張紹敏,彭心強
(開封市市政工程設計研究院有限公司,河南開封 475000)
鄭州市中心區(qū)鐵路跨線橋工程0~5號墩設計為雙塔單索面三跨預應力混凝土斜拉橋,跨度為106m+248m+106m,全長460m。2號和3號主墩設計樁長分別為95m和98m。每個主墩共設29根φ180 cm鉆孔樁,設計樁頂承載力為16 500 kN。
交界墩及輔助墩采用獨柱獨樁的結構型式,每個墩由3個獨立的混凝土立柱組成,矩形柱通過承臺連接兩個φ180 cm的圓形鉆孔樁。交界墩設計樁頂承載力為7 000 kN,輔助墩設計樁頂承載力為5 500 kN。
鉆孔樁采用就地平整場地法利用旋轉鉆機鉆孔,垂直導管法灌注樁身混凝土。鉆孔樁泥漿采用優(yōu)質泥漿,在場地外側集中拌制通過泥漿管路輸送至孔位處使用,鉆渣采用泥漿處理器處理后,按要求運至場外指定地點棄放。鋼筋籠在北環(huán)外2 km處的鋼筋籠加工車間集中加工,平板運輸車倒運至工地。樁施工時利用35 t汽車吊機配合作業(yè),其工作內(nèi)容包括護筒設置、吊裝鉆具、下鋼筋籠、水封混凝土配合等。
對全橋控制網(wǎng)進行復核測量,確保其精度準確無誤。測放樁基中心線,并打樁劃線標明。測量原始地面標高,計算鉆孔深度。
在護筒埋設前,在樁基施工區(qū)承臺施工范圍先行開挖探溝,探溝深度不小于3 m,查明可能影響施工的地下管線。確定無礙后,再行人工挖埋護筒。
將孔位處地表整平,抄墊枕木,在枕木上吊裝就位鉆機,對鉆機進行檢查,鉆機塔架中心、鉆頭中心與孔位中心三點應在一條鉛垂線上,符合要求后對鉆機進行固定,確保鉆孔過程中鉆機不移位。
測量鉆機平臺頂面標高(終孔前應進行標高復測),用于控制鉆孔進度。鉆孔按擬定的鉆孔順序跳孔鉆進,在護筒上做好順橋和橫橋向“十”字線,測量各護筒頂口標高,并用油漆作好標記,用于檢查井孔孔徑與垂直度。
鉆頭直徑應選用小于設計樁徑2 cm,減少擴孔系數(shù)在0.7以內(nèi)[1]。
在適當?shù)攸c開挖泥漿池,泥漿池容量不小于1.5倍的樁基體積,在開鉆時首先在孔內(nèi)投入一定量的黏土,當泥漿量大于孔排碴量的1.5~2倍時,開始鉆進。開始鉆進時,先啟動砂石泵,待形成正常反循環(huán)后,開動鉆機慢速回轉造漿??刂沏@進速度,且應經(jīng)常檢查泥漿指標 (泥漿比重不得小于1.3,黏度20 s),保證護壁質量,確保不塌孔。在鉆進過程中經(jīng)常檢查鉆機,確保鉆機塔架中心、鉆頭中心與孔位中心三點在一條鉛垂線上。
根據(jù)砂石泵的排量情況或出水中含鉆渣量,控制給進速度,防止因循環(huán)液密度太大或管道堵塞而中斷反循環(huán)。鉆孔過程中,始終采用減壓鉆進,鉆具的主吊鉤始終承受部分鉆具的重量,使鉆桿始終在受拉狀態(tài)下進行工作,鉆壓最大不超過鉆具扣除浮力后總重力的80%。以避免或減少斜孔、彎孔和擴孔現(xiàn)象。鉆進過程中,采用有效措施保證鉆機牢固穩(wěn)定,位置準確,防止鉆機因振動移位,確保不偏孔。鉆孔達到要求深度后,檢查成孔質量,符合要求后,立即進行清孔工作。加接鉆桿時應先停止進尺,將鉆具提離孔底1 m左右,維持沖洗液循環(huán)5 min左右,以清洗孔底,并將管道內(nèi)的鉆渣攜出排凈,然后停泵加接鉆桿。
