鄭西客運專線雙橋河特大橋鉆孔樁施工技術

任健全

1 工程概況、特點

雙橋河特大橋位于河南省靈寶市豫靈鎮,橋全長4 901.428 m,設計樁基類型為摩擦樁,樁徑 1.25 m,樁長45 m～72 m不等,共1 212根樁。自然地勢情況分為丘陵、沼澤和平地三種。工程特點為技術標準高、地質復雜、施工難度大。

2 鉆孔樁施工工藝和主要施工技術

2.1 鉆孔樁施工工藝

樁位處整平→測放樁中心線→鋼護筒埋設→設置泥漿循環系統→鉆機對位→鉆機鉆進→鉆孔到位、孔底測量→一次清孔→拆鉆桿、提鉆頭→安裝鋼筋籠→安裝混凝土灌注導管→二次清孔→混凝土準備→灌注水下混凝土→拔鋼護筒→鑿樁頭→樁身檢測。

2.2 主要施工技術

2.2.1 樁位放樣

根據控制點及樁位坐標,用全站儀放出各樁位中心點,然后將中心樁引出樁外,作四個護樁用“十字交叉法”控制,經檢測復核無誤后,護樁用混凝土固實,作為控制埋設鋼護筒、鉆孔、鋼筋籠定位的依據。

2.2.2 鋼護筒施工

1)護筒采用人工挖坑埋設法。2)護筒采用10 mm厚鋼板卷制而成,直徑為1.27 m,長度2 m。在距護筒頂面10 cm處,切割一個30 cm×40 cm的排漿孔;在護筒頂部對稱焊接兩個鋼筋吊環,以便于起吊。3)以樁位中心為圓心,在樁位處挖出護筒直徑大小的圓坑,坑深挖至護筒下放后護筒頂面高于地面30 cm,用以增加孔內水頭高度。4)把鋼護筒吊放進孔內,找出鋼護筒的圓心位置,拉護樁十字線,然后移動鋼護筒,使鋼護筒圓心與護樁十字線交點位置重合,同時用水平尺或錘球進行檢驗,確保護筒豎直,調整完畢后在護筒周圍對稱、均勻地回填最佳含水量的黏土,并分層夯實,夯填時應注意防止護筒偏斜。5)在護筒排漿孔的位置,開挖設置排漿槽,使其與泥漿池連通。6)利用水準控制網,用水準儀測出護筒頂標高,根據樁底設計標高,計算確定鉆進孔深。

2.2.3 泥漿的制備及循環凈化

1)本工程采用泥漿攪拌機制漿,造漿材料選用優質黏土,必要時加入膨潤土和外加劑,保證泥漿自始至終性能穩定、沉淀少、護壁效果好和成孔質量高。2)泥漿各項指標控制如下:相對密度:1.03～1.1;粘度:18 s～22 s;含砂率:小于2%;pH 值:8～10;膠體率:大于98%;失水率:14 mL/30 min～20 mL/30 min。3)每兩個橋墩共用一個制漿池、儲漿池及沉淀池,各池之間用循環水槽連接。泥漿池內壁用黏性土抹平,覆蓋塑料布。4)施工中鉆渣隨泥漿從孔內排出進入沉淀池,人工用網篩將鉆渣撈出,使處理后的泥漿經泥漿池凈化后返回鉆進的孔內,形成不斷的循環。

2.2.4 鉆孔施工

1)循環鉆機鉆進前,先往孔內抽入泥漿并進行泥漿循環,開鉆時應低擋慢速鉆進,鉆至護筒下1 m后再以正常速度鉆進。循環鉆機的鉆進速度應與泥漿排量相適應。鉆進過程中應及時補水,保持孔內水位高于地面30 cm,防止孔口坍塌。2)泥漿補充與凈化:開鉆前應調制足夠數量的泥漿,鉆進過程中如泥漿有損耗、漏失應予補充。3)鉆進過程中,必須控制好鉆桿的提升速度,不宜提升過快而造成塌孔。4)鉆進過程中,每鉆進2 m和在地層變化處,應撈取渣樣,判斷地質的類型,記入記錄表中并與設計資料進行核對,鉆渣樣應編號保存,以便分析備查。5)鉆孔一經開始,應連續進行,不得中斷。要嚴格控制鉆孔深度,隨時測量孔深,防止超鉆。如發生縮孔時,應調整泥漿指標反復掃孔,擴大孔徑。6)鉆孔達到設計標高后,孔位采用全站儀檢查、孔深用測繩測量(使用前用鋼尺進行校核)、孔徑用探孔器進行檢查、鉆孔傾斜度采用鉆桿垂線法檢查。

2.2.5 第一次清孔

鉆孔達到設計要求后,應及時進行清孔。清孔采用換漿法,方法為將鉆頭提到距孔底20 cm處繼續循環,以較小比重的泥漿灌入,把較大比重的泥漿換出。在清孔時注意保持孔內水頭,防止塌孔。

