李緒森

(黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

嚴(yán)寒地區(qū)黑龍江大橋擴(kuò)底鉆孔樁施工

李緒森

(黑龍江省龍建路橋第一工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)進(jìn)行擴(kuò)底鉆孔樁施工的難點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)研究、施工總結(jié)，分析施工工藝，合理協(xié)調(diào)施工組織，有效提高施工效率，節(jié)省成本，縮短工期，保證工程質(zhì)量，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供指導(dǎo)參數(shù)。采用新的造漿技術(shù)，經(jīng)濟(jì)便捷，降低環(huán)境污染與生態(tài)破壞，貼合實(shí)際，加強(qiáng)泥漿作用。結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，優(yōu)化施工方法，為嚴(yán)寒地區(qū)低溫施工提供理論依據(jù)。

嚴(yán)寒地區(qū)；擴(kuò)底 ；鉆孔樁；旋挖

1 工程概況

黑龍江大橋全長(zhǎng)1 283 m，其主橋采用(84.75+84+5×147+84+84.75)m矮塔斜拉橋，中國(guó)側(cè)引橋?yàn)?×66.5 m鋼混疊合梁。大橋按公路—I級(jí)設(shè)計(jì)，主橋、引橋橋?qū)捑鶠?8.26 m。

黑龍江大橋主墩和過(guò)渡墩均采用相同形式的整體式基礎(chǔ)，每個(gè)橋墩設(shè)置樁基礎(chǔ)21根，樁基礎(chǔ)直徑為1.5 m，樁基長(zhǎng)度分別為21 m、23 m和32 m，樁端設(shè)置直徑2.5 m的擴(kuò)頭，樁端3 m位置進(jìn)行擴(kuò)樁頭施工。承臺(tái)平面尺寸為25.0 m(橫橋向)×10.0 m(順橋向)，承臺(tái)厚度為4.0 m。

橋位地區(qū)為漫灘沖積層，內(nèi)含豐富的地層水，含水層厚度為6～12 m，且地下水無(wú)水壓力。本項(xiàng)目位于島狀多年凍土區(qū)，年平均氣溫為-3～0 ℃，年平均低溫-1～0 ℃，多年凍土厚度為20～5 m。

2 擴(kuò)底鉆頭現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

檢驗(yàn)擴(kuò)底鉆頭的適用性與準(zhǔn)確性，確定合理的技術(shù)參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)的施工工藝。

2.2 試驗(yàn)過(guò)程

選取地質(zhì)結(jié)構(gòu)較好的位置進(jìn)行旋挖鉆孔。

(1)靜止?fàn)顟B(tài)下量測(cè)擴(kuò)底鉆頭的伸展尺寸，分為三個(gè)檔位。

第一檔，使鉆頭豎向行程達(dá)到最大值，量測(cè)鉆頭擴(kuò)展尺寸為：2.46 m，此時(shí)，操作室儀表盤顯示鉆頭行程為0.00 m。

第二檔，使鉆頭行程達(dá)到第二個(gè)控制檔位時(shí)，量測(cè)鉆頭擴(kuò)展尺寸為2.26 m，操作室儀表盤顯示鉆頭行程為-0.12 m。

第三檔，使鉆頭行程達(dá)到第三個(gè)控制檔位時(shí)，量測(cè)鉆頭擴(kuò)展尺寸為1.99 m，操作室儀表盤顯示鉆頭行程為-0.18 m。

(2)換上撈砂鉆頭進(jìn)行正常鉆孔，鉆孔2.44 m深后，換擴(kuò)底鉆頭進(jìn)行鉆孔，此時(shí)，鉆頭的擴(kuò)展尺寸為2.26 m。鉆孔5分鐘后，提出鉆頭，量測(cè)實(shí)際孔徑為：

(3)換上撈砂鉆頭繼續(xù)鉆孔0.56 m深后，換擴(kuò)底鉆頭進(jìn)行鉆孔施工，此時(shí)，鉆頭的擴(kuò)展尺寸為2.46 m。鉆孔5分鐘后，提出鉆頭，量測(cè)實(shí)際孔徑為2.50 m。

2.3 試驗(yàn)成果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的孔內(nèi)情況并測(cè)量尺寸，發(fā)現(xiàn)鉆頭行程可有效的控制擴(kuò)底鉆頭的擴(kuò)展尺寸，孔壁較為完整，樁頭形狀較符合設(shè)計(jì)樁頭形狀，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