達到設計標高后繼續(xù)鉆進,超鉆約50 mm以上(不能代替清孔),并及時測量記錄孔底標高。隨后采用反循環(huán)對孔底清孔不少于15 min,并使泥漿指標達到設計要求,比重為1.05~1.15,黏度16~22 s,pH為 8~10,含砂率小于 4%。
(1)鋼筋籠加工
加工場地采用道木抄墊,鋼筋離地約0.3 m,且頂面要求抄平,確保鋼筋籠加工時順直?,F(xiàn)場設鋼筋籠臨時存放場地,備用2~3套樁基鋼筋籠,存放場地同樣采用道木抄墊。
鋼筋籠加工時先按整節(jié)加工,預先將主筋滾絲并單根連接,然后再上胎具加工成型。鋼筋籠制造時確保骨架不變形,接頭相互錯開,使鋼筋骨架同一截面處接頭數(shù)量不超過鋼筋總數(shù)量的50%。
整節(jié)加工成型并檢查合格后,將中間接頭直螺紋松開,將鋼筋籠分成兩節(jié),并對同一主筋兩個接頭做好標記,便于現(xiàn)場同一編號鋼筋對接。將鋼筋籠移走存放,并對鋼筋籠進行編號。
鋼筋籠箍筋與主筋間采用點焊,加勁箍與主筋間要焊牢,尤其是鋼筋籠頂部應設專門的吊耳,吊耳與主筋單面焊接。焊接過程中不得咬傷主筋。
鋼筋籠加工時重點要保證鋼筋間距、主筋順直,確保質量。
(2)鋼筋骨架安裝
鉆孔樁的鋼筋籠在車間分段制作,運輸?shù)綐段惶?,用Q=35 t汽車吊機起吊安裝。
鋼筋骨架入孔使用吊機下放。吊裝時要采用專用的型鋼扁擔,防止鋼絲繩的水平分力使鋼筋籠變形。
鋼筋籠下放前,在孔口護圈上設兩根分配梁,并保證頂面水平,以便于鋼筋籠對接。
鋼筋籠對接時采用分配梁對底節(jié)鋼筋籠打梢時,要確保底節(jié)鋼筋籠與加勁箍連接牢固,否則應在底節(jié)鋼筋籠頂端設專門的打梢吊耳。
下放鋼筋籠時,應對準鉆孔樁中心線緩慢下放至設計標高,同時防止碰撞孔壁。
鋼筋籠下放到設計標高,應在孔口設分配梁,并與主筋之間可靠連接,確保鋼筋籠位于設計位置。
為確保鋼筋籠居中,除在籠身周邊加焊耳筋外,對孔口鋼筋籠加設加強箍,并與護壁周邊加焊鋼筋柱腳頂緊,確保其位置準確。
鋼筋籠下放完畢后,檢查泥漿指標和孔底沉渣厚度,若超過規(guī)范要求,進行二次清孔。經(jīng)檢驗合格后,方能進行水下混凝土灌注。
(1)導管試驗
混凝土澆筑采用φ300導管按水下混凝土澆注要求進行施工。施工前按規(guī)范要求進行水密試驗并按試驗順序編號。
(2)水封設備安裝
按試驗順序編號并逐節(jié)接長導管并下放至距孔底約0.45×d(d為導管內(nèi)徑)為止??卓谠O分配梁與導管夾箍,將導管固定牢固。
在導管頂口安裝混凝土漏斗。
(3)鉆孔樁采用商品混凝土,用混凝土攪拌運輸車運送混凝土至工地,在墩旁設一臺混凝土泵車直接對漏斗下料,下料過程連續(xù),確?;炷裂吐駥Ч艿卓凇?/p>
