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        橋梁鉆孔灌注樁施工工藝及質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

        2022-03-26 10:33:38
        山東交通科技 2022年1期
        關(guān)鍵詞:測(cè)管鉆機(jī)灌注樁

        周 舟

        (湖南路橋建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,湖南 長(zhǎng)沙 414000)

        1 工程概況

        泉州至南寧高速公路桂林至柳州段改擴(kuò)建工程大端大橋工程全長(zhǎng)547 m,上構(gòu)為18×30 m 連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁,下構(gòu)采用樁基礎(chǔ)、肋板臺(tái)、柱式墩。橋址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造以泥質(zhì)砂巖為主,橋址區(qū)域穩(wěn)定性較好,兩端橋臺(tái)所處山體坡度較陡,強(qiáng)風(fēng)化砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育,基礎(chǔ)開挖注意邊坡防護(hù),防護(hù)不當(dāng)易造成滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。覆蓋層厚度一般小于4 m,多為可塑、硬塑狀黏土,局部混少量碎石、砂礫或卵石。本工程橋梁均采用樁基礎(chǔ),利用鉆孔灌注樁施工,橋臺(tái)樁徑 1.2 m,樁長(zhǎng) 40 m,持力層為 11-1層(粉砂層);14#、15#墩樁徑1.5 m,樁長(zhǎng)60 m,持力層為12-2 層(黏土),其余橋墩樁徑1.2 m,樁長(zhǎng)50 m,持力層為11-1(粉砂層)。橋梁部分共有鉆孔灌注樁476 根,樁徑為1 200 mm、樁長(zhǎng)為40 m的48 根,樁徑為1 200 mm、樁長(zhǎng)為50 m 的404 根,樁徑為1 500 mm、樁長(zhǎng)為60 m 的24 根。鉆孔樁主筋為22 mm 和25 mm,混凝土為C45 水下混凝土。

        2 鉆孔灌注樁施工工藝

        2.1 施工機(jī)械的選擇

        鉆孔灌注樁常用的施工機(jī)械分為三類:回旋鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)以及旋挖鉆機(jī)。其中,回旋鉆機(jī)適用于碎石土、砂土、黏性土、粉土等地層,可用于微風(fēng)化巖層施工,具有適用范圍廣、裝機(jī)功率大、輸出扭矩大、機(jī)動(dòng)靈活、功能多樣等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)綜合分析橋區(qū)地質(zhì)、水文等自然條件,最終決定采用回旋鉆機(jī)進(jìn)行成孔施工。其它施工輔助設(shè)備包括:履帶吊、挖掘機(jī)、動(dòng)力站、套管、反力叉等[1-5]。回旋鉆機(jī)主要由底盤、上車、搖管器、拔管動(dòng)力頭、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力裝置等組成。主要工作原理:將壓縮空氣經(jīng)氣水分離、油霧器、氣動(dòng)控制閥后轉(zhuǎn)化為機(jī)械能量,機(jī)械能量一部分用于鉆具的推進(jìn)或者提升,另一部分用于帶動(dòng)沖擊器運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)鑿巖動(dòng)作。

        2.2 施工工藝流程

        利用回旋鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工的施工工藝流程見圖1。(1)需要進(jìn)行施工準(zhǔn)備和樁位放線,主要是進(jìn)行場(chǎng)地平整,由于本工程施工輔助設(shè)備較多,因此,必須對(duì)施工通道和作業(yè)平面進(jìn)行充分考慮。同時(shí)為了保證樁基定位的準(zhǔn)確快捷,采用全站儀中的“十”字定位法來測(cè)定樁孔位置。(2)進(jìn)行鉆孔施工,鉆孔施工順序:設(shè)置護(hù)筒→安裝鉆機(jī)鉆進(jìn)→鉆挖結(jié)束,進(jìn)行第一次清孔→孔壁檢測(cè)→插入鋼筋籠→插入導(dǎo)管→進(jìn)行第二次清孔→灌注水下混凝土,拔出導(dǎo)管→將護(hù)筒拔出,見圖2。(3)完成鉆孔灌注樁施工后,還需要利用超聲波檢測(cè)儀等對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)[6-7]。

        圖1 鉆孔灌注樁施工工藝流程

        圖2 鉆孔施工順序

        2.3 關(guān)鍵施工技術(shù)

        鋼護(hù)筒制作與埋設(shè):鋼護(hù)筒需采用1 cm 厚的鋼板制作,且內(nèi)徑需比樁徑大0.2~0.4 m,護(hù)筒中心與樁孔中心偏差≤5 cm,傾斜度<1%;護(hù)筒埋設(shè)頂部高度需高出地面20~30 cm,當(dāng)鉆孔灌注樁內(nèi)存在比較明顯的承壓水時(shí),需要將護(hù)筒位置調(diào)整至承壓水位2 m 以上。

        2.3.1 鉆進(jìn)施工

        在鉆孔施工過程中,確?;匦@機(jī)頂部滑輪緣、鉆盤中心和樁孔中心三者處在同一鉛錘線上,偏差值≤2 cm;鉆進(jìn)時(shí),需要嚴(yán)格控制不同地層的鉆進(jìn)參數(shù),見表1。先輕壓、慢鉆,待正常鉆進(jìn)后再加大轉(zhuǎn)速和鉆壓,每鉆進(jìn)4~6 m,需要對(duì)鉆孔直徑和垂直度進(jìn)行檢查和記錄,并及時(shí)調(diào)整。

        表1 不同地層成孔鉆進(jìn)控制參數(shù)

