周利君 胡寶生
人工挖孔樁具有施工工藝簡(jiǎn)單、施工過程直觀、工程造價(jià)相對(duì)較低、工程質(zhì)量容易控制等特點(diǎn),因而在公路、鐵路、房屋建筑等深基礎(chǔ)中為首選施工工藝,但在目前工程實(shí)踐中,主要受地下水位、樁孔直徑、地質(zhì)條件等的影響,人工挖孔樁適用范圍還是比較受限制。在現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ 94-94建筑樁基技術(shù)規(guī)范中規(guī)定了挖孔樁孔深不宜大于40m,但是在溪洛渡水電站進(jìn)場(chǎng)道路某大橋 3號(hào),4號(hào)橋墩樁基工程施工中,我們進(jìn)行了 50m~55m的超深人工挖孔樁施工,現(xiàn)將該橋樁基施工工程及采用的技術(shù)措施整理如下。
該工程場(chǎng)區(qū)位于西南重丘陵地區(qū),橋兩端為陡峭山坡,3號(hào)、4號(hào)橋墩位于山谷間,跨一季節(jié)性小河。場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水埋藏較深,地質(zhì)鉆探未見地下水。3號(hào)、4號(hào)橋墩下設(shè)計(jì) φ2 200mm大直徑嵌巖樁各 5根,設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng) 50m~55m不等,并要求樁端嵌于同一風(fēng)化巖4.4m,樁頂標(biāo)高位于地面以下-3.5m。實(shí)際成孔深度49m~54m不等,共有7根樁深度超過50m。
場(chǎng)地內(nèi)地層大致分為以下幾層:①坡積層:層底深度1.5m~2.0m。②粘性土:層厚 8m~15m。③碎石土:為砂巖、粘土、粗砂碎石混雜,碎石粒徑為5 cm~10 cm,含量約40%,層厚7 m~13m。③1強(qiáng)風(fēng)化砂巖夾泥巖:褐黃色、強(qiáng)風(fēng)化,層厚 13m~18m。④砂巖:褐黃色,堅(jiān)硬、中風(fēng)化,層厚 10m~15m。第④層為樁基設(shè)計(jì)持力層。
根據(jù)相關(guān)要求凡遇相鄰樁間距小于2倍樁身直徑,采用間隔樁施工,且后施工樁開挖前,先施工的樁應(yīng)已澆筑混凝土且滿足強(qiáng)度要求。根據(jù)此要求,該橋的 3號(hào)、4號(hào)墩樁基采用對(duì)角線開挖。
施工工藝流程見圖 1,圖 2。
1)每個(gè)樁孔由一個(gè)固定的小組負(fù)責(zé)施工,每個(gè)小組 5個(gè)人,其中負(fù)責(zé)開挖的 2個(gè)、負(fù)責(zé)提升設(shè)備的 1個(gè),負(fù)責(zé)出碴的2個(gè)。每個(gè)小組配備對(duì)講機(jī)隨時(shí)保持井上和井下的聯(lián)系。2)孔內(nèi)碴土和小型機(jī)具材料的運(yùn)輸采用提升架提升,護(hù)壁采用內(nèi)八字搭接,搭接長(zhǎng)度不小于50mm,護(hù)壁分節(jié)長(zhǎng)度視地質(zhì)情況變化,一般地段分節(jié)長(zhǎng)度為 1m。護(hù)壁模板采用工具式鋼模板,模板間用插銷連接。3)當(dāng)孔內(nèi)遇有堅(jiān)石須爆破時(shí),采用淺眼爆破,嚴(yán)格控制炸藥量,并在炮眼附近加強(qiáng)支撐和護(hù)壁,防止振塌護(hù)壁,開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m范圍嚴(yán)禁爆破;炸藥采用防水炸藥,雷管為電雷管。4)在孔樁開挖時(shí)根據(jù)需要在孔壁處安設(shè)抽水管道、通風(fēng)管道和照明線路等管線。5)挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,進(jìn)行孔底處理,做到平整,無松渣、污泥及沉淀等軟層,并上報(bào)監(jiān)理工程師復(fù)查認(rèn)可后方可進(jìn)行下道工序。6)當(dāng)孔深超過10m后,在孔內(nèi)設(shè)置應(yīng)急軟爬梯,供突發(fā)事件時(shí)人員上下使用。
鋼筋籠采用孔外分段制作,采用QY 25Z汽車吊分段吊裝入孔,在孔口焊接成整體;鋼筋籠安放要控制好其垂直度和平面位置,垂直度偏差不大于1%,平面位移小于5 cm。
2.5.1 澆灌樁芯混凝土前的準(zhǔn)備工作
1)堵漏和積水的排除,澆混凝土前及時(shí)將混凝土護(hù)壁上出現(xiàn)的滲漏處堵塞,然后將井內(nèi)積水抽干,保證樁芯混凝土質(zhì)量;堵漏的原則,大面積堵成小面積的、小面積堵成點(diǎn)漏而最后全部堵塞。2)溜斗、溜槽和串筒的準(zhǔn)備:當(dāng)井內(nèi)無水或水量小時(shí),采用串筒法灌注混凝土,混凝土經(jīng)過串筒而達(dá)到澆筑面,其自由落下的高度不宜大于2m。