2.2.6 鋼筋籠的制作、吊裝

1)鋼筋籠制作。a.所有鉆孔樁的鋼筋籠均在鋼筋加工場內加工成型,嚴格按照設計及相關技術規范要求制作、綁扎;b.鋼筋表面的油漬、漆污、水泥漿和用錘敲擊能剝落的浮皮、鐵銹等必須清除干凈;c.本工程的鋼筋接頭均采用搭接接頭,在加工場制作時采用雙面焊接,搭接長度不小于5d(d為鋼筋直徑),在孔口施焊時不小于10d。2)鋼筋籠的安裝。a.鋼筋籠吊裝。起吊時,先起吊第一吊點,使骨架稍提起,再與第二吊點同時起吊。待骨架全部吊離地面后,第一吊點停止起吊,繼續提升第二吊點,隨著第二吊點的不斷提升,慢慢放松第一吊點,至骨架同地面垂直時停止起吊。解除第一吊點,檢查骨架是否順直,如有彎曲立即矯正。當骨架進入孔口后,將其扶正后徐徐下放,不宜左右旋轉,嚴禁擺動碰撞孔壁。若遇阻礙應停止下放,查明原因進行處理,嚴禁高提猛落和強制下放。隨后自下而上解除加強方木并取出。當骨架下降到第二吊點附近、加勁箍接近井口時,用工字鋼穿過加勁箍的下方,將骨架臨時支撐于孔口,將吊鉤移至骨架上端,取出臨時支撐,繼續下降到骨架最后一個加勁箍處,按上述方法安放臨時工字鋼支撐,然后起吊第二節骨架與第一節骨架連接,連接采用現場焊接。連接時上、下主筋位置對正,保持鋼筋籠上下軸線一致。接頭焊好后,骨架吊高,抽出支撐工字鋼后,下放骨架,如此循環,使骨架下放至設計標高。b.鋼筋籠定位。鋼筋籠水平方向利用4個護樁對鋼筋籠中心進行調整定位,方法是在鋼筋籠第一個加勁圈用十字線找出鋼筋籠中心,再將4個護樁拉上十字線,用錘球吊中,若兩中心不在一條軸線上,則通過移動固定吊筋的兩鋼管或吊筋在鋼管上的位置來使兩中心重合。

2.2.7 水下混凝土施工

1)安裝導管。a.導管內徑不得小于25 cm,導管內壁應該光滑、圓順,內徑一致、密封性能好。導管管節長度底節為4 m,中間為2 m等長節,漏斗下為1 m導管。導管組裝后的軸線偏差不宜超過鉆孔孔深的0.5%并不大于10 cm。b.導管使用前進行必要的水密、承壓及接頭抗拉強度試驗,進行水密試驗的水壓力不低于孔內水深的1.5倍壓力。c.導管頂部設置漏斗,其上設置溜槽、儲料斗和工作平臺。儲料斗和漏斗高度除應滿足導管拆卸等操作需要外,并應在灌注到最后階段時,不致影響導管內混凝土柱的灌注高度。d.儲料斗底部做成斜坡,出口設閘門,活動溜槽設在儲料出口下方,溜槽接漏斗。e.導管應位于鉆孔中央,在澆筑前,應進行升降試驗。2)第二次清孔。由于安放鋼筋籠與導管到開始澆筑水下混凝土這段時間的間隔較長,孔底產生新沉渣。待安放鋼筋籠與導管就序后,導管頂部安設一個彎頭和橡膠管連接泥漿泵,不間斷地注漿循環進行二次清孔,以達到置換沉渣的目的。施工中應經常搖動導管,改變導管在孔底的位置,保證沉渣置換徹底。待孔底泥漿各項技術指標均達到設計要求,且復測孔底沉渣厚度在設計范圍以內后,清孔完成,立即進行水下混凝土灌注。3)水下混凝土灌注。a.混凝土料運至灌注地點,檢查混凝土的坍落度、含氣量以及入模溫度。坍落度控制在18 cm～22 cm之間;含氣量大于2%;入模溫度:冬季不得低于5℃,夏季不得高于當天氣溫,且不得高于30℃。b.做好現場的施工準備工作,保證混凝土澆筑連續進行,不得中斷。c.灌樁時,混凝土的初存量必須滿足首批混凝土入孔后,導管埋入混凝土的深度不小于1 m,保證灌注封底成功。d.在混凝土澆筑過程中,導管埋置深度控制在2 m～6 m并保持孔內水頭。e.灌注過程中有時間停歇時,應經常升降導管,防止導管無法拔出。f.為防止堵管,在向導管內傾注混凝土時不能正對管口中心,且不得過猛。g.澆筑混凝土時溢出的泥漿應引流至泥漿池,以防污染環境。h.灌注過程中用測繩測量孔內混凝土面高度,專人負責埋深計算,專人負責拆管。在澆筑至虛樁頭高程(設計樁頂標高+1.0 m)時,應緩慢提升導管,并用取樣盒取樣,確定混凝土的頂面位置準確性。

3 結語

鉆孔灌注樁的質量優劣直接影響整個工程的穩定和壽命,因此在施工中應加強施工管理,采取科學的施工方法和切實可行的施工方案,只有嚴格按照規范、規程操作,加強監督、檢測,才能有效地控制工程質量。

[1] 郝曉光.淺談鉆孔樁施工工藝[J].山西建筑,2008,34(8):137-138.