周 靜
(太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院城建系,山西 太原 030027)
城市快速路可緩解交通壓力、減少擁堵[1],而在建設(shè)過程中需要新建大量橋梁,橋梁基礎(chǔ)承載能力關(guān)系到橋梁工程的整體性能。為提高基礎(chǔ)承載能力[2-3],很多高架橋采用深孔樁基礎(chǔ),其施工質(zhì)量對工程施工與運(yùn)營安全至關(guān)重要。在高架橋深孔樁基礎(chǔ)施工過程中,要做好施工準(zhǔn)備工作,合理調(diào)配人員和機(jī)械[4-6],保證各個工序的順利進(jìn)行,做好測量放樣工作,準(zhǔn)確確定樁位。只有在高架橋深孔樁基礎(chǔ)施工全過程做好質(zhì)量控制[7-8],才能防止產(chǎn)生質(zhì)量隱患,尤其是防止出現(xiàn)斷樁等質(zhì)量問題。本文以某城市快速路施工為研究背景,全方面介紹深孔樁基礎(chǔ)的施工技術(shù),總結(jié)各主要工序施工要點(diǎn),并針對常見質(zhì)量問題提出解決措施。
某城市快速路線路全長5.6km,設(shè)計(jì)道路全寬為60m。沿線分布有多處高架橋,其中3#高架橋橋面設(shè)計(jì)寬度為25.5m,樁基礎(chǔ)采用深孔鉆孔灌注樁。該橋梁共10聯(lián),總長度為1.1km,其中主跨最大跨度為50m,總造價為約1.8億元。3#高架橋所處施工區(qū)域地表以下分布有淤泥質(zhì)黏土、粉土、粉細(xì)砂等土層,下伏基巖為花崗巖,含水量較高,地基承載力嚴(yán)重不足,屬不良地質(zhì)路段。3#高架橋深孔鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)樁徑為1.5m,樁長為55~68m之間,樁基礎(chǔ)施工難度大、工程量大、造價高。為保證深孔鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量,在借鑒以往深孔樁施工經(jīng)驗(yàn)的前提下,結(jié)合該工程工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和其他施工條件,制定施工方案。
高架橋深孔樁正式施工前,按照施工要求做好人員、機(jī)械調(diào)配和原材料檢驗(yàn)與進(jìn)場等工作。該工程所選用的鉆機(jī)為車載反循環(huán)鉆機(jī),共配置12臺鉆機(jī),成孔耗時約為10h,綜合單價約200元/m,自帶發(fā)電機(jī)。鉆孔過程中所產(chǎn)生的泥漿排入道路兩側(cè)設(shè)計(jì)綠化帶位置晾曬,以降低外運(yùn)成本。為保證深孔樁按期完工,計(jì)劃進(jìn)場2支施工隊(duì)伍,按平均每2d完成1根樁的速度,計(jì)劃2個月內(nèi)完成樁基礎(chǔ)施工。施工人員主要包括鉆孔機(jī)械操作人員、鋼筋加工人員、混凝土澆筑和其他現(xiàn)場施工人員,在保證按期完工的前提下確定調(diào)配人數(shù)?;炷敛捎蒙唐坊炷粒x擇市場上有資質(zhì)的、可提供生產(chǎn)合格證的廠家生產(chǎn)的混凝土,并對進(jìn)場混凝土取樣做試件確定施工質(zhì)量。
因樁孔位置為軟土地基,地基土自穩(wěn)能力差,且樁基礎(chǔ)深度大,成孔時間長,因此護(hù)壁泥漿的質(zhì)量直接關(guān)系到成孔的質(zhì)量。該工程選擇護(hù)壁效果較好的優(yōu)質(zhì)泥漿,泥漿主要成分包括纖維素、膨潤土、工業(yè)堿等材料。這種泥漿護(hù)壁效果好,觸變性能佳[9-10],能夠保證樁壁穩(wěn)定,提高鉆孔速度,降低擴(kuò)孔率。根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況確定泥漿各材料的配比,該工程各土層物理力學(xué)參數(shù)見表1所示。
表1 各土層物理力學(xué)參數(shù)
對不同地質(zhì)條件的樁孔位置,采用不同配合比的泥漿,以保證護(hù)壁效果。施工過程中可通過聲波透射法來檢測樁基礎(chǔ)的完整性,也可用來評價泥漿護(hù)壁效果。結(jié)合施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件,該工程制定了6種不同的泥漿配合比,通過調(diào)整各類添加劑的比例得出最佳配合比,并分析不同配合比樁基礎(chǔ)的完整性,分析結(jié)果見表2所示。
