宋剛
摘要:本文結(jié)合位于沙漠地區(qū)的內(nèi)蒙古鄂爾多斯市沿黃公路樹(shù)獨(dú)段罕臺(tái)川特大橋等橋梁樁基礎(chǔ)施工實(shí)踐,從機(jī)械設(shè)備選用、平臺(tái)地基處理、泥漿配置、成孔、灌注各方面,提出沙漠地質(zhì)、類(lèi)沙質(zhì)地旋挖鉆孔灌注樁的施工方法。
關(guān)鍵詞:沙漠;樁基;施工
一、概述:本橋地質(zhì)屬典型的沙漠地區(qū)特征,基本地質(zhì)是:上層風(fēng)積沙,厚度達(dá)幾十米,往下是沙礫層、粘土層等,樁基設(shè)計(jì)為摩擦樁。設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)40~82米,樁徑1.2~2.0米,沉渣允許厚度30Cm。沙層的穩(wěn)定性差,具有流散性,土質(zhì)粘結(jié)性差,易在在孔內(nèi)壓力小、機(jī)械振動(dòng)、鉆頭上下活動(dòng)和下鋼筋籠時(shí)擦刮孔壁、造成孔壁破壞,或鉆頭提升時(shí)鉆頭下產(chǎn)生負(fù)壓、泥漿形成紊流沖刷孔壁時(shí)等情況下坍孔、縮徑。
二、機(jī)械設(shè)備選用:
罕臺(tái)川特大橋在設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)范圍內(nèi)地質(zhì)是沙層、卵、礫石層、泥土層,沒(méi)有較大的漂石、孤石和巖層,可以選用旋挖鉆機(jī)。進(jìn)場(chǎng)初期旋挖鉆、回旋鉆、沖擊鉆機(jī)成孔現(xiàn)場(chǎng)施工情況對(duì)比:在相同地質(zhì)條件下,樁長(zhǎng)82米,樁徑2.0米的樁基,SYR250、NR2206型旋挖鉆機(jī)15個(gè)小時(shí)成孔,回旋鉆機(jī)11天成孔,沖擊鉆機(jī)30天成孔。成孔時(shí)間越長(zhǎng),塌孔風(fēng)險(xiǎn)越大。因此,從進(jìn)度效益、安全可靠等方面綜合考慮,首選旋挖鉆機(jī)。采用旋挖鉆鉆進(jìn)速度快,一般70~80m深的孔只要15個(gè)小時(shí)左右即可成孔,這樣不但可以縮短樁基施工時(shí)間,加快施工進(jìn)度,而且大大降低了塌孔風(fēng)險(xiǎn)。
三、平臺(tái)地基處理:
3.1場(chǎng)地平整
用推土機(jī)(或裝載機(jī))將樁位周?chē)城鹫健?/p>
3.2表層風(fēng)積沙水夯密實(shí)
沙漠風(fēng)積沙表層松散、自身穩(wěn)定性較差、施工時(shí)在樁位范圍下挖30~50cm深積水坑,灌水夯實(shí),保證上層緊密,整個(gè)沙層濕透,一般水夯持續(xù)2周左右,灌注前沙層濕度保值在70%為佳。
3.3換填施工平臺(tái)
施工前應(yīng)根據(jù)地面標(biāo)高,在樁頂換填4~5米泥結(jié)砂礫層,用壓路機(jī)分層壓實(shí),形成穩(wěn)定的持力層,加固樁頂部分,保證設(shè)備安全運(yùn)行和材料進(jìn)場(chǎng)。
沙漠樁基施工剖面示意圖
四、泥漿配置:
本類(lèi)樁采用具有低失水、高礦化度、高濾液粘度、適當(dāng)?shù)谋戎睾驼扯鹊哪酀{。
