陳高榮(惠州大亞灣市政基礎(chǔ)設(shè)施有限公司 廣東省 惠州市 516000)
試論公路橋梁反循環(huán)鉆孔灌注樁施工技術(shù)
陳高榮
(惠州大亞灣市政基礎(chǔ)設(shè)施有限公司 廣東省 惠州市 516000)
文章探討了公路橋梁反循環(huán)鉆孔灌注樁施工程序,并針對(duì)施工中常見的塌孔、鉆孔偏斜等質(zhì)量事故,運(yùn)用實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),提出了預(yù)防和解決措施,具有一定的借鑒作用。
公路橋梁;反循環(huán)鉆孔灌注樁;塌孔;解決措施
隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,樁基礎(chǔ)被廣泛運(yùn)用到公路橋梁、鐵路橋梁等各種工程。而反循環(huán)鉆成孔施工法以其成孔直徑大、質(zhì)量高、施工成本低等諸多優(yōu)點(diǎn),成為樁基礎(chǔ)施工的主流。本文對(duì)公路橋梁反循環(huán)鉆孔灌注樁施工技術(shù)進(jìn)行了探討,對(duì)施工過程中的主要質(zhì)量問題進(jìn)行了分析,并提出預(yù)防和解決措施,以供同行參考!
反循環(huán)鉆孔灌注樁施工可概括為以下主要程序:設(shè)置護(hù)筒一反循環(huán)鉆孔施工—安裝鋼筋籠—插入導(dǎo)管并二次清孔—灌注樁基混凝土。
1.1 設(shè)置護(hù)筒
現(xiàn)階段,護(hù)筒的制作材料有很多,其中以鋼制護(hù)筒使用最為普遍。護(hù)筒要求堅(jiān)固耐用且不漏水,其每節(jié)長(zhǎng)度約2~3m,內(nèi)徑通常大于鉆孔直徑20mm。根據(jù)地表土層、地表和地下水位的情況不同,護(hù)筒的埋設(shè)方法有填筑式護(hù)筒、挖埋式護(hù)筒、深水護(hù)筒等。在反循環(huán)的鉆孔施工中,埋設(shè)的護(hù)筒,其頂端至少要高于地下水位2 m。旱地施工時(shí),則要高出地面0.3 m;粘性土質(zhì),護(hù)筒底端的埋深不小于1~1.5 m。砂性土質(zhì),應(yīng)在挖除護(hù)筒周圍0.5~1m范圍內(nèi)土質(zhì)后,夯填粘性土并至護(hù)筒底0.5m以下。冰凍地區(qū),則要埋入凍層0.5m以下。
1.2 反循環(huán)鉆孔施工
在反循環(huán)鉆機(jī)開始鉆進(jìn)前,必須要確保樁架穩(wěn)固,鉆桿導(dǎo)架垂直,護(hù)筒周圍封閉不漏水。開鉆時(shí),要低檔慢速鉆進(jìn)并控制進(jìn)尺的速度,向孔內(nèi)注泥漿時(shí),流速不能過大,同時(shí)要保持孔內(nèi)的泥漿水位,防止坍孔。當(dāng)采用泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí),開始鉆進(jìn)應(yīng)先輕壓慢轉(zhuǎn),在鉆頭工作正常后,再逐漸加大轉(zhuǎn)速并調(diào)整壓力;當(dāng)采用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí),為確保吸渣口不被堵,要先啟動(dòng)空壓機(jī)送風(fēng)吸泥,再開動(dòng)力頭并緩慢給進(jìn)。停鉆時(shí),先停動(dòng)力頭,最后停風(fēng)。
在達(dá)到孔底標(biāo)高后,要進(jìn)行第一次清孔。先將鉆具停止回轉(zhuǎn),提升鉆頭且高于孔底500~800mm。再啟動(dòng)鉆機(jī)慢速旋轉(zhuǎn),并利用優(yōu)質(zhì)泥漿反循環(huán)清孔數(shù)十分鐘,當(dāng)出漿與進(jìn)口泥漿質(zhì)量指標(biāo)相近時(shí),即可停止清孔。此外,清孔排渣作業(yè)要保持孔內(nèi)水頭,以防坍孔。
成孔后,應(yīng)對(duì)孔徑、垂直度、樁位、孔深以及孔底沉渣厚度等進(jìn)行檢查,其結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求后,才可進(jìn)入下道工序。