表2 不同泥漿配合比與樁基礎(chǔ)完整性分析
由表2可知,膨潤土含量在7.0%~8.0%時,Ⅰ類樁基礎(chǔ)所占的比例較高,因此確定3個膨潤土的最佳比例分別為7.0%、7.5%、8.0%,工業(yè)堿和羧甲基纖維素的含量分別按不少于0.4%和0.07%控制。
泥漿各種原材料的放入順序?yàn)橄确湃胨跀嚢柽^程中放入膨潤土,待攪拌均勻,膨潤土完全溶解后依次放入羧甲基纖維素和工業(yè)堿。對泥漿的主要性能指標(biāo)進(jìn)行抽檢,檢測指標(biāo)及要求見表3所示。
表3 泥漿主要技術(shù)性能指標(biāo)與要求
正常施工中,每隔3h或地層發(fā)生變化時對上述指標(biāo)檢測一次。泥漿池主要布置在道路中央和兩側(cè)設(shè)計(jì)綠化帶位置,泥漿池長度為20m,寬度為6m。儲水池設(shè)置在道路紅線之外,鉆渣晾曬后挖出外運(yùn)。
2.3.1 鉆機(jī)檢查與就位
泥漿制備完成,注滿護(hù)筒后開始鉆孔,鉆孔前全面檢查鉆機(jī)鉆頭、鉆盤等主要部件的工作情況,確保鉆機(jī)處于良好的工作狀態(tài)。鉆機(jī)就位后鉆桿中心、鉆頭中心和樁孔中心應(yīng)重合,并檢查確保鉆盤水平。鉆機(jī)應(yīng)固定在穩(wěn)固的地面上,防止鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)移位。各鉆機(jī)之間留出足夠的距離,防止施工過程中互相干擾。
2.3.2 泥漿控制
鉆孔過程中對泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行抽檢,根據(jù)地層條件調(diào)整泥漿配合比,調(diào)整鉆孔速度。在鉆孔過程中能夠保持樁周濕潤,使泥漿能夠均勻覆蓋樁壁,起到較好的護(hù)壁效果。鉆孔過程中應(yīng)保證水頭壓力,按高出地下水位1.5~2.0m以上控制,以防止塌孔。
2.3.3 清孔
樁孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,立即對樁孔質(zhì)量進(jìn)行檢測,確保樁徑、深度和傾斜度等指標(biāo)滿足要求。另外,還需要對泥漿比重和樁底沉渣厚度進(jìn)行檢測,如樁底沉渣厚度超過20cm,應(yīng)利用反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行清孔。
2.3.4 作業(yè)記錄與檢查驗(yàn)收
在鉆孔過程中做好記錄,對地層變化、鉆進(jìn)深度等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,與現(xiàn)場勘察結(jié)果進(jìn)行對比,確定地質(zhì)條件與設(shè)計(jì)圖紙是否一致。成孔后現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行自檢,并報監(jiān)理人員進(jìn)行抽檢,合格后方可進(jìn)行鋼筋籠安裝施工。
2.4.1 鋼筋檢驗(yàn)
進(jìn)場鋼筋必須從有資質(zhì)的廠家購買,并附帶合格證和質(zhì)量檢驗(yàn)報告。施工企業(yè)按比例對鋼筋進(jìn)行抽檢,進(jìn)行抗拉、抗彎試驗(yàn)等,檢測鋼筋的規(guī)格和質(zhì)量,檢驗(yàn)合格方可使用。
2.4.2 鋼筋籠制作
該工程鋼筋籠制作采用滾焊機(jī)成型工藝,成型速度快、質(zhì)量好,可減少施工人員,降低人力成本。按照圖紙給定的主筋、箍筋間距進(jìn)行安裝,不得超過允許值,嚴(yán)格控制焊縫長度和焊縫質(zhì)量。
2.4.3 鋼筋籠運(yùn)輸
鋼筋籠加工完成后應(yīng)存放在平整的場地上,并做好防潮防雨措施,防止生銹腐蝕。采用炮車運(yùn)輸鋼筋籠,為防止鋼筋籠掉落或移位,在其底部墊橡膠輪胎。另外,為了防止運(yùn)輸過程中鋼筋籠變形,在鋼筋籠內(nèi)部加設(shè)支撐。
2.4.4 鋼筋籠安裝
