文苑鋒

摘要:文章通過某特大橋的施工實例,詳細(xì)介紹了該橋62#橋墩超長鉆孔樁施工工藝及經(jīng)驗,提出了施工中應(yīng)注意的問題和預(yù)防處理措施。

關(guān)鍵詞:鉆孔樁;施工工藝;鉆孔平臺

中圖分類號:TV7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)23-0117-02

一、工程概況

某特大橋是廣東省西部沿海高速公路珠海金鼎至新會古井段一座特大橋,連接珠海和中山,跨越珠江口。全橋總長為3220m,橋型組合為16×25m(預(yù)應(yīng)力砼簡支小箱梁)+11×40m(預(yù)應(yīng)力砼簡支T梁)+(70m+2×120m+70m)(預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu))36×50m(預(yù)應(yīng)力砼簡支T梁)+8×25m(預(yù)應(yīng)力砼簡支小箱梁),其中該特大橋鋪航道62#墩樁基礎(chǔ)為Ф2.2m樁徑,樁底設(shè)計標(biāo)高為-90~-76.5m,樁長為78.7~92.2m。

二、樁基礎(chǔ)鉆孔前準(zhǔn)備

(一)鉆孔平臺的搭設(shè)

本橋橋位處于水深12m,水流速度為2m/s的河段,為確保施工質(zhì)量,采用8根鋼管樁和貝雷梁搭設(shè)固定鉆孔平臺。

(二)鋼護(hù)筒的制作和埋設(shè)

鋼護(hù)筒直徑為Ф2.4m,厚度采用б為10~16mm的A3鋼板卷制而成。鋼護(hù)筒上下口用厚度б為10mm,高為500mm的鋼板焊接包邊,豎向橫向焊縫均設(shè)加勁鋼板,以增加鋼護(hù)筒的剛度。鋼護(hù)筒每段長為9m,采用雙面焊,焊縫連續(xù),以防止漏水。固定平搭設(shè)好后,測量放樣定出樁位十字線,利用平板船和80噸浮吊進(jìn)行埋振樁基護(hù)筒,采用90t振動錘振動下沉。樁基護(hù)筒須穿過淤泥層縣且振動不能下沉為止。

三、地質(zhì)情況

62#墩位于該橋鋪航道處,共四根樁,樁徑為Ф2.2m,樁長為78.7~92.2m不等,樁底嵌入微風(fēng)化巖3.3m。主要地質(zhì)情況為:

(一)淤泥層

淤泥層厚為12~22m,深灰色,飽和流塑,土質(zhì)黏滑,局部含薄粉砂。

(二)細(xì)砂層

細(xì)砂層厚為23.3m,灰色,稍密,飽和,以石英質(zhì)砂為主。

(三)粗砂層

粗砂層厚為28.8m,黃色,中密,飽和,以石英質(zhì)粗砂為主,級配良,局部含少量卵礫石。

(四)卵石

卵石厚為4m左右,黃色,密實,飽和,卵石成分以石英、砂巖為主,粒徑2~3cm。粒間黏土填充。

(五)微風(fēng)化角巖

微風(fēng)化角巖灰色,巖質(zhì)新鮮,堅硬,完整,芯呈柱狀局部裂隙發(fā)育。微風(fēng)化角巖強(qiáng)度達(dá)97MPa。

四、成孔方法和鉆孔類型的選擇

根據(jù)地質(zhì)情況,孔比較深,微風(fēng)化強(qiáng)度比較高,達(dá)97MPa以上,綜合考慮鉆機(jī)和沖機(jī),采用KP3500鉆機(jī)比較理想,此鉆機(jī)具有較強(qiáng)抗扭轉(zhuǎn)能力,能有效克服復(fù)雜地質(zhì)情況。

五、鉆機(jī)成孔法施工樁基礎(chǔ)

(一)鉆機(jī)鉆頭的選擇

根據(jù)地質(zhì)情況,由于微風(fēng)化角礫巖強(qiáng)度達(dá)97MPa以上且?guī)r破碎,鉆頭應(yīng)采用牙輪式鉆頭比較理想。牙輪式鉆頭利用菠蘿牙進(jìn)行鉆碎巖石,是鉆進(jìn)巖石最好的選擇。除了巖層,地質(zhì)還有淤泥層、砂層和卵石層,牙輪式穿過以上地質(zhì)對護(hù)壁和鉆進(jìn)速度也比較理想。

