袁 鋒
(廊坊市交通技術(shù)咨詢(xún)監(jiān)理公司,河北廊坊 065000)
隨著工程建設(shè)的不斷發(fā)展,公路工程項(xiàng)目日益增多。鉆孔灌注樁作為使用廣泛的施工技術(shù),在公路工程施工中得以廣泛應(yīng)用。在鉆頭鉆進(jìn)后,將鋼骨架放置在鉆孔中,利用鉆孔中的導(dǎo)管直接在孔內(nèi)完成混凝土灌注,從而形成圓柱形樁基礎(chǔ)。鉆孔灌注樁技術(shù)成本低,適用性強(qiáng)[1]。某公路工程A 標(biāo)段中某處出現(xiàn)軟土地質(zhì),經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和專(zhuān)家討論后,決定采用鉆孔灌注樁對(duì)其進(jìn)行施工。
公路工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工開(kāi)始前,應(yīng)做好前期準(zhǔn)備工作。在前期階段應(yīng)充分掌握施工現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況,充分了解地下管線布局等信息,對(duì)施工過(guò)程中所需原材料與機(jī)械設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量檢查。施工開(kāi)始前,需確保相關(guān)技術(shù)文件與施工方案編制全部完成并通過(guò)審核,混凝土配合比設(shè)計(jì)完成并通過(guò)審批,施工技術(shù)人員及操作人員全部到位,并進(jìn)行技術(shù)交底,還要對(duì)工程質(zhì)量、安全、工期與環(huán)保等要求充分明確[2]。施工場(chǎng)地準(zhǔn)備過(guò)程中,應(yīng)確保施工場(chǎng)地平整,同時(shí)要保證樁基所在位置的整潔度,對(duì)場(chǎng)地內(nèi)雜物進(jìn)行清理,開(kāi)展鉆孔樁樁位放樣,可以采用全站儀坐標(biāo)法對(duì)樁位坐標(biāo)加以明確,并做出相應(yīng)的標(biāo)記。
護(hù)筒在鉆孔灌注樁施工過(guò)程中的作用主要包括固定樁孔位置、保護(hù)孔口、隔離地表水、防止塌孔與提高孔內(nèi)水壓力等,并對(duì)鉆頭進(jìn)行有效導(dǎo)向。護(hù)筒的制作材料一般包括鋼材與鋼筋混凝土材料兩種,應(yīng)根據(jù)工程具體需求作出合理選擇,在護(hù)筒上部應(yīng)設(shè)置1~2 個(gè)溢漿孔。護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)確保大于鉆孔樁設(shè)計(jì)直徑200 mm,其中在采用旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆孔時(shí)護(hù)筒內(nèi)徑大于鉆頭直徑200 mm;采用沖擊鉆鉆孔時(shí),護(hù)筒內(nèi)徑大于鉆頭直徑400 mm。護(hù)筒的埋設(shè)過(guò)程中,埋設(shè)深度一般在1~2 m,還應(yīng)充分考慮公路設(shè)計(jì)要求以及樁位的水文地質(zhì)條件。為了防止孔口周?chē)艿剿?dǎo)致塌孔,護(hù)筒頂面應(yīng)超過(guò)地面0.2~0.5 m,高度上應(yīng)滿(mǎn)足孔內(nèi)泥漿面高度要求。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)可以采用挖埋、錘擊、振動(dòng)、加壓等埋設(shè)方法,埋設(shè)過(guò)程中應(yīng)避免孔口的開(kāi)裂與傾斜問(wèn)題,埋設(shè)結(jié)束后要對(duì)孔口周?chē)M(jìn)行分層填壓夯實(shí)。
鉆孔灌注樁施工過(guò)程中,采取泥漿護(hù)壁對(duì)于提升樁基施工質(zhì)量具有顯著效果。鉆孔過(guò)程中根據(jù)具體的造孔方法和地質(zhì)情況采用不同比重的泥漿,泥漿性能對(duì)成孔至關(guān)重要。進(jìn)行泥漿制備時(shí),需要對(duì)泥漿的組成成分進(jìn)行準(zhǔn)確控制。泥漿的制備原料主要包括水、黏土與添加劑。其中制備用水的pH 值應(yīng)在7~8 之間,并控制好雜質(zhì)含量。相對(duì)密度在1.1~1.5 范圍內(nèi)。添加劑可以選擇純堿、栲膠液等,能夠起到促進(jìn)顆粒分散、防止凝聚下沉、降低黏度等作用。制備過(guò)程中水土比例通常在1∶1 左右。泥漿制備完成后應(yīng)做好比重、黏度與含砂量的檢測(cè),確保符合工程要求。黏度上一般地層應(yīng)在16~20 s,松散地層為18~28 s。
