軟質(zhì)巖鉆孔樁施工工藝淺析

伍 軍

20世紀以來,隨著京九鐵路、青藏鐵路、京滬高鐵、漢宜鐵路等鐵路項目的建設(shè),我國鐵路建設(shè)呈現(xiàn)出迅猛發(fā)展的趨勢,速度、等級要求越來越高,同時在高等級鐵路橋梁建設(shè)中出現(xiàn)的技術(shù)難題也越來越多,地質(zhì)情況也不盡相同。現(xiàn)就以在建漢宜鐵路中通州河特大橋為例,對軟質(zhì)巖地層鉆孔樁施工工藝進行分析。

1 工程概況

1.1 工程概述

通州河特大橋總長1 444.585 m,共有43個墩,2個臺,孔跨布置為3-32 m簡支T梁+1-24 m簡支T梁+33-32 m簡支T梁+7-32 m簡支 T梁;全橋樁基直徑均為 1.0 m,共391根,總延米19 095 m,樁基長44 m～53 m;墩身采用圓端型實體收坡墩身,坡比均為80∶1,橋臺采用矩形空心橋臺。

1.2 地質(zhì)概況

通州河特大橋地處江漢平原,均為軟質(zhì)地層,經(jīng)地質(zhì)鉆探結(jié)構(gòu)表明其地層分布:粉質(zhì)粘土、粘土、淤泥質(zhì)粘土等,灰褐色,流塑～硬塑,厚13 m～23 m不等,實際鉆孔過程中鉆至距孔底2 m范圍內(nèi),細砂層夾雜著部分直徑小于10 cm的卵石。

由于其細砂層中夾雜著一定數(shù)量的卵石,經(jīng)分析及研究,對于此類地質(zhì)情況,樁基礎(chǔ)施工采用反循環(huán)回旋鉆機。

2 回旋鉆鉆孔工藝

2.1 施工準(zhǔn)備

1)平整場地,清除雜物,換除軟土,夯打密實。鉆機底座不宜直接置于不堅實的填土上,以免產(chǎn)生不均勻沉陷,造成孔位偏差。2)護筒埋設(shè),應(yīng)根據(jù)測量中心點位,引設(shè)護樁,保證其鉆孔過程中樁基中心位置;護筒高度應(yīng)保證隔離地面水避免其流入井孔,保護孔口不坍塌,并保證孔內(nèi)水位高出地面水或施工水位一定高度,使其形成靜水壓力,以保護孔壁免于坍塌等作用。3)泥漿備制,鉆孔泥漿由水、粘土和添加劑組成。根據(jù)地質(zhì)情況,備制泥漿比重1.2～1.45、粘度19～28、含砂率小于4%;根據(jù)鉆孔深度備足泥漿數(shù)量。

2.2 初鉆

啟動泥漿泵和轉(zhuǎn)盤,使之空轉(zhuǎn)一段時間,待泥漿進一定數(shù)量后,方可開始鉆進。接、卸鉆桿的動作要迅速、安全,由機長專門指揮,動作協(xié)調(diào),爭取在較短的時間內(nèi)完成,以免停鉆時間過長,增加孔底沉淀。

2.3 鉆進時操作要點

1)開始鉆進時,進尺應(yīng)適當(dāng)控制,在護筒刃腳處,應(yīng)低擋慢速鉆進,使刃腳處有堅固的泥皮護壁。鉆至刃腳下1 m后,可按土質(zhì)以正常速度鉆進。如護筒土質(zhì)松軟發(fā)現(xiàn)漏漿時,可提起鉆錐,向孔中倒入粘土(膨脹土)和添加劑,再放下鉆錐倒轉(zhuǎn),使膠泥擠入孔壁堵住漏漿孔隙,穩(wěn)住泥漿繼續(xù)鉆進;若效果不好時,可采用加入適量的纖維束。2)在粘土鉆進過程中泥漿濃度不易過大(泥漿比重1.2～1.45、粘度 19～28、含砂率小于5%)。易選用尖底鉆錐、中等轉(zhuǎn)速、大泵量、稀泥漿鉆進。3)在砂土或軟土層鉆進時應(yīng)選用平底鉆錐,控制進尺,輕壓,低擋慢速,大泵量,稠泥漿鉆進。4)在輕亞粘土或亞粘土夾卵、礫石層中鉆進時,宜采用低擋慢速,優(yōu)質(zhì)泥漿,大泵量,兩級鉆進的方法鉆進。