        2.3.2 泥漿護(hù)壁

        采用原土造漿,泥漿循環(huán)系統(tǒng)主要由泥漿循環(huán)箱、泥漿循環(huán)槽和樁孔組成。泥漿箱分為3 個(gè)隔艙,泥漿箱與樁孔間由循環(huán)槽連通,保證泥漿正常循環(huán)不外溢,結(jié)構(gòu)示意見圖3。在初始鉆進(jìn)過程中,泥漿相對(duì)密度為1.05~1.10 g/cm3,黏度為17~19 Pa·s,含沙率≤3%;在正常鉆進(jìn)過程中,泥漿相對(duì)密度為1.04~1.09 g/cm3,黏度為17~22 Pa·s,含沙率≤3%。

        圖3 泥漿循環(huán)系統(tǒng)

        2.3.3 成孔及清孔

        在成孔過程中,應(yīng)注意不能超鉆,當(dāng)鉆離至設(shè)計(jì)標(biāo)高約1 m 時(shí),要放慢鉆進(jìn)速度,成孔之后要用超聲波檢孔器或者鋼筋檢孔器對(duì)成孔質(zhì)量(孔徑、孔形、傾斜度)進(jìn)行檢查,同時(shí)還應(yīng)該用測(cè)繩對(duì)孔深進(jìn)行檢查。第一次清孔利用鉆具直接進(jìn)行,第一次清孔后泥漿指標(biāo)要求:泥漿相對(duì)密度1.1~1.15 g/cm3,含砂率≤4%,泥漿黏度18~22 Pa·s;第二次清孔泥漿指標(biāo)要求:泥漿相對(duì)密度1.03~1.10 g/cm3,含砂率≤2%,泥漿黏度17~20 Pa·s。

        2.3.4 混凝土灌注

        采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土的灌注施工,導(dǎo)管為直徑300 mm 的絲扣式導(dǎo)管,壁厚3 mm,每節(jié)長(zhǎng)2.7~3.0 m,配1~2 節(jié)長(zhǎng)0.5~1.5 m 短管,導(dǎo)管底距孔底高度控制在0.3~0.5 m?;炷撂涠葢?yīng)控制在180~220 mm,每根樁灌注時(shí)間≥8 h,混凝土上升后,導(dǎo)管需逐節(jié)及時(shí)拆除,拆除時(shí)間≤15 min。

        3 樁基質(zhì)量無損檢測(cè)

        3.1 檢測(cè)方法

        鉆孔灌注樁樁基檢測(cè)方法包括靜載試驗(yàn)、鉆孔取芯、聲波透射以及低應(yīng)變法等方法[8-10]。為滿足樁基施工全過程的檢測(cè)要求,本橋所有樁基設(shè)置超聲波聲測(cè)管,樁徑1.2 m 的樁基均設(shè)置3 根(鋼管)57×3.5 的聲測(cè)管,聲測(cè)管沿樁長(zhǎng)通長(zhǎng)布置,頂部高出樁頂1 m,聲測(cè)管埋設(shè)方式見圖4。

        圖4 聲測(cè)管埋設(shè)方式

        聲測(cè)管在鋼筋籠加工過程中安裝,按設(shè)計(jì)要求用加強(qiáng)筋固定,鋼筋籠分段吊裝過程中,聲測(cè)管必須對(duì)正,用70×5(鋼)管節(jié)連接,鋼管底部應(yīng)封口,以免混凝土漏入。安裝聲測(cè)管時(shí)每個(gè)接頭必須焊好用膠帶封嚴(yán)密合,聲測(cè)管頂擬用橡膠帽或橡膠塞代替鋼片進(jìn)行封閉,防止灌注混凝土?xí)r進(jìn)入聲測(cè)管內(nèi),樁基無法檢測(cè)。

        3.2 檢測(cè)裝置參數(shù)

        超聲波檢測(cè)裝置主要由探頭(主頻為25~50 kHz,長(zhǎng)度為20 cm,前置放大器頻帶范圍為5~50 kHz)、超聲儀(脈沖電壓250~1 000 V,頻帶寬度5~50 kHz,增益>100 db,衰減器頻率為1 db,測(cè)時(shí)范圍>2 000 us)、探頭升降系統(tǒng)、聲測(cè)管等四部分組成。

        3.3 檢測(cè)結(jié)果

        混凝土灌注施工完成并養(yǎng)護(hù)28 d 后,現(xiàn)場(chǎng)抽取50 根鉆孔灌注樁進(jìn)行超聲波透射檢測(cè),根據(jù)波形、波速、頻率、波幅4 個(gè)參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)定,檢測(cè)結(jié)果用優(yōu)秀、合格、較差以及不合格四種評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行描述,見表2。從表2 可知:在50 根抽檢樁中,質(zhì)量達(dá)到優(yōu)秀的為36 根,占比為72%;合格樁基數(shù)量為13 根,占比為26%;較差質(zhì)量的樁基數(shù)量為1 根,占比為2%;不合格樁基數(shù)量為0 根。從超聲波檢測(cè)結(jié)果來講,所有檢測(cè)樁基均滿足《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ106—2014)中相關(guān)要求,表明鉆孔灌注樁工程施工質(zhì)量控制科學(xué)合理。

        表2 樁基超聲波檢測(cè)結(jié)果

        4 結(jié)語

        從施工機(jī)械選擇、施工工藝流程以及關(guān)鍵施工技術(shù)等方面對(duì)灌注樁的施工質(zhì)量控制進(jìn)行了探討,同時(shí)基于超聲波透射法,對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果表明:所有檢測(cè)樁基質(zhì)量均滿足《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ106—2014)要求,優(yōu)秀樁基數(shù)量占比達(dá)到了72%。

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