林瑞樂(lè)

(漳州市公路局)

略談鉆孔灌注樁施工過(guò)程中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

林瑞樂(lè)

(漳州市公路局)

鉆孔灌注樁是目前建設(shè)工程中使用較廣泛的一種樁基。通過(guò)漳州龍海浮宮大橋的施工工程實(shí)例,論述鉆孔灌注樁施工過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。

鉆孔灌注樁;橋梁;施工;質(zhì)量控制

灌注樁是一種極為有效,安全可靠的基礎(chǔ)形式,具有將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞到深層穩(wěn)定的土層中,大大減少基礎(chǔ)沉降的優(yōu)點(diǎn),因此成為目前建設(shè)工程中使用較廣泛的一種樁基。灌注樁的施工大多是在地下或水下完成,施工工序多,導(dǎo)致了質(zhì)量控制難度大。

1 工程概況及地質(zhì)情況

漳州龍海浮宮大橋跨越九龍江南溪,為“七·五”規(guī)劃交通建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目之一,全長(zhǎng) 546.5m,水位隨潮汐變化,最大潮差6.9m,橋面凈寬 9m+2×1.5m人行道,設(shè)計(jì)荷載為汽車 -20級(jí),掛車 -100,人群荷載為 350 kg/m2,墩臺(tái)基礎(chǔ)均為 200#鋼筋混凝土鉆孔灌注樁,樁長(zhǎng)為 38～43m,鉆孔灌注樁施工的全部工序通過(guò)工作便橋在工作平臺(tái)上完成。

浮宮大橋除 14#～17#墩及浮宮臺(tái)外,其余墩臺(tái)均處于河灘或河道上,河床水位隨潮汐變化,潮水湍急,水位差較大,河床地質(zhì)較為復(fù)雜,上為淤泥覆蓋,中夾沙礫層,下伏輕亞粘土、亞粘土。

2 成孔機(jī)械和施工方法

2.1 成孔機(jī)械

施工機(jī)具的好壞對(duì)能否保證施工質(zhì)量以及功效的高低起著至關(guān)重要的作用。選擇合適的施工機(jī)具是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制的首要條件。根據(jù)橋址地質(zhì)水文特點(diǎn),經(jīng)過(guò)對(duì)各種鉆機(jī)性能的比較,確定了GZQ-1250型潛水鉆機(jī)為本橋鉆孔樁的成孔機(jī)械。GZQ-1250型潛水鉆機(jī)適用于淤泥、砂層及含有少量礫石的粘土層進(jìn)行鉆孔,不需更換鉆具便可實(shí)現(xiàn)正、反循環(huán)渣兩種成孔方法,鉆孔深可達(dá) 50 m,鉆進(jìn)速度6～7m/h,整機(jī)重量?jī)H 7.5 t,施工時(shí)對(duì)施工便橋及工作臺(tái)要求不高。

2.2 施工方法

經(jīng)過(guò)比較采用了泵吸反循環(huán)法,此方法利用特質(zhì)的反循環(huán)潛水砂泵隨同主機(jī)潛入孔內(nèi),開動(dòng)潛水砂泵時(shí),在砂泵抽吸水的作用下,鉆頭切削的土塊不需攪為漿狀便可直接進(jìn)入鉆頭的進(jìn)渣口,由鉆桿內(nèi)腔引到泥漿池沉淀凈化,以供循環(huán)使用,其鉆孔效率較高。

在 8#墩的施工中,鉆孔深達(dá) 20余 m時(shí),出現(xiàn)泥漿泵抽不出鉆渣,此時(shí)鉆頭剛好穿過(guò)砂礫層。首先采用的處理方法是把鉆頭稍稍提高,用鐵錘敲打鉆桿及出水膠管,震落管道內(nèi)的砂礫,此法未能奏效。然后采取反復(fù)啟閉泥漿泵動(dòng)力,突然增加或減少管內(nèi)壓力清除砂礫,實(shí)踐證明該方法可行。

3 護(hù)筒的埋設(shè)

鉆孔灌注樁中護(hù)筒的作用為:固定樁位,引導(dǎo)鉆錐方向,隔離地面水免使其流入井孔,保護(hù)孔口不坍塌及孔內(nèi)水位高出地下水位或施工水位,形成靜水壓力,保證孔壁不坍塌。

3.1 護(hù)筒的埋設(shè)方法

鉆孔灌注樁用護(hù)筒有木護(hù)筒、鋼護(hù)筒、混凝土護(hù)筒。考慮到護(hù)筒在施工中周轉(zhuǎn)次數(shù)較多,浮宮大橋采用鋼護(hù)筒。岸灘上護(hù)筒的埋設(shè)采取挖埋法,主河道上護(hù)筒的埋設(shè)采取在工作平臺(tái)上壓入法;主河道上河床上層淤泥覆蓋,潮水漲落時(shí)水流急,埋設(shè)的護(hù)筒易被水沖斜,因此,施工時(shí)采用導(dǎo)向架定位護(hù)筒。

3.2 護(hù)筒的埋置深度

浮宮大橋 3#墩(灘上)施工中,護(hù)筒的埋深較淺(0.5m),漲潮時(shí),護(hù)筒腳冒水掏空了護(hù)筒周邊的土,導(dǎo)致護(hù)筒懸孔、坍孔,只好將護(hù)筒拔起,待退潮后將護(hù)筒挖埋至1.5m深后,在護(hù)筒周邊對(duì)稱均勻地回填粘土,并分層壓實(shí)至最佳密實(shí)度后再施鉆。因此,護(hù)筒的埋深不宜太小,一般在粘土中不小于 1.0m,在砂類土中不小于 1.5m。

