李全福

(中國水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局,四川都江堰 611830）

京滬高鐵三標(biāo)段三工區(qū)樁基施工技術(shù)探討

李全福

(中國水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局,四川都江堰 611830）

京滬高鐵項目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、工程量大、現(xiàn)場文明施工要求嚴(yán)格、施工干擾大?？偨Y(jié)了京滬高鐵三標(biāo)段三工區(qū)樁基施工技術(shù),并對灌注樁施工質(zhì)量控制的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了探討。

橋基;鉆孔灌注樁;京滬高鐵

1 工程概況

京滬高鐵設(shè)計時速為380 km/h,其土建三標(biāo)段由京滬高速鐵路股份有限公司投資建設(shè),中國水利水電集團(tuán)公司中標(biāo)施工。

由我公司承建的京滬高鐵三標(biāo)段三工區(qū)位于山東省濟(jì)南市至泰安市境內(nèi),起訖里程DK442+ 196.86～DK455+862.50,正線全長13.665 km。

我公司主要承建正線橋梁梁部以下及路基基床表層(含表層）以下的土建工程。工程內(nèi)橋梁11座(特大橋3座、大橋3座、中橋5座）,橋梁全長6.35 km,占管段長的46%,路基全長7.315 km,占管段長的54%;涵洞18座、框構(gòu)橋1座、倒虹吸1座、公路橋1座?；A(chǔ)工程為橋梁基礎(chǔ)灌注樁、路基加固(強(qiáng)夯、CFG樁、灰土擠密樁、沖擊碾壓）。

橋梁基礎(chǔ)灌注樁1464根22366 m(其中“1000 mm樁1402根共計21455 m,“1250 mm樁46根共計591 m,“1500 mm樁16根共計320 m）;路基加固:強(qiáng)夯30534 m2,CFG樁17833 m,灰土擠密樁78920 m,沖擊碾壓56589 m2。

2 基礎(chǔ)工程的工程特點(diǎn)

(1）由于高鐵為線性工程,基礎(chǔ)工程(如灌注樁）的臨時設(shè)施較多(如變壓器、線路架設(shè)、臨時便道等）。

(2）由于高鐵穿越城市鄉(xiāng)村,征地拆遷工作非常復(fù)雜,施工干擾非常大(經(jīng)常出現(xiàn)阻工現(xiàn)象）,導(dǎo)致施工工作面不連續(xù),工期延誤、施工成本大幅提高。

(3）高鐵設(shè)計修改程序復(fù)雜、時間長,設(shè)計、監(jiān)理在現(xiàn)場不能確定設(shè)計修改方案(如灌注樁在未達(dá)到設(shè)計深度時,巖石已非常堅硬,鉆進(jìn)工效非常低完全可以終孔,但要進(jìn)行設(shè)計修改需要很多程序和時間）。

3 橋梁基礎(chǔ)灌注樁工程施工

我公司承擔(dān)的京滬高鐵三標(biāo)段三工區(qū)施工,橋梁基礎(chǔ)灌注樁質(zhì)量要求高、工程量大(工程造價占本段基礎(chǔ)工程的87%）、施工強(qiáng)度大,對我們來說非常具有挑戰(zhàn)性。

針對本工程地質(zhì)條件復(fù)雜、工程量大、工期緊的特點(diǎn),我們進(jìn)行了旋挖鉆機(jī)鉆孔、沖擊鉆機(jī)鉆孔抽砂桶抽渣、沖擊鉆機(jī)鉆孔泥漿正循環(huán)出渣等工藝施工試驗。通過試驗,確定了本工程灌注樁施工方案: (1）灌注樁上部土層盡可能采用旋挖鉆機(jī)鉆孔,且盡可能采用干孔鉆孔,在有地下水時采用泥漿護(hù)壁。其優(yōu)點(diǎn)是旋挖鉆機(jī)鉆孔工效非常高,此外旋挖鉆機(jī)是挖掘出渣,泥漿只起固壁作用,所以產(chǎn)生的廢棄泥漿較少,經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。(2）灌注樁下部砂卵礫石、基巖層采用沖擊鉆機(jī)鉆孔,泥漿護(hù)壁正循環(huán)出渣。此工藝適應(yīng)地層能力強(qiáng),但工效較低、廢棄泥漿量大,如采用泥漿凈化機(jī)凈化泥漿,可顯著降低廢棄泥漿排放量。

