樁基施工小結

任立濤

北京首都機場擴建交通工程項目部所承包的橋梁工程全長5 km多,是為新建T3航站樓配套的交通項目。我部施工的樁基有546根,樁徑為1.5 m,平均樁長40 m,為端承摩擦樁,水下灌注樁。地表平坦,土質為砂質黏土,下部基本為細砂層與黏土層間布,無卵石層,地下水位在-9 m。施工采用旋挖成孔,泥漿護壁,混凝土采用商品混凝土,加緩凝劑。

1 場地準備

由于施工場地為旱地,主施工場地位于北京城建與中建八局之間,相互干擾較大;場地狹小,地下管線多而復雜,位置不明,埋深多在0.7 m～2.5 m;表層土多為回填土,松散不密實。對此,我們采取以下措施:1)專人負責協調,提前協調,把協調放在首位。2)在每個樁基位置,用人工挖深坑2 m～3 m,確定下無管線,方可開鉆施工。3)樁基施工采用泥漿護壁,必須提前做好排水,防止現場泥漿亂流。4)挖出泥渣,及時清理,保證施工場地的整潔。但是,由于場地狹小,使得有幾個泥漿池不得不放在橋區范圍內,為以后的路基及現澆箱梁的“滿堂紅”支架法施工埋下隱患,后期施工又花人力物力對泥漿池進行換填處理。

2 放線及下護筒

旋挖成孔泥漿護壁的施工方法要求,施工時必須采取先低后高,先里后外的施工順序。樁位放線定位以后,引“十字”護樁,為下護筒做好準備。

護筒有固定樁位,引導鉆頭方向,隔離地面水免其流入樁孔,保護孔口不坍塌,并保證孔內泥漿水位高出地下水位一定高度,形成靜水壓力,保證孔壁免于坍塌等作用。

護筒采用鋼板,用6 mm厚鋼板卷制。采用筒內除土,輔以壓重,錘擊方式入土。護筒頂端必須高出地下水位1.5 m～2 m,保證有足夠的靜水壓力,才能保護孔壁。由于實際地下水位較低,而且地表為砂質黏土,我們只要求護筒長度不小于2 m,以保護孔口不坍塌;護筒頂高出地面30 cm,防止雜物及地面水進入孔內。護筒內徑應比樁徑稍大20 cm～30 cm為宜,過小,埋設不方便;過大,使鉆孔樁更容易偏位。

護筒埋置完畢后,利用所引“十字”護樁,檢查護筒偏位,若偏位在50 mm范圍內為合格,否則,必須重新埋置(見圖1)。

3 鉆進

護筒埋置完畢后,注入泥漿,即可開始鉆進。鉆孔泥漿由水、黏土(或膨潤土)和添加劑組成。在鉆孔中,由于泥漿相對密度大于水的相對密度,故護筒內同樣高的水頭,泥漿的靜水壓力比水大。由于靜水壓力的作用,泥漿可作用在樁孔壁形成一層泥皮,阻隔孔內外滲流,保護孔壁免于坍塌。

對于泥漿,施工主要控制其相對密度及含砂率。泥漿相對密度增大時,在鉆進中對孔壁的側壓力也相應增大,孔壁也趨穩定,然而,相對密度過大的泥漿,失水量亦加大,孔壁的泥皮也會增厚,這樣,就增加了泥漿原料的消耗,而且會給清孔及混凝土的灌注造成困難。含砂率是指泥漿內所含砂和黏土顆粒的百分比。根據機場工地砂土層厚的地質情況,采用高質量泥漿液。

泥漿配制時水和膨潤土通常按照100∶8的比例,純堿在0.2%～0.4%,CMC在0.1%以下。

采用旋挖鉆機一次性成孔,鉆桿為伸縮式鉆頭,鉆頭直徑為樁位直徑,鉆頭為筒式活門掏渣筒,鉆進時鉆頭對準樁位中心,液壓裝置加壓,旋轉鉆進,操作室內顯示進尺深度及鉆頭位置,掏渣筒掏滿后提出卸渣,如此反復鉆進、卸渣,直至成孔。

鉆進是在護壁泥漿的保護下鉆進;另外,因旋挖鉆機結構及性能決定,鉆斗鉆進時,每個孔要上下往復作業。這兩個特點決定如何保證護壁泥漿的管理,是施工作業的關鍵。我們在實際施工中特別注意兩點:1)確保水頭能產生足夠的靜水壓力。2)嚴格控制鉆斗在孔內的升降速度。

