柳祥祿

1 工程概況

瀟河大橋位于南同蒲鐵路K 376+310.28處,為10孔32m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁雙線橋,全長(zhǎng) 339.72m。該橋設(shè)計(jì)為鉆孔樁基礎(chǔ),雙線圓端形橋墩,雙線T形橋臺(tái),預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支 T梁,樁基直徑 1.0m,長(zhǎng)度為 43m～54m,樁基總數(shù)為108根。該處地層巖性為砂土、砂粘土和粉土。

2 鉆孔灌注樁施工

根據(jù)橋位地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況,鉆孔樁施工時(shí)采用泥漿護(hù)壁、旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆孔,反循環(huán)出碴,導(dǎo)管法灌注水下混凝土。

鉆孔樁施工順序?yàn)?測(cè)量定位→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)→換漿法清孔→檢測(cè)→吊裝鋼筋籠→吊裝導(dǎo)管→灌注水下混凝土→拆除護(hù)筒、處理樁頭→樁檢測(cè)→承臺(tái)施工。

2.1 施工準(zhǔn)備

1)樁位測(cè)量。鉆孔樁施工前采用全站儀進(jìn)行精確測(cè)量,并與兩端路基聯(lián)測(cè),形成閉合三角網(wǎng)后,精確測(cè)定橋梁墩、臺(tái)位,進(jìn)而測(cè)放出鉆孔樁位置,并測(cè)定、埋設(shè)護(hù)樁。

2)埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒采用 3mm厚鋼板制成,其直徑為 1.2m,每節(jié)高2.0m,上口開(kāi)一個(gè)30 cm×30 cm的缺口作為泥漿循環(huán)口。護(hù)筒采用挖埋法施工,護(hù)筒埋好后,檢查護(hù)筒埋設(shè)平面位置及垂直度。

護(hù)筒頂高出施工水位或地下水位 2m,并高出地面 0.5m,安裝位置偏差在 5 cm以內(nèi),傾斜度在 1%內(nèi),符合《鐵路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求。

3)鉆機(jī)安裝。鉆機(jī)就位后,調(diào)平機(jī)座,確保鉆頭中心與護(hù)筒中心在一條鉛垂線上,與孔位中心的偏差在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

鉆架安裝穩(wěn)定,鉆機(jī)定位時(shí)采用細(xì)線掛重錘檢測(cè),保證鉆頭中心與護(hù)筒中心偏差不大于2 cm。

2.2 鉆孔作業(yè)

確保鉆孔作業(yè)的進(jìn)度、質(zhì)量,是鉆孔灌注樁施工的重要環(huán)節(jié),必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,做好鉆孔作業(yè)的工藝設(shè)計(jì),我們的具體做法如下。

2.2.1 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選定合理的鉆進(jìn)方式,解決護(hù)壁泥漿的取用問(wèn)題

設(shè)計(jì)單位提供的地質(zhì)資料表明,地表以下 25m為砂土、砂粘土相互不規(guī)則夾層構(gòu)成,25m～41m為砂粘土、粉粘土相互夾層構(gòu)成,41m以下為粉粘土。在這種地質(zhì)條件下鉆孔,需要采用泥漿護(hù)壁法施工,通過(guò)對(duì)橋址附近村莊的粘土土樣進(jìn)行了試驗(yàn),結(jié)果表明土質(zhì)符合造漿要求。

根據(jù)地質(zhì)情況投入適合砂土、砂粘土地層的旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)。

2.2.2 統(tǒng)一規(guī)劃,一池兩用

由于本工地左右兩側(cè)為鐵路既有上、下行橋梁,場(chǎng)地狹窄、施工干擾大,因此在規(guī)劃場(chǎng)地時(shí)把泥漿池和沉淀池合并為一個(gè),其尺寸為5m×5m×1m,一端排漿,一端供漿。

2.2.3 旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆進(jìn)的作業(yè)要點(diǎn)

