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        市政橋梁旋挖鉆技術施工應用及質(zhì)量問題防控措施

        2016-09-03 08:45:32
        中國建設信息化 2016年11期
        關鍵詞:清孔護筒成孔

        前言

        橋梁整體工程中,樁基礎起著非常重要的支撐作用,樁基礎工程質(zhì)量,對整體橋梁安全運行有著重要影響。旋挖鉆技術是樁基礎施工中常見的一種施工方法,它能保證橋梁樁基施工質(zhì)量和安全的前提下,加快施工進度,提升施工效率。但其也存在一定的施工問題,如卡鉆、塌孔、不進尺等,需要在實際中做好防控措施,使旋挖鉆技術不斷優(yōu)化,更好地為橋梁工程施工服務。

        一、旋挖鉆技術應用及特點

        1. 旋挖鉆技術在橋梁樁基工程施工應用分析

        某市政橋梁工程,位于南方省份,工程中包括橋梁3座。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用先張法預應力砼空心板梁,下部結(jié)構(gòu)為樁柱式墩,為鉆孔灌注樁,樁的直徑為1.2m。樁的長度在28~44m之間。

        由于施工工期緊,為保證按時完工,在制定施工方案時,確定采用旋挖鉆技術進行樁基工程施工,并科學組織施工,加快施工進度。

        2. 旋挖鉆技術特點及注意問題

        橋梁樁基施工中采用旋挖鉆技術,其特點是成孔快、操作簡便,施工速度快,有效節(jié)省施工時間。此外,采用旋挖鉆技術,能保證成孔質(zhì)量和鉆孔垂直度,對泥漿破壞程度減少,有效保證樁基工程施工質(zhì)量。

        但在實際應用過程中,會存在一定問題,如鉆孔出現(xiàn)異常、坍孔、彎孔、縮孔、不進尺等,使施工進度和質(zhì)量受到影響,甚至可能會出現(xiàn)埋鉆問題,不僅影響施工進度,還會損毀施工機械。為此,要做好問題防控措施。(見圖1)

        3. 旋挖鉆技術的應用

        結(jié)合本工程項目實際情況,采用旋挖鉆技術進行施工,并在施工中不斷優(yōu)化,保證樁基穩(wěn)定性,有效提高施工質(zhì)量。

        二、旋挖鉆技術主要施工

        2.1 施工工藝

        2.1.1 樁機就位

        旋挖鉆機進入現(xiàn)場施工前,應先平整場地,軟土地主要用填料壓實,施工便道的水要排清,防止樁機位移傾斜。

        通過測量放線明確樁的準確位置,通過兩根垂直線的相交點確定樁點,定好十字控制點。

        旋挖鉆機就位后,要調(diào)整桅桿,保證垂直,鉆頭中心必須對準樁位,要設置好相關的數(shù)據(jù)參數(shù)。

        2.1.2 埋設護筒

        埋設護筒工序要通過人工與旋挖鉆機共同配合完成,一般情況下鋼護筒的長度為1.5~2米,壁厚為10毫米。通過旋挖鉆機把鋼護筒壓進土層里,要保證護筒底埋入土層里0.5米處。護筒頂面要超出20厘米,內(nèi)徑應比鉆頭直徑大0.1米以上,上部開有溢漿孔2個。埋設護筒時,要保證位置正確,護筒中心與樁位中心相同,偏差要控制在5厘米以內(nèi),傾斜度誤差要控制在1%以內(nèi)。護筒外側(cè)出現(xiàn)空隙時,要填實,測量筒頂水平面標高度數(shù)據(jù)。

        2.1.3 旋挖成孔

        旋挖鉆機在進行成孔作業(yè)時,需要回轉(zhuǎn)鉆頭方能削到土層,削下的泥土會被機器裝入鉆斗內(nèi),鉆機將鉆斗從孔外取出卸土,之后再次進行回轉(zhuǎn)作業(yè),進行下一循環(huán)施工。

        圖1

        對于已挖出的碎土,應通過運渣車輛和裝載機運走,不能隨便亂棄。旋挖鉆機進行成孔作業(yè),一般情況下采取靜態(tài)泥漿護壁鉆進工藝,泥漿主要成分為優(yōu)質(zhì)膨潤土。

        隨著旋挖鉆作業(yè)的推進,鉆孔深度的增加,應不斷補充孔內(nèi)泥漿,泥漿高度應高于護筒底口1m以上。

        在鉆進作業(yè)期間,要及時留意土層的變化情況,并進行取樣和先前的地質(zhì)資料進行比對,確認其是否一致,做好鉆井相關資料的記錄工作。

        當鉆機鉆進深度距離設計深度差1m時,要進行實時測量,保證鉆進深度符合設計要求。

        2.1.4 清孔

        當旋挖深度達到設計要求后,需掏渣清孔,可用筒式鉆頭在原位置連續(xù)旋轉(zhuǎn)幾圈后,完成清孔作業(yè)。清孔時注意速度不能太快,控制好速度,并控制孔內(nèi)泥漿的水頭高度。