安裝鋼筋籠前首先進(jìn)行驗(yàn)孔,如發(fā)現(xiàn)有縮徑和塌孔現(xiàn)象,應(yīng)及時處理,合格后方可進(jìn)行鋼筋籠安裝。第一次清孔后,將鋼筋籠吊裝入孔,吊裝過程中防止鋼筋籠變形,通常采用兩點(diǎn)吊方式。鋼筋籠入孔應(yīng)勻速緩慢,盡量避免碰撞孔壁。鋼筋籠下落到設(shè)計(jì)高度后進(jìn)行校正和固定,校正位置準(zhǔn)確后進(jìn)行固定,并采取措施防止鋼筋籠在澆筑混凝土過程中產(chǎn)生上浮。
2.4.5 安裝聲測管
該工程采用超聲波檢測深孔樁基礎(chǔ)的完整性,每根樁設(shè)置3根聲測管。聲測管固定在鋼筋籠主筋上,自上而下每2m綁扎一道,3根聲測管采用正三角形布置,每兩根之間的夾角為120°。聲測管安裝完成后應(yīng)進(jìn)行注水操作,以防止?jié)仓炷習(xí)r被壓扁。
該工程樁基礎(chǔ)深度大,為防止變形,所選的導(dǎo)管壁厚為10mm,管徑為300mm。為提高接口位置的穩(wěn)定性,采用加長螺絲接口。導(dǎo)管分為底管、頂管和中間管節(jié),其中底管長度為4m,頂管長度為1m,中間加長管節(jié)長度為2.5m。正式施工前對導(dǎo)管性能進(jìn)行檢驗(yàn),按照1.3倍水壓測試導(dǎo)管的氣密性,以加壓后不漏水為合格。為保證密封,導(dǎo)管安放時中間安放密封圈,導(dǎo)管自樁孔中心下放,下放過程中盡量避免觸碰鋼筋籠和孔壁。導(dǎo)管安裝完成后,進(jìn)行二次清孔,通過泥漿泵向樁孔內(nèi)注入高壓水,排出孔底沉渣,清孔后沉渣厚度不得超過5cm。
該工程選用商品混凝土,混凝土進(jìn)場后檢測坍落度,檢測結(jié)果均在18~22cm范圍內(nèi),滿足要求。在導(dǎo)管上端安裝大漏斗,混凝土攪拌車將混凝土卸到漏斗內(nèi),裝滿漏斗后開始澆筑混凝土,混凝土應(yīng)封住導(dǎo)管底部。為延長混凝土初凝時間,可按比例適量加入緩凝劑。當(dāng)導(dǎo)管底部埋入混凝土深度達(dá)到6m時,應(yīng)沿垂直方向緩慢提升導(dǎo)管,提升高度不小于2m。在灌注混凝土過程中做好記錄,通過混凝土用量計(jì)算導(dǎo)管埋入深度,及時提升導(dǎo)管?;炷翝仓坏弥型局袛?,必須連續(xù)施工,以防止斷樁。
在深孔樁基礎(chǔ)施工過程中,應(yīng)做好質(zhì)量監(jiān)控,注意以下幾個方面:
(1)通過測量放樣準(zhǔn)確確定樁位,采用十字交叉等距定量控制法埋設(shè)護(hù)樁,防止樁孔位置偏移。
(2)嚴(yán)格控制混凝土配合比,嚴(yán)格檢測坍落度,樁頂混凝土澆筑應(yīng)高出樁頂不少于50~100cm,以保證樁基礎(chǔ)頂部成型質(zhì)量,成型后破除樁頭。
(3)相鄰樁基礎(chǔ)間距小于5m時,應(yīng)在混凝土澆筑24h以后方可進(jìn)行相鄰樁鉆孔作業(yè),并保證鉆孔的連續(xù)性。
(4)清孔時孔內(nèi)水位應(yīng)高出地下水位1.5~2.0m,以防止出現(xiàn)塌孔,清孔后4h內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑,否則應(yīng)重新清孔。
(5)鋼筋籠必須焊接牢固,其頂面必須采取防上浮加固措施,較長的鋼筋籠也可分段入孔,但必須保證連接位置焊接牢固。
(6)混凝土澆筑過程中,導(dǎo)管出料口應(yīng)埋入混凝土2~6m,并在澆筑過程中及時拔管,以防止?jié)仓^程中混入沉渣。
本文以實(shí)際快速路高架橋深孔樁施工工程案例為依托,根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)條件,確定樁長和樁徑等設(shè)計(jì)參數(shù),并作為制備泥漿的主要參考依據(jù)。從施工機(jī)械和人員選配、施工材料的檢驗(yàn)等方面闡述了施工準(zhǔn)備工作;從鉆機(jī)檢查與就位、泥漿控制、清孔、作業(yè)記錄與檢查驗(yàn)收等方面總結(jié)了樁基成孔的施工要點(diǎn);從鋼筋檢驗(yàn),鋼筋籠的制作、運(yùn)輸與安裝等方面總結(jié)了鋼筋籠施工要點(diǎn);并總結(jié)了導(dǎo)管安裝、混凝土澆筑的施工技術(shù)要點(diǎn),進(jìn)一步分析了高架橋深孔樁基礎(chǔ)施工注意事項(xiàng)。相關(guān)成果能有效保證高架橋深孔樁施工質(zhì)量,為類似工程積累了值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)。