在鉆孔施工開(kāi)始前,應(yīng)事先安裝好鉆架與鉆機(jī)。鉆架要有足夠的強(qiáng)度,并保證鉆孔過(guò)程中成孔中心能夠?qū)?zhǔn)樁位中心,同時(shí)保持鉆架的穩(wěn)定性,避免施工過(guò)程中出現(xiàn)沉降或位移。鉆架安裝就位后,應(yīng)將底座用枕木塞實(shí),頂部采用纜風(fēng)繩進(jìn)行固定。鉆孔施工技術(shù)可以根據(jù)施工工藝分為沖擊鉆機(jī)鉆孔、全套管沖抓成孔、正循環(huán)鉆孔、反循環(huán)鉆孔、旋挖鉆機(jī)鉆孔等技術(shù)類(lèi)型。具體施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件對(duì)成孔方式與所用設(shè)備作出合理選擇[3]。
鉆孔施工過(guò)程應(yīng)根據(jù)施工工藝的差別選用不同的質(zhì)量控制方法。例如,在應(yīng)用沖擊鉆成孔技術(shù)時(shí),需要采用低錘密擊施工方法,保持孔內(nèi)泥漿面穩(wěn)定,并采用必要措施防止擾動(dòng)孔壁,造成塌孔、卡鉆等事故。每鉆進(jìn)4~5 m 應(yīng)進(jìn)行一次驗(yàn)孔,同時(shí)在更換鉆頭前以及容易發(fā)生縮孔位置也應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)孔并記錄。沖孔時(shí)如果出現(xiàn)斜孔、塌孔等情況,應(yīng)在處理完成后才能繼續(xù)進(jìn)行施工。而在應(yīng)用正、反循環(huán)鉆孔時(shí),應(yīng)根據(jù)泥漿循環(huán)情況控制鉆進(jìn)速度,并保持鉆機(jī)穩(wěn)定。在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,進(jìn)行孔底沉渣厚度測(cè)量,以達(dá)到設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)。設(shè)計(jì)未作要求的情況下,按照規(guī)范要求執(zhí)行,端承型樁沉渣厚度控制在100 mm 以?xún)?nèi);摩擦型樁沉渣厚度控制在300 mm 以?xún)?nèi)。
開(kāi)展驗(yàn)孔工作時(shí),需將測(cè)量繩捆綁于栓孔器頂部,并利用鋼絲將栓孔器放入井底下方,在栓孔器到達(dá)井底后通過(guò)米尺對(duì)樁基中心與鋼絲間距離進(jìn)行測(cè)量,再除以測(cè)繩讀數(shù)求出孔斜率。其中,要利用鋼尺確定樁基平面位置,確保孔中心平面位置不超過(guò)50 mm;傾斜度<1;孔徑應(yīng)大于設(shè)計(jì)樁徑,孔深超過(guò)設(shè)計(jì)深度50 mm 以上。在驗(yàn)孔合格后可以采用換漿法進(jìn)行清孔工作,向孔內(nèi)壓入比重為1.03~1.10 的泥漿,對(duì)原有泥漿進(jìn)行置換,并保證置換后泥漿黏度在17~20 s,膠體率>98。置換過(guò)程一般需要3~5 h,最后應(yīng)對(duì)比重進(jìn)行檢測(cè),確保含砂率<2。清孔完成后需要立即進(jìn)行鋼筋籠下放施工。
為了保證鋼筋籠在運(yùn)輸和吊放過(guò)程中不產(chǎn)生變形,在鋼筋籠制作過(guò)程中,為每道加強(qiáng)箍筋處設(shè)置三角撐。鋼筋籠四周設(shè)置非金屬定位裝置,以確保保護(hù)層厚度滿(mǎn)足要求。而長(zhǎng)樁鋼筋籠加工完成后需對(duì)鋼筋籠進(jìn)行分節(jié)、分類(lèi)編號(hào)。
聲測(cè)管按設(shè)計(jì)圖紙的位置固定在鋼筋籠內(nèi)側(cè),接頭連接采用鉗壓式連接。鋼筋籠對(duì)接好之后嚴(yán)格檢查接頭連接質(zhì)量,鋼筋籠下放過(guò)程中,應(yīng)及時(shí)拆除籠內(nèi)加固支撐。聲測(cè)管保證其完整性,重點(diǎn)檢查接頭位置是否嚴(yán)密,防止水泥砂漿和泥漿滲入管內(nèi)。在鋼筋籠安裝過(guò)程中用水管向聲測(cè)管內(nèi)注入清水。下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,檢查其平面位置并進(jìn)行固定。
