馬東旭

(河北省唐山市交通運(yùn)輸局公路工程處)

1 沖孔樁基本原理

沖孔施工法是采用沖擊式鉆機(jī)或卷揚(yáng)機(jī)帶動(dòng)一定重量的沖擊鉆頭,在設(shè)定的高度內(nèi)使鉆頭提升,然后空放使鉆頭自由降落,利用沖擊動(dòng)能沖擠土層或破碎巖層形成樁孔,再用循環(huán)液將鉆渣和巖屑排出。每次沖擊之后,沖擊鉆頭在鋼絲繩轉(zhuǎn)向裝置帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度,從而使樁孔得到規(guī)則的斷面和相應(yīng)的孔深。

2 施工工藝

2.1 沖孔樁樁位放樣

依據(jù)樁位平面設(shè)計(jì)圖紙要求,建立平面坐標(biāo)系,計(jì)算每根樁中心坐標(biāo),用全站儀定位,并報(bào)監(jiān)理有關(guān)人員對樁位進(jìn)行復(fù)核,驗(yàn)收合格后方可使用。在埋設(shè)鋼護(hù)筒前,四周打好木樁校正樁心,埋設(shè)鋼護(hù)筒后,在復(fù)核樁上拉十字線,核對鋼護(hù)筒中心及樁錘中心,并經(jīng)技術(shù)人員及監(jiān)理確認(rèn)后,才開始沖樁施工。在整個(gè)沖孔樁施工過程中,用復(fù)核樁檢驗(yàn)樁錘中心,在施工中要保護(hù)好復(fù)核樁。

2.2 埋設(shè)鋼護(hù)筒

在樁機(jī)就位之前埋設(shè)鋼護(hù)筒,護(hù)筒根據(jù)樁徑大小用采用8～10mm厚鋼板加工制作,高度為 1.2～1.5m,護(hù)筒直徑比樁徑大200mm,護(hù)筒中心與運(yùn)輸費(fèi)中心偏差不大于50mm,護(hù)筒傾斜度的偏差不大于 1%,在護(hù)筒四周均勻地回填泥砂并分層壓實(shí)到地面,護(hù)筒槽同應(yīng)比地面高 100mm左右。埋好護(hù)筒后,在地面挖一條由護(hù)筒口通往泥漿池的淺溝,作為泥漿通道。

2.3 沖孔施工

2.3.1 精確對中

用繩子穿過樁機(jī)頂部滑輪,繩子下端掛一重錘,移動(dòng)樁機(jī),使重錘與樁孔中心在同一直線上,控制其偏差小大于20mm。

2.3.2 沖孔施工(1)開孔時(shí)低錘密擊,反復(fù)沖擊造壁,保證護(hù)筒穩(wěn)定; (2)泥漿泵循環(huán)泥漿系統(tǒng),保證泥漿供給使孔內(nèi)漿液面穩(wěn)定;

(3)沖孔至基巖時(shí)應(yīng)低錘密擊,以免偏斜。如發(fā)現(xiàn)入巖偏斜,應(yīng)立刻回填片石至偏孔處上部 0.3～0.5m,進(jìn)行復(fù)沖糾偏處理后再轉(zhuǎn)入正常沖孔;

(4)準(zhǔn)確控制松繩長度,避免打空錘。一般不用高沖程,以免擾動(dòng)孔壁,引起塌孔、卡錘等事故;

(5)在鉆進(jìn)過程中,每 2m檢查一次垂直度。垂直度檢查利用樁位拉十字控制線進(jìn)行樁位中心復(fù)核,同時(shí),從兩個(gè)方向觀測吊錘鋼絲繩的擺動(dòng);

(6)對于土層變層處和易于發(fā)生偏斜的部位,采用低錘密擊的方法穿越,保持孔形良好;

(7)在沖擊鉆進(jìn)階段應(yīng)注意始終保持孔內(nèi)水位高過護(hù)筒底口 0.5m以上,以免水位升跌波勁造成對護(hù)筒底口處的沖刷掏空使護(hù)筒移位。

2.4 初步清孔

在孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,采用泥漿循環(huán)法立即清孔,泵送泥漿池的泥漿到孔底,把沉碴帶上來,夾碴的泥漿流向泥漿池,中間采用人工碴撈,泥漿流回泥漿池,反復(fù)循環(huán)。

