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        復(fù)雜地質(zhì)條件下沖孔灌注樁施工技術(shù)

        2021-12-22 06:09:44占智林
        四川水泥 2021年12期
        關(guān)鍵詞:樁基橋梁施工

        占智林

        (福州市瑯岐城市建設(shè)投資發(fā)展有限公司,福建 福州 350000)

        1 工程地質(zhì)基本情況

        1.1 場(chǎng)地地質(zhì)情況

        總圖運(yùn)輸工程(廠前東區(qū)景觀改造)位于福建省福州市羅源灣經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū),緊鄰104 國(guó)道,交通便利。擬建工程場(chǎng)地位于寶鋼德盛不銹鋼有限公司廠前區(qū),廠外路網(wǎng)發(fā)達(dá),交通較為便捷。項(xiàng)目由寶鋼德勝不銹鋼有限公司建設(shè),福建擎宇建設(shè)工程有限公司施工。本工程中包含了新建一座景觀人行天橋(見(jiàn)圖1 衛(wèi)星地貌圖紅框處)。

        圖1 場(chǎng)地周邊衛(wèi)星地貌拍攝圖

        通過(guò)查閱以往衛(wèi)星地圖和走訪調(diào)查,擬建場(chǎng)地原多為魚(yú)塘,屬淺海灘涂地貌,后因生產(chǎn)活動(dòng)改造,原狀地貌已不可見(jiàn),該區(qū)域現(xiàn)狀為施工區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)。根據(jù)本次勘察結(jié)果,擬建場(chǎng)地內(nèi)分布的主要地層有人工填積層、第四系全新統(tǒng)東山組海積層、第四系全新統(tǒng)長(zhǎng)樂(lè)組海積層、第四系上更新統(tǒng)龍海組沖洪積層,第四系殘積層,燕山期侵入花崗巖層,各地層特性如圖2 所示。

        圖2 地層特性

        1.2 地下水

        此外,擬建場(chǎng)地內(nèi)地下水分潛水、承壓水和基巖裂隙水三種類型。潛水賦存于人工填土中,大氣降水和周邊生產(chǎn)排水的滲入為其主要補(bǔ)給來(lái)源,徑流方向依地勢(shì)由高往低徑流,多以潛流的形式排泄入海、溝渠和地表,部分耗于開(kāi)采、地表蒸發(fā)和葉面蒸騰;潛水水位受季節(jié)及潮汐的影響明顯(最大潮差達(dá)9m,最高潮位9.21m,最低潮位-0.54m),廠區(qū)外圍500m 外有長(zhǎng)4km 的防潮堤,不會(huì)形成海水倒灌,孔隙潛水水位呈季節(jié)性動(dòng)態(tài)變化,年水位變化幅度在1.00~2.00m 左右。

        1.3 地下不利埋藏物

        地下不利埋藏物:擬建場(chǎng)地內(nèi)表層雜填土平均厚度約11.52m,橋梁樁基所在位置鉆孔JG02,如圖3 所示,揭露的層厚為13.4m。其中局部區(qū)域雜填土中花崗巖塊石粒徑大于1m。主要由塊石、中粗砂組成,夾雜少量細(xì)砂等,硬質(zhì)物含量約50%~80%,局部塊石含量達(dá)90%以上,本區(qū)域粒徑一般在20~50cm 之間,局部地段含有大粒徑花崗巖塊石,直徑在1m 以上。該層呈稍密~中密,局部松散狀態(tài),不均勻,全場(chǎng)分布。

        圖3 鉆孔JG02 鉆孔柱狀圖

        1.4 地質(zhì)條件對(duì)施工影響分析

        地下潛水水位受季節(jié)及潮汐的影響明顯,施工場(chǎng)地的地下潛水與外界連通,對(duì)成樁前泥漿護(hù)壁影響極大;13.4m 厚度的雜填土,如何在此地層打樁成孔,是本工程沖孔灌注樁施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

        2 橋梁樁基施工情況

        當(dāng)前我國(guó)橋梁樁基施工中可以選擇的樁基類型較多,各種樁基的施工工藝和技術(shù)也都有一定的差異,因此在施工單位組織樁基施工之前,必須全面審核設(shè)計(jì)方案,明確施工技術(shù)的應(yīng)用范圍以及優(yōu)劣勢(shì),從質(zhì)量、適用、經(jīng)濟(jì)多方面考慮,選擇最合適的施工技術(shù)[1]。

        橋梁樁基工程涉及到橋梁結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程材料、土力學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí),因此施工難度較高,要求施工管理和技術(shù)人員必須能夠掌握先行的知識(shí),具有較高的專業(yè)素養(yǎng),還需要了解我國(guó)現(xiàn)階段出臺(tái)的各項(xiàng)規(guī)范和規(guī)程,保證樁基施工質(zhì)量,防止事故的發(fā)生。