樁基鋼筋籠下放到位后,進(jìn)行二次清孔。同時(shí),對(duì)灌注混凝土前的準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查。混凝土運(yùn)輸采用混凝土攪拌車(chē)進(jìn)行,現(xiàn)場(chǎng)配置混凝土料斗配合進(jìn)行灌注。灌注過(guò)程中要保持導(dǎo)管埋深,一般控制在2~6 m,終灌標(biāo)高高于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5~1 m。
首盤(pán)混凝土方量按公式(1)進(jìn)行計(jì)算:
式中:V 是首盤(pán)混凝土所需數(shù)量(m3);D 是樁孔直徑(m);d是導(dǎo)管內(nèi)徑(m);h1是管內(nèi)混凝土面高度達(dá)到埋置深度h2時(shí),導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外(或泥漿)壓力所需的高度(m),即h1=HWγW/γC;HW是孔內(nèi)泥漿的深度(m);γW是孔內(nèi)泥漿的重度(kN/m3),取值11 kN/m3;γC是混凝土的重度(kN/m3),取值24 kN/m3;h2是導(dǎo)管初次埋置深度,一般不小于1.5 m;h3是樁底至導(dǎo)管底的間距,一般為0.3~0.4 m,取值0.4 m。
導(dǎo)管一般采用螺紋接頭導(dǎo)管加防松脫裝置,若法蘭盤(pán)接頭則要配合錐型活套使用。在安裝前進(jìn)行試壓和試拼、長(zhǎng)度測(cè)量。進(jìn)行試壓的水壓為孔內(nèi)靜水壓的1.5 倍壓力。導(dǎo)管安裝時(shí),導(dǎo)管位置保持樁孔中心,避免導(dǎo)管移位,對(duì)鋼筋籠和導(dǎo)管造成損壞;導(dǎo)管底部到孔底距離一般控制在0.3~0.4 m。導(dǎo)管安裝完畢,計(jì)算出導(dǎo)管底部位置,并作好記錄。對(duì)孔深及孔底沉渣厚度進(jìn)行測(cè)量,若沉渣厚度達(dá)不到相關(guān)要求,利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔,直至孔底沉渣厚度符合要求。
在混凝土供應(yīng)量滿(mǎn)足注存量后,進(jìn)行首盤(pán)混凝土的灌注。灌注時(shí)對(duì)導(dǎo)管埋深進(jìn)行計(jì)算和測(cè)量,檢查導(dǎo)管內(nèi)是否有水。灌注過(guò)程中,根據(jù)混凝土計(jì)算并測(cè)量混凝土面的上升高度,二者進(jìn)行對(duì)比,并適時(shí)進(jìn)行拔管,同時(shí)保證導(dǎo)管埋深?;炷撩鏄?biāo)高以測(cè)量為主,用混凝土灌注量計(jì)算值進(jìn)行校核。導(dǎo)管的埋深一般控制在2~6 m。在每次起升導(dǎo)管前,探測(cè)一次管內(nèi)外混凝土面標(biāo)高。拔管過(guò)程中控制導(dǎo)管軸線位置處于樁孔中心,豎直向上逐步拔管。如拔管過(guò)程受阻,禁止用力拔管??赊D(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管,檢查導(dǎo)管接頭是否與鋼筋籠卡住。若不是則要分析找出原因,施以對(duì)策。隨著孔內(nèi)混凝土的灌注,逐節(jié)拆除導(dǎo)管,測(cè)量其長(zhǎng)度并做好拔管記錄。
總之,鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用要求滿(mǎn)足鋼骨架運(yùn)輸環(huán)節(jié)的安全性、護(hù)筒到位的精準(zhǔn)度。在實(shí)際施工中,包括護(hù)筒埋設(shè)、鉆孔、鋼筋籠安裝等施工環(huán)節(jié),每個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量必須符合工程施工標(biāo)準(zhǔn),以確保整個(gè)項(xiàng)目的施工質(zhì)量。