鄭 煒

摘要:橋梁工程不僅造價(jià)昂貴,而且工程規(guī)模十分巨大,鉆孔灌注樁是在施工現(xiàn)場(chǎng)就地鉆孔灌筑混凝土。施工時(shí)無振動(dòng)、無擠土、噪聲小,適合在城市建筑密集地區(qū)使用。又由于成樁直徑較大,可達(dá)1.5m以上,排樁的抗彎能力強(qiáng)、剛度大,且成本也較低,因此在目前基坑工程中廣泛采用。文章主要對(duì)鉆孔灌注樁施工進(jìn)行了闡述分析。

關(guān)鍵詞:橋梁工程;鉆孔灌注樁;鉆孔;清孔;橋梁施工

中圖分類號(hào):U445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)24-0159-02

橋梁施工應(yīng)包括選擇施工方法,進(jìn)行必要的施工驗(yàn)算,選擇或設(shè)計(jì)、制作施工機(jī)具設(shè)備,選購與運(yùn)輸建筑材料,安排水、電、動(dòng)力、生活設(shè)施以及施工計(jì)劃,組織與管理等方面的事務(wù)。設(shè)計(jì)制作施工過程中的臨時(shí)性結(jié)構(gòu)對(duì)保證橋梁工程的安全施工和良好質(zhì)量具有重要的意義,也是施工過程中必須考慮的重要問題。

鉆孔灌注樁適用于土質(zhì)較堅(jiān)硬、天然地基強(qiáng)度較高、長度一般不超過12米的樁,直徑通常為20～35厘米。成孔方法根據(jù)設(shè)備和土質(zhì)條件而定,一般采用螺旋鉆機(jī)。在有地下水、流砂、砂夾層、淤泥等土層中用機(jī)械成孔,一般用比重為1.1～1.3的粘土泥漿護(hù)壁,以避免坍孔。當(dāng)?shù)叵滤缓芨邥r(shí),護(hù)筒內(nèi)的水位應(yīng)保持高于地下水位1.5米左右。在鉆到設(shè)計(jì)深度后,應(yīng)用探測(cè)器檢查校孔直徑、深度和孔底情況,將回落土及淤泥清除干凈。下文主要分析說明了鉆孔灌注樁施工技術(shù)。

一、鉆孔灌注樁施工

鉆孔灌注樁的施工,因其所選護(hù)壁形成的不同,有泥漿護(hù)壁方式法和全套管施工法兩種。鉆孔樁施工的主要工序是:場(chǎng)地準(zhǔn)備、埋設(shè)護(hù)筒、制備泥漿、鋼筋籠制作、鉆孔、清孔、鋼筋籠入孔、下導(dǎo)管和灌注水下混凝土等。

1.準(zhǔn)備工作。施工平臺(tái)與施工平臺(tái)。護(hù)筒的作用是:固定樁位、導(dǎo)向鉆頭、隔離地面水、保護(hù)孔口地面及提高孔內(nèi)水位,以增大對(duì)孔壁的靜水壓力,防止坍塌。護(hù)筒多采用鋼護(hù)筒和鋼筋混凝土護(hù)筒兩種。

2.鉆孔施工。鉆孔樁的關(guān)鍵是鉆孔。鉆孔的主要方法主要可歸納為3類,即沖擊法、沖抓法和旋轉(zhuǎn)法。(1)泥漿護(hù)壁施工法。沖擊鉆孔,沖抓鉆孔和回轉(zhuǎn)鉆削成孔等均可采用泥漿護(hù)壁施工法。該施工法的過程是:平整場(chǎng)地→泥漿制備→埋設(shè)護(hù)筒→鋪設(shè)工作平臺(tái)→安裝鉆機(jī)并定位→鉆進(jìn)成孔→清孔并檢查成孔質(zhì)量→下放鋼筋籠→灌注水下混凝土→拔出護(hù)筒→檢查質(zhì)量;(2)全套管施工法。全套管施工法的施工過程是:平場(chǎng)地、鋪設(shè)工作平臺(tái)、安裝鉆機(jī)、壓套管、鉆進(jìn)成孔、安放鋼筋籠、防導(dǎo)管、澆注混凝土、拉拔套管、檢查成樁質(zhì)量。全套管施工法的主要施工步驟除不需泥漿及清孔外,其它的與泥漿護(hù)壁法都類同。壓入套管的垂直度,取決于挖掘開始階段的5～6m深時(shí)的垂直度。因此應(yīng)該隨使用水準(zhǔn)儀及鉛垂校核其垂直度。

鉆孔樁水下混凝土的質(zhì)量應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn):強(qiáng)度應(yīng)不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度;樁身混凝土無斷層或夾層,鉆孔樁樁底不高于設(shè)計(jì)標(biāo)高,樁底沉淀厚度不大于設(shè)計(jì)規(guī)定;樁頭鑿除預(yù)留部分無殘余松散層和薄弱混凝土層。

當(dāng)混凝土上升到接近鋼筋籠下端時(shí),應(yīng)放慢澆筑速度,當(dāng)鋼筋籠被埋入混凝土中有一定深度時(shí),再提升導(dǎo)管,減少導(dǎo)管埋入深度,使導(dǎo)管下端高出鋼筋籠下端有相當(dāng)距離時(shí)再按正常速度澆筑,可防止鋼筋籠上浮。此外,澆筑混凝土前,應(yīng)將鋼筋籠固定在孔位護(hù)筒上,也可防止上浮。