工地采用以鈉質(zhì)膨潤(rùn)土為主要材料的混合型泥漿,用鈉質(zhì)膨潤(rùn)土、燒堿、羧甲基纖維素配制混合型泥漿。燒堿有以下作用:1、提高泥漿的PH值,2、增強(qiáng)粘土的水化分散能力,3、清除泥漿中的鈣鎂離子,取得分散穩(wěn)定泥漿的作用。羧甲基纖維素有以下作用:1、能明顯降低泥漿的失水量,2、增大泥漿的粘度和切力(增粘劑),3、它能包裹住粘土顆粒,具有膠體保護(hù)作用(降失水劑)。在加膨潤(rùn)土粉前,先將燒堿(NaOH)溶解在小容器里再潑灑在泥漿池里攪勻,用PH試紙檢驗(yàn),將泥漿池的水酸堿度調(diào)至10~11;再加膨潤(rùn)土,使用比例為:水:膨潤(rùn)土=10:1(重量比);然后加纖維素,摻量為膨潤(rùn)土的0.1%,先溶解配成濃度為1%的溶液后再加入泥漿池中。按上述要求配置的泥漿,比重為1.05左右,粘度為20~26Pa·s,膠體率可達(dá)到98%,泥皮厚≤2mm/30min。在有流沙層時(shí),需加大泥漿比重,加大膨潤(rùn)土用量,使用比例為:水:膨潤(rùn)土=9:1,泥漿比重為1.05~1.06。按上述配比配制的泥漿,懸浮能力強(qiáng),攜砂效果好,穩(wěn)定性強(qiáng),在靜置較長(zhǎng)時(shí)間(下鋼筋籠、灌注混凝土?xí)r間)粉細(xì)沙不易沉淀下來(lái),成孔過(guò)程中泥漿相對(duì)比重達(dá)到1.10~1.25。試驗(yàn)初期我們使用了聚丙烯酰胺(PAM)做防坍劑,但在50米以下地層(地下水豐富)出現(xiàn)掉塊等情況,孔底時(shí)有塌孔現(xiàn)象。只有水解聚丙烯酰胺的水解度大于60%,分子量超過(guò)500萬(wàn),加量不低于1000PPm時(shí),才具有防坍劑作用。若樁孔容量大,則換漿需時(shí)間長(zhǎng),在底層泥漿性能改變、水解度減少的情況下,聚丙烯酰胺就只主要起全絮凝作用或選擇性絮凝作用,防坍效果就差了。
五、成孔
5.1埋設(shè)護(hù)筒
護(hù)筒用1cm厚鋼板卷焊,直徑比樁徑大20cm,長(zhǎng)度一般4~6米。護(hù)筒埋設(shè)采用挖埋法,周?chē)谜惩翐缴倭颗驖?rùn)土回填緊密。
5.2鉆進(jìn)
控制鉆進(jìn)速度,風(fēng)積沙區(qū)鉆進(jìn)18~20轉(zhuǎn)/min,黏土層速度可以適當(dāng)快些,達(dá)到24轉(zhuǎn)/min,鉆頭經(jīng)過(guò)卵(礫)層時(shí).要放慢速度,盡量減少對(duì)孔壁的擾動(dòng)。拔桿時(shí)初期速度適當(dāng)放慢,讓下面及時(shí)回漿,減少鉆頭下負(fù)壓。鉆孔時(shí)根據(jù)孔內(nèi)水頭下降情況,及時(shí)補(bǔ)漿,保持孔內(nèi)水頭高度。
5.3清孔
成孔后靜置30分鐘,使大顆粒鉆渣沉淀下來(lái),用旋挖鉆機(jī)掏渣清孔。
在試驗(yàn)階段時(shí),成孔階段泥漿比重控制在規(guī)范(1.03~1.1)范圍內(nèi),泥漿攜帶的粉沙下沉緩慢,清孔階段時(shí)間長(zhǎng),需要二次清孔。泥漿護(hù)壁效果不好,孔壁穩(wěn)定性差,成孔、灌注階段易塌孔,特別是二次清孔時(shí)無(wú)論用正、反循環(huán)、氣舉反循環(huán)清孔,都容易造成塌孔。調(diào)整泥漿配比后,成孔后泥漿穩(wěn)定性好,30小時(shí)內(nèi)沉渣厚度為15~20cm,一般不會(huì)超過(guò)30cm,能滿(mǎn)足摩擦樁的沉渣厚度要求,一般不需要二次清孔。
六、吊放鋼筋籠、灌注混凝土
采用導(dǎo)管法灌注混凝土,澆筑時(shí)灌注高度應(yīng)高出樁頂4米以上,保證導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓力,并控制好灌注速度。
七、結(jié)論和建議
本方法泥漿比重比規(guī)范大,加大了靜液柱壓力PW,以平衡孔壁側(cè)壓力PC,有效防止孔壁失穩(wěn)和縮徑。粘度指標(biāo)比規(guī)范略大,加大了懸沙能力,減少了清孔難度。endprint