2.5 鋼筋籠的加工及下放

2.5.1 鋼筋籠的加工

主筋焊接應(yīng)相互錯(cuò)開,鋼筋 35d區(qū)段范圍內(nèi)的接頭數(shù),不得超過鋼筋總數(shù)的一半;鋼筋籠內(nèi)徑應(yīng)比導(dǎo)管接頭處的外徑大100mm以上;鋼筋籠外皮凈保護(hù)為6cm,其允許偏差為±2cm;鋼筋籠分段制作,分段長度一般以12m為標(biāo)準(zhǔn)段,加余量;鋼筋籠吊運(yùn)時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)措施,防止扭轉(zhuǎn)、彎曲,安裝鋼筋籠時(shí),應(yīng)對準(zhǔn)孔位,吊直扶穩(wěn),緩慢下沉,避免碰撞孔壁。

2.5.2 鋼筋籠的下放

鋼筋籠采用塔吊輔助吊放。采用兩點(diǎn)起吊法吊起一截鋼筋籠,注意保持骨架垂直且小變形,對準(zhǔn)孔口緩慢下放。直至全長鋼筋籠接好放完,測量鋼筋籠頂標(biāo)高,反算籠底標(biāo)高,驗(yàn)算鋼筋籠是否到底。

2.6 下放導(dǎo)管及再清孔

放完鋼筋籠后,立即下放導(dǎo)管繼續(xù)清孔。導(dǎo)管一般采用Φ250mm剛性導(dǎo)管。導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝、試壓,檢查膠墊是否完好,有無老化現(xiàn)象。導(dǎo)管每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)長度 3m,同時(shí)還備有 1～2m長的導(dǎo)管。為防比導(dǎo)管提升時(shí)掛住鋼筋籠,在導(dǎo)管法蘭處焊接了三角形小鋼板,小鋼板垂直于法蘭。

用塔吊吊起導(dǎo)管從樁中心慢慢放下,待導(dǎo)管放完后,接上泥漿泵繼續(xù)清孔,預(yù)防下放鋼筋籠時(shí)碰撞孔壁,沉碴加厚,稍微提放導(dǎo)管,通過導(dǎo)管可感覺出孔底是否干凈。清孔完畢后,經(jīng)有關(guān)方而人員驗(yàn)收后即可進(jìn)行混凝土灌注。

2.7 灌注水下混凝土

2.7.1 水下混凝土拌合物要求

水下混凝土采預(yù)拌商品混凝土灌注,坍落度為 180～220mm;配合比經(jīng)試驗(yàn)確定,混凝土必須具有良好的和易性和流動(dòng)性;水下混凝土初凝時(shí)間控制在 6～8h內(nèi),對于大直徑樁,由于灌注時(shí)較長時(shí)混凝上的初凝時(shí)間應(yīng)延長至8～10h。

2.7.2 灌注混凝土

(1)灌注水下混凝上時(shí),導(dǎo)管離巖層底而不應(yīng)高于50cm,可以利用混凝上的下滑重力將清孔時(shí)留在底部的渣擠出來,浮至混凝圭上使灌注的混凝土更好地與巖層結(jié)合。

(2)混凝土上升速度不小于 2m/h,樁的灌注時(shí)間按以下規(guī)定要求:①灌注量在 10m3以內(nèi)≤2h;②灌注量在 10～20m3以內(nèi)≤3h;③灌注量在 20～30m3以內(nèi)≤4h;④灌注量在 30～40m3以內(nèi)≤5h;⑤灌注量大于 40m3時(shí)不得超過6h。

(3)隨著混凝土的上升,要適時(shí)提升和拆卸導(dǎo)管,提升導(dǎo)管時(shí)應(yīng)返插、拔提,導(dǎo)管底端埋入混凝上而以下保持 1.5～2m,防止混凝土面突然下降,嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。

(4)在水下混凝土灌注過程中,設(shè)專人測量導(dǎo)管埋深,填寫好水下混凝土灌注記錄表。

(5)提升導(dǎo)管時(shí)應(yīng)避免導(dǎo)管法蘭接頭碰掛鋼筋籠,當(dāng)混凝土面接近鋼筋籠底時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制導(dǎo)管的埋管深度,不要過深,當(dāng)混凝土面上升到鋼筋籠內(nèi) 3～4m,再提升導(dǎo)管,使導(dǎo)管底端高于鋼筋籠底端,以防鋼筋籠上浮。

