)主筋造成損傷,焊接完成及時(shí)運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)。(2)鋼筋籠的安裝通過(guò)吊車完成,在吊放鋼筋籠時(shí)采用兩點(diǎn)起吊的方式,第一個(gè)吊點(diǎn)位于鋼筋籠的下部骨架,第二個(gè)吊點(diǎn)在鋼筋籠上部1/3 處,鋼筋籠吊起后在空中實(shí)現(xiàn)調(diào)轉(zhuǎn),然后通過(guò)吊機(jī)緩慢放入樁位中,下放過(guò)程中應(yīng)勻速緩慢,不宜強(qiáng)制插入,避免出現(xiàn)鋼筋籠上浮問(wèn)題,安裝到位后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行后續(xù)施工。
為了使混凝土灌注前鉆孔底部的沉渣厚度符合設(shè)計(jì)要求,往往需要二次清孔。二次清孔采用氣舉排渣法,其具體操作方式為:利用氣舉排渣器進(jìn)行氣液混合,然后利用密度差將鉆孔底部的沉渣升起并排出。二次清孔一般在鋼筋籠和導(dǎo)管下放完完且檢查合格后進(jìn)行。完成二次清孔后,鉆孔底部500mm 范圍內(nèi)泥漿的比重不能超過(guò)1.25,且含砂率不能超過(guò)6%,黏度不能超過(guò)28s,孔底沉渣厚度不能超過(guò)50mm。清孔完成后,鉆孔中始終應(yīng)有足夠高的水頭,同時(shí)需要在30min 之內(nèi)進(jìn)行混凝土的灌注。如果不能在30min 之內(nèi)進(jìn)行灌注,則要重新測(cè)試泥漿指標(biāo),若指標(biāo)超出允許的范圍,則需要再次清孔。
本次安裝的導(dǎo)管內(nèi)徑為0.28m,每節(jié)的長(zhǎng)度為3m,通過(guò)本次對(duì)孔的深度進(jìn)行測(cè)量,若3m 導(dǎo)管長(zhǎng)度較長(zhǎng),可以對(duì)最后的一根導(dǎo)管選擇使用長(zhǎng)度為2m 或者為1m 的導(dǎo)管。為了將孔底泥漿全部排出,同時(shí)對(duì)混凝土質(zhì)量不會(huì)產(chǎn)生較大的影響,灌注混凝土的導(dǎo)管的底口距離孔底之間的距離本次控制在30cm 左右。同時(shí),在導(dǎo)管的頂口安裝漏斗,從而更為順暢灌注混凝土。
本次工程所用混凝土,均由附近的一處拌合站提前制作完成,完后由砼車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。使用C30 混凝土,砼車卸料前應(yīng)安排技術(shù)人員檢查有無(wú)離析、泌水等質(zhì)量問(wèn)題,坍落度控制在180-200mm 之間,禁止使用質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的混凝土。本次工程中使用導(dǎo)管法灌注混凝土,現(xiàn)場(chǎng)施工管理要重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容:(1)合理確定導(dǎo)管的基本參數(shù),如直徑、長(zhǎng)度等;(2)多節(jié)導(dǎo)管連接時(shí),應(yīng)做好導(dǎo)管接口處的密封處理。并且在導(dǎo)管連接完完后,通入清水檢驗(yàn)其密封效果,確定密封效果良好;(3)水下澆筑混凝土必須要保證連續(xù)作業(yè),單樁混凝土澆筑必須一次性完成,原則上不允許中斷,以保證樁體的完整性。
為了更好提升旋挖灌注樁整體施工質(zhì)量,技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行全面的動(dòng)態(tài)監(jiān)控分析,特別是對(duì)質(zhì)量驗(yàn)收工作應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制,確保樁位標(biāo)高誤差在可控的范圍內(nèi)。同時(shí),對(duì)于代表性的樁體應(yīng)當(dāng)選擇使用無(wú)破損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行全面地檢測(cè),對(duì)于重要工程、重要部位的樁體應(yīng)當(dāng)全部進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于設(shè)計(jì)中給出具體規(guī)定,或者技術(shù)人員施工時(shí),對(duì)樁體質(zhì)量有懷疑,則技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)全面的檢測(cè),必要情況下應(yīng)當(dāng)選擇使用鉆取巖樣法對(duì)樁體進(jìn)行全面的檢測(cè),對(duì)于檢測(cè)不合格的應(yīng)當(dāng)采取針對(duì)性的措施進(jìn)行維修完善,在檢測(cè)合格之后再進(jìn)行下階段的施工。
人為因素是制約身挖成孔灌注樁樁身混凝土灌注質(zhì)量控制的重要因素,包括管理人員和施工隊(duì)伍。由于施工隊(duì)伍流動(dòng)性大、施工人員能力參差不齊,給旋挖成孔灌注樁樁身混凝土灌注質(zhì)量控制現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)質(zhì)量交底提出了更高要求。在影響大樁徑、高樁身旋挖成孔灌注樁樁身混凝土灌注質(zhì)量控制的各類因素中,人作為能動(dòng)體具有很強(qiáng)的主觀能動(dòng)性以及對(duì)其他影響因素的判斷性,但這種判斷性的精確度因施工隊(duì)伍能力的差異性而很難得到保證。因此,需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的主體即施工管理人員將技術(shù)、質(zhì)量交底的內(nèi)容精煉化、常態(tài)化。例如,在混凝土灌注過(guò)程中,施工人員經(jīng)常更換,所以,每次都要進(jìn)行技術(shù)、質(zhì)量交底,即多次交底。
旋挖成孔灌注樁施工條件相對(duì)復(fù)雜,涉及的作業(yè)內(nèi)容較多,參建人員高度重視各項(xiàng)細(xì)節(jié)。(1)注重現(xiàn)場(chǎng)的平整和夯實(shí)處理,使鉆機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。(2)采取跳挖的施工方法,從而減小擾動(dòng)作用;開挖過(guò)程中產(chǎn)生的渣土不可隨意堆放,需放置在距離樁孔口7m 或是更遠(yuǎn)的位置。(3)嚴(yán)格控制成孔的參數(shù),包括孔徑、深度等。鉆孔深度范圍內(nèi)存在黏土層時(shí),有頸縮的可能,為此需要從地質(zhì)條件出發(fā),注重對(duì)注漿方法的合理化應(yīng)用,并制備優(yōu)質(zhì)的漿液,用于維持孔壁的穩(wěn)定性。(4)注漿時(shí)保證垂直,不可出現(xiàn)漿液順筒壁流動(dòng)的情況,否則護(hù)筒底部的土質(zhì)將缺乏足夠的穩(wěn)固性(偏松散)。
綜上所述,旋挖灌注樁基礎(chǔ)是橋梁工程建設(shè)最常用的一種基礎(chǔ)類型。旋挖樁施工過(guò)程中除了關(guān)注施工進(jìn)度以外,還應(yīng)考慮到施工工作需要完成的任務(wù)較多,施工步驟比較瑣,任何一個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò),都會(huì)影響施工質(zhì)量。因此,在旋挖機(jī)械成孔灌注樁施工的過(guò)程中,需要對(duì)鉆孔施工的過(guò)程和鉆機(jī)的位置、使用頻率、護(hù)筒埋置深度等做好把控,減少施工過(guò)程中鉆孔塌陷等質(zhì)量病害的出現(xiàn),同時(shí)需對(duì)成樁位置復(fù)核、鋼筋籠安裝檢查、沉渣厚度檢查等符合要求后方可進(jìn)入下一工序,提高施工質(zhì)量,方能到達(dá)促進(jìn)工期、降低費(fèi)用的效果。