靜態(tài)破碎劑破除橋梁鉆孔樁樁頭施工技術(shù)

朱長(zhǎng)亮　李艷博　李小雪　裘　鷹

摘要：針對(duì)西漢高速公路XH-48標(biāo)橋梁樁基多，直徑大，超灌多，工期緊，樁頭破除難的特點(diǎn)，采用靜態(tài)破碎劑在破除橋梁鉆孔樁樁頭，具有工藝簡(jiǎn)易、可控制性強(qiáng)、速度快、無污染、節(jié)約成本等特點(diǎn)，使用效果顯著。

關(guān)鍵詞：靜態(tài)破碎劑；樁頭施工技術(shù)；橋梁鉆孔樁

中圖分類號(hào)：TV746文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-1145(2009)06-0117-02

隨著我國公路及鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的不斷發(fā)展，橋梁工程越來越多，鉆孔灌注樁被廣泛地應(yīng)用于橋梁工程中，而橋梁的鉆孔樁具有直徑大，超灌多的特點(diǎn)；因此，這種大直徑樁基的樁頭破除一直是一個(gè)難題?，F(xiàn)在工程施工中，基本還一直采用傳統(tǒng)的人工破除或人工輔助小型機(jī)械破除，耗費(fèi)大量的人力物力，而且速度很慢，和現(xiàn)在的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目所要求的高效施工速度不相匹配。因而發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新一種簡(jiǎn)易、快速、節(jié)約的破除樁頭施工技術(shù)就尤為必要!

一、概述

陜西西安至漢中高速公路XH-48標(biāo)，全標(biāo)段共2.2kM，共設(shè)計(jì)了一座特大橋，三座大橋，基礎(chǔ)采用群樁加承臺(tái)結(jié)構(gòu)，全標(biāo)段共有鉆孔樁570根，樁基直徑分別為1.5m、2.0m兩種。因?yàn)槲鳚h高速公路建設(shè)工期很短，樁基數(shù)量多，直徑很大，采用人工輔助小型機(jī)械破除，速度很慢，不能滿足工期的需要，成本相對(duì)很高。因此通過多次的論證和試驗(yàn)，并充分地考慮成本因素，決定采用靜態(tài)破碎劑破除樁頭。

二、技術(shù)原理

靜態(tài)破碎劑是一種含有鉬、鎂、鈣、鈦等元素的無機(jī)鹽粉末，使用時(shí)，和水按一定的比例調(diào)成流動(dòng)狀漿體，直接灌人鉆孔中，經(jīng)水化反應(yīng)，使晶體變形，隨時(shí)間的增長(zhǎng)產(chǎn)生巨大膨脹壓力(徑向壓應(yīng)力和環(huán)向拉應(yīng)力)，緩慢地、靜靜地施加給孔壁，經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到最大值，將樁體混凝土破碎。

三、施工參數(shù)的選擇

(一)靜態(tài)破碎劑的參數(shù)介紹

靜態(tài)破碎劑是安全的、高效的、可控的、無聲破碎劑，可應(yīng)用在礦山開采、巖石破碎、切割和混凝土構(gòu)筑物之破碎或拆除。是一種無公害環(huán)保產(chǎn)品，使用中具有無聲、無振動(dòng)、無飛石、無毒氣、無粉塵、無沖擊波的特點(diǎn)。

而通常靜態(tài)破碎劑的膨脹壓力可達(dá)30－50MPa，適宜使用溫度10℃－25％，最低使用溫度為0℃，脹裂時(shí)間2—4小時(shí)。一般被解體的混凝土均屬脆性材料，脆性材料的抗壓強(qiáng)度大，抗拉強(qiáng)度小，其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度?；炷恋目估瓘?qiáng)度約1.5～3.0MPa，所以，合理的破碎設(shè)計(jì)(裝藥量、孔徑、孔深和孔間距的確定)是完全能夠使孔眼周圍的介質(zhì)受到充分破壞的。而且，靜態(tài)破碎劑不是像爆破那樣，瞬間破壞，因此不會(huì)對(duì)樁頭產(chǎn)生振動(dòng)及其他破壞；又因其施力緩慢持續(xù)，只要孔眼約束繼續(xù)存在，破碎劑就有持續(xù)產(chǎn)生或殘留一定程度的膨脹壓力的性質(zhì)，因而能繼續(xù)增大或產(chǎn)生新的裂縫，達(dá)到破碎的最佳效果。