(二)鉆孔成孔施工工藝

1.鉆機(jī)就位:立好鉆架并調(diào)整和安裝好起吊系統(tǒng),將鉆桿吊起,徐徐放入護(hù)筒內(nèi)。啟動卷揚機(jī)把轉(zhuǎn)盤吊起,帶鋼軌的分配梁于轉(zhuǎn)盤底座下調(diào)平加固,將鉆機(jī)調(diào)平并對準(zhǔn)鉆孔。然后裝上轉(zhuǎn)盤,要求轉(zhuǎn)盤中心同鉆架上的起吊滑輪在同一鉛垂線上,樁桿位置偏差不得大于2cm。要仔細(xì)檢查電動機(jī)的電源線,防止錯接,還應(yīng)對供漿、供風(fēng)系統(tǒng)一一檢查、完善,方可開機(jī)。

2.初鉆措施:氣舉式鉆進(jìn)必須帶鉆頭,埋入水中一定深度,進(jìn)行反壓造漿。并且在需要時增加黏土,進(jìn)行造漿,確保鉆孔的泥漿質(zhì)量。

3.接長鉆桿:當(dāng)一節(jié)鉆桿鉆完接鉆桿時,須將鉆桿稍微提升30cm左右,先停止鉆頭回轉(zhuǎn),在送風(fēng)數(shù)分鐘,將孔底鉆底鉆渣吸盡,再放鉆頭,進(jìn)行接長鉆桿工作,以免鉆渣沉淀而發(fā)生埋鉆頭事故。在接頭法蘭盤之間墊3~5mm厚的橡皮圈,并擰緊螺栓,以防漏氣、漏水。另外隨時注意護(hù)筒泥漿水頭,發(fā)現(xiàn)水發(fā)下降,及時補(bǔ)水,防止塌孔事故。

4.不同地質(zhì)層鉆孔應(yīng)注意的事項。

(1)淤泥層:其土層松散,成分復(fù)雜,土質(zhì)黏滑,此層宜控制鉆速,因為此層容易穿過,但是此層對整個孔泥漿造漿最好,所以采用慢擋反壓造漿,確保泥漿質(zhì)量。

(2)砂、卵石層:62#墩樁基礎(chǔ)穿過砂層約50m多,此層對鉆孔來說是比較難以克服的,因為此層容易使泥漿流失,造成孔內(nèi)泥皮不佳,容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。在穿此層前,必須進(jìn)行對孔內(nèi)泥漿的膠體率和黏度、比重進(jìn)行合理調(diào)配,保證孔內(nèi)泥漿的比重控制在1.3和黏度22s以上,確保泥漿護(hù)壁。鉆進(jìn)此層必須嚴(yán)格控制鉆機(jī)的鉆速,利用慢擋鉆進(jìn),且要求鉆進(jìn)此層每個臺班進(jìn)尺不超過2m,確保孔內(nèi)泥皮護(hù)壁。另外,鉆進(jìn)砂層要做到勤,即勤測泥漿指標(biāo)、勤檢查、勤加黏土造漿。

(3)微風(fēng)化層:這層巖石強(qiáng)度高達(dá)97MPa,且樁長達(dá)92m,很容易出現(xiàn)偏孔。特別對于在鉆進(jìn)微風(fēng)化層,更容易出現(xiàn)偏孔的事故。故在剛進(jìn)此層時,馬上嚴(yán)格按慢擋控制鉆速,不得進(jìn)行加重鉆進(jìn),即鉆頭在完成不加重的情況下鉆進(jìn),才能確保垂直度。

(三)清孔

待驗孔確定終孔后,清孔工作是一道非常重要的程序。

1.檢驗孔前的清孔。由于鉆機(jī)本身是采用氣舉法清渣,所以在檢孔前,必須利用鉆機(jī)清渣處理,將孔底沉淀進(jìn)行排除,循環(huán)泥漿必須采用旋流器分離細(xì)砂和粉砂,降低泥漿含砂率和泥漿比重。采用旋流器清孔,主要是利用離心力作用原理,將泥漿的砂和泥漿分離出來,確保泥漿的含砂率,不得超過2%,由于本樁基經(jīng)過砂層約有50m多,在鉆進(jìn)過程中,泥漿含砂率高達(dá)38%,經(jīng)過旋流器10個小時循環(huán)處理,可以將泥漿含砂率降到2%,有效改善泥漿含砂率,確保泥漿質(zhì)量,為第二次清孔提供有利條件。

