任立濤

北京首都機(jī)場擴(kuò)建交通工程項(xiàng)目部所承包的橋梁工程全長5 km多,是為新建T3航站樓配套的交通項(xiàng)目。我部施工的樁基有546根,樁徑為1.5 m,平均樁長40 m,為端承摩擦樁,水下灌注樁。地表平坦,土質(zhì)為砂質(zhì)黏土,下部基本為細(xì)砂層與黏土層間布,無卵石層,地下水位在-9 m。施工采用旋挖成孔,泥漿護(hù)壁,混凝土采用商品混凝土,加緩凝劑。

1 場地準(zhǔn)備

由于施工場地為旱地,主施工場地位于北京城建與中建八局之間,相互干擾較大;場地狹小,地下管線多而復(fù)雜,位置不明,埋深多在0.7 m～2.5 m;表層土多為回填土,松散不密實(shí)。對(duì)此,我們采取以下措施:1)專人負(fù)責(zé)協(xié)調(diào),提前協(xié)調(diào),把協(xié)調(diào)放在首位。2)在每個(gè)樁基位置,用人工挖深坑2 m～3 m,確定下無管線,方可開鉆施工。3)樁基施工采用泥漿護(hù)壁,必須提前做好排水,防止現(xiàn)場泥漿亂流。4)挖出泥渣,及時(shí)清理,保證施工場地的整潔。但是,由于場地狹小,使得有幾個(gè)泥漿池不得不放在橋區(qū)范圍內(nèi),為以后的路基及現(xiàn)澆箱梁的“滿堂紅”支架法施工埋下隱患,后期施工又花人力物力對(duì)泥漿池進(jìn)行換填處理。

2 放線及下護(hù)筒

旋挖成孔泥漿護(hù)壁的施工方法要求,施工時(shí)必須采取先低后高,先里后外的施工順序。樁位放線定位以后,引“十字”護(hù)樁,為下護(hù)筒做好準(zhǔn)備。

護(hù)筒有固定樁位,引導(dǎo)鉆頭方向,隔離地面水免其流入樁孔,保護(hù)孔口不坍塌,并保證孔內(nèi)泥漿水位高出地下水位一定高度,形成靜水壓力,保證孔壁免于坍塌等作用。

護(hù)筒采用鋼板,用6 mm厚鋼板卷制。采用筒內(nèi)除土,輔以壓重,錘擊方式入土。護(hù)筒頂端必須高出地下水位1.5 m～2 m,保證有足夠的靜水壓力,才能保護(hù)孔壁。由于實(shí)際地下水位較低,而且地表為砂質(zhì)黏土,我們只要求護(hù)筒長度不小于2 m,以保護(hù)孔口不坍塌;護(hù)筒頂高出地面30 cm,防止雜物及地面水進(jìn)入孔內(nèi)。護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比樁徑稍大20 cm～30 cm為宜,過小,埋設(shè)不方便;過大,使鉆孔樁更容易偏位。

護(hù)筒埋置完畢后,利用所引“十字”護(hù)樁,檢查護(hù)筒偏位,若偏位在50 mm范圍內(nèi)為合格,否則,必須重新埋置(見圖1)。

3 鉆進(jìn)

護(hù)筒埋置完畢后,注入泥漿,即可開始鉆進(jìn)。鉆孔泥漿由水、黏土(或膨潤土)和添加劑組成。在鉆孔中,由于泥漿相對(duì)密度大于水的相對(duì)密度,故護(hù)筒內(nèi)同樣高的水頭,泥漿的靜水壓力比水大。由于靜水壓力的作用,泥漿可作用在樁孔壁形成一層泥皮,阻隔孔內(nèi)外滲流,保護(hù)孔壁免于坍塌。

對(duì)于泥漿,施工主要控制其相對(duì)密度及含砂率。泥漿相對(duì)密度增大時(shí),在鉆進(jìn)中對(duì)孔壁的側(cè)壓力也相應(yīng)增大,孔壁也趨穩(wěn)定,然而,相對(duì)密度過大的泥漿,失水量亦加大,孔壁的泥皮也會(huì)增厚,這樣,就增加了泥漿原料的消耗,而且會(huì)給清孔及混凝土的灌注造成困難。含砂率是指泥漿內(nèi)所含砂和黏土顆粒的百分比。根據(jù)機(jī)場工地砂土層厚的地質(zhì)情況,采用高質(zhì)量泥漿液。

泥漿配制時(shí)水和膨潤土通常按照100∶8的比例,純堿在0.2%～0.4%,CMC在0.1%以下。

采用旋挖鉆機(jī)一次性成孔,鉆桿為伸縮式鉆頭,鉆頭直徑為樁位直徑,鉆頭為筒式活門掏渣筒,鉆進(jìn)時(shí)鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位中心,液壓裝置加壓,旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn),操作室內(nèi)顯示進(jìn)尺深度及鉆頭位置,掏渣筒掏滿后提出卸渣,如此反復(fù)鉆進(jìn)、卸渣,直至成孔。

鉆進(jìn)是在護(hù)壁泥漿的保護(hù)下鉆進(jìn);另外,因旋挖鉆機(jī)結(jié)構(gòu)及性能決定,鉆斗鉆進(jìn)時(shí),每個(gè)孔要上下往復(fù)作業(yè)。這兩個(gè)特點(diǎn)決定如何保證護(hù)壁泥漿的管理,是施工作業(yè)的關(guān)鍵。我們在實(shí)際施工中特別注意兩點(diǎn):1)確保水頭能產(chǎn)生足夠的靜水壓力。2)嚴(yán)格控制鉆斗在孔內(nèi)的升降速度。

