彭建江

(湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司)

1 工程概述

常德至吉首高速公路項(xiàng)目土建工程第一合同段起于常德市斗姆湖,經(jīng)由常德市鼎城區(qū)許家橋鎮(zhèn)、丁家港鄉(xiāng),終于桃源縣漳江鎮(zhèn),起點(diǎn)樁號K 4+117.919,終點(diǎn)樁號為K 19+000,里程全長 14.882 km,其中,中堰村分離式立交橋(下文簡稱本項(xiàng)目)樁號為K 6+593。原設(shè)計(jì)為樁長 15m的摩擦樁基礎(chǔ),原設(shè)計(jì)地質(zhì)情況是:0～2.0m為種植土和亞粘土,2.0～3.6m為松散卵石層,3.6～27.6m為稍密 -密實(shí)卵石層。而實(shí)際地質(zhì)情況為:0～1.5m為種植土和亞粘土,1.5～4.5m為卵石,4.5～9.5m為砂層,含少量卵石,與原地質(zhì)報(bào)告有出入。經(jīng)各方現(xiàn)場辦公考察,決定修改樁長,修改樁長需考察橋位區(qū)可能產(chǎn)生的負(fù)摩擦力,并扣除9.5m樁基摩擦力,將摩擦樁適當(dāng)加長(見表 1)。本項(xiàng)目跨徑為 3×13m,上部構(gòu)造為預(yù)應(yīng)力簡支空心板,下部構(gòu)造為肋板式、樁基礎(chǔ),橋?qū)?2×11.75m,共有樁基 24根,共計(jì) 360m。

表 1 K 6+593中堰村分離式立交樁基長度變更情況一覽表

2 施工方法

根據(jù)本橋地質(zhì)情況,上部堆積角礫層及橋兩側(cè)墩臺亞砂土、亞粘土可鉆性較好,下部全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化泥巖可鉆性較差,根據(jù)孔徑、孔深及地質(zhì)情況綜合考慮,并按照工期考慮配置沖擊鉆鉆機(jī)進(jìn)行施工,鉆頭為沖擊錘。鉆孔采用沖擊鉆鉆進(jìn),沖擊錘沖擊土自造漿護(hù)壁。上部角礫層利用膨脹土造漿,下部泥漿利用原土進(jìn)行造漿,鉆孔完成后利用汽車吊配導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土灌注。

3 成孔施工工藝

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

成孔施工工序較多、技術(shù)要求高、工作量大,并需在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)完成的地下隱蔽工程,施工前,要根據(jù)設(shè)計(jì)文件的要求,綜合考慮工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、機(jī)具設(shè)備、材料供應(yīng)及勞動力等諸因素,認(rèn)真做好施工設(shè)計(jì),以保質(zhì)、保量、按期完成施工任務(wù)。在砂卵石地層中成孔,首先要認(rèn)真研究工程地質(zhì)勘察報(bào)告,搞清砂卵石粒徑的大小、成分、含量、層厚,分析造成易掉塊、垮孔、孔斜的原因、程度,了解地下水位和地層的滲透性等,制訂正確的施工方案,選擇合適的成孔機(jī)具以確保成孔的進(jìn)度和質(zhì)量。

3.2 下放護(hù)筒

泥漿護(hù)壁成孔灌注樁一般需在孔口埋設(shè)護(hù)筒。在砂卵石地層的鉆孔樁施工中,均下入鋼護(hù)筒。本項(xiàng)目地下水位埋深超過 1m,在砂卵石地層中施工的鉆孔樁護(hù)筒的埋設(shè)方法如下。

采用挖孔埋設(shè):先在樁位處挖出比護(hù)筒外徑大 80～100 cm的圓坑,然后在坑底填筑 50 cm左右厚的粘土,分層夯實(shí):然后通過定位的控制樁放樣,把鉆孔中心位置標(biāo)于坑底,再把護(hù)筒吊放進(jìn)坑內(nèi),用十字架在護(hù)筒頂部找出護(hù)筒的圓心位置,然后移動護(hù)筒,使護(hù)筒中心與鉆孔中心位置重合,同時(shí)用水平尺或垂球檢查,使護(hù)筒垂直,此后,在護(hù)筒周圍對稱邊,均勻地回填最佳含水量的粘土,分層夯實(shí),達(dá)到最佳密實(shí)度。最后,復(fù)測護(hù)筒頂部中心與樁位之間的偏差和護(hù)筒垂直度偏差。要求不超出規(guī)范容許值(≤50mm)。