2.5.2 樁芯混凝土的施工
1)樁芯混凝土振搗,由井下操作人員用插入式振動(dòng)器分層振搗密實(shí)混凝土,前層厚度不超過 50 cm,插入形式為垂直式。插點(diǎn)間距約40 cm~50 cm,并且做到“快插慢拔”,不得漏振。
2)每個(gè)樁的樁芯混凝土必須一次連續(xù)澆搗完畢,不留設(shè)施工縫,交接班間隙不超過 2 h,以防止出現(xiàn)斷樁的現(xiàn)象。
3)注意控制樁芯混凝土的樁頂高程,以免造成樁芯混凝土澆筑過高(但必須高出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高3 cm左右、在上部結(jié)構(gòu)混凝土施工前把樁頂浮漿鑿掉)。如樁頂浮漿等過多時(shí),先將樁頂浮漿鑿去,再用坍落度小的混凝土澆筑。
4)每根樁芯混凝土做試件一組,并確定每工作臺(tái)班不少于一組。
在孔口四周澆筑混凝土護(hù)圈,并設(shè)置圍欄圍護(hù);混凝土護(hù)圈高出地面0.3m,圍欄高出地面0.8m。挖出的碴土及時(shí)運(yùn)至臨時(shí)堆土場(chǎng),不得堆放在孔口四周 1m范圍內(nèi),混凝土護(hù)圈上不得放置工具和站人??變?nèi)作業(yè)人員必須戴安全帽;孔樁不施工時(shí)用鋼筋網(wǎng)片將孔口封閉,孔樁開挖時(shí)在距開挖面 2.5m以上設(shè)置鋼筋網(wǎng)片以防止落物傷人。
當(dāng)樁孔開挖深度大于5m時(shí),給樁孔內(nèi)送風(fēng),開工前送風(fēng)時(shí)間不得少于10min,孔深超過10m時(shí),恒定送風(fēng)量不宜少于25 L/s。在巖層段采用爆破作業(yè),每次爆破后通風(fēng)時(shí)間不少于25min,炮煙散盡并探測(cè)安全后,才可下井作業(yè)。樁孔內(nèi)的抽水及通風(fēng)設(shè)備均采用雙回路電源,以保證不斷電??拙畠?nèi)作業(yè)人員應(yīng)勤輪換,連續(xù)作業(yè)時(shí)間不宜超過 2 h,以防止疲勞或缺氧引發(fā)安全事故。
本工程孔井內(nèi)照明采用 12 V以下安全電壓,照明燈具采用100W以上的防爆帶罩燈泡。用電設(shè)備嚴(yán)格接地或接零保護(hù)且安裝漏電保護(hù)器,各樁孔用電分閘設(shè)置,保證一閘一用??拙乇淼碾娎|架空保證1.5m以上,避免拖地相埋壓土中,樁孔內(nèi)電纜、電線均采用護(hù)套等有防磨損、防潮、防斷等保護(hù)措施??拙畠?nèi)的施工作業(yè)人員均佩戴工作手套,穿絕緣膠鞋。
因本工程樁基間距小于 10m,按照相關(guān)要求,當(dāng)相鄰樁正在澆灌混凝土或樁孔積水很深時(shí),要考慮對(duì)正在挖孔樁的危險(xiǎn)影響,一般應(yīng)暫停施工,人不準(zhǔn)下孔。
本工程采用人工挖孔樁具有以下優(yōu)點(diǎn):1)工期短。因受工作面限制,如采用鉆孔樁只能上兩臺(tái)沖擊反循環(huán)鉆機(jī),工期需6個(gè)月,人工挖孔樁工期為 4個(gè)月。2)質(zhì)量控制好。因本工程地質(zhì)條件比較復(fù)雜,鉆機(jī)成孔過程中可能發(fā)生卡鉆、埋鉆等事故;而人工挖孔樁工藝流程直觀,質(zhì)量易于控制,對(duì)孔內(nèi)的地質(zhì)條件易于辨別并采取相應(yīng)措施,不留工程隱患。3)造價(jià)低。經(jīng)比較鉆孔樁成孔比人工挖孔工程造價(jià)高 30%。4)靈活性好。采用鉆機(jī)施工,因設(shè)備運(yùn)輸受地形等條件的影響較大,靈活性差;而本工程的樁基位于溝谷間,地形條件不好,采用人工挖孔樁由于只需一些小型機(jī)具,正好適用該類工程的施工。
[1] JGJ 94-2000,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].
[2] JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].
[3] GB 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[4] JGJ 146-2004,建筑施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].
[5] GY 206-1996,人工成孔灌注樁施工工藝標(biāo)準(zhǔn)[S].
[6] JTJ 073-96,公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].
[7] TB 10414-2003,鐵路砼與砌體施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].