開(kāi)鉆后,將鉆機(jī)調(diào)平對(duì)準(zhǔn)鉆孔,把鉆頭吊起徐徐放入護(hù)筒內(nèi),對(duì)正樁位,啟動(dòng)泥漿泵和轉(zhuǎn)盤,待泥漿進(jìn)入孔內(nèi)一定數(shù)量后,方可開(kāi)始鉆進(jìn)。開(kāi)始鉆進(jìn)時(shí),進(jìn)尺應(yīng)當(dāng)控制,采用低速低擋鉆進(jìn)。減壓鉆進(jìn):鉆入深孔時(shí),將主吊鉤稍提起一些,采用減壓鉆進(jìn)的方法,在鉆進(jìn)過(guò)程中維持垂直狀態(tài),避免或減小斜孔、彎孔和擴(kuò)孔現(xiàn)象。在鉆進(jìn)過(guò)程中,嚴(yán)格控制鉆速。鉆進(jìn)時(shí),經(jīng)常進(jìn)行檢孔,防止出現(xiàn)偏孔。

2.3 清孔

鉆孔深度符合要求后,停止鉆進(jìn),稍提鉆頭離孔底 10 cm～20 cm空轉(zhuǎn),保持原泥漿比重循環(huán) 4h,加入清水繼續(xù)循環(huán),泥漿比重則下降,待泥漿比重降至 1.02～1.10,泥漿的含砂率降到4%以下,粘度為 17 s～20 s,且孔底沉淀土厚度小于 20 cm,達(dá)到所要求的清孔標(biāo)準(zhǔn)時(shí),即可停止清孔。采用檢孔器對(duì)孔深、孔徑、孔位、孔形和垂直度進(jìn)行檢查,經(jīng)檢查合格,準(zhǔn)備下鋼筋籠。

2.4 下鋼筋籠

為確保工序銜接,所用鋼筋籠應(yīng)在鉆孔清孔完成前加工好(以 10m為一節(jié))。為了使鋼筋籠不挨靠孔壁而確保有足夠厚的混凝土保護(hù)層,在鋼筋籠每隔2m綁一圈預(yù)制混凝土墊塊。

清孔結(jié)束移走鉆機(jī),用吊車吊起鋼筋籠扶正后徐徐送入鉆孔(要防止鋼筋籠碰撞孔壁),待鋼筋籠下至最后一個(gè)加強(qiáng)箍時(shí),在箍下穿入木棍將鋼筋籠臨時(shí)支于孔口,然后吊來(lái)第二節(jié)鋼筋籠,調(diào)準(zhǔn)位置后與第一節(jié)焊接牢固,如此循環(huán)直至下到設(shè)計(jì)標(biāo)高為止。

2.5 設(shè)導(dǎo)管

導(dǎo)管的內(nèi)徑為300mm,壁厚4 mm,長(zhǎng)度有 1m,2m,4 m三種。導(dǎo)管使用前要先在現(xiàn)場(chǎng)試拼試壓,以檢查其是否順直和滲漏,然后將合格者按預(yù)拼方案編號(hào)并用紅油漆標(biāo)在導(dǎo)管上。使用時(shí)按編號(hào)懸吊拼接,沿鉆孔中心置入鉆孔,至距孔底 30 cm時(shí),用卡環(huán)把導(dǎo)管固定在灌注臺(tái)上。

2.6 灌注水下混凝土

水下混凝土拌合所用粗骨料優(yōu)先選用滿足規(guī)范要求的碎石,并適當(dāng)增加含砂率,確?；炷恋暮鸵仔詽M足施工要求,坍落度控制在 19 cm～21 cm之間。灌注首批混凝土的數(shù)量進(jìn)行精確計(jì)算,確保導(dǎo)管初次埋置深度不小于 1.5m,且滿足導(dǎo)管內(nèi)外壓力平衡,防止管外壓力過(guò)大將泥漿壓入管內(nèi),造成斷樁。灌注時(shí)經(jīng)常測(cè)量混凝土的高度和導(dǎo)管埋深,導(dǎo)管提升、拆除時(shí),保持位置居中,根據(jù)導(dǎo)管埋置深度確定提升高度,提升后導(dǎo)管埋深不得小于1m,不大于 5m。

3 對(duì)清孔問(wèn)題的進(jìn)一步探討

在鉆孔過(guò)程中,只要孔壁的受力狀態(tài)發(fā)生變化都可能塌孔,因此,在鉆孔特別是清孔時(shí)應(yīng)盡量不改變孔壁的受力狀態(tài),原漿清孔則是其有效辦法之一。但是,原漿清孔會(huì)不會(huì)導(dǎo)致沉碴加厚、樁的摩擦力減小和灌注水下混凝土困難等問(wèn)題的發(fā)生,我們對(duì)此進(jìn)行了探討。