3 擴(kuò)底鉆孔樁成孔施工

3.1 測(cè)量放樣

橋梁中心線施工放樣成果經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后進(jìn)行具體的樁位施工放樣工作。用“十字交會(huì)法”或“導(dǎo)線點(diǎn)控制法”控制樁位的中心位置并報(bào)經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)。

3.2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒采用厚16 mm的鋼板卷制而成，護(hù)筒直徑比鉆孔樁直徑大40 cm，高6 m。護(hù)筒焊接牢固連接嚴(yán)密不漏水。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)護(hù)筒頂端高出地面0.3 m或水面1.0～2.0 m，護(hù)筒埋置深度根據(jù)規(guī)范要求以及樁位的水文地質(zhì)情況確定，一般埋深4 m；有沖刷影響的河床，沉入局部沖刷線以下不小于1.0～1.5 m，保證護(hù)筒埋設(shè)牢固。埋置后的護(hù)筒中心線與樁中心線重合平面位置偏差不得大于5 cm ，護(hù)筒傾斜度的偏差不得大于1%。在鉆孔過(guò)程中隨時(shí)檢查復(fù)核護(hù)筒位置的準(zhǔn)確性。護(hù)筒在灌注完混凝土后拔除。

3.3 泥漿制備

泥漿主要由膨潤(rùn)土、水、增粘劑等組成，鉆孔時(shí)泥漿面應(yīng)始終在護(hù)筒頂以下0.5 m左右，以使在灌注混凝土進(jìn)及施工完成保持鉆孔穩(wěn)定，護(hù)筒在混凝土灌注后拔出。

在墩位處就近挖兩個(gè)池子作為造漿池和沉淀池，鉆孔殘?jiān)荒苤苯酉蚪信欧?，同時(shí)在指定廢棄位置開(kāi)挖一大型鉆渣排放池，配置1～2臺(tái)泥漿輸送車，將墩位的鉆渣運(yùn)送至指定位置棄置。

3.4 鉆孔

根據(jù)本工程鉆孔樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為擴(kuò)底鉆孔樁的特點(diǎn)，我部采用TR-360c型旋挖鉆機(jī)，配備撈砂斗和擴(kuò)底兩種鉆頭，成孔工藝分為兩部分，第一部分為等徑樁身成孔施工，第二部分為樁端擴(kuò)底成孔施工。以設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為26 m，樁徑1.5 m，擴(kuò)底樁端長(zhǎng)3 m，擴(kuò)底直徑為2.5 m。

(1)第一部分等徑樁身成孔施工

此部分成孔施工工藝與傳統(tǒng)旋挖鉆機(jī)配備撈砂斗鉆頭成孔施工相同。首先平整場(chǎng)地，挖設(shè)泥漿池，然后埋設(shè)護(hù)筒，調(diào)配泥漿，成孔鉆進(jìn)。不同處在于鉆進(jìn)24.54 m時(shí)，更換擴(kuò)底鉆頭，開(kāi)始擴(kuò)孔施工。

(2)第二部分樁端擴(kuò)孔施工

此部分?jǐn)U底、鉆孔是擴(kuò)底鉆孔樁成孔施工的關(guān)鍵，操作手必須做到細(xì)心，慢進(jìn)，準(zhǔn)確控制擴(kuò)底鉆頭擴(kuò)展尺寸，擴(kuò)底鉆頭擴(kuò)展直徑為100 cm，鉆桿豎向?qū)?yīng)行程為30 cm，鉆頭擴(kuò)展分為三個(gè)檔，每一次通過(guò)調(diào)整限位墊塊檔位，控制擴(kuò)孔最大直徑，第一個(gè)檔位最大擴(kuò)孔直徑為2.013 m，第二個(gè)檔位最擴(kuò)孔直徑為2.313 m，第三個(gè)檔位最大擴(kuò)孔直徑為2.500 m。據(jù)此，擴(kuò)孔施工分三個(gè)步驟，具體如下：

第一步，鉆機(jī)配備撈砂斗鉆頭，鉆進(jìn)24.54 m，更換擴(kuò)底鉆頭，將擴(kuò)底鉆頭限位墊塊安置到第一個(gè)檔位，鉆頭慢速放入孔中，降至孔底，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭，鉆機(jī)逐漸加壓，使鉆頭擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，直至鉆頭展放至第一個(gè)限位墊塊，孔徑由1.5 m擴(kuò)展到2.013 m，通過(guò)鉆桿豎向行程10 cm，進(jìn)行效驗(yàn)擴(kuò)展程度，此時(shí)鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)壓力逐漸減小，然后停止旋轉(zhuǎn)，將擴(kuò)底鉆頭慢速提升，移除孔位，傾倒鉆渣，第一步施工完畢。