3.1 鉆孔泥漿的制備、凈化與回收

泥漿在鉆孔及澆筑成樁過程中對施工質(zhì)量和施工安全起著非常重要的作用。所以泥漿的質(zhì)量直接關(guān)系到鉆孔、成樁質(zhì)量及施工安全。

3.1.1 泥漿的制備

(1）采用旋挖鉆機(jī)鉆孔,其固壁泥漿要采用泥漿攪拌機(jī)制備粘土泥漿或膨潤土泥漿。要根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源(粘土）及施工強(qiáng)度、施工場地、工作面分布、泥漿的凈化與回收、泥漿成本等情況確定采用何種泥漿。本工程旋挖鉆機(jī)鉆孔的固壁泥漿均使用樁體混凝土灌注或沖擊鉆機(jī)施工時回收的泥漿,泥漿粘度盡量大一點(diǎn)(含砂量不作控制）。待下部樁體沖擊鉆機(jī)鉆孔時再調(diào)整泥漿指標(biāo)。

(2）采用沖擊鉆機(jī)鉆孔,分為兩種情況。

一種為采用抽砂桶抽砂,原則上要采用泥漿攪拌機(jī)制備泥漿。同時可以根據(jù)地質(zhì)情況,對于較密實不易坍塌的地層,可以采用孔內(nèi)填土在鉆孔過程中在孔內(nèi)自然造漿。這種方法簡單易行,省時省力,成本較低。但這種方法存在很多弊病,如用抽砂桶抽砂后,就要往孔內(nèi)加土加水,這樣將使孔內(nèi)的上下部泥漿濃度差別很大,在清孔時就很難保證清孔質(zhì)量。本工程開工初期,在河床灌注樁施工時采用此工藝(在孔內(nèi)加土自然造漿）,但在清孔結(jié)束后,下設(shè)鋼筋籠、導(dǎo)管后混凝土澆筑前孔底沉渣厚度較易超標(biāo),要進(jìn)行二次清孔,費(fèi)時費(fèi)力(要把導(dǎo)管和鋼筋籠拔出后重新清孔）。

另一種為采用正反循環(huán)法,如工作面比較集中可以采用集中制漿站制備泥漿,這樣既可以提高施工效率,也可以方便現(xiàn)場管理、文明施工、降低成本;如工作面不是很集中或是地層中含有一定的粘土層,原則上采用孔內(nèi)自然造漿,這種方法也是簡便易行、省時省力、成本較低。本工程均采用正循環(huán)法,孔內(nèi)自然造漿的方法。

3.1.2 泥漿的凈化與回收

在基礎(chǔ)工程施工中,采用泥漿固壁、循環(huán)鉆進(jìn)工藝是較為常用的方法之一。護(hù)壁泥漿的固相含有2種成分:其一為產(chǎn)生護(hù)壁效果的必要材料,如膨潤土等;其二為有害固相,這種固相是在鉆進(jìn)過程中,由鉆屑或地層中的粘土、砂石及風(fēng)化物等侵入泥漿所產(chǎn)生。有害固相的增加會對鉆進(jìn)效率和機(jī)械設(shè)備的磨損以及泥漿護(hù)壁的性能有很大的影響,因此施工中泥漿的凈化非常必要。泥漿的重復(fù)使用,有利于節(jié)約造漿材料,大大降低施工成本,減少對環(huán)境的污染。

在跨津浦鐵路特大橋434、435、436號墩進(jìn)行了泥漿凈化試驗,采用ZX-50型和ZX-250型泥漿凈化機(jī),孔內(nèi)采用正循環(huán),泥漿凈化效果非常好。436號墩在施工過程中沒有外運(yùn)泥漿,泥漿全部凈化循環(huán)利用,既節(jié)省了泥漿外運(yùn)的費(fèi)用又環(huán)保、文明施工。434、435號墩開始進(jìn)行泥漿凈化試驗時效果非常好,后來因為天氣寒冷導(dǎo)致泥漿凈化機(jī)管路上凍,使泥漿凈化試驗中斷。