(6)控制好最后一次混凝上的灌注量,超灌高度控制在設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上約 0.6～0.8m,確保樁頂不超高或偏低過多。

3 沖孔過程中的相關(guān)問題及預(yù)防措施

3.1 偏斜孔

樁機(jī)安裝時(shí),支撐不好、樁孔地質(zhì)構(gòu)造不均勻等因素引起樁機(jī)整體偏斜,導(dǎo)致出現(xiàn)偏孔。

(1)因樁機(jī)傾斜造成。

對于小量偏斜的樁孔,先檢查孔壁情況,如果孔壁比較穩(wěn)定,則應(yīng)加固施工范圍內(nèi)的地基或加大樁機(jī)的支撐面積,而后恢復(fù)施工孔壁隨時(shí)有坍塌可能的,應(yīng)將樁孔回填至原地面,待地層靜置穩(wěn)定后重新開始沖孔;對于大偏斜的樁孔應(yīng)用塊石和粘土等混合物將樁孔回填至原地面,重新放點(diǎn)就位開沖。

(2)地質(zhì)構(gòu)造不均勻引起。

先分析清楚巖層的走向,然后采用片石加粘土等組成的混合物將樁孔回填至計(jì)算確定的高程處,靜置一段時(shí)間后恢復(fù)施工?？字行钠钚∮?20cm的,靜置 1～2h后可以繼續(xù)鉆孔孔中心偏差大于20cm的,應(yīng)根據(jù)情況靜置2h甚至更長的時(shí)間待地層沉積穩(wěn)定后恢復(fù)沖孔。

(3)預(yù)防措施。

樁機(jī)就位之前對樁機(jī)就位的支撐面盡量加固,沖孔之前先熟悉該樁的地質(zhì)情況,做到心中有數(shù),控制好提錘高度,做到入巖以后每 2h檢查一次孔,必要時(shí)每 1h檢查一次孔,時(shí)刻注意孔的情況。

3.2 護(hù)筒脫落

由于護(hù)筒背后回填土質(zhì)量小好受地面流水的浸泡等因素引起的護(hù)筒失去穩(wěn)定、脫落。出現(xiàn)護(hù)筒脫落應(yīng)立即停止鉆孔,將樁機(jī)移開,采取相應(yīng)措施處理。由于地面流水引起的可先排除流水,在原地面上填一層熟土使地面干燥、小滲漏,而后,重新安裝護(hù)筒恢復(fù)沖孔。

護(hù)筒脫落的預(yù)防措施:盡量選擇質(zhì)量好的回填土,做好地表水的引排工作,對于表面淤泥層較厚的地力一,可在埋設(shè)護(hù)筒之前進(jìn)行水泥造壁。

3.3 塌孔

在施工過程中孔壁失衡坍塌的現(xiàn)象統(tǒng)稱為塌孔。塌孔的原因一般有:(1)施工過程中泥漿比重沒有控制好;(2)外力的干擾;(3)施工過程中突然遇到降大雨造成孔壁壓力失衡等。

防治措施:在沖孔之前務(wù)必熟悉樁的地質(zhì)資料,施工過程中控制好泥漿比重,在外力干擾比較嚴(yán)重的地方埋設(shè)加長鋼護(hù)筒。

4 結(jié) 語

沖孔樁基礎(chǔ)施工簡便、操作易掌握、設(shè)備投入一般不是很大,在各類房屋及橋梁樁基中都得到了較廣泛的應(yīng)用,但對施工作業(yè)人員的操作熟練程度、工藝水平都有較高的要求。沖孔灌注樁必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范、規(guī)程的要求,精心組織施工,著重控制好現(xiàn)場施工順序和施工工藝,有效地預(yù)防及正確處理施工過程中出現(xiàn)的偏心、塌孔、縮孔、斷樁等不良現(xiàn)象,這樣將大大地提高工程效益與經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 天津市市政工程局.道路橋梁工程施工于冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.

[2] 廖揚(yáng)文.淺談沖孔樁的質(zhì)量技術(shù)控制及預(yù)防措施[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào),2007,(28).