李建霞
(山西省公路局晉城分局,山西 晉城048000)
某工程項目為當地在建的重要施工項目,其中有17 座橋梁,規(guī)模非常大。
現場施工區(qū)域內的水系發(fā)育比較明顯,河網緊密交錯設置,以樹狀形式分散開。有一條主要河流,分布著多條支流,對于當地的居民生活有著直接的影響。經過對氣象資料的統(tǒng)計分析,發(fā)現區(qū)域內降雨量比較充沛,每年6—9 月為豐水期,10 月至次年5 月的流量較小,變化幅度較小。同時,地下水含量豐富,能給當地提供充足的水資源。
經過現場勘察后確定,該項目所在區(qū)域內無明顯構造痕跡。經過對現場的水文地質條件調查分析,確定樁基數量626 根,采用端承樁、摩擦樁的形式,其中鉆孔灌注樁為504 根,采取沖擊鉆孔作業(yè)方式。
現場施工中,橋梁沖擊鉆孔灌注樁施工作業(yè)包含成孔、清孔、下放鋼筋籠、導管下放、二次清孔、灌注混凝土、成樁等多個工序。在此次橋梁工程建設中,水下混凝土灌注施工采用導管法進行,應用跳樁法作為主要的施工方式。
現場施工單位的測量人員按照軸線、樁位等情況,在現場設置測量控制網,并結合控制網的精確性進行各個樁位點的測放作業(yè)。此外,結合現場施工環(huán)境,做好現場清理工作,并進行夯實處理,達到密實度的要求,再搭設鉆孔作業(yè)平臺。平臺距離地面表層1m 左右,確保內部的水壓力符合要求,且進行澆筑鋼板的鋪設施工,使結構受力面積符合要求,預防在澆筑時出現塌陷等問題。
在此次工程現場的施工中,選擇使用黏土或者膨潤土制作,通過自然造漿的方式護壁處理。在施工前經過試驗分析確定配合比參數,明確具體的指標,并加強管理和控制,具體指標如表1 所示。在指標檢測中,嚴格按照試驗操作規(guī)程進行檢測,保證試驗結果的準確性。同時,根據檢測結果,適當加入外加劑,以調節(jié)泥漿指標,滿足工程的施工標準[1]。
表1 泥漿指標要求
沖擊式鉆孔灌注樁在施工中,選擇應用鋼護筒作為施工工具,并按照工藝方案的要求合理埋設護筒結構,工藝過程如下:首先,護筒的內徑應超過設計樁徑20cm,護筒長6m。其次,要想提高護筒的剛度,避免發(fā)生漏水的問題,就要通過電焊方式連接兩節(jié)或者多節(jié)護筒,形成穩(wěn)定連接的整體,焊接方式加強鋼板連接,并展開密封性檢查。再次,在孔內埋設護筒,保證坐標放樣達到精度的要求,并設置保護樁,深度超過1.5 倍樁徑,護筒頂部與平臺高度相差0.3m 左右。最后,在護筒周邊填充黏土,并埋設十字護樁的結構,通過砂漿或者混凝土加固[2]。
護筒埋設工作完成之后,即可進行鉆孔作業(yè),工作流程如下所示:首先,確定具體的樁孔中心,達到精度的要求,通過使用護樁檢查樁孔中心精度合格,且樁孔中心準確性達標,根據要求設置鉆架,在上部設置起吊滑輪線、沖擊錐中心、樁孔中心線,三者處于同一條垂線上,誤差在20mm 以內。其次,安裝鉆機,首次鉆入采取小沖程的方式,確保孔洞達到平順、圓滑的要求,防止存在位置偏移過大的情況,保證孔口的穩(wěn)定性。鉆進達到平穩(wěn)的狀態(tài)后,開始應用4~5m 的大沖程施工,不能超過6m。最后,鉆進環(huán)節(jié)要隨時進行排渣處理,保持泥漿的密度與黏度符合要求,同時要觀察地層變化的情況,及時取樣渣體進行檢測,確定地質條件,與剖面圖對比分析。