在澆筑過程中,邊澆筑混凝土邊拆除導管,保證在整個澆筑過程中導管埋深在2~6 m。確?;炷临|量。在澆筑樁身時,控制澆筑速度,防止鋼筋籠上浮。
混凝土澆筑時,對商品混凝土采取駐廠、運輸過程、施工現(xiàn)場綜合監(jiān)控,并隨機抽樣檢查,確保商品混凝土質量合格。
坍孔的表征是孔內(nèi)水位突然下降,孔口冒細密的水泡,出渣量顯著增加而不見進尺,鉆機負荷顯著增加等。
預防及處理原則:
(1)保證鉆孔時泥漿的各項質量指標滿足規(guī)范要求。
(2)保證鉆孔時有足夠的水頭高度,在不同土層中選用不同的轉速。
(3)起落鉆頭時對準鉆孔中心插入。
(4)坍孔事故發(fā)生后,回填砂和黏土的混合物到坍孔處以上1~2m,待回填土層穩(wěn)定后重新鉆孔。
預防和處理:
(1)安裝鉆機時基礎密實穩(wěn)固,使底座水平,起重滑輪、鉆頭中心和孔位中心三者在一條豎直線上,并經(jīng)常檢查校正。
(2)在有傾斜的軟硬地層鉆進時,采取不同的轉速交替鉆進。
(3)遇有斜孔、偏孔時,用檢孔器檢查探明孔偏斜和縮孔的位置具體情況,在偏孔、縮孔處上下反復掃孔。偏孔、縮孔嚴重時回填砂黏土或片石重鉆。
(1)主要原因
鉆進時強提、疲勞破壞易使鉆頭掉入孔中,另外由于操作不當,也易使鐵件等雜物掉入孔內(nèi)。
(2)預防和處理
小鐵件可用電磁鐵打撈。鉆頭的打撈視具體情況而定,主要有采用打撈叉、打撈鉤、打撈活套、偏鉤和鉆錐平鉤等器具。
在鉆孔過程中除以上幾種主要事故外,還須注意防止糊鉆、擴孔、偏孔、卡鉆、鉆孔漏漿等。
主要原因:首批混凝土儲量不足或導管底口距孔底間距過大,混凝土下落后不能埋住導管底口以致泥水從底口進入,此時,將導管提出,將散落在孔底的混凝土拌合物用空氣吸泥機或抓斗清除,重新灌注。
灌筑過程中,混凝土在導管中下不去稱為卡管。
處理辦法:視卡管的具體情況、位置選擇拔管、吸渣重灌或拔管、待其具有一定強度后重鉆等方法及時果斷地進行處理。
導管無法拔出成為埋管。其原因是導管埋入混凝土過深,及時采取措施提升導管,控制埋深。
發(fā)生坍孔后,查明原因采取相應措施,如保持或加大水頭,排除震動等防止繼續(xù)坍孔,然后用吸泥機吸除孔中礫土,如不繼續(xù)坍孔可恢復正常灌筑,如坍孔不停止、坍孔部位較深,宜將導管和鋼筋籠拔出。保存孔位回填黏土重鉆。
鉆孔灌筑樁的工藝復雜,難度大,專業(yè)性強,而且是隱蔽工程,每一道工序必須嚴格控制。首先,成孔的質量控制是一個重要環(huán)節(jié);其次,鋼筋籠的質量控制直接關系到樁是否具有足夠的承載力;最后,水下混凝土的灌筑是樁質量好壞的關鍵。只有掌握了以上要點,并在施工中隨時總結經(jīng)驗才會取得更滿意的結果。
[1]史佩棟.樁基工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1995.
[2]徐光輝,胡明義.公路橋涵設計手冊橋梁(上冊)[M].北京:人民交通出版社,2001.