陳亞飛

1 工程概況

桂林市市政工程總公司承建的魯班路北段A標(biāo)心圩江橋梁工程,橋梁為3×25 m的預(yù)應(yīng)力先簡(jiǎn)支后連續(xù),基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁,樁徑為1.5 m,共 68根,總長(zhǎng)486 m,其中樁基礎(chǔ)最長(zhǎng)的全長(zhǎng)為75 m。地基巖土從上到下依次為:粉土、細(xì)圓礫土、粗圓礫土、卵石土。橋址處水量極為豐富,水深2 m～3 m,流量隨季節(jié)變化很大,橋址區(qū)內(nèi)地下水為第四系孔隙潛水,水位埋深0.3 m～1.4 m,主要受大氣降水和河水補(bǔ)給,水位隨季節(jié)變化很大,水質(zhì)對(duì)鋼筋混凝土無(wú)侵蝕性。根據(jù)該橋址處地質(zhì)情況、施工工期要求緊、施工場(chǎng)地環(huán)保等因素,選用鉆機(jī)成孔的施工方式。

2 鉆孔灌注樁主要施工技術(shù)

2.1 施工流程

施工流程見(jiàn)圖1。

2.2 護(hù)筒埋設(shè)施工

根據(jù)橋墩處的地質(zhì)資料、設(shè)計(jì)圖紙及橋梁施工規(guī)范有關(guān)要求,鋼護(hù)筒需要穿過(guò)淤泥層和粉細(xì)砂層,長(zhǎng)度需20 m左右。鋼護(hù)筒在工廠分節(jié)制造,運(yùn)至工地電焊接長(zhǎng),吊裝就位后用振動(dòng)錘振動(dòng)下沉。在現(xiàn)場(chǎng)接長(zhǎng)時(shí)要特別注意節(jié)與節(jié)的軸線偏差不僅要在允許范圍內(nèi),而且不能出現(xiàn)在同一方向上,鋼護(hù)筒軸線總傾斜不能超標(biāo),否則在鉆孔施工中極易出現(xiàn)鉆頭與鋼護(hù)筒打架現(xiàn)象,一旦發(fā)生,輕者要水下切割鋼護(hù)筒,重者鋼護(hù)筒卡住鉆頭,嚴(yán)重影響鉆孔施工的正常進(jìn)行。

2.3 鉆孔施工

由于樁徑大、樁身長(zhǎng)、地質(zhì)狀況差,為保證質(zhì)量,加快進(jìn)度,鉆孔主要采用正反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)為主,沖擊鉆為輔的施工工藝。施鉆過(guò)程中根據(jù)地質(zhì)變化,調(diào)整鉆孔方法:在淤泥層、黏土層、全風(fēng)化層時(shí),使用刮刀鉆頭。在進(jìn)入較硬的巖層時(shí),使用牙輪鉆頭。充分發(fā)揮兩種鉆頭各自的優(yōu)點(diǎn)來(lái)提高鉆進(jìn)速度,同時(shí)也保證樁孔的質(zhì)量和成孔安全。由于在地面50 m左右以下就進(jìn)入了堅(jiān)硬的弱風(fēng)化砂巖,鉆進(jìn)速度十分緩慢,鉆進(jìn)時(shí)間較長(zhǎng),機(jī)械處于疲勞狀態(tài),在這種情況下,經(jīng)常檢查鉆頭和鉆桿是十分重要的,否則極易掉鉆頭或斷鉆桿。

2.4 清孔施工

采用泵吸式反循環(huán)回轉(zhuǎn)法鉆孔時(shí),泥漿由儲(chǔ)漿池流入樁孔,到孔底同鉆渣混合,在真空泵與吸泥機(jī)配合或在空氣吸泥機(jī)、大力噴射泵的抽吸力作用下,混合物進(jìn)入鉆錐的進(jìn)渣口。由鉆桿內(nèi)腔吸上,再?gòu)某鏊刂崎y經(jīng)膠管排泄到沉淀池,凈化后流入儲(chǔ)漿池混換使用。在吊入鋼筋骨架后,灌注水下混凝土之前,應(yīng)再次檢查孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)和孔底沉淀厚度,如超過(guò)規(guī)定,進(jìn)行第二次清孔,待符合要求后方可灌注水下混凝土。