3.3 成孔

(1)成孔設(shè)備。

成孔設(shè)備采用沖擊型鉆機(jī),配備在沖抓錐與 3 t重沖擊錘。其施工設(shè)備是采用一臺卷揚(yáng)機(jī)帶動鋼絲繩,鋼絲繩在孔口的吊架上以單門滑車吊有十字型重力式?jīng)_擊鉆頭,往復(fù)起吊和自由落下,以沖擊的方式鉆孔。

(2)施工準(zhǔn)備。

①根據(jù)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高、自然地表高程,用機(jī)械配合人工平整場地,按鉆孔平面布置修筑鉆機(jī)、混凝土運(yùn)輸進(jìn)出場便道,場地面積要滿足擺放鉆機(jī)、挖泥漿池,灌注混凝土?xí)r泵車及混凝土攪拌運(yùn)輸車停放等需要,還應(yīng)留出擺放鋼筋籠的位置。

②根據(jù)總監(jiān)辦批復(fù)的平差后導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)及中堰村分離立交三角控制網(wǎng),利用全站儀定出孔位中心樁,并設(shè)置好騎馬護(hù)樁并在護(hù)樁上標(biāo)注出基面標(biāo)高。

③埋設(shè)護(hù)筒,在護(hù)筒頂部設(shè)置溢漿口和泥漿池間用泥漿溝連接起來。護(hù)筒頂面高出地面0.3m左右,護(hù)筒內(nèi)徑比樁徑大 400mm。

(3)鉆進(jìn)方法。

樁孔定位下好護(hù)筒后,將粘性好的粘土拋入孔口內(nèi),加清水用沖擊錘沖擊造漿,同時(shí)在沖擊中鉆進(jìn)進(jìn)尺。并根據(jù)實(shí)際需要,向孔內(nèi)添加粘土和水,達(dá)到制作泥漿與保護(hù)孔壁的作用后,提上沖擊錘,下入沖抓錐,進(jìn)行沖抓鉆進(jìn),沖程 2～3m。采用沖抓鉆進(jìn),一是可以撈出沖擊鉆進(jìn)時(shí)的鉆碴,二是鉆進(jìn)進(jìn)尺速度比沖擊鉆進(jìn)快。沖抓鉆進(jìn)到一定程度后,提出沖抓錐,再拋入優(yōu)質(zhì)粘土,改沖擊造漿護(hù)壁鉆進(jìn)。經(jīng)此重復(fù)進(jìn)行,穿過砂卵石地層。同時(shí)設(shè)置測量控制標(biāo)志,及時(shí)測量,認(rèn)真做好記錄。鉆孔作業(yè)分班連續(xù)進(jìn)行。開鉆時(shí)慢速鉆進(jìn),待導(dǎo)向部位及鉆頭全部進(jìn)入地層后,再加速鉆進(jìn),但嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度,尤其是巖質(zhì)變化交界處、松軟地層中鉆進(jìn)施工。起落鉆頭速度均勻,嚴(yán)禁突然加速以免鉆頭碰撞孔壁或護(hù)筒。根據(jù)鉆孔鉆進(jìn)速度的變化和土層取樣認(rèn)真做好地質(zhì)情況記錄,繪制孔樁地質(zhì)剖面圖。及時(shí)用取樣罐放到需測深度,取泥漿進(jìn)行檢查,確保孔底泥漿濃度滿足要求。