        下鋼筋籠后,應檢查孔底沉渣,如檢測出厚度超標,要開動吊機,用旋挖鉆機進行二次清孔,直至孔底沉渣符合規(guī)定要求后,停止清孔作業(yè)。

        2.1.5 安裝鋼筋籠

        安裝鋼筋籠時,要分節(jié)進行下放,焊接孔口。采用三點起吊裝鋼筋籠,放入孔內(nèi)時防止碰觸孔壁,要垂直放下。先把下節(jié)籠放在孔口,然后吊起第二節(jié)開始焊接,焊接好后開始下放,焊接前先要對上下節(jié)主筋位置進行校正,為保證它們的垂直性。如節(jié)段比較多,可以在安裝現(xiàn)場先水平焊接兩節(jié),再一起起吊,可有效節(jié)省焊接時間。

        2.1.6 澆注水下混凝土

        鋼筋籠安裝完成后,要馬上下放導管澆注混凝土。

        根據(jù)施工要求澆注水下澆灌混凝土,澆注過程中可通過移動式鋼板箱泥漿池回收泥漿,避免造成浪費,利于環(huán)保。

        2.2 不同土層施工方法和注意事項

        2.2.1 松散雜填土層

        如樁基所在地質(zhì)表層為人工填埋而成的雜填土,呈現(xiàn)松散狀,主要組成部分包括碎石、建筑垃圾和生產(chǎn)垃圾等。這種土層強度不大、壓縮較好,滲透容易,開挖后容易造成土層坍塌,引發(fā)塌孔問題。

        在這種土質(zhì)條件下施工,如采用泥漿護壁,則效果達不到要求,應該采用壁厚10毫米、長度約10米的長護筒刺穿松散土層,會取得明顯效果。

        2.2.2 粉質(zhì)黏土層

        如樁基所在地質(zhì)為粉質(zhì)黏土層,土層最下層為巖層,在這種地質(zhì)條件下,采用旋挖鉆機施工時,可加快鉆進速度,泥漿也不需要特別配制,根據(jù)常規(guī)要求即可,甚至一些地段可應用螺旋鉆+干成孔相結(jié)合,再通過筒鉆掃孔,會取得較好的成孔效果。

        在粉質(zhì)黏土層應用旋挖鉆機施工,可充分體現(xiàn)其技術優(yōu)勢,孔底成渣較小,成孔效率較高,樁身質(zhì)量好。

        2.2.3 中風化泥質(zhì)粉砂巖

        這層地質(zhì)巖層也被稱為樁基設計持力層,這層巖石中單軸抗壓強度變化明顯,碰到堅硬巖石時,旋挖鉆機鉆進較為困難,甚至會出現(xiàn)打滑問題,在這種地質(zhì)條件下施工,一定要使用螺旋鉆頭和回轉(zhuǎn)鉆頭。

        先采用短螺旋鉆頭,將巖石粉碎,后應用回轉(zhuǎn)鉆頭鉆入巖石,最后成孔。如巖層過于堅硬,鉆機不能鉆進,并造成鉆齒嚴重磨損時,需停止旋挖鉆機作業(yè),轉(zhuǎn)為采用沖擊鉆機繼續(xù)施工。

        三、旋挖鉆機施工質(zhì)量控制措施

        3.1 樁位放樣

        施工現(xiàn)場場地整平工序完成后,要做好樁位的測量和準確定位,要記錄好有關放樣數(shù)據(jù),要保證施工樁位正確,避免出現(xiàn)錯誤。

        3.2 埋設護筒

        進行鉆進作業(yè)前要先把護筒埋設好,保證成孔質(zhì)量;在樁位處拉線檢查,保證樁位達到施工要求。

        回填散性土質(zhì)部位時也要埋設深護筒,防止鉆進過程中出現(xiàn)孔壁坍塌。

        3.3 泥漿制備

        采用旋挖鉆機施工,因其成孔速度較快,因此,對護壁和泥漿制備有嚴格要求。

        應選用優(yōu)質(zhì)膨潤土作為造漿材,不能反復使用孔內(nèi)的土層來造漿護壁,采用膨潤土制作泥漿時,要加入8%的用水量,配作漿液前應檢查泥漿性能,并進行相關試驗,配制泥漿量要科學合理,必須根據(jù)已定比例用制漿機拌制泥漿,并放入儲漿池儲存。

        在特定情況下,如需要采用黏土作為造漿材料時,應滿足以下條件:自然風干后,黏土堅硬,很難用手捏碎掰開;破碎干土時,所出現(xiàn)的斷面,呈尖銳棱角狀;用刀子切開后,切面具有較好的光滑性;黏土經(jīng)水浸透后,產(chǎn)生明顯膨脹,有較強的粘滑感。