經(jīng)測(cè)定，在溫度為20℃、水與破碎劑之比為0.3：1時(shí)，其體積將自由膨脹四倍。

(二)樁體鉆孔設(shè)計(jì)

根據(jù)產(chǎn)品特性，選擇合適的施工技術(shù)參數(shù)。(見表1)

在布孔方案的選擇上，因?yàn)閷?duì)樁頭不能產(chǎn)生破壞。就需要對(duì)有效樁身進(jìn)行充分的保護(hù)，而靜態(tài)破碎時(shí)，一般選用豎向布孔，但問題是，豎向布孔施工時(shí)裝藥簡(jiǎn)單，但是會(huì)使有效樁頂部分混凝土產(chǎn)生劈裂，鋼筋保護(hù)層脫落，從而質(zhì)量。

所以布孔為了盡量減少了靜態(tài)破碎劑膨脹時(shí)，在豎向?qū)扼w混凝土產(chǎn)生剪裂效應(yīng)，布孔方案摒棄豎向布孔方案，采用了沿樁身兩個(gè)方向呈梅花狀水平布孔方法，這樣，因?yàn)樾杵瞥龝r(shí)的樁頭裸露，孔壁膨脹應(yīng)力施加受力者為上部，不會(huì)破壞有效樁基部份。如圖1所示：

(三)配合比選擇

市場(chǎng)上不同的靜態(tài)破碎劑適宜使用溫度也不同，現(xiàn)給出幾種市場(chǎng)上常見的型號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)可視溫度選用，可達(dá)到最好效果(見表2)。

本項(xiàng)目根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，選用LW-Ⅱ型，調(diào)制三種配比并在同標(biāo)號(hào)砼中試驗(yàn)，并分別進(jìn)行測(cè)試，供選用(見表3)。

考慮到水化反應(yīng)的速度和樁身砼的強(qiáng)度以及對(duì)樁體最外側(cè)砼的劈裂程度及采用的水平孔無法采用漿體狀。采用可塑性的軟體，選用配比為0.25：1(水：破碎劑)。

四、施工方法

(一)樁頭剝離

開挖好基坑后，采用人工剝離樁周邊的邊，使需破除的部分充分外露。

(二)樁身鉆孔

選擇樁體四周進(jìn)行鉆孔，鉆孔機(jī)械采用手持式風(fēng)鉆鉆孔，鉆孔深度可貫穿樁體的另一面，也可不貫穿，但是每個(gè)孔深度應(yīng)該超過貫穿孔長(zhǎng)的1／2，孔深最淺不得小于300mm，然后清水沖洗，充分清理干凈，并保持干燥。

為了防止靜態(tài)破碎劑在樁頭部分會(huì)產(chǎn)生輕微的表層劈裂，使樁頭部分鋼筋保護(hù)層剝落，所以鉆孔時(shí)，在有效樁頂以上10em范圍內(nèi)應(yīng)不鉆孔。

(三)裝藥

按選擇定的配合比進(jìn)行拌料，采用人工拌和，每次混料不大于5公斤，可將藥劑加水(水約為藥重的25％)和成軟面團(tuán)狀，將其搓成藥條用鐵棍送人孔底并搗實(shí)。嚴(yán)禁一次裝藥太多而搗不實(shí)。

