■冉百榮
(中鐵一局集團(tuán)有限公司廈門分公司,廈門 361008)
廈門市仙岳路與成功大道立交改造提升工程B 標(biāo)段,項(xiàng)目起點(diǎn)位于仙岳路與臺(tái)灣街交叉口附近,起點(diǎn)樁號(hào)ZK3+728.844,終點(diǎn)位于金尚路高架橋上,終點(diǎn)樁號(hào)為ZK5+661.95(左線),全長(zhǎng)約2km。其中橋梁工程有主線新建混凝土現(xiàn)澆箱梁6 聯(lián),鋼箱梁4 聯(lián),鉆孔樁97 根,匝道橋有2 聯(lián)混凝土現(xiàn)澆箱梁,3 聯(lián)拼寬橋,鉆孔樁35 根,橋梁鉆孔樁共計(jì)132 根,直徑有2.0m、1.8m、1.5m、1.2m。
本項(xiàng)目合同工期270 天,其中匝道橋梁要求3 個(gè)月內(nèi)完工通車,35 根鉆孔樁要求1 個(gè)月內(nèi)完成,匝道橋梁通車后,將主線車輛改道匝道繞行,開(kāi)始施工主線剩余4 聯(lián)現(xiàn)澆箱梁。
本項(xiàng)目工期比較緊,從地勘圖上反映出地質(zhì)情況復(fù)雜,孤石較多,同時(shí)根據(jù)本單位以前在仙岳路地段施工經(jīng)驗(yàn),鉆孔樁能否順利施工是保證工期的關(guān)鍵因素。
由于設(shè)計(jì)為嵌巖樁,以往通常采用沖擊鉆成孔法,但沖擊鉆遇到孤石時(shí)進(jìn)度緩慢,尤其是遇到斜面巖和探頭石,需要多次回填大量片石和粘土,鉆進(jìn)速度會(huì)更慢,一根40m 長(zhǎng)的樁有時(shí)需要兩個(gè)月左右,對(duì)工期影響很大,再加上沖擊鉆鉆到巖層時(shí)震動(dòng)大,對(duì)周邊距離較近的建筑物干擾較大。而全套管回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是一種集全液壓動(dòng)力和傳動(dòng)、機(jī)電液壓聯(lián)合控制于一體的新型鉆機(jī),施工噪音小、無(wú)振動(dòng),遇到孤石時(shí),用安裝在套管前端的鉆頭一邊回轉(zhuǎn)切削,一邊用落錘砸碎,然后用沖抓斗抓出,工效較高,且適應(yīng)任何地層,但它與沖擊鉆成孔法相比,費(fèi)用較高。
經(jīng)綜合考慮兩種施工方法的優(yōu)缺點(diǎn),決定在孤石地段及距離周邊建筑物較近的地段采用全套管鉆孔法,其它地段采用沖擊鉆成孔法。
全套管鉆孔法主要用套管鉆機(jī)錘式抓斗進(jìn)行鉆孔施工,抓斗在初始狀態(tài)時(shí),抓斗瓣呈打開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)套管壓入土中,卷?yè)P(yáng)筒突然放松,抓斗以落錘(自由落體)方式向套管內(nèi)沖入切土。收縮鋼絲繩,提升抓斗,繼續(xù)卷?yè)P(yáng)收縮,抓斗被提出套管。松開(kāi)卷?yè)P(yáng)筒,動(dòng)滑輪靠自重下滑,帶動(dòng)專用鋼絲繩向下。專用鋼絲繩上凸緣滑過(guò)下棘爪斜面,使抓斗松開(kāi)棄土,如此循環(huán)成孔。然后插入鋼筋籠,灌注混凝土而制成樁。
圖1 全套管鉆機(jī)工作原理流程示意圖
全套管鉆孔樁施工過(guò)程中必須對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底,將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工方法、工藝要求、技術(shù)措施和必要的操作規(guī)程、注意事項(xiàng)及安全、質(zhì)量要求對(duì)施工人員進(jìn)行交底并講解清楚。
全套管法施工最關(guān)鍵的三道工序分別是∶(1)挖掘推進(jìn)、連接套管—成孔;(2)吊放鋼筋籠;(3)灌注混凝土、提升導(dǎo)管—成樁。下面就各道工序施工要點(diǎn)分別進(jìn)行介紹。
鉆機(jī)水平就位后,將第一節(jié)套管立于樁位處,在自重力、夾持機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)力及夾持機(jī)構(gòu)壓力的復(fù)合作用下,將第一節(jié)套管沉入土中;然后在上邊連接第二節(jié)套管。利用落錘抓斗將套管內(nèi)的土體抓出孔外,卸在地面上,用裝載機(jī)裝入翻斗車運(yùn)出場(chǎng)外,隨著套管的下沉,不斷連接套管,直至鉆到孔底標(biāo)高。需要注意的是,第一、二節(jié)套管的垂直度對(duì)整個(gè)樁孔垂直度起著決定性的作用,應(yīng)嚴(yán)格加以控制。
(1)對(duì)于軟弱土層,應(yīng)使套管超前下沉,可超出孔內(nèi)開(kāi)挖面l~1.5m。使落錘抓斗僅在套管內(nèi)挖土,這樣便于控制孔壁質(zhì)量及開(kāi)挖方向。
(2)對(duì)于一般土層,開(kāi)挖時(shí)應(yīng)使套管超前下沉30cm左右,這是最標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)挖方法。詳見(jiàn)圖2。
圖2 全套管鉆在軟土層 (左)和一般土層 (右)中的掘進(jìn)方法