4 泥漿的調(diào)制和使用

泥漿在鉆孔過(guò)程中除了起護(hù)壁作用外,還起到懸浮鉆渣的排渣作用,不同的泥漿指標(biāo)直接影響鉆孔的速度和成孔的質(zhì)量。實(shí)踐證明泥漿是鉆孔灌注樁施工質(zhì)量好壞的重要環(huán)節(jié),必須從嚴(yán)控制。泥漿一般采用水、粘土(或膨潤(rùn)土)和添加劑按適當(dāng)比例配置而成。在施工中應(yīng)注意檢測(cè)泥漿的各項(xiàng)指標(biāo),尤其是比重和粘度這兩項(xiàng)最直觀、最重要的指標(biāo)。泥漿的比重過(guò)大導(dǎo)致孔壁泥皮增厚,又將影響鉆進(jìn)速度;泥漿的比重過(guò)小則護(hù)壁性能差,容易坍孔。

由于橋址土層分布復(fù)雜,為保證鉆孔樁的順利成孔和樁的質(zhì)量,應(yīng)根據(jù)孔徑、孔深、水位等情況選用不同的泥漿指標(biāo),并在鉆孔中經(jīng)常檢測(cè)孔內(nèi)泥漿的各項(xiàng)指標(biāo),以便隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。在浮宮大橋鉆孔樁施工中,我們經(jīng)過(guò)幾次探索,在岸灘的鉆孔中采用的泥漿指標(biāo)如表1所示。

表1 岸灘和主河道鉆孔中采用的泥漿指標(biāo)

由于工地附近的粘土經(jīng)取樣試驗(yàn)不能作為制漿粘土,為此,在制漿時(shí)我們采取了調(diào)整的辦法解決制漿粘土。即采用工地附近粘土 50%摻入大于 25的酸性粘土 50%調(diào)制泥漿,另?yè)饺脒m量的碳酸鈉以提高其稠度。用這樣的泥漿作為循環(huán)泥漿,可增加其在空壁的附著量,提高粘結(jié)孔壁的作用,保證了孔壁的穩(wěn)定。

另外,在施工中,控制好護(hù)筒內(nèi)外的水文差是防止坍孔的有效方法,采取適當(dāng)?shù)目變?nèi)水頭高度,采用粘土配制的泥漿作為循環(huán)水進(jìn)行鉆孔,以增加循環(huán)水的比重,平衡孔內(nèi)外壓力。為保持孔內(nèi)水頭在漲落潮過(guò)程中的穩(wěn)定,在鉆孔中可采取連通器等措施。

5 鉆進(jìn)速度的控制

采用潛水鉆機(jī)鉆孔,由于主機(jī)的轉(zhuǎn)速和鉆頭的線速比已經(jīng)固定,因此鉆進(jìn)速度只能根據(jù)地質(zhì)變化、電器儀表反映的主機(jī)負(fù)荷情況來(lái)控制。根據(jù)浮宮大橋 50根鉆孔樁的施工實(shí)踐,我們得出了如下參考數(shù)據(jù):(1)在淤泥質(zhì)粘土鉆進(jìn)時(shí),控制主機(jī)電流在 30 A以下進(jìn)行,孔內(nèi)不會(huì)因泥漿太稠而影響鉆速;(2)在粘性土層中鉆進(jìn)時(shí),控制主機(jī)電流在 50 A以下進(jìn)行,這樣不至于產(chǎn)生鉆機(jī)抖動(dòng),而造成擴(kuò)孔率加大;(3)在砂性土層鉆進(jìn)時(shí),控制主機(jī)電流在20 A以下鉆進(jìn),以增加泥漿在孔壁的附著量,達(dá)到穩(wěn)定孔壁的作用,避免坍孔。

6 清 孔

鉆孔達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后,應(yīng)及時(shí)清孔,清孔可利用反循環(huán)鉆機(jī)的泥漿泵持續(xù)吸渣 5～15min,同時(shí)往孔內(nèi)加入清水,直至所吸出的泥漿比重小于 1.2、含砂率小于 4%,粘度 18 s時(shí)止,另外,還需保證孔內(nèi)的沉渣厚度在 0.5 d以內(nèi)(d為樁的直徑)。

7 灌注水下混凝土

利用鉆架安設(shè)鋼筋籠及安裝、提升灌注混凝土用的導(dǎo)管,及時(shí)進(jìn)行水下混凝土的灌注,以防止坍孔,在灌注混凝土的過(guò)程中還需及時(shí)測(cè)量混凝土面標(biāo)高,嚴(yán)格控制混凝土的埋管深度(1～4m),以保證混凝土的順利灌注,防止出現(xiàn)斷樁。同時(shí),還需預(yù)埋好檢測(cè)孔樁混凝土質(zhì)量用的聲測(cè)管。

8 小 結(jié)

鉆孔灌注樁的施工,一般有以上幾個(gè)環(huán)節(jié),但是在遇到不同的地質(zhì)條件和水文條件時(shí)可采取不同的施工方法,施工中所遇到的問(wèn)題也有多種的解決方法,可經(jīng)過(guò)比較后選擇較有利、方便的方法予以解決。

[1]盧世深,林亞超 .橋梁鉆孔樁試驗(yàn)[M].北京:人民交通出版社.

[2]地基處理手冊(cè)編寫委員會(huì) .地基處理手冊(cè)(第二版)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2000.

[3]樁基處理手冊(cè)編寫委員會(huì) .樁基處理手冊(cè)(第三版)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1994.

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1008-3383(2010)06-0086-01

2010-03-11

林瑞樂(lè)(1966-),男,福建省漳州市人,道路橋梁工程師,主要從事橋梁方面的研究。