■李清茂

(南平高速建設(shè)有限責(zé)任公司，南平　354300)

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厚砂層地質(zhì)條件下鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工實(shí)例

■李清茂

(南平高速建設(shè)有限責(zé)任公司，南平354300)

摘要本文結(jié)合邵光高速公路某大橋鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工實(shí)踐，簡(jiǎn)要介紹厚砂層地質(zhì)條件下鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)和質(zhì)量控制要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞厚砂層地質(zhì)鉆孔灌注樁施工要點(diǎn)

1　工程概況

邵光高速公路某大橋全長(zhǎng)397m，上部結(jié)構(gòu)為13跨30m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，下部結(jié)構(gòu)為樁柱式墩臺(tái)，全橋樁基長(zhǎng)度為30～50m，樁徑1.5m。本項(xiàng)目工程圖紙地質(zhì)報(bào)告中，橋址處為河灘地貌，表層為3～4m的粘土粉砂層，其余都是密實(shí)程度不一的細(xì)砂層，砂層分布較多、較厚。項(xiàng)目部在開(kāi)工前，將使用旋挖鉆成孔的可行性以及樁基防塌孔等方面做了細(xì)致的研究，制定了施工工藝措施和質(zhì)量控制要點(diǎn)。

2　樁基施工技術(shù)質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1樁位的放樣

樁位的放樣很重要的，要做到準(zhǔn)確無(wú)誤。因?yàn)檎麄€(gè)橋位是否體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖，樁位是第一位的。放線定樁位應(yīng)從施工現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)施測(cè)，以避免累計(jì)誤差。并注意保護(hù)控制點(diǎn)，如測(cè)量后發(fā)現(xiàn)誤差較大，應(yīng)及時(shí)查找原因，如有必要應(yīng)復(fù)查一下導(dǎo)線。測(cè)定后，應(yīng)用其它方法校核。樁位測(cè)定后應(yīng)及時(shí)護(hù)樁，防止樁位受外界因素影響而發(fā)生偏移。

2.2埋設(shè)護(hù)筒

埋設(shè)護(hù)筒的基坑垂直，與樁位同心，其半徑大于護(hù)筒半徑200mm，入土深度2m。護(hù)筒用6mm厚鋼板卷制，有鉆桿導(dǎo)向的正反循環(huán)鉆鋼護(hù)筒內(nèi)徑比樁身設(shè)計(jì)直徑大200mm，護(hù)筒中心與樁位中心宜重合，偏差小于25mm，并保證護(hù)筒垂直，其傾斜度小于1％，鉆孔護(hù)筒上口高出地面1.0m。埋好后，其周圍用粘土分層回填夯實(shí)，隨即測(cè)定護(hù)筒上口高程，并記錄在冊(cè)，以控制孔深、鋼筋籠安放及樁頂高程。為了防止樁位在埋設(shè)護(hù)筒后發(fā)生偏移，在護(hù)筒埋設(shè)好以后再校核一下樁的中心位置，減少在埋設(shè)護(hù)筒的過(guò)程中引起樁的偏位。

2.3鉆機(jī)成孔工藝

2.3.1泥漿循環(huán)系統(tǒng)

泥漿循環(huán)工藝：鋼護(hù)筒→大泥漿池→小泥漿池→返回鋼護(hù)筒。

由于橋址處表層為3～4m的粘土粉砂層，其余都是密實(shí)程度不一的細(xì)砂層，因此泥漿循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置和泥漿制備尤為重要。該橋的泥漿循環(huán)系統(tǒng)沿橋軸線將泥漿池設(shè)在每個(gè)墩位的旁邊，每個(gè)墩位4根鉆孔樁共用四個(gè)泥漿池，一大三小。大泥漿池尺寸：長(zhǎng)12m×寬12m× 深1.5m、小泥漿池尺寸：長(zhǎng)3m×寬3m×深1.5m，大泥漿池沉淀鉆渣，其中兩個(gè)小泥漿池用于過(guò)渡循環(huán)泥漿，一個(gè)小泥漿池用于儲(chǔ)備優(yōu)質(zhì)泥漿，以便二次清孔換漿用。鉆進(jìn)過(guò)程中要勤除渣，勤降砂。泥漿池與護(hù)筒之間通過(guò)泥漿溝連通，泥漿溝過(guò)水?dāng)嗝婷娣e不小于0.25m2(斷面尺寸50cm×50cm)，而且盡量延長(zhǎng)泥漿溝長(zhǎng)度，為降砂提供足夠時(shí)間。