第二步，更換撈砂斗鉆頭，鉆進(jìn)0.9 m，孔深為25.44 m，然后更換擴(kuò)底鉆頭，調(diào)整鉆頭限位墊塊至第二個(gè)檔位，進(jìn)行第二次擴(kuò)底施工，孔徑擴(kuò)展到2.313 m，鉆進(jìn)擴(kuò)展過(guò)程同第一步。

第三步，更換撈砂斗鉆頭，鉆進(jìn)0.56 m，孔深為26.0 m，達(dá)到設(shè)計(jì)孔深，然后更換擴(kuò)底鉆頭，撤除鉆頭限位墊塊，進(jìn)行第三次擴(kuò)孔施工，最終孔徑擴(kuò)展至2.5 m，鉆進(jìn)過(guò)程同上。最后提出擴(kuò)展鉆頭，更換撈砂斗鉆頭，將孔內(nèi)鉆渣清撈干凈，成孔完畢。

表1 擴(kuò)底成孔施工步驟與各項(xiàng)數(shù)據(jù)控制對(duì)照表

4 擴(kuò)底鉆孔樁成孔檢驗(yàn)

4.1 檢測(cè)原理

聲波檢測(cè)法是通過(guò)發(fā)送器將超聲波發(fā)送信號(hào)通過(guò)泥漿作為傳播介體到達(dá)孔壁，碰觸孔壁后信號(hào)再次通過(guò)泥漿折回，這時(shí)，用接收器收集傳播回來(lái)的信號(hào)，保存并記錄數(shù)據(jù)，信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理，處理后將信號(hào)變?yōu)槟苤庇^反映波速的數(shù)值，并在計(jì)算機(jī)上生成可表達(dá)相關(guān)數(shù)據(jù)的孔內(nèi)剖面圖。通過(guò)波速可計(jì)算出實(shí)際發(fā)送器至孔壁的距離，從而分析樁徑。

4.2 試驗(yàn)檢測(cè)

首先確定超聲波在泥漿中的傳播速度，通過(guò)在孔口進(jìn)行測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)兩側(cè)孔徑，確定該孔徑的傳播時(shí)間，計(jì)算出超聲波在此泥漿中的傳播速度。

然后，設(shè)置4組超聲波檢測(cè)探頭，探入孔底，4組探頭十字交叉布置，釋放超聲波并慢慢提升探頭，計(jì)算機(jī)收集信號(hào)并自動(dòng)繪制各個(gè)位置的剖面圖，根據(jù)測(cè)得數(shù)值進(jìn)行計(jì)算分析，核對(duì)剖面圖的準(zhǔn)確性。

4.3 注意事項(xiàng)

(1)檢測(cè)過(guò)程中探頭不能碰觸孔壁。

(2)提升過(guò)程應(yīng)保證垂直度。

(3)泥漿比重不能超過(guò)1.3，并盡量保證泥漿在孔內(nèi)的均勻性。

5 結(jié) 語(yǔ)

擴(kuò)底鉆孔樁施工時(shí)，施工難度較傳統(tǒng)鉆孔樁施工大，耗時(shí)較長(zhǎng)，操作繁瑣，但是能節(jié)約成本，降低樁長(zhǎng)。

施工過(guò)程中的控制尤為重要，必要時(shí)可增加擴(kuò)底次數(shù)，使樁端截面滿足設(shè)計(jì)要求。成孔后可用測(cè)壁測(cè)槽儀對(duì)成孔效果進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行下道工序。鉆孔時(shí)應(yīng)保證泥漿比重不易過(guò)大，否則好會(huì)影響儀器的檢驗(yàn)效果，且在成孔檢驗(yàn)前于孔口處測(cè)定需檢測(cè)孔內(nèi)的泥漿比重值，從而推算出波速值，以保證檢驗(yàn)成果的準(zhǔn)確性。

[1] 郭法生. 青藏鐵路多年凍土區(qū)旋挖鉆擴(kuò)底鉆孔樁施工[J].安徽建筑,2008.

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U445.43

C

1008-3383(2017)08-0159-02

2016-11-01

李緒森(1987-)，男，工程師，研究方向：橋梁工程。