(3)對(duì)于硬砂土層及大卵石層,應(yīng)使落錘抓斗超前下挖30cm 左右,因?yàn)樵谶@種土層中套管的下沉是非常困難的,尤其是對(duì)于地下水位以下的硬砂層,如不采取超前開(kāi)挖的措施,即使利用夾持壓力勉強(qiáng)將套管壓入土層中,而在后面提升套管時(shí)會(huì)比較困難。
(4)對(duì)于特堅(jiān)硬土層及風(fēng)化巖層,應(yīng)先用安裝在套管前端的鉆頭回轉(zhuǎn)切削,將套管壓入風(fēng)化巖層,然后用“十字沖擊錘”將巖層擊碎,再利用落錘抓斗將碎塊抓出孔外。詳見(jiàn)圖3。
圖3 全套管鉆在卵石層 (左)和風(fēng)化巖層 (右)中的掘進(jìn)方法
鋼筋籠吊裝工藝操作要點(diǎn)主要有:
(1)為防止暴筋,同時(shí)也為了保證鋼筋籠中心與孔中心的重合,應(yīng)在主筋外側(cè)焊定位塊;
(2)檢查并記錄鋼筋籠的安裝高度與相應(yīng)的套管長(zhǎng)度,這一數(shù)據(jù)可用于判斷鋼筋籠是否與套管一起被提上來(lái);
(3)值得注意的是,套管灌注樁施工過(guò)程中,鋼筋籠容易出現(xiàn)的最嚴(yán)重的問(wèn)題是鋼筋籠在澆注砼、提升套管時(shí)產(chǎn)生“上拱”現(xiàn)象,這類事故一旦出現(xiàn),處理起來(lái)是相當(dāng)困難的,有時(shí)甚至?xí)斐烧麄€(gè)樁的報(bào)廢。防止鋼筋籠上拱的技術(shù)措施有:
①使用前檢查套管的尺寸,套管提出孔后及時(shí)用水清洗干凈;
②沿鋼筋籠長(zhǎng)度方向每2m 增加一道加強(qiáng)箍筋,增加鋼筋籠的抗變形能力;
③在鋼筋籠下端焊一個(gè)鋼筋網(wǎng)片(Φl6@150),并在網(wǎng)片上固定兩塊厚約10cm 的砼塊,由導(dǎo)管注入的砼積壓在砼塊上,用砼自重防止鋼筋籠的上??;
④用反復(fù)夾緊與放松的辦法讓套管搖動(dòng),用在相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)套管l~2 次的辦法消除套管與鋼筋籠之間可能出現(xiàn)的摩阻力;
⑤灌注砼之前,讓套管上下移動(dòng)4~5cm,檢查鋼筋籠是否與套管卡在了一起;
⑥混凝土灌注前先將套管從孔底拔起1~1.5m,然后立即混凝土灌注。
一般均采用導(dǎo)管法灌注混凝土,灌注時(shí)需注意以下幾點(diǎn):
(1)導(dǎo)管由孔頂向下插入時(shí),必須用滑閥(或密封球)將下口封住,否則孔內(nèi)的泥渣有可能進(jìn)入樁身砼中,影響砼質(zhì)量;
圖4 采用導(dǎo)管法澆筑混凝土的順序
(2)隨著砼的灌入,慢慢提升導(dǎo)管,但應(yīng)保證導(dǎo)管下端埋入砼內(nèi)的深度不小于2m,砼澆筑到標(biāo)高后將套管全部撥出;
(3)實(shí)際澆筑高度應(yīng)比設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高高出1.0m,這部分砼中滲進(jìn)了被頂上來(lái)的泥渣,基坑開(kāi)挖后再予以鑿除。詳見(jiàn)圖4。
在本工程項(xiàng)目中,沖擊鉆鉆機(jī)在沒(méi)有孤石的情況下,需要至少10 天左右才能完成1 根35m 長(zhǎng)的鉆孔樁,有孤石的情況下進(jìn)度會(huì)更慢。而全套管回旋鉆機(jī)工效較高,完成相同類型的鉆孔樁只需要3 天左右,且不受孤石影響,工期比較有保證。對(duì)比而言,全套管鉆孔法工效大幅提升。
施工中噪音小、無(wú)振動(dòng),鉆孔過(guò)程中不使用泥漿護(hù)壁,避免了泥漿的加工、儲(chǔ)存及運(yùn)輸,施工現(xiàn)場(chǎng)潔凈清爽,有利于文明施工。
鉆孔過(guò)程中采用全套管跟進(jìn),采用落錘式?jīng)_抓斗挖掘,成樁作業(yè)速度快,孔壁不會(huì)坍塌,垂直度容易控制,成孔質(zhì)量高。鉆孔過(guò)程中不使用泥漿護(hù)壁,避免了泥漿污染鋼筋和進(jìn)入混凝土的可能,鋼筋周圍不會(huì)附粘一層泥漿,提高了混凝土對(duì)鋼筋的握裹力,成樁質(zhì)量高。
成孔直徑標(biāo)準(zhǔn),擴(kuò)孔率小,與其他成孔方法比較,節(jié)約混凝土,但鉆孔費(fèi)用相比沖擊鉆成孔法較高。
綜上所述,全套管鉆孔法施工具有噪音小、無(wú)振動(dòng),不使用泥漿護(hù)壁,成孔速度快,成樁質(zhì)量高,與沖擊鉆成孔法相比費(fèi)用較高等特點(diǎn),在地質(zhì)復(fù)雜、工期緊、環(huán)保要求高、防止震動(dòng)影響既有建筑物等各種既定條件下,建議采用全套管鉆孔法施工,將會(huì)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[1]JTG/T F50-2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].
[2]JGG4-80,工業(yè)與民用建筑灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].