1.3 安裝鋼筋籠
鋼筋籠是確保樁基穩(wěn)定的關(guān)鍵性支撐結(jié)構(gòu),其骨架可分節(jié)制作,也可整體制作,骨架的上端要根據(jù)骨架直徑和長(zhǎng)度,均勻的設(shè)置固定桿或吊環(huán),主筋的外側(cè)要設(shè)置能夠控制保護(hù)層厚度的部件,并采取措施以防灌注過程中鋼筋骨架上浮。在清孔結(jié)束并驗(yàn)收合格后,直接將鋼筋籠安放到鉆孔內(nèi),并在鋼筋籠到位后定位,以此確保鋼筋籠的穩(wěn)定性。
1.4 插入導(dǎo)管并二次清孔
導(dǎo)管在安放前,要對(duì)每節(jié)導(dǎo)管都做詳細(xì)的標(biāo)號(hào)且注明長(zhǎng)度,節(jié)與節(jié)之間做密封性能試驗(yàn)。儲(chǔ)料斗的體積,則根據(jù)實(shí)際需要,進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算,確保導(dǎo)管埋深≥1.5m。再將密封性良好的導(dǎo)管和儲(chǔ)料斗,按照施工要求安裝到指定位置。
在附屬結(jié)構(gòu)安裝結(jié)束后,要進(jìn)行二次清孔。由于在一次清孔后的幾次施工,對(duì)孔內(nèi)泥漿的指標(biāo)和比重已帶來(lái)一定影響,因此,在經(jīng)過二次清孔并檢查泥漿指標(biāo)后,方可進(jìn)行樁基混凝土的灌注。
1.5 灌注樁基混凝土
灌注混凝土是反循環(huán)鉆孔灌注樁基施工的核心步驟,其施工過程較為復(fù)雜,需注意的問題也較多。在正式灌注前,要先確保鉆孔的成孔質(zhì)量必須合格,樁孔內(nèi)泥漿的沉淀厚度和各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。在第一次混凝土灌入后,要測(cè)探孔內(nèi)混凝土的頂面高度,計(jì)算導(dǎo)管內(nèi)混凝土深度,并保證滿足設(shè)計(jì)要求。
灌注混凝土施工要連續(xù)進(jìn)行,并將拆除導(dǎo)管的間隔時(shí)間控制在10min以內(nèi)。首批混凝土的灌注量,要確保導(dǎo)管的埋深≥1m。拔球前導(dǎo)管應(yīng)高于孔底30cm,拔球后導(dǎo)管的埋深應(yīng)≥1m,且≤3m。當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土量不足時(shí),要緩慢灌注,以防管內(nèi)堆積高壓空氣囊。在灌注過程中,要時(shí)刻關(guān)注井孔內(nèi)的混凝土面位置,并調(diào)整導(dǎo)管的埋深。
在灌注過程接近收尾時(shí),由于導(dǎo)管外泥漿和所含渣土稠度增加,而導(dǎo)管內(nèi)混凝土的柱高度減小,超壓力降低,會(huì)出現(xiàn)混凝土頂升困難的狀況,此時(shí),可在孔內(nèi)注水以稀釋泥漿并掏出部分沉淀土,確保灌注順利進(jìn)行。最后一段長(zhǎng)導(dǎo)管的撥除速度要盡可能的緩慢,以防樁頂泥漿擠入導(dǎo)管形成泥心。
2.1 塌孔
塌孔是反循環(huán)鉆孔灌注樁最常見的質(zhì)量事故,主要表現(xiàn)為鉆進(jìn)速度放慢、孔內(nèi)泥漿突然涌起又隨即降落等。塌孔主要是由于以下原因所致:1)護(hù)筒埋置過淺,下端孔口漏水或坍塌;2)泥漿的性能指標(biāo)不符合規(guī)范要求;3)鉆孔進(jìn)尺太快;4)孔內(nèi)的水流失過快;5)泥漿面過高,導(dǎo)致孔壁滲漿或護(hù)筒底端出現(xiàn)反穿孔;6)清孔后未及時(shí)灌注混凝土等。