2.5 鋼筋籠施工

鋼筋籠在鋼筋加工棚內(nèi)依照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求分段加工成型。下鋼筋籠時(shí),為加快下放速度,縮短吊裝時(shí)間,保證接頭質(zhì)量和樁孔安全,每節(jié)鋼筋籠采用冷擠壓套筒機(jī)械連接,連接時(shí)將上下節(jié)鋼筋籠主筋的中心對(duì)直,擠壓機(jī)與鋼筋軸線保持垂直,擠壓從套筒中央開(kāi)始,并依次向兩端擠壓即可。

2.6 混凝土灌注施工

因樁的水下混凝土體積較大,每根樁接近60 m3。為防止灌注過(guò)程中出現(xiàn)意外事故,盡量縮短灌注時(shí)間,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,混凝土采用商品混凝土,用汽車泵送車直接泵送到樁口上方的大料斗,沖擊灌注,以保證混凝土的密實(shí)度。

2.7 施工中質(zhì)量控制

鉆機(jī)選型要選扭矩大,鉆桿剛度大的反循環(huán)鉆機(jī)和沖擊鉆;控制好鉆進(jìn)速度,否則極易扭斷鉆桿、極易造成縮孔和斜孔;終孔后要用檢孔器檢查孔的直徑,用測(cè)斜儀或其他手段檢查樁傾斜度;鋼筋籠分節(jié)制造時(shí)要設(shè)好加勁箍的內(nèi)支撐,防止鋼筋籠在運(yùn)輸及起吊過(guò)程中變形。由于鋼筋籠長(zhǎng)近40 m,節(jié)數(shù)多,其鋼筋接頭不宜采用現(xiàn)場(chǎng)電焊連接,改用鋼套筒冷擠壓連接,將大大地減少施工時(shí)間;超聲波檢測(cè)管一定要有很好的水密性,否則一旦滲漏泥漿將會(huì)堵塞檢測(cè)管,造成超聲波檢測(cè)無(wú)法進(jìn)行;雖然采用摩擦樁,但清孔要求很高,即使是第一次清孔做的再好,下完近百米的鋼筋籠后孔內(nèi)沉淀厚度也可能超標(biāo)。因此必須采取反循環(huán)法或氣舉法進(jìn)行第二次甚至第三次清孔。

對(duì)水下混凝土配合比一定要嚴(yán)格要求,不僅強(qiáng)度要滿足設(shè)計(jì)要求,而且其和易性、流動(dòng)性、坍落度、泌水性均要滿足施工要求,依靠超聲波逐斷面檢查樁身截面混凝土質(zhì)量。對(duì)有疑問(wèn)的樁,還需要進(jìn)行混凝土抽芯補(bǔ)檢。即使是超聲波檢查均合格,也要按規(guī)范要求對(duì)596的樁進(jìn)行抽芯檢查。本工程樁基經(jīng)超聲波、小應(yīng)變的抽芯檢查,結(jié)果均為優(yōu)良樁,其中Ⅰ類樁占87%以上。

3 鉆孔灌注樁施工質(zhì)量事故處理措施探討

1)坍孔現(xiàn)象。在松散粉砂土或流砂中鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)控制進(jìn)尺,選用較大比重、粘度、膠體率的優(yōu)質(zhì)泥漿(或投入黏土摻片石、卵石,低錘沖擊使黏土膏、片石、卵石擠入孔壁);汛期或潮汐地區(qū)水位變化過(guò)大時(shí),應(yīng)采取升高護(hù)筒,增加水頭,或用虹吸管連接等措施;如發(fā)生孔口坍塌,可回填,重新埋設(shè)護(hù)筒再鉆;如發(fā)生孔內(nèi)坍塌,判明坍塌位置,回填砂和黏土(或砂礫和黃土)混合物到坍孔位置以上1 m～2 m,如坍孔嚴(yán)重應(yīng)全部回填,待回填物沉積密實(shí)后再行鉆進(jìn);嚴(yán)格控制沖程高度和炸藥用量。