在成孔后及時檢查,包含孔深、孔徑、垂直度等,具體應做好如下工作:首先,應用鋼絲繩展開深度的測量,檢孔環(huán)節(jié)應用鋼尺校核,與設計方案對比分析。其次,通過井徑儀、探孔器等設備檢測直徑與垂直度參數,確保垂直度的偏差不超過1%。沖孔符合設計標準后,要將孔底的沉渣厚度控制在合理的范圍,確保結構承載性能合格,及時清孔是關鍵。
在此次工程中,清孔按照如下措施進行:其一,通過泥漿泵直接從平臺的樁孔插入,深入底部使用小沖程運動方式,預防發(fā)生鉆渣沉淀的問題。其二,泥漿泵抽取泥漿,泵入孔底,并將沉渣吸出,然后注入新的泥漿與清水,直到最后吸出的全部是新鮮泥漿為止。其三,清孔作業(yè)環(huán)節(jié)要保持泥漿的穩(wěn)定性,沉淀符合要求,并落實樁孔部位的檢查,確保成孔傾斜度符合設計標準,達到上述要求再下放鋼筋籠。
鋼筋籠下放選擇使用整體方式施工,臺座要滿足使用的要求,達到下放安全性標準,且周轉操作便捷,導管安裝與下放同時進行,具體工藝方案如下:首先,通過護筒頂部標高反算鋼筋籠頂標高,偏差范圍不超過±50mm。其次,固定鋼筋籠,使其中心線與護筒在同一鉛垂線上,并且鋼筋籠穩(wěn)定,防止?jié)仓r發(fā)生浮動的問題。再次,聲測管安裝與鋼筋籠同時進行。聲測管根據等邊三角形的方式分段安裝施工,保證聲測管達到平行要求,并且埋設到樁底。最后,聲測管連接效果合格,并且在頂部進行密封處理,防止存在雜物進入而影響工程質量的情況[3]。
在導管下放之前要進行水密承壓與接頭抗拉試驗檢測,在下放后立即開展二次清孔,此時應及時給護筒內補充泥漿,保護護筒內水頭,各項技術指標檢測合格后,將風管與吸泥彎頭撤掉,再進行混凝土的澆筑作業(yè)。
混凝土澆筑施工的質量是否合格,對于基礎結構性能產生直接影響,所以要嚴格落實澆筑環(huán)節(jié)的管控,各個工序都處于管控范圍內,灌注流程如下:首先,初次灌入混凝土要按照實際樁徑計算確定。灌注作業(yè)環(huán)節(jié),漏斗頸部設置一個隔水木球栓,下部設置隔水球,防止混凝土和泥水接觸而影響結構的質量。其次,首批灌注工作完成后,經檢測符合要求,每一次灌注前都必須檢測塌落度,且灌注環(huán)節(jié)保持內部泥漿超出水位2m 的結構。再次,灌注混凝土后立即測量出表面高度,精確計算導管埋入的深度,確保在埋入深度的2~6m 之間,在超出該范圍后,及時拆除導管。最后,要想使混凝土強度合格,在現場澆筑施工環(huán)節(jié)的頂面超出設計要求的1m 后,其他部位就要在承臺上拆除。灌注符合設計方案要求,立即停止施工,并拆除導管[4]。
按照我國的國家標準以及技術規(guī)范進行檢測,對于基樁實施100%樁身完整性的檢測,在混凝土齡期達到28d 后,即可應用超聲設備檢測樁體結構的質量。本文的樁體結構檢測結果見表2。
表2 樁基檢測結果
孔底沉渣對于樁體結構承載性能產生直接影響,有相應規(guī)范標準要求,水下灌注樁施工的沉渣厚度對端承樁控制在100mm 以內、摩擦樁300mm 以內,但是很多工程現場都難以達到上述要求,造成工程的質量不合格。經過分析發(fā)現,主要是因為泥漿的質量不合格所造成的,給鉆孔灌注樁的質量和性能造成負面的影響,尤其是比重與黏度,如果泥漿的黏稠度不足,攜渣能力就比較差;如果泥漿的黏稠度比較大,在灌入后就會在孔壁表面形成泥皮,這就使得樁徑尺寸縮小。因此,加強泥漿的比重、黏度控制極為重要,確保地層結構的穩(wěn)定性。而地下水位較高的情況下,極易產生坍塌的問題,可以適當增大比重與黏度,但是不能過大,將比重控制在1.1~1.2 之間、黏度在18~25s之間即可滿足施工的要求。