        3 橋梁樁基施工技術(shù)應(yīng)用前相關(guān)工作

        在施工橋梁樁基之前,應(yīng)該先做好準(zhǔn)備工作,避免施工過(guò)程中由于準(zhǔn)備不充分而中斷施工,影響工程質(zhì)量和工期。鉆孔灌注樁施工前的準(zhǔn)備工作包括平整場(chǎng)地閉合導(dǎo)線網(wǎng)、準(zhǔn)備泥漿池、檢查機(jī)架位置等[2]。

        把導(dǎo)線網(wǎng)閉合,滿足規(guī)范要求的精確度,驗(yàn)收合格之后,將導(dǎo)線點(diǎn)作為樁位點(diǎn)的放樣基準(zhǔn)點(diǎn)。由于樁位點(diǎn)在安裝護(hù)筒之后會(huì)被破壞掉,因此還應(yīng)該額外放兩個(gè)保護(hù)樁點(diǎn),用其確認(rèn)護(hù)壁安裝的精確度。挖好泥漿池、沉淀池等區(qū)域,準(zhǔn)備好合格的黏土和膨潤(rùn)土,配置鉆孔使用的泥漿,泥漿的密度略大于水即可,控制在1.1~1.2 之間[3]。

        檢查鉆機(jī)的狀態(tài),保證鉆機(jī)固定牢固,鉆頭垂直向下,基座穩(wěn)當(dāng),能夠牢牢地固定在位置上,一般樁基不直接接觸土壤,都會(huì)墊上枕木。在鉆孔的過(guò)程中,機(jī)架位置不能移動(dòng),保證土壤不發(fā)生不均勻沉降。

        4 市政工程中橋梁樁基施工技術(shù)的具體應(yīng)用

        鉆孔灌注樁分為正循環(huán)鉆孔法和反循環(huán)鉆孔法。這種方法通過(guò)使用鉆孔設(shè)備將土體進(jìn)行破壞,而后通過(guò)成孔設(shè)備將泥漿運(yùn)送出來(lái),根據(jù)地基的具體條件形成樁孔,驗(yàn)收合格之后即可安裝定型鋼筋籠,澆筑混凝土,完成樁基的施工。這種施工方法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單,樁徑大小可以調(diào)節(jié),施工成本不高,對(duì)地形的要求不高,施工產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)較小,施工速度快、效果好。由于施工人員無(wú)法直觀地看到樁孔內(nèi)部的情況,導(dǎo)致該技術(shù)在使用的過(guò)程中容易被各種因素所影響,使得施工質(zhì)量難以保證。因此,想要將該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái),就必須在使用之前掌握施工要點(diǎn),防止由于技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)致施工質(zhì)量得不到應(yīng)有的控制,使工程的安全、成本等多方面受到威脅[4]。

        4.1 鉆孔施工技術(shù)的應(yīng)用

        鉆孔是鉆孔灌注樁施工的核心部分,只有鉆孔的質(zhì)量得到保障,鋼筋籠才能順利安裝,混凝土灌注才能夠順利。在鉆孔之前,應(yīng)該先將護(hù)筒埋置到位,防止鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)孔壁坍塌的現(xiàn)象。在鉆孔施工的時(shí)候,應(yīng)該保證鉆機(jī)平穩(wěn),鉆頭要垂直向下進(jìn)行施工作業(yè),為了保證鉆孔深度和垂直度,鉆孔過(guò)程應(yīng)該使用標(biāo)尺進(jìn)行測(cè)量控制。保證周圍土體的穩(wěn)定,防止出現(xiàn)塌方,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行灌漿,保證泥漿水位穩(wěn)定。鉆孔結(jié)束后要用清水將孔底進(jìn)行完全清理,防止其中帶有殘?jiān)?,影響鋼筋籠的安裝。

        4.2 雜填土地質(zhì)踏孔事故分析處理

        彩虹橋(景觀人行天橋)做為總圖運(yùn)輸工程(廠前東區(qū)景觀改造)的一個(gè)重要的標(biāo)志性的單項(xiàng)工程,樁基施工采用了鉆孔灌注樁成樁工藝,設(shè)計(jì)樁徑600mm,設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)40m。工程選用用CZ_6D 樁機(jī),匹配動(dòng)力55kW。從勘查報(bào)告里的鉆孔柱狀圖里看出,彩虹橋所處位置的地址情況從上到下分別為:雜填土(13.4m)、淤泥(21.7m)、淤泥質(zhì)黏土(5.3m)、含黏性土軟石(5.7m)。其中雜填土主要由塊石、中粗砂組成,夾雜少量細(xì)砂等,硬質(zhì)物含量約50%~80%,局部塊石含量達(dá)90%以上,本區(qū)域粒徑一般在20~50cm 之間,局部地段含有大粒徑花崗巖塊石,直徑在1m 以上,呈稍密、中密,局部松散狀態(tài),不均勻,全場(chǎng)分布。施工前,對(duì)施工過(guò)程做了技術(shù)分析,雜填土的復(fù)雜地質(zhì)情況加大了樁基成孔的難度,成孔時(shí)需要采取以下措施:(1)重錘低拍,放慢成孔速度,速度不得超過(guò)2m/h;(2)制備好泥漿,泥漿密度控制在1.3~1.4g/cm3、黏度為20~30s、含砂率不大于6%;(3)成孔后立即開(kāi)展后續(xù)工作,減少孔洞放置時(shí)間。