2.3.2泥漿制備

成孔時(shí)為防止發(fā)生擴(kuò)孔、塌孔，保持孔壁穩(wěn)定，采用聚丙烯酰胺(高聚凝劑)泥漿，具體操作如下：

(1)原漿制作

在泥漿攪拌機(jī)的鋼護(hù)筒中加入清水，開(kāi)動(dòng)泥漿泵，然后按照優(yōu)質(zhì)粘土：純堿：水=1:0.04:10的比例分別加入優(yōu)質(zhì)粘土、純堿和水，攪拌至全部溶解為止。

(2)水解聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺在使用前要水解，現(xiàn)場(chǎng)水解聚丙烯酰胺用常溫法，提前3～4d。將聚丙烯酰胺、純堿、水在攪拌筒中攪拌，直至聚丙烯酰胺全部分散于水中，放置一段時(shí)間后備用。

(3)制聚丙烯酰胺泥漿

在原漿中加入一定比例的水解后的聚丙烯酰胺，使二者充分混合即可。為達(dá)到良好的護(hù)壁和節(jié)約的效果，每m3原漿中加入水解后的聚丙烯酰胺20～30kg，實(shí)際聚丙烯酰胺用量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的泥漿技術(shù)指標(biāo)調(diào)整。聚丙烯酰胺泥漿具有良好的絮凝作用。因此，泥漿失水量小，泥皮質(zhì)密，護(hù)壁效果好。泥漿參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　泥漿參數(shù)

2.3.3鉆機(jī)安裝及鉆進(jìn)

根據(jù)施工進(jìn)度安排，安排鉆機(jī)的施工位置，采取間隔樁位跳鉆，減低對(duì)沙層的擾動(dòng)。鉆機(jī)安裝時(shí)鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤必須水平，轉(zhuǎn)盤中心、樁位中心及天車懸吊中心重合，最大偏差小于5mm。開(kāi)鉆初期，成孔深達(dá)5m時(shí)，應(yīng)立即檢查鉆桿垂直度，確保成孔垂直度在1％以內(nèi)，待各方面均正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，方可開(kāi)始加速鉆孔。對(duì)于淤泥質(zhì)土，最大鉆進(jìn)速度不宜大于0.1m/min，對(duì)其它土層鉆頭轉(zhuǎn)速不能過(guò)快，空轉(zhuǎn)時(shí)間不能太長(zhǎng)。在穿過(guò)軟弱粉砂土層時(shí)，鉆進(jìn)砂層速度減慢，在粉細(xì)沙段要加大泥漿比重，防止縮頸或塌孔。在鉆進(jìn)過(guò)程中指派專人測(cè)定泥漿的粘度、含砂率、失水量、膠體率等參數(shù)，隨時(shí)對(duì)泥漿成份進(jìn)行調(diào)整，并記錄在冊(cè)。鉆孔鉆到設(shè)計(jì)深度時(shí)，先清孔換漿，再進(jìn)行終孔驗(yàn)收。清孔應(yīng)分兩次進(jìn)行。第一次清孔在成孔完畢后立即進(jìn)行鋼筋籠吊裝。第二次清孔在下放鋼筋籠和灌注砼的導(dǎo)管安裝完畢后進(jìn)行，此時(shí)孔底沉渣厚度應(yīng)≤50mm。從清孔停止至砼開(kāi)始澆灌，應(yīng)控制在1.5～3h，一般不得超過(guò)4h，否則，應(yīng)重新清孔。