(4)質(zhì)量評述。

在砂卵石地層采用沖抓與沖擊相結(jié)合的鉆進(jìn)方法,集合了沖擊鉆進(jìn)沖擊造漿護(hù)壁和沖鉆進(jìn)無需撈鉆碴及進(jìn)尺速度快的優(yōu)點(diǎn)。把鉆進(jìn)、護(hù)壁、撈碴等工藝緊密地結(jié)合在一起,使施工得到順利進(jìn)行。有利于提高鉆進(jìn)速度,保證工程質(zhì)量。該工程鉆孔樁,孔壁無坍塌現(xiàn)象,成孔順利,灌注成樁后,經(jīng)長沙理工大學(xué)土木工程結(jié)構(gòu)檢測試驗(yàn)中心進(jìn)行全部檢測,單樁承載力全部超過設(shè)計(jì)要求,質(zhì)量完全合格。

3.4 清孔

(1)清孔的質(zhì)量要求。

①GBJ202-83規(guī)定:孔壁土質(zhì)較好,用原土造漿的鉆孔,清孔后泥漿相對密度應(yīng)控制在 1.1左右;孔壁土質(zhì)較差時(shí),清孔后的泥漿相對密度應(yīng)控制在 1.15～1.25;灌注混凝土前,對于以摩阻力為主的樁,孔底沉渣厚度不得大于300mm,對于以端承力為主的樁,孔底沉渣厚度不得大于100mm;

②JTJ041-＄9規(guī)定:清孔后泥漿的相對密度為 1.05～1.2,粘度為 17～20 s,含砂率≤4%,孔內(nèi)沉渣厚度摩擦樁不大于 0.4～0.6 d(d為設(shè)計(jì)樁徑),端承樁不大于設(shè)計(jì)規(guī)定(一般不大于 50mm)。

(2)清孔的方法。

本項(xiàng)目采用正循環(huán)清孔的方法進(jìn)行清孔,先將鉆頭提離孔底 80～100mm,輸入相對密度為 1.05～1.08的新泥漿進(jìn)行循環(huán),把樁孔內(nèi)懸浮大量泥渣的泥漿替換出來,并清洗孔底?？椎壮恋砦锪捷^大,正循環(huán)泥漿清孔難以將其攜帶上來,或長期清孔,孔底沉渣厚度仍超過規(guī)定要求時(shí),應(yīng)改換清孔方式。正循環(huán)清孔時(shí),孔內(nèi)泥漿上返流速不應(yīng)小于0.25/s,返回孔內(nèi)泥漿的相對密度不宜大于 1.08。清孔后從孔底提出泥漿試樣,進(jìn)行性能指標(biāo)試驗(yàn),用比重計(jì)測量孔內(nèi)的泥漿比重,最后利用測錐量測孔內(nèi)沉碴厚度,沉碴厚度小于規(guī)范要求的 300mm即符合要求。

4 結(jié) 語

目前,沖擊鉆機(jī)在湖南省高速公路分離式立交橋施工中應(yīng)用廣泛,鉆孔樁基穿過 20m以上的厚層砂卵石層尤為普遍。在施工過程中,按照設(shè)計(jì)、技術(shù)規(guī)范的要求.嚴(yán)格執(zhí)行施工技術(shù)工藝和控制鉆孔樁基的施工過程,均能保證成樁的質(zhì)量。同時(shí),砂卵石鉆進(jìn)中存在的主要問題是孔壁不穩(wěn)、清洗液漏失嚴(yán)重、碎巖困難、鉆效低。對于某一特定的砂卵石地層,必須根據(jù)其自身的地層特點(diǎn),選擇合適的鉆機(jī)鉆具及成孔工藝。同時(shí),成孔工藝必須按規(guī)范規(guī)程操作,并要有專人負(fù)責(zé)。成孔后,要及時(shí)清孔,清孔達(dá)標(biāo)后,盡快灌注水下混凝土,以防出現(xiàn)意外事故。

[1] JTJ041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社,2000.

[2] 李奮強(qiáng).砂卵石地層鉆孔樁成孔施工技術(shù)[J].巖土工程界,2001,(3).

[3] 吳放鶴.對鉆孔灌注樁及基礎(chǔ)的質(zhì)量檢測與評定[J].紅水河,1994,(4).