        盡管已經(jīng)制定好了施工方案,并嚴(yán)格按方案施工,但是塌孔事故仍然發(fā)生了。在4#樁的成孔過(guò)程中,當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)到-10m 左右的位置時(shí)(雜填土層),發(fā)生了塌孔。項(xiàng)目部立即停止了施工,開(kāi)始重新制定成孔方案。首先,分析了造成塌孔的原因:(1)雜填土層地址較為復(fù)雜;(2)鉆進(jìn)速度過(guò)快;(3)泥漿護(hù)壁性能不滿足要求、(4)鋼護(hù)筒埋置深度不夠。其次,排除了后三個(gè)原因,因?yàn)樵谑┕み^(guò)程中,后三個(gè)原因都已經(jīng)安裝事先制定好的施工方案中予以規(guī)避。最后,項(xiàng)目部針對(duì)雜填土的特性,分析了塌孔的原因是因?yàn)槭┕?chǎng)地內(nèi)的雜填土是由建筑垃圾、工業(yè)廢物堆填而成,存在結(jié)構(gòu)松散、密實(shí)度低的缺陷,因此雜填土往往具有浸水濕陷性。成孔過(guò)程中,泥漿滲透到孔洞的縫隙中,未能在孔內(nèi)形成有效的護(hù)壁,同時(shí)泥漿的流動(dòng)性帶動(dòng)了雜填土的沉陷從而引發(fā)了塌孔。

        針對(duì)塌孔的原因,項(xiàng)目部調(diào)整施工方案。為了穩(wěn)定孔內(nèi)地質(zhì)情況,項(xiàng)目部決定在塌孔的孔內(nèi)澆灌C20 混凝土。讓混凝土充滿整個(gè)孔洞內(nèi),使得孔洞內(nèi)及周邊一定范圍內(nèi)的雜填土形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的整體,待混凝土終凝后,重新開(kāi)始沖孔鉆進(jìn),最終完成彩虹橋4#樁的施工。

        4.3 鉆孔垂直度控制

        在雜填土層施工時(shí),由于土層結(jié)構(gòu)不均勻,有時(shí)鉆壓過(guò)高使鉆頭受力不均,造成鉆進(jìn)方向的偏移。故在施工時(shí)要放慢鉆進(jìn)速度,低速低鉆壓鉆進(jìn),一旦發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜,應(yīng)及時(shí)回填黏土,沖平后再低速低鉆壓鉆進(jìn),必要時(shí)在鉆桿上加設(shè)扶正器。

        4.4 鋼筋籠的加工技術(shù)

        加工鋼筋籠之前首先要對(duì)鋼筋和焊條的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)校對(duì),確認(rèn)鋼筋無(wú)誤后即可開(kāi)始進(jìn)行綁扎。綁扎應(yīng)該嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)規(guī)范來(lái)完成,鋼筋和鋼筋籠的直徑一定要在綁扎的時(shí)候控制好,對(duì)主筋外部的箍筋應(yīng)該進(jìn)行加緊處理,降低吊裝鋼筋籠放入孔洞的難度。

        鋼筋籠在安裝之前,需要由施工單位監(jiān)理進(jìn)行樁孔驗(yàn)收,確保樁孔的深度、直徑和垂直度等都滿足要求之后方可終孔。鋼筋籠安裝之前,還應(yīng)該對(duì)孔內(nèi)基本情況再次進(jìn)行檢查,在吊運(yùn)鋼筋籠的時(shí)候一定要注意保證鋼筋籠能夠垂直向下,并能夠?qū)?zhǔn)樁孔,盡可能不要出現(xiàn)碰撞孔壁的現(xiàn)象,放置鋼筋籠的時(shí)候要注意測(cè)量標(biāo)高,降低鋼筋籠下沉或者在灌注混凝土后出現(xiàn)上浮的情況[5]。

        4.5 聲測(cè)管施工技術(shù)

        鋼筋籠的內(nèi)部應(yīng)該安裝聲測(cè)管,這能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)施工質(zhì)量的及時(shí)檢測(cè),從而保證樁基工程的質(zhì)量。安裝聲測(cè)管的時(shí)候應(yīng)該采用直螺紋連接或者密封膠連接,避免使用直接對(duì)焊的方式,這是由于焊接的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生焊渣,非常容易導(dǎo)致檢測(cè)管的導(dǎo)管被焊渣堵塞,使其無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的作用。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        橋梁樁基是承載橋梁的重要結(jié)構(gòu),在施工前制定合理科學(xué)的技術(shù)方案,嚴(yán)格按照方案進(jìn)行施工,只有這樣才能讓橋梁樁基的承載能力和質(zhì)量得到保障,讓其發(fā)揮出應(yīng)有的作用,為橋梁工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供條件。

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