本次泥漿凈化試驗,泥漿凈化效果顯著,達(dá)到了預(yù)期的目的,經(jīng)過凈化泥漿,保證了灌注樁的清孔質(zhì)量,從而保證了灌注樁的砼澆筑質(zhì)量;泥漿凈化機(jī)凈化泥漿節(jié)省了清孔時間(如采用沉淀池沉淀泥漿中的沙石需要很長時間）,提高了施工效率,節(jié)約了工期和成本。

如采用孔內(nèi)反循環(huán)鉆孔,同時進(jìn)行泥漿凈化(即鉆孔循環(huán)出的泥漿直接經(jīng)過泥漿凈化機(jī)凈化后又回到孔內(nèi)）,鉆孔工效和清孔速度會更高、更快。但反循環(huán)的配套設(shè)備和材料要復(fù)雜一些,需要操作人員進(jìn)行熟練操作才能達(dá)到比較高的工效。所以在以后的工程中我們要積極進(jìn)行鉆孔反循環(huán)及泥漿凈化試驗,以達(dá)到提高工程質(zhì)量、降低成本、縮短工期、降低環(huán)境污染等目標(biāo)。

3.2 灌注樁施工質(zhì)量控制的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)

(1）樁位的準(zhǔn)確性。要對樁位的測量放線進(jìn)行復(fù)核,對樁位的設(shè)計高程進(jìn)行復(fù)核,以保證樁位的準(zhǔn)確性。

(2）鉆孔的孔斜。鉆孔偏斜會對工程質(zhì)量有一定影響,如果鉆孔偏斜到一定程度,鋼筋籠及導(dǎo)管下設(shè)就存在問題,在砼澆筑時導(dǎo)管很容易刮碰鋼筋籠,導(dǎo)致導(dǎo)管拔不出來而產(chǎn)生質(zhì)量事故。

(3）清孔驗收。鉆孔的清孔質(zhì)量是保證樁體質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),在砼澆筑前泥漿的各項指標(biāo)達(dá)到規(guī)范要求、孔底沉渣厚度達(dá)到設(shè)計要求,是砼澆筑前的最關(guān)鍵控制點(diǎn)。

(4）鋼筋籠的起吊及下設(shè)。鋼筋籠在制作時應(yīng)保證有一定的剛度或采用臨時加固的方式,同時在起吊鋼筋籠前應(yīng)根據(jù)鋼筋籠的長度設(shè)計起吊吊點(diǎn),以保證在起吊、下設(shè)時鋼筋籠不變形。

(5）鋼筋籠上浮現(xiàn)象。鋼筋籠上浮的產(chǎn)生一般為以下幾種情況:①開澆或在第一次拆卸導(dǎo)管前砼的塌落度太小;②開始澆筑砼時砼的入倉速度太快(對鋼筋籠質(zhì)量不大的情況）;③導(dǎo)管埋入砼太深;④提升導(dǎo)管時導(dǎo)管刮碰鋼筋籠等。針對以上幾種情況要制定相應(yīng)對策,避免鋼筋籠上浮現(xiàn)象的發(fā)生。同時在鋼筋籠下設(shè)完畢后必須用鋼管作為支承桿,一端固定在鋼筋籠上,另一端固定在護(hù)壁桶上或鉆機(jī)上等,起到固定鋼筋籠的作用,防止鋼筋籠上浮。

(6）砼澆筑時出現(xiàn)導(dǎo)管漏漿、導(dǎo)管堵管現(xiàn)象。首先,要經(jīng)常對導(dǎo)管進(jìn)行耐壓試驗,確保導(dǎo)管的耐壓性,防止砼澆筑時出現(xiàn)爆管;在安裝導(dǎo)管時要檢查導(dǎo)管的密封圈是否完好、接頭絲扣是否清理干凈、連接時絲扣是否緊固。對于導(dǎo)管堵管現(xiàn)象,產(chǎn)生的主要原因為砼離析、砼骨料超徑、砼塌落度太小、砼澆筑中斷時間過長、導(dǎo)管進(jìn)氣進(jìn)漿等。