        3.4 鉆進出渣

        采用旋挖鉆機鉆孔作業(yè)時,如泥漿出現(xiàn)只進不出的問題,注漿到孔口就行,這可能跟鉆機泥漿循環(huán)系統(tǒng)有關,有些泥漿會在筒鉆出渣時被排除掉,這種情況下要仔細觀察孔內(nèi)泥漿的標高,一般情況下高于護筒底口1m為合適。

        旋挖過程中產(chǎn)生的鉆渣可通過筒鉆從孔口取出,殘渣不能隨處亂棄,應用裝載機和運渣車輛運送到指定地方。鉆進深度超過設計規(guī)定1m時,應用鋼絲測繩進行測量。

        3.5 成孔

        采用旋挖鉆機施工時要根據(jù)具體工程土質(zhì)的實際情況,確定的鉆頭、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速及進尺等數(shù)據(jù),以達到較好的鉆進效果。此外,要合理控制成孔深度。

        3.6 鋼筋籠制安裝

        鉆孔深度、清渣等工序完成后,經(jīng)檢查符合規(guī)定要求后,才能進行鋼筋籠下放作業(yè)。鋼筋籠制作安裝過程中,其主筋、箍筋間距及焊接質(zhì)量也應符合設計要求,焊接耳筋要控制好鋼筋籠垂直度與保護層厚度。

        3.7 清孔

        可通過旋挖鉆直接進行掏渣和清孔作業(yè),這樣做有利于以后的二次清孔。

        當挖鉆差不多到達設計孔深時,要對最后一次下鉆實施減壓,掃孔2~3次,盡量把孔底鉆渣掃除掉,保持孔底平整。

        旋挖成孔作業(yè)完成后,通過鉆機掏渣鉆斗完成掏渣作業(yè),保證樁底沉渣厚度不能大于20厘米,摩擦樁也不例外。符合要求時,可進行水下混凝土澆注作業(yè);如經(jīng)核實后仍未達標者,需用高壓風或換置泥漿實施二次清孔,直至沉渣厚度符合施工要求后,方可澆注水下混凝土。

        3.8 灌注混凝土

        完成導管接駁工序后,應保證導管底部距孔底有0.4米的距離。灌注前要把以上的混凝土放進備料斗中的,混凝土量要高于1.0立方米,以確保導管底部可一次性埋入水下混凝土中超出0.8米,同時做好導管的提升、拆卸工作,導管底部在混凝土中的深度應為1~4米。

        要連續(xù)灌注混凝土,對灌注過程中出現(xiàn)的各種堵管問題要及時解決,做好灌注水下混凝土的各種數(shù)據(jù)的記錄工作。

        四、施工中常見問題及處理措施

        1. 卡埋鉆具

        在采用旋挖鉆進施工中經(jīng)常發(fā)生卡埋鉆具問題,主要是由于施工中遇到卵石層或疏松砂層,出現(xiàn)孔壁容易塌落造成埋鉆。

        當鉆至該土質(zhì)層時,要預先調(diào)整泥漿比重;如在粘泥層一次進尺太深,會容易出現(xiàn)孔壁縮徑造成卡鉆。因此,要該處鉆進時要適度控制一次進尺量,例如在15 m以下深度鉆進時,一次鉆進深度要控制在40 cm以內(nèi);鉆頭在孔底停留時間過長,導致鉆頭筒壁四周沉渣太多或孔壁縮徑而造成卡埋鉆。

        打撈鉆具前應先將孔底的巖粉吹凈,遇到鉆具不能進不能退,且沖擊器不響的情況時,只有外加扭矩或用輔助工具幫助提升,使鉆具回轉(zhuǎn),邊給氣,邊提升鉆具。

        2. 塌孔

        鉆進時沒有或少使用泥漿,致使護壁效果達不到設計要求,引發(fā)塌孔。為避免此問題出現(xiàn),要保證鉆進作業(yè)期間孔內(nèi)水位要比地下水位高, 嚴格控泥漿比重和鉆斗的升降速度。

        3. 不進尺

        鉆頭粘滿泥土導致打滑或在鉆進時碰到漂石、基巖、堅硬的卵石層等,均會出現(xiàn)不進尺問題,出現(xiàn)打滑時,要把斗齒角度調(diào)為 60°,把石塊投進孔內(nèi)、換螺旋鉆頭或截齒鉆頭等辦法來處理。

        五、結(jié)束語

        上述市政橋梁工程應用旋挖鉆機挖孔施工,施工中嚴格控制工序和質(zhì)量,施工進度明顯提高,滿足了業(yè)主的工期要求,并取得了良好的經(jīng)濟效益,工程得到了相關建設、設計、監(jiān)理單位及質(zhì)監(jiān)部門的肯定。

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