2)鉆孔漏漿現(xiàn)象。在透水性強(qiáng)或有地下水流動(dòng)的地層中,稀泥漿會(huì)向孔外漏失;護(hù)筒埋設(shè)太淺,回填土不密實(shí)或護(hù)筒接縫不嚴(yán)密,會(huì)在護(hù)筒刃角或接縫處漏漿;也可能由于水頭過(guò)高使孔壁滲漿。為防止漏漿,可加稠泥漿或倒入黏土慢速轉(zhuǎn)動(dòng),或回填土,摻片、卵石反復(fù)沖擊增強(qiáng)護(hù)壁;在有護(hù)筒防護(hù)范圍內(nèi),接縫處可由潛水工用棉絮堵塞,封閉接縫,穩(wěn)住水頭。

3)鉆孔偏斜現(xiàn)象。安裝鉆機(jī)時(shí)要使轉(zhuǎn)盤、底座水平,起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護(hù)筒中心三者應(yīng)在一條豎直線上,并經(jīng)常檢查校正;由于主動(dòng)鉆桿較長(zhǎng),轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)上部擺動(dòng)過(guò)大。必須在鉆架上增添導(dǎo)向架,使其沿導(dǎo)向架向下鉆進(jìn);鉆桿接頭應(yīng)逐個(gè)檢查,及時(shí)調(diào)正。主動(dòng)鉆桿彎曲,要用千斤頂及時(shí)調(diào)直;在有傾斜的軟、硬地層鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)吊住鉆桿控制進(jìn)尺,低速鉆進(jìn)。或回填片石、卵石沖平后再鉆進(jìn);一般可在偏斜處吊住鉆頭上下反復(fù)掃孔,使鉆孔正直。偏斜嚴(yán)重時(shí),應(yīng)回填砂黏土到偏斜處,待沉積密實(shí)后再鉆。沖擊鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)回填砂礫石和黃土待沉積密實(shí)后再鉆進(jìn)。

4)導(dǎo)管進(jìn)水現(xiàn)象。應(yīng)立即將導(dǎo)管提出,將散落在孔底的混凝土拌合物用抓斗清出,然后重新準(zhǔn)備足夠儲(chǔ)量的首批混凝土重新灌注;視具體情況拔換原管重下新管,灌注前均應(yīng)將進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)的水和沉淀土用吸泥和抽水的設(shè)備去吸出?；蛴迷瓕?dǎo)管插入最后用潛水泵將管內(nèi)的水抽出后繼續(xù)灌注混凝土。為防止抽水后導(dǎo)管外的泥水穿透原灌混凝土從導(dǎo)管底口翻入,有足夠的深度,一般宜大于50 cm。

導(dǎo)管因脫落造成的自上口進(jìn)水事故后可先打撈起導(dǎo)管,用水泵將管內(nèi)泥水抽干,然后邊注入清水清洗導(dǎo)管內(nèi)壁邊抽至洗凈抽干。此時(shí)管內(nèi)混凝土面上口仍會(huì)留有少量泥水。接下來(lái)將導(dǎo)管上提,導(dǎo)管埋深控制在0.5 m左右,測(cè)量管內(nèi)混凝土深度,計(jì)算并注入適量新的混凝土(以能充分排出泥漿為宜)繼續(xù)灌注,當(dāng)新的混凝土將泥水充分排出后再將導(dǎo)管向下插入0.5 m左右,繼續(xù)灌注至終結(jié)。第二次插入時(shí)導(dǎo)管底口以上的混凝土應(yīng)視作浮漿,以后的導(dǎo)管埋深要超過(guò)此時(shí)導(dǎo)管埋深的1.0 m以上,并且這些浮漿要在灌注終結(jié)時(shí)預(yù)留出來(lái),以便鑿除。