如出現(xiàn)上述情況要及時采用應(yīng)對措施,及時解決。

①一旦出現(xiàn)導(dǎo)管漏漿,要根據(jù)漏漿情況及時采用泥漿泵或小抽砂桶(小于導(dǎo)管內(nèi)徑）將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿抽出,注入少量的清水沖洗砼表面并排出孔外后,及時灌入砼。如漏漿太大不能將泥漿抽干,就要把導(dǎo)管拔出孔外,處理好漏漿部位后重新下設(shè)導(dǎo)管,將導(dǎo)管插入砼不小于1 m,將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿抽出,注入少量的清水沖洗砼表面并排出孔外后及時灌入砼(砼塌落度適當(dāng)大一些）。

②一旦出現(xiàn)導(dǎo)管堵管,要及時上下活動并抖動導(dǎo)管,如果沒有效果就要將導(dǎo)管拔出處理堵管。如果是剛開始澆筑或澆筑了少量的砼,原則上應(yīng)將鋼筋籠拔出重新清孔后再澆筑;如果已澆筑了很多砼,則應(yīng)將導(dǎo)管重新下入孔內(nèi)并插入砼內(nèi),將導(dǎo)管內(nèi)的泥漿抽出,注入少量的清水沖洗砼表面并排出孔外后及時灌入砼(砼塌落度適當(dāng)大一些）。

(7）樁體砼出現(xiàn)混漿、離析、夾泥等現(xiàn)象。對于這幾種情況主要為以下幾種原因:

①砼開澆時孔底沉渣太厚,導(dǎo)致一部分沉渣被砼壓在樁底形成樁底沉渣夾層,另一部分沉渣與砼混漿;

②砼開澆時導(dǎo)管底部距孔底距離過大,導(dǎo)致底部砼混漿、導(dǎo)管返漿使砼混漿;

③砼塌落度太大,導(dǎo)致砼混漿、離析等現(xiàn)象;

④導(dǎo)管漏漿,導(dǎo)致砼混漿、離析等現(xiàn)象;

⑤導(dǎo)管埋入砼太淺或?qū)Ч馨蚊擁琶?導(dǎo)致砼混漿、離析、夾泥(斷樁）等現(xiàn)象。

4 結(jié)語

(1）京滬高鐵工程量大、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高、施工干擾大,通過工程施工,使工程技術(shù)、管理干部的業(yè)務(wù)水平有很大的提高。

(2）對于高標(biāo)準(zhǔn)的京滬高鐵項目,必須要認(rèn)真、嚴(yán)格地按工程技術(shù)要求、工程規(guī)程規(guī)范組織施工,才能夠保證工程質(zhì)量;同時對一些高難度的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),要進(jìn)行一些必要技術(shù)攻關(guān)予以解決。

(3）以上的施工經(jīng)驗總結(jié),希望對相關(guān)工程具有借鑒作用。

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D iscussion on Pile Foundation Construction Technology in 3-Contract Section of Beij ing-Shangha i High-speed Ra ilway

L IQuan2fu(Sinohydro Bureau 10 Company Limited Foundation Engineering Sub2Bureau,Dujiangyan Sichuan 611830,China）

High technical standard,large construction quantities,strict requirements on civilized construction and large construction disturbanceswere the characteristics ofBeijing-Shanghai High-speed railway engineering.The paper summed up the pile foundation construction technology in the 3-contract section and discussed the key steps for quality control on cast2in2place pile.

bridge foundation;bored cast2in2place pile;Beijing-Shanghai High-speed railway

U443.15+4

:A

:1672-7428(2010）05-0070-03

2009-12-10;

2010-01-22

李全福(1965-）,男(漢族）,山東陽谷人,中國水利水電第十工程局有限公司基礎(chǔ)工程分局副分局長、高級工程師,水工建筑專業(yè),從事各類基礎(chǔ)工程的施工、管理工作,四川省都江堰市蒲陽路164號,dzlqf@vip.163.com。