2.下鋼筋籠之前和灌注水下砼之前清孔。之前清孔工作主要是發(fā)送泥漿性能,使在下鋼筋籠期間和灌注砼能夠提高泥漿的膠體率和穩(wěn)定性,降低失水率。在鋼筋下放過程中,泥漿靜置時沉淀最少,并保持孔壁穩(wěn)定。由于本工程位于珠?？谙趟偷唤缣?富含鎂、鈣等離子,對泥漿有一定,容易使泥漿出現(xiàn)離析現(xiàn)象。因此,本工程采用1000g原泥漿:10g黏土:1g純堿:0.5gCMC(甲羧基纖維素)的配比,有效地克服半咸半淡水中的鎂鈣離子的影響,通過泥漿循環(huán)系統(tǒng),改善泥漿性能,效果比較明顯。之前泥漿的液體率,為82~85%,黏度16~17s,比重為1.25;改善之后,泥漿性能為指標(biāo)為:膠體率為98%以上,黏度為20~22s,比重為1.2以下。在下完鋼筋籠后灌注前進(jìn)行二次清孔,清孔時間較短,一般為3~5小時,就能滿足灌注混凝土要求。通過本工程抽芯檢查結(jié)果表明:砼與巖石黏結(jié)非常完好,連成一體,無沉渣。

(四)下鋼筋籠和砼灌注

62#墩鋼筋籠主筋Φ28Ⅱ級鋼筋,鋼筋籠長達(dá)92米以上,重量達(dá)35噸以上,分7~8節(jié)下放安裝,鋼筋籠采用焊接。長樁鋼筋籠安裝時容易擺動,容易碰撞孔壁,造成塌孔。這些長樁直徑較大,少量塌孔不容易被發(fā)現(xiàn),稍有不順就容易造成夾層斷樁。所以長樁鋼筋籠安裝必須嚴(yán)格按照施工工藝和施工規(guī)范施工,下放鋼筋籠必須徐徐下放,嚴(yán)格控制下放速度,禁止出現(xiàn)突然快速下放行為。并且下放鋼筋籠人員必須扶正鋼筋籠,控制鋼筋籠擺動情況,防止突然撞擊孔壁,造成事故。

對于長樁灌注水下混凝土是一道關(guān)鍵工藝,首先將球吊在導(dǎo)管和漏斗連接處,然后進(jìn)行剪球灌注工作。導(dǎo)管離空高度30~40cm。在灌注過程須有專人進(jìn)行測量混凝土面,嚴(yán)格控制埋管深度為2~6m。在灌注混凝土前,必須對導(dǎo)管的水密和抗拉進(jìn)行試驗,合格后才能使用。本工程砼設(shè)計塌落度為18~22cm,初凝時間為15h,一根樁灌注時間為10h。

六、結(jié)語

1.控制大深孔樁成孔及樁基質(zhì)量的關(guān)鍵在于泥漿性能指標(biāo)控制,該特大橋項目部根據(jù)現(xiàn)場情況,從經(jīng)濟(jì)、使用、簡單等方面考慮,并經(jīng)試驗室多次試驗,確定泥漿配合比,在施工過程中嚴(yán)格控制泥漿指標(biāo),確保泥漿性能最佳,孔底沉渣最少,保證樁基礎(chǔ)質(zhì)量。特別對于深且穿過砂、卵石層的地質(zhì),泥漿性能是整個樁基礎(chǔ)施工最關(guān)鍵點,是整個樁基礎(chǔ)質(zhì)量最有力的保障。

2.該特大橋62#墩長樁能在每根樁12天內(nèi)完成,只要在于制定和嚴(yán)格實施上述工藝,保證成孔,灌注一次合格。經(jīng)檢測,樁基質(zhì)量均達(dá)優(yōu)良以上,這表明62#墩樁基礎(chǔ)施工是成功的。