4 清孔、終孔檢查及鋼筋籠就位

鉆進到位后,清孔采用平底筒鉆正轉并下放至孔底,反轉關閉鉆頭斗門并靜置6 min,緩慢提出鉆頭,反復操作2次～3次,可達到設計沉渣標準。

成孔后,立即使用測繩錘球測孔深h1,垂直度與孔徑檢查采用與樁徑相同的鋼筋籠孔規,孔規長度為樁徑的3倍～4倍,以孔規能順利下至孔底為合格,即可起吊就位鋼筋籠。鋼筋籠就位完畢后,再用測繩錘球測量孔深 h2,若(h1-h2)＞50 cm,表示沉渣已經超過要求,可把旋挖鉆斗換成小孔徑掏渣鉆斗進行掏渣,然后安裝水下混凝土澆筑的導管。注意不得用加深孔深來代替清孔。導管安裝完畢后,再次測孔深 h3,若(h1-h3)＜50 cm,即可進行水下混凝土的灌注;若(h1-h3)＞50 cm,可用大功率的水泵,利用導管進行循環,把沉渣懸浮于泥漿中,然后進行水下混凝土的澆筑,但是這種情況,在澆筑過程中一定要注意埋管長度,以免把沉渣當成混凝土,拔脫導管,造成斷樁。

鋼筋籠骨架在加工場分成上下兩節制作,每節長度不超過 24 m(受起吊能力限制)。鋼筋連接時,采用機械直螺紋連接,對下節鋼筋的端頭(與上節鋼筋連接的那一端)多滾壓一個絲頭長度,兩節骨架連接時,先把套筒向下擰,待鋼筋籠對齊后再向上擰緊。為確保鋼筋籠能上下對齊,要求在加工場要整體加工焊接成型,再分成兩節,并做好匹配和對正標記(見圖2)。

鋼筋籠進入孔口后,應將其扶正徐徐下降,嚴禁擺動碰撞孔壁。鋼筋籠骨架上端定位,是由測定的孔口標高來計算定位筋長度,并核對無誤后再焊接定位,然后在定位鋼筋的頂吊圈下插入兩根平行工字鋼將定位筋支托于護筒頂端,兩根工字鋼的凈距應大于導管外徑30 cm。

5 灌注水下混凝土

混凝土采用商品混凝土,混凝土輸送車運送,吊車配合灌注混凝土。對首批混凝土的最小儲量進行驗證。

商品混凝土罐車每車最小容量為8 m3,完全滿足水下灌注樁對首批混凝土的容量要求。

水下混凝土的灌注,關鍵是探測及導管埋深的控制。

探測采用測深錘法深探測及取樣盒法淺探測。測深錘法即為用質輕,遇水不伸縮的測繩或尼龍皮尺系一圓錐形重錘,吊入孔中,使其通過泥漿沉淀層而停留在混凝土表面,根據測繩所系重錘的沉入深度作為混凝土的灌注深度。灌注接近結束時,泥渣沉淀增厚,泥漿的相對密度、粘度、靜切力增加,僅靠測深錘不易測準,可用取樣盒探測。

埋管深度控制,應根據混凝土具體情況而定。施工中,我們使用的混凝土為商品混凝土,灌注速度較快,并且混凝土中加有緩凝劑,我們控制埋管深度一般為3 m～8 m,并且拔管前有兩個人進行換手測深,有專人進行記錄計算,防止了人為失誤拔錯導管。

6 樁基檢測

樁基檢測的目的:1)了解其承載力;2)檢驗樁本身混凝土質量是否符合要求。我們實際應用兩種檢測方法,通過錘擊樁頂施壓,使樁身產生1.5 mm～2.5 mm下沉,這為大應變檢測;聲波在正常混凝土中的傳播,當傳播路徑上遇到混凝土有裂縫、夾泥和密實度差等缺陷時,聲波發生衰減,部分聲波繞過缺陷前進,傳播時間延長,產生漫射,這種利用聲波在有缺陷混凝土中傳播會導致振幅減小,波速降低,波形畸變的原理進行檢測的為小應變檢測。大應變對了解樁的承載力效果好,小應變對檢測樁身混凝土的勻質性效果比較好。業主要求對樁基100%進行小應變檢測,5%進行大應變檢測。

[1]郭慧芝.鉆孔灌注樁中泥漿的凈化和利用[J].山西建筑,2008,34(5):158-159.