3.1 沉碴問(wèn)題

一般情況下人們往往會(huì)認(rèn)為,比重大的泥漿在相同時(shí)間內(nèi)的沉淀要比比重小者多。但在鉆孔樁施工中要解決的是沉碴而不是泥漿沉淀。因此,我們?cè)谑┕ぶ凶⒁獾揭韵虑闆r:

當(dāng)清孔時(shí)間足夠長(zhǎng)(6 h以上)時(shí),采用原漿或減小比重的泥漿均能把鉆碴排凈,直至灌注水下混凝土之前沉碴情況無(wú)多大變化。當(dāng)清孔在 5 h以內(nèi)時(shí)用原漿清孔排碴效果好,沉淀少,而用減少比重的泥漿清孔,排碴效果差,沉淀厚,且時(shí)間越短越明顯。

從上述情況可以看出,用原漿清孔不但沒(méi)有導(dǎo)致沉淀增加,而且達(dá)到了清孔時(shí)間短、沉淀少、排碴效果好的目的。

3.2 樁周摩擦力問(wèn)題

從理論上講,泥漿比重小、護(hù)壁薄,混凝土樁與孔壁的摩擦力就大。但實(shí)際情況并非如此,原因有二:1)泥漿在孔壁形成的保護(hù)層并不因清孔時(shí)短時(shí)間泥漿比重減小而減薄;2)灌注混凝土?xí)r會(huì)使原漿護(hù)壁厚度減薄(這是因?yàn)榛炷恋谋戎剡h(yuǎn)大于泥漿,灌注過(guò)程中混凝土?xí)皵D”走一部分泥漿護(hù)壁),但混凝土的水泥漿會(huì)浸滲到護(hù)壁泥漿中,使之得到加強(qiáng)。所以樁周摩擦力不會(huì)因原漿清孔而減少。

3.3 原漿比重對(duì)灌注混凝土的影響

灌注水下混凝土?xí)r,泥漿比重直接影響漏斗設(shè)置高度。規(guī)范規(guī)定:當(dāng)鉆孔樁頂?shù)陀阢@孔中水面時(shí),漏斗底口至少高出水面4m,當(dāng)樁頂高出水面時(shí),漏斗底口高出樁頂在 4m以上。當(dāng)計(jì)算值大于上述規(guī)定時(shí),我們認(rèn)為應(yīng)采用計(jì)算值。計(jì)算值按下式求得:

Hc≥(Po+RwHw)/Rc。

其中,Po為使導(dǎo)管內(nèi)的混凝土被擠出管外造成管外混凝土上升所需的壓力,取 100 kPa～150 kPa;Rw為鉆孔內(nèi)泥漿比重, kN/m2;Rc為混凝土拌合物容重,kN/m2;Hw為孔內(nèi)混凝土面以上泥漿深度,m。

我們用上式對(duì)換漿清孔的 Hc做了計(jì)算,發(fā)現(xiàn)它與原漿清孔的 Hc相差極小,完全可以忽略不計(jì)。

從上述三個(gè)問(wèn)題可以看出,原漿清孔不但沒(méi)有影響樁的質(zhì)量,也沒(méi)有給灌注水下混凝土帶來(lái)困難,所以,對(duì)直徑大、鉆孔時(shí)間長(zhǎng)、地質(zhì)又較差的鉆孔樁,原漿清孔是保證灌注樁質(zhì)量行之有效的方法之一。

4 結(jié)語(yǔ)

鉆孔灌注樁施工工序較多,主要工序都在水下及地下進(jìn)行,不便于直觀監(jiān)視,影響施工正常進(jìn)行和工程質(zhì)量的因素又很多,很難全部預(yù)見(jiàn)。然而,如果能根據(jù)具體情況采取一系列切實(shí)可行的方法和措施,在鉆進(jìn)時(shí)把握住斜孔和塌孔兩個(gè)問(wèn)題,清孔時(shí)如有可能塌孔的采用原漿清孔,灌注混凝土抓住第一斗和以后導(dǎo)管埋深控制,鉆孔灌注樁的質(zhì)量是完全可以保證的。

[1] TB 10415-2003,鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] TB 10002.5-2005,鐵路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].