(四)封孔

對(duì)本方法，裝滿后，采用木楔或其他東西封孔即可。

(五)檢查

當(dāng)靜態(tài)破碎劑和水發(fā)生反應(yīng)結(jié)晶后，隨時(shí)間的增長(zhǎng)產(chǎn)生巨大膨脹壓力(徑向壓應(yīng)力和環(huán)向拉應(yīng)力)，緩慢地、靜靜地施加給孔壁，經(jīng)過一段時(shí)間后達(dá)到最大值，將樁體混凝土破碎。這時(shí)要進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)效果不好或局部未破碎時(shí)，可清理破塊，重復(fù)進(jìn)行以上步驟。

五、效果檢查

采用靜態(tài)破碎劑破碎樁頭，在裝藥后2－4小時(shí)后，檢查效果，需破除的樁頭產(chǎn)生裂隙，人工清除后檢查，采用此種方案破碎的混凝土塊狀直徑不大于30cm，碎塊基本均勻，易于清除，具體破壞形狀如圖2：

如圖2所示，經(jīng)過先期對(duì)約30根樁進(jìn)行試驗(yàn)破碎后檢查，按上述方案進(jìn)行實(shí)施，樁體基本上沿上述曲線破壞，碎塊呈方形，樁頭設(shè)計(jì)標(biāo)高10cm范圍內(nèi)因預(yù)先未鉆孔，而且向下周圍存在土體的約束，靜態(tài)破碎劑膨脹破壞時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生向下的膨脹擠壓力，樁頭10cm范圍未產(chǎn)生豎向劈裂，鋼筋保護(hù)層良好，通過樁基小應(yīng)變檢測(cè)，有效樁基質(zhì)量完全符合要求。

六、技術(shù)安全措施

1、靜態(tài)破碎劑拌制時(shí)，加水混藥的量應(yīng)少混、勤混，混好的藥劑應(yīng)立即裝入孔內(nèi)，放置時(shí)間不得超過10分鐘，否則破碎效果將下降；如果在施工過程中發(fā)現(xiàn)藥劑如結(jié)晶成塊狀物，嚴(yán)禁勉強(qiáng)裝入孔中或二次加水混稀裝孔，否則易產(chǎn)生噴孔傷人或脹裂不開事故。

2、為安全起見，裝填產(chǎn)品一半孔時(shí)，續(xù)裝后一半孔的時(shí)間間隔不得超過15分鐘，炎熱夏季不得超過5分鐘?；旌玫乃幦绨l(fā)現(xiàn)藥溫超過45℃，應(yīng)廢棄掉，不許再裝入孔內(nèi)，以免發(fā)生噴孔事故。

3、靜態(tài)破碎劑有一定的腐蝕性，工人在配料、拌制和裝孔時(shí)。應(yīng)配戴橡膠手套；裝孔時(shí)和檢查時(shí)應(yīng)配戴防護(hù)眼鏡，防止噴孔，做到預(yù)防在先。施工工人從開始裝藥直到被破碎物開裂，不得對(duì)孔內(nèi)直視，以防萬一發(fā)生噴口傷害眼睛。

4、如果在施工過程中，孔眼內(nèi)發(fā)現(xiàn)滲有積水，必須等水干燥后方可裝藥。裝好藥的炮孔立即進(jìn)行封堵，嚴(yán)禁雨澆水浸。

5、如果施工中，藥劑不慎進(jìn)入眼睛，應(yīng)立即用自來水沖洗，然后立即進(jìn)醫(yī)院診治。

七、結(jié)語

本工程采用靜態(tài)破碎劑破碎樁頭，具有工藝簡(jiǎn)易、可控制性強(qiáng)、速度快、無污染、節(jié)約成本等特點(diǎn)，使用效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益良好，今后，可推廣至同類型工程中應(yīng)用，也可推廣至公路施工舊橋拆除；市政工程，以及需靜態(tài)爆破的工程中應(yīng)用，具有很廣闊的推廣前景。