2.4鋼筋籠的制作及其安放

所用鋼筋必須有出廠質(zhì)量證明書和試驗(yàn)報(bào)告。鋼筋進(jìn)場(chǎng)，按有關(guān)規(guī)定檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，方可使用。制作鋼筋籠加勁箍的胎模必須經(jīng)過(guò)檢查驗(yàn)收。制作鋼筋籠前，主筋先除銹及調(diào)直，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件明確要求當(dāng)主筋直徑小于25mm時(shí)采用電弧焊，搭接前焊縫兩端的鋼筋應(yīng)進(jìn)行預(yù)彎處理，以保證兩主筋的軸線在一條直線上，鋼筋間距嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求并且誤差在允許范圍內(nèi)。電弧焊采用雙面搭接焊，焊縫長(zhǎng)度不小于主筋的5D(D為鋼筋直徑)，焊縫飽滿，焊渣清理到位。螺旋箍筋與主筋之間必須滿扎或滿焊，不允許跳扎或跳焊。當(dāng)主筋直徑大于25mm時(shí)采用鐓粗直螺紋連接，套筒長(zhǎng)度必須大于或等于2D＋10mm。制作鋼筋籠時(shí)，鋼筋籠上相鄰兩主筋在長(zhǎng)度方向上錯(cuò)開(kāi)35倍D且不小于1m，并按照設(shè)計(jì)規(guī)定辦理。保護(hù)層墊塊的強(qiáng)度不得低于樁身砼的強(qiáng)度。鋼筋籠制作完畢，應(yīng)經(jīng)檢查驗(yàn)收，合格后才允許使用，否則應(yīng)返工。運(yùn)輸和吊裝鋼筋籠時(shí)，應(yīng)避免鋼筋籠變形。吊點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱，使鋼筋籠吊起時(shí)呈現(xiàn)保持鉛直狀態(tài)。鋼筋籠保護(hù)層墊塊在同一斷面上設(shè)置不少于4～6塊，沿樁長(zhǎng)間距2m(即加強(qiáng)筋處)。鋼筋籠兩節(jié)相連，焊接時(shí)要扶正、同心，主筋搭接用單面焊，焊縫長(zhǎng)度不小于主筋的10D，焊縫應(yīng)飽滿，主筋無(wú)損傷，經(jīng)檢查驗(yàn)收認(rèn)可后，方可入孔。

2.5水下混凝土的灌注

水下混凝土的澆筑是重點(diǎn)，在鋼筋籠安裝到位后應(yīng)立即安放導(dǎo)管，水下混凝土采用鋼導(dǎo)管灌注，導(dǎo)管內(nèi)徑為200～300mm,視樁徑大小而定。導(dǎo)管使用前應(yīng)進(jìn)行水密承壓試驗(yàn)和接頭抗拉試驗(yàn)，保證導(dǎo)管的密封性能及強(qiáng)度符合相關(guān)要求。利用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔，檢查樁底的沉淀層厚度與泥漿指標(biāo)，符合要求及時(shí)灌注混凝土。灌注混凝土要準(zhǔn)確算出首批灌注孔段的混凝土需要量。首批混凝土灌注量要滿足把導(dǎo)管下端埋設(shè)1m以上的要求，起始部分需采用0.5m3水泥砂漿，并盡量做到一次性灌入孔內(nèi)。在混凝土灌入過(guò)程中導(dǎo)管埋入混凝土的深度要嚴(yán)格控制，導(dǎo)管的埋深太大或太小都是不利的，埋深太大容易發(fā)生砼凝住導(dǎo)管的斷樁事故，埋深太淺容易沖翻孔內(nèi)砼頂面而將沉渣泥漿卷入，造成夾泥至斷樁，也容易發(fā)生將導(dǎo)管拔出砼的事故。因此，應(yīng)做到勤提勤拆，一般控制在2～6m內(nèi)，任何時(shí)候不得小于1m或大于6m。

根據(jù)灌注樁的特點(diǎn)，水下混凝土需控制混凝土的初凝時(shí)間和流動(dòng)性。一般要求所提供配比的初凝時(shí)間是實(shí)際澆灌時(shí)間的兩倍，否則容易在澆灌過(guò)程中出現(xiàn)導(dǎo)管凝死等事故。流動(dòng)性要求坍落度18～22cm之間，當(dāng)坍落度小時(shí)，易堵塞導(dǎo)管，坍落度大時(shí)易發(fā)離析。砼灌注頂面距樁頂約5m處時(shí)，坍落度控制在160～170mm，以確保樁頂浮漿不至于過(guò)高。