預(yù)防及解決塌孔措施:1)護(hù)筒要埋設(shè)牢固,其底部及周邊應(yīng)采用粘土分層回填并夯實(shí),埋置深度應(yīng)按照地質(zhì)條件,并根據(jù)設(shè)計(jì)要求定位;2)泥漿外加劑的摻入量應(yīng)先做試配,在調(diào)配性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的后,再投入使用;3)在流沙或松散粉沙地質(zhì)鉆孔時(shí),要控制鉆進(jìn)速度,并選用較大粘度和容重的泥漿或投入碎卵石等,使其擠入孔壁并起到護(hù)壁作用;4)預(yù)備紅土和水源。當(dāng)發(fā)生水位異常下降時(shí),要立即添加紅土封底并補(bǔ)充水源,增加泥漿的稠度且降低鉆進(jìn)速度;5)當(dāng)泥漿面過高時(shí),要減小水頭并放緩鉆進(jìn)速度;6)作好準(zhǔn)備工作,各工序要銜接緊湊;7)若孔口發(fā)生坍塌,要立即拆除護(hù)筒并回填粘土,待沉實(shí)后,再重新埋設(shè)護(hù)筒并鉆孔;8)若孔內(nèi)發(fā)生坍塌,要判明其位置,回填黃土和砂礫混合物至距塌孔1~2m,待沉積密實(shí)后再鉆。
2.2 鉆孔偏斜
產(chǎn)生鉆孔偏斜的主要原因可歸納如下幾點(diǎn):1)鉆機(jī)底座、轉(zhuǎn)盤不水平;2) 鉆頭擺動(dòng)或受力不均;3)鉆桿彎曲;4)鉆孔過程中,遇有較大孤石或探頭石。
預(yù)防及解決鉆孔偏斜的措施:1)作業(yè)場(chǎng)地需夯實(shí),鉆機(jī)的底座和轉(zhuǎn)盤要安裝水平,固定鉆桿的卡孔、起重滑輪緣與護(hù)筒中心應(yīng)在一條豎直線上;2)鉆架上需增設(shè)導(dǎo)向架,控制鉆桿上的提引水龍頭沿導(dǎo)向架向下鉆進(jìn)。在軟、硬傾斜式地層鉆孔時(shí),應(yīng)保持低速鉆進(jìn);3)逐個(gè)檢查鉆桿接頭并及時(shí)調(diào)正,主動(dòng)鉆桿發(fā)生彎曲,要用千斤頂調(diào)直;4)鉆孔偏斜時(shí),要用孔規(guī)檢查偏斜的位置。當(dāng)鉆孔不深且偏斜≤1%,應(yīng)在偏斜處吊住鉆頭并上下反復(fù)掃孔,使鉆孔正直。當(dāng)>1%時(shí),應(yīng)回填砂粘土至偏斜處,待沉實(shí)后再鉆進(jìn)。
2.3 糊鉆
糊鉆主要是在軟塑粘土層鉆進(jìn)時(shí),因進(jìn)尺過快,大量鉆渣堵塞出漿口所致。預(yù)防及解決措施為:1)合理選擇鉆桿的內(nèi)徑;2)選用出漿口大、刮板齒小的鉆頭,并控制進(jìn)尺速度。
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2.4 擴(kuò)孔和縮孔
擴(kuò)孔。當(dāng)孔內(nèi)局部坍塌且僅有少量擴(kuò)孔,鉆孔質(zhì)量能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),則可不必處理,否則,按塌孔事故處理;如果擴(kuò)孔是由鉆錐或鉆桿擺動(dòng)造成的,需調(diào)整鉆壓,以防擴(kuò)孔量增加。
縮孔。軟塑土或軟土層成孔后,遇水膨脹便造成孔徑縮小。此中情況,應(yīng)增加泥漿稠度或使用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿,并加大水頭,當(dāng)發(fā)生縮孔時(shí),應(yīng)用鉆頭上下反復(fù)掃孔,以擴(kuò)大孔徑。
在公路橋梁的反循環(huán)鉆成孔施工過程中,總是會(huì)遇到一些影響成孔質(zhì)量的問題,這就需要從業(yè)人員在施工中不斷的去發(fā)現(xiàn)和摸索其產(chǎn)生的原因和解決措施,去提高公路橋梁樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量,為國(guó)家基建事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)!
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1007-6344(2016)06-0039-01
陳高榮(1972年-)男,漢族,大學(xué)???,工程師,從事市政路橋施工工作。