4 清孔、終孔檢查及鋼筋籠就位

鉆進(jìn)到位后,清孔采用平底筒鉆正轉(zhuǎn)并下放至孔底,反轉(zhuǎn)關(guān)閉鉆頭斗門并靜置6 min,緩慢提出鉆頭,反復(fù)操作2次～3次,可達(dá)到設(shè)計(jì)沉渣標(biāo)準(zhǔn)。

成孔后,立即使用測繩錘球測孔深h1,垂直度與孔徑檢查采用與樁徑相同的鋼筋籠孔規(guī),孔規(guī)長度為樁徑的3倍～4倍,以孔規(guī)能順利下至孔底為合格,即可起吊就位鋼筋籠。鋼筋籠就位完畢后,再用測繩錘球測量孔深 h2,若(h1-h2)＞50 cm,表示沉渣已經(jīng)超過要求,可把旋挖鉆斗換成小孔徑掏渣鉆斗進(jìn)行掏渣,然后安裝水下混凝土澆筑的導(dǎo)管。注意不得用加深孔深來代替清孔。導(dǎo)管安裝完畢后,再次測孔深 h3,若(h1-h3)＜50 cm,即可進(jìn)行水下混凝土的灌注;若(h1-h3)＞50 cm,可用大功率的水泵,利用導(dǎo)管進(jìn)行循環(huán),把沉渣懸浮于泥漿中,然后進(jìn)行水下混凝土的澆筑,但是這種情況,在澆筑過程中一定要注意埋管長度,以免把沉渣當(dāng)成混凝土,拔脫導(dǎo)管,造成斷樁。

鋼筋籠骨架在加工場分成上下兩節(jié)制作,每節(jié)長度不超過 24 m(受起吊能力限制)。鋼筋連接時(shí),采用機(jī)械直螺紋連接,對(duì)下節(jié)鋼筋的端頭(與上節(jié)鋼筋連接的那一端)多滾壓一個(gè)絲頭長度,兩節(jié)骨架連接時(shí),先把套筒向下擰,待鋼筋籠對(duì)齊后再向上擰緊。為確保鋼筋籠能上下對(duì)齊,要求在加工場要整體加工焊接成型,再分成兩節(jié),并做好匹配和對(duì)正標(biāo)記(見圖2)。

鋼筋籠進(jìn)入孔口后,應(yīng)將其扶正徐徐下降,嚴(yán)禁擺動(dòng)碰撞孔壁。鋼筋籠骨架上端定位,是由測定的孔口標(biāo)高來計(jì)算定位筋長度,并核對(duì)無誤后再焊接定位,然后在定位鋼筋的頂?shù)跞ο虏迦雰筛叫泄ぷ咒搶⒍ㄎ唤钪杏谧o(hù)筒頂端,兩根工字鋼的凈距應(yīng)大于導(dǎo)管外徑30 cm。

5 灌注水下混凝土

混凝土采用商品混凝土,混凝土輸送車運(yùn)送,吊車配合灌注混凝土。對(duì)首批混凝土的最小儲(chǔ)量進(jìn)行驗(yàn)證。

商品混凝土罐車每車最小容量為8 m3,完全滿足水下灌注樁對(duì)首批混凝土的容量要求。

水下混凝土的灌注,關(guān)鍵是探測及導(dǎo)管埋深的控制。

探測采用測深錘法深探測及取樣盒法淺探測。測深錘法即為用質(zhì)輕,遇水不伸縮的測繩或尼龍皮尺系一圓錐形重錘,吊入孔中,使其通過泥漿沉淀層而停留在混凝土表面,根據(jù)測繩所系重錘的沉入深度作為混凝土的灌注深度。灌注接近結(jié)束時(shí),泥渣沉淀增厚,泥漿的相對(duì)密度、粘度、靜切力增加,僅靠測深錘不易測準(zhǔn),可用取樣盒探測。

埋管深度控制,應(yīng)根據(jù)混凝土具體情況而定。施工中,我們使用的混凝土為商品混凝土,灌注速度較快,并且混凝土中加有緩凝劑,我們控制埋管深度一般為3 m～8 m,并且拔管前有兩個(gè)人進(jìn)行換手測深,有專人進(jìn)行記錄計(jì)算,防止了人為失誤拔錯(cuò)導(dǎo)管。

6 樁基檢測

樁基檢測的目的:1)了解其承載力;2)檢驗(yàn)樁本身混凝土質(zhì)量是否符合要求。我們實(shí)際應(yīng)用兩種檢測方法,通過錘擊樁頂施壓,使樁身產(chǎn)生1.5 mm～2.5 mm下沉,這為大應(yīng)變檢測;聲波在正常混凝土中的傳播,當(dāng)傳播路徑上遇到混凝土有裂縫、夾泥和密實(shí)度差等缺陷時(shí),聲波發(fā)生衰減,部分聲波繞過缺陷前進(jìn),傳播時(shí)間延長,產(chǎn)生漫射,這種利用聲波在有缺陷混凝土中傳播會(huì)導(dǎo)致振幅減小,波速降低,波形畸變的原理進(jìn)行檢測的為小應(yīng)變檢測。大應(yīng)變對(duì)了解樁的承載力效果好,小應(yīng)變對(duì)檢測樁身混凝土的勻質(zhì)性效果比較好。業(yè)主要求對(duì)樁基100%進(jìn)行小應(yīng)變檢測,5%進(jìn)行大應(yīng)變檢測。

[1]郭慧芝.鉆孔灌注樁中泥漿的凈化和利用[J].山西建筑,2008,34(5):158-159.