5)卡管現(xiàn)象?？捎瞄L(zhǎng)桿沖搗導(dǎo)管內(nèi)混凝土,用吊繩抖動(dòng)導(dǎo)管,或在導(dǎo)管上安裝附著式振搗器等使隔水栓下落。機(jī)械發(fā)生故障或其他原因使混凝土在導(dǎo)管內(nèi)停留時(shí)間過(guò)久,或灌注時(shí)間持續(xù)過(guò)長(zhǎng),最初灌注的混凝土已經(jīng)初凝,增大了管內(nèi)混凝土下落的阻力,混凝土堵在管內(nèi)。其預(yù)防方法是灌注前應(yīng)仔細(xì)檢修灌注機(jī)械,并準(zhǔn)備備用機(jī)械,發(fā)生故障立即掉換備用機(jī)械,同時(shí)采取措施,加速混凝土灌注速度,必要時(shí),可在首批混凝土中摻入緩凝劑,以延緩混凝土的初凝時(shí)間。當(dāng)灌注時(shí)間已久,孔內(nèi)首批混凝土已初凝,導(dǎo)管內(nèi)又堵塞有混凝土。此時(shí)處理方法為將導(dǎo)管拔出,用吸泥機(jī)將孔內(nèi)表層混凝土和泥漿、渣土等吸出,重下新導(dǎo)管灌注。但灌注結(jié)束后,這根樁宜作斷樁再予以補(bǔ)強(qiáng)。

6)灌注樁補(bǔ)強(qiáng)現(xiàn)象。需補(bǔ)強(qiáng)的樁,除用地質(zhì)鉆機(jī)已鉆一個(gè)取芯孔外,應(yīng)再鉆一個(gè)孔。一個(gè)作進(jìn)漿孔,一個(gè)作出漿孔?？咨钜筮_(dá)到補(bǔ)強(qiáng)位置以下最少1 m,柱樁則應(yīng)到達(dá)基巖。用高壓水泵向一個(gè)孔內(nèi)壓入清水,將夾泥和松散的混凝土碎渣從另一個(gè)孔沖洗出來(lái),直到排出清水為止;用壓漿泵壓漿,第一次壓入水灰比為0.8的純水泥稀漿,進(jìn)漿管應(yīng)插入鉆孔1 m以上,用麻絮填塞進(jìn)漿管周圍,防止水泥漿從進(jìn)漿口冒出。待孔內(nèi)原有清水從出漿口壓出來(lái)后,再用水灰比0.5的濃水泥漿壓入;為使?jié){液得到充分?jǐn)U散,應(yīng)壓一陣、停一陣,當(dāng)濃漿從出漿口冒出時(shí),停止壓漿,用碎石將出漿口封填,并用麻袋堵實(shí);最后用水灰比為0.4的水泥漿壓入并增大灌漿壓力且關(guān)且閉進(jìn)漿閘,穩(wěn)壓燜漿20 min～30 min,壓漿工作即可結(jié)束;壓漿工作結(jié)束,水泥漿硬化以后,應(yīng)再作一次鉆芯,檢查補(bǔ)強(qiáng)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼筋混凝土鉆孔灌注樁是普通跨徑橋梁工程最常用的基礎(chǔ)形式之一,它具有適應(yīng)性強(qiáng)、對(duì)鄰近構(gòu)筑物影響較小、抗震性強(qiáng)、施工噪聲小、無(wú)振動(dòng)、所需的設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、施工安全等特點(diǎn),而且鋼筋混凝土鉆孔灌注樁能將所有上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的動(dòng)載和靜載均勻的傳遞到深層穩(wěn)定的土層中去,從而大大減少了基礎(chǔ)沉降和不均勻沉降,所以鋼筋混凝土鉆孔灌注樁被廣泛采用。

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