要防止在砼的制備和運(yùn)輸當(dāng)中出現(xiàn)離析現(xiàn)象，混凝土自拌合機(jī)出料至灌注的時(shí)間不宜超過(guò)30min。在砼下落過(guò)程中，常出現(xiàn)導(dǎo)管堵滿砼，甚至漏斗內(nèi)還有部分砼，此時(shí)應(yīng)迅速向漏斗加砼，然后再稍拉導(dǎo)管，用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉緊漏斗并晃動(dòng)，以便使砼順利下滑至孔底，下灌后，繼續(xù)向漏斗加入砼，進(jìn)行后續(xù)灌注。施工中間要常常上下拉動(dòng)一下導(dǎo)管，防止混凝土失去流動(dòng)性，以及提升導(dǎo)管困難，減少發(fā)生事故的可能性，中途中斷澆注時(shí)間不宜超過(guò)30min，整個(gè)樁的澆注時(shí)間盡量控制在8h內(nèi)完成。

2.6斷樁和短樁的預(yù)防及處理

水下灌注混凝土的斷樁現(xiàn)象與現(xiàn)場(chǎng)的人員管理、素質(zhì)，機(jī)械設(shè)備完好有直接的關(guān)系，堵塞導(dǎo)管、導(dǎo)管進(jìn)水、導(dǎo)管抽出已灌的砼面、孔內(nèi)塌方等

是造成斷樁的直接原因。預(yù)防措施主要有：混凝土開(kāi)灌前，檢查導(dǎo)管底部與鉆孔底的高度，以0.25－0.4m為宜。檢查球塞是否合適和其在導(dǎo)管內(nèi)是否暢通。灌注混凝土前，應(yīng)確定首批混凝土進(jìn)入導(dǎo)管后球塞與導(dǎo)管內(nèi)水位的高差控制在30cm左右。導(dǎo)管的安裝和拆除，由專人負(fù)責(zé)，對(duì)變形的導(dǎo)管不湊合使用，對(duì)有損壞的橡皮墊作更換。安裝導(dǎo)管時(shí)，擰導(dǎo)管節(jié)間螺絲用力要均勻，橡皮墊要放平順，防止漏水。當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿時(shí)，后續(xù)混凝土要徐徐灌入，以免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊，擠出橡膠墊而導(dǎo)致導(dǎo)管漏水。在混凝土澆灌過(guò)程中，常有導(dǎo)管堵塞、導(dǎo)管掉落或做成導(dǎo)管中混入泥漿等的現(xiàn)象發(fā)生，有時(shí)可以經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)急處理，來(lái)避免斷樁事故。在灌注混凝土過(guò)程中，定時(shí)測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的深度，并繪制曲線，以監(jiān)視是否出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。在正常情況下，導(dǎo)管內(nèi)外混凝土界面的距離是開(kāi)始大，然后逐漸縮小，最后重合。最后，樁的澆注標(biāo)高應(yīng)高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5～1.0m，以便清除浮漿和消除測(cè)量誤差。務(wù)必注意，不要因誤測(cè)而造成短樁。

3　總結(jié)及體會(huì)

本工程樁基經(jīng)超聲波檢測(cè)全部為一類樁，在厚砂層地質(zhì)環(huán)境下施工效果良好。在這種地質(zhì)下進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，鉆機(jī)和泥漿制備的選擇是非常重要的，其次要加強(qiáng)施工過(guò)程控制，保證清孔質(zhì)量、鋼筋籠和導(dǎo)管的下孔速度及砼的連續(xù)供應(yīng)，最后是斷樁的預(yù)防及處理。工程施工過(guò)程發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出及時(shí)準(zhǔn)確的判斷、提出妥當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，在工作中不斷進(jìn)行技術(shù)總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)。