3.清孔。目的和方法:鉆孔至設(shè)計(jì)高程經(jīng)檢查后,應(yīng)即進(jìn)行清孔。其目的在于使沉淀層盡可能減少,提高孔底承載力。澆筑水下混凝土前,允許沉渣厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)未規(guī)定時(shí):柱樁不大于10cm;摩擦樁不大于30cm。

施工要點(diǎn):終孔檢查后,應(yīng)及時(shí)清孔,避免隔時(shí)過長泥漿沉淀引起坍孔。抽渣或吸泥時(shí),應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)注入清水或新鮮泥漿,保持孔內(nèi)水位,避免坍孔。

4.灌注水下混凝土。(1)鋼筋骨架的制作、運(yùn)輸及吊裝就位的技術(shù)要求;(2)水下混凝土一般用鋼導(dǎo)管灌注,導(dǎo)管內(nèi)徑為200～350mm,視樁徑大小而定。

二、鉆孔過程中出現(xiàn)的相關(guān)問題的處理

常見的鉆孔事故有:坍孔、鉆孔漏漿、彎孔、糊鉆、縮孔、梅花孔、卡鉆和掉鉆。

1.護(hù)筒脫落。由于護(hù)筒背后回填質(zhì)量不好受地面流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,將鉆機(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,在原地面上填一層黏土使地面干燥、不滲漏,而后,重新安裝護(hù)筒(作好護(hù)筒背后填筑),恢復(fù)鉆孔施工。

2.卡鉆。鉆孔經(jīng)過巖層分界面時(shí)相鄰巖層強(qiáng)度差別較大、操作中因?yàn)槲醇皶r(shí)根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆頭的行程等原因引起“卡鉆”現(xiàn)象。針對(duì)發(fā)生“卡鉆”的原因采取相應(yīng)的方法處理:(1)由于“探頭石”引起的卡鉆現(xiàn)象,可以適當(dāng)往下放鉆頭,而后,強(qiáng)力快速往上提,使“探頭石”受瞬間沖擊縮回,從而順利提起鉆頭;(2)因鉆頭穿過巖層突變處導(dǎo)致的卡鉆,優(yōu)先采用水下爆破的方法進(jìn)行處理。在整體巖層中此方法容易奏效,砂土地層中不宜采取此方法處理;(3)由于機(jī)械故障導(dǎo)致鉆頭在濃泥漿中滯留時(shí)間過長造成的鉆頭無法提升現(xiàn)象,應(yīng)采取插入高壓水管置換泥漿的方法進(jìn)行處理。

3.掉鉆。由于機(jī)械故障、鋼絲繩斷裂、孔壁坍塌等因素造成鉆頭落入孔底的現(xiàn)象通常稱“掉鉆”。發(fā)生“掉鉆”后,應(yīng)及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)姆椒▽?shí)施打撈。(1)鉆孔壁穩(wěn)定的情況,直接用鉆機(jī)起吊“打撈器”入孔進(jìn)行打撈。打撈前,先用“探針”探明鉆頭在孔中的位置,為制定打撈方案提供依據(jù)。打撈設(shè)備和打撈操作方法必須保證在抓住鉆頭后盡量一次成功,避免起吊至空中再度落入孔中的現(xiàn)象發(fā)生。(2)鉆孔壁出現(xiàn)局部坍塌將鉆頭埋沒且大部分鉆孔壁處于穩(wěn)定時(shí),應(yīng)先加大孔內(nèi)泥漿的濃度,將旋轉(zhuǎn)鉆頭放入安全的深度范圍攪動(dòng)泥漿以加強(qiáng)鉆孔壁,而后,采取“氣舉法”清除鉆頭上方的沉積土和淤泥,確認(rèn)鉆頭已露出后再實(shí)施鉆頭的打撈工作。鉆孔壁隨時(shí)有繼續(xù)坍塌可能時(shí),先在孔內(nèi)安裝長鋼護(hù)筒、攪拌樁圍護(hù),用帷幕法等方法加固鉆孔壁,而后打撈鉆頭。

4.縮孔。縮孔是在飽和性粘土、淤泥質(zhì)黏土,特別是IL>1.0處于流塑性狀態(tài)的土層中出現(xiàn)的特有現(xiàn)象,其原因是此類地層含水高、塑性大,鉆頭經(jīng)過后鉆孔壁回縮,從而導(dǎo)致鉆孔的直徑小于設(shè)計(jì)的樁直徑。針對(duì)發(fā)生縮孔的原因,采取塊、卵石土回填,而后用重量較大的沖擊鉆沖擊,擠緊鉆孔孔壁的辦法處理;或者采用在導(dǎo)正器外側(cè)焊接一定數(shù)量的合金葉片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)清理的辦法。

三、結(jié)語

隨著施工工藝的更新,相繼出現(xiàn)了鉆孔后灌漿樁、鉆孔擴(kuò)底樁等新工藝、新技術(shù),為鉆孔樁基礎(chǔ)的應(yīng)用拓展了更廣闊的空間。橋梁施工是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜而涉及面很廣的工作,需要有周密的計(jì)劃,完善合理的施工方法和精心的組織。合理組織施工往往是節(jié)約投資、縮短工期、提高綜合效益的關(guān)鍵。因此,橋梁工程施工技術(shù)的選擇便成了重中之重。

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