鉆孔工作全部完成后,監(jiān)理人員立即展開監(jiān)督和檢查,落實現場施工管理和控制工作,并且持續(xù)給內部補充新鮮的泥漿,并將內部含砂量大、性能不足的泥漿及時置換出來。清孔工作時也要持續(xù)性補充新鮮的泥漿,如果通過正循環(huán)方式清孔,則應排出巖渣與泥土,合理地增加泥漿的比重和黏度,同時要降低清孔作業(yè)的速度。鉆孔工作結束后立即組織人員檢驗,保證各方面的尺寸符合要求[5]。
孔壁坍塌的問題也是比較常見的,其形成原因是復雜地質條件、鋼護筒沒有按照要求設置、泥漿黏度不合格、護壁質量不達標、孔口周邊的排水效果比較差、鋼筋籠下放時存在觸碰孔壁等情況。坍塌事故的發(fā)生影響力較大,如埋鉆、卡鉆等問題,所以必須對現場坍塌事故有所了解,并采取有效的處理措施。監(jiān)理人員首先進行現場地質條件的勘察,對于地層的情況有所掌握,預防發(fā)生惡性事故。其次組織專業(yè)技術人員對現場進行分析,并執(zhí)行設計方案開展鋼護筒埋設施工,確??卓谂潘Ч_標,在下放鋼筋籠時保持平穩(wěn)性,預防發(fā)生傾斜的問題。再次,特殊的地質條件下使用優(yōu)質沖洗液進行護壁處理,并通過正循環(huán)方式鉆進、反循環(huán)方式排渣處理,防止在不平衡的部位上發(fā)生坍塌的問題。最后,現場地層條件穩(wěn)定性不足的情況下,立即組織人員灌入混凝土,可以減少沉渣時間,從而達到樁身的質量合格。
擴徑、縮徑是因成孔環(huán)節(jié)存在不規(guī)則操作而引發(fā)的,多數都是不良地質條件造成的。擴孔通常是因為鉆頭振動較為嚴重、偏位或者孔壁坍塌而引發(fā)的,縮孔則是因為鉆頭磨損嚴重,焊接不到位、地層內部遇到有膨脹性的軟土、黏土所引發(fā)的。縮徑問題的發(fā)生,極易造成結構承載性能的不足,而擴徑則會造成項目施工成本的升高,所以必須選擇合理的應對措施處理。為了預防發(fā)生擴徑的問題,監(jiān)理人員要在施工前進行鉆機檢查,達到固定、平穩(wěn)的效果,且要檢查鉆進施工,避免出現鉆頭的擺動、偏位等問題。成孔環(huán)節(jié)要降低鉆進的速度,保持良好的護壁結構,并且選擇合適的泥漿比重,保證孔內水位符合要求。泥漿對于孔壁有足夠的壓力,成孔后及時清孔,組織人員及時展開灌注施工,縮短孔壁在小比重泥漿中浸泡的時間;要想預防發(fā)生縮徑問題,鉆孔前技術人員就要對現場進行地質勘查,確定是否存在遇水膨脹的不良地質條件,如果存在,則應及時進行泥漿護壁處理,并要進行鉆頭的校正處理,使其符合現場施工要求。
本文以某公路橋梁為案例展開分析,總結出橋梁基礎結構采用沖孔鉆孔灌注樁的施工工藝方案,并進行無損檢測處理,發(fā)現樁基結構的質量合格,得出如下結論:
第一,在鉆進成孔的環(huán)節(jié),考慮到地質條件的因素,分為小、中、大沖程鉆孔施工。同時,在該環(huán)節(jié)要及時排渣處理,保證泥漿的密度、黏度性能達到施工標準。
第二,在灌注混凝土環(huán)節(jié),泥漿指標極為關鍵,各項指標都會影響灌注的效果。在灌注混凝土之前進行二次清孔,防止發(fā)生沉淀層厚度過大的情況,否則會導致承載性能不合格。
第三,通過超聲波的方式進行檢查,確定樁體結構質量,發(fā)現整個樁體的性能合格,沒有嚴重的質量缺陷,符合設計與規(guī)范要求,完全達到橋梁的通行標準。