2.4 沉淀層的控制

沉淀層,一般指鉆孔樁鉆孔結(jié)束后至首批混凝土灌注前,孔底泥漿、鉆渣等沉淀物。

沉淀層控制的好壞,將直接影響到成樁質(zhì)量,控制沉淀層厚度有以下幾種有效方法:1)盡量縮短混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作時間,實踐證明:該段時間跨度對清孔后沉淀有決定影響,施工中一定要加以控制,盡可能減少混凝土灌注前的準(zhǔn)備工作時間。2)精確測量沉淀層厚度,初始點要反復(fù)幾次測定,避免測點誤選為倒錐體的錐頂。3)清孔必須用優(yōu)質(zhì)泥漿置換,泥漿3項指標(biāo)(泥漿比重、含砂率、粘度)必須滿足規(guī)范要求,其中含砂率的大小直接影響成孔后沉淀層厚度。4)沉淀層超標(biāo)的控制,超標(biāo)準(zhǔn)后必須二次清孔,方法一般采用安裝好的導(dǎo)管配增壓泵產(chǎn)生高壓水,沖擊沉淀層,通過懸浮上升,使沉淀層厚度達到規(guī)范要求;或者用吸泥泵配灌注導(dǎo)管,用空氣吸泥機進行吸泥,如果沉淀層靜止時間較長,則吸泥效果會很差。5)施工中,要求施鉆工人,在鉆至距設(shè)計深度小于4 m時,根據(jù)鉆進情況,勤量測,嚴格控制超鉆深度(不大于設(shè)計孔深30 cm),杜絕以超鉆來代替沉淀層的做法。

3 灌注事故分析及處理措施

3.1 卡管

因機械故障(如斷電)使混凝土在導(dǎo)管內(nèi)停留時間過長,或者灌注時間過長,部分混凝土已經(jīng)初凝使下落阻力增大而堵在導(dǎo)管內(nèi)。

具體控制有以下幾個方面:1)為保持灌注的連續(xù)性,減少客觀因素影響及澆筑的停頓時間,著重抓好現(xiàn)場協(xié)調(diào),做好施工便道,保證電源不間斷,機械設(shè)備良好運轉(zhuǎn)。2)盡量增加首盤混凝土的數(shù)量,可提高混凝土的流動性。3)設(shè)計最優(yōu)的混凝土配合比,以保證混凝土的和易性。4)混凝土中摻加緩凝劑,延長混凝土初凝時間。5)保持孔內(nèi)水位,防止塌孔。

3.2 埋管

埋管指在灌注過程中或灌注完畢后,導(dǎo)管很難從混凝土中拔出的現(xiàn)象。

控制措施:1)鋼筋籠制作質(zhì)量差,部分鋼筋脫離主筋后插入導(dǎo)管吊環(huán)內(nèi)(這種情況一般會浮籠)。這時應(yīng)正反轉(zhuǎn)動導(dǎo)管,使導(dǎo)管與鋼筋籠分離并居鉆孔中心,再繼續(xù)澆筑。2)導(dǎo)管埋深過大(規(guī)范一般要求2 m～6 m)或混凝土初凝使導(dǎo)管內(nèi)外摩擦力增大,水下混凝土灌注應(yīng)嚴格控制埋管深度。為防止混凝土初凝,除適當(dāng)加緩凝劑外還應(yīng)振動導(dǎo)管。

3.3 浮籠

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因與混凝土的頂推力有關(guān),所以下籠時應(yīng)采取相對固定措施,增大固結(jié)力。

防止灌注水下混凝土中出現(xiàn)浮籠現(xiàn)象的措施:1)減少沉渣厚度:沉渣過厚,尤其是塊狀粘土在與混凝土一起上升的過程中,非常容易使鋼筋籠上浮。當(dāng)鉆進到設(shè)計孔深時,應(yīng)沖孔1 h左右,并把鉆頭上攜帶的粘土塊、孔底殘留的粘土塊攪碎,清干凈。2)導(dǎo)管埋深的影響:混凝土灌注快到鋼筋籠底部時,盡量減小埋深,減小對導(dǎo)管的沖力(有人認為導(dǎo)管埋深離導(dǎo)管越遠對導(dǎo)管的沖力越小,但在實踐施工中發(fā)現(xiàn)埋深越小籠子越不容易上浮)。3)盡可能減少澆筑時間:縮短灌注時間,爭取在最短的時間灌注完混凝土,防止混凝土表面形成硬殼帶動鋼筋籠上浮。4)導(dǎo)管的配置要好:導(dǎo)管的配置要使混凝土灌注到鋼筋籠底部時不拆導(dǎo)管,導(dǎo)管口距離鋼筋籠底較遠,拆除導(dǎo)管后導(dǎo)管口進入鋼筋籠底部以上,不可配置成拆除導(dǎo)管后,導(dǎo)管口在鋼筋籠底附近。

4 結(jié)語

1)鉆孔樁施工前,根據(jù)地質(zhì)勘察情況,制定好相應(yīng)的施工方案。2)鉆進過程中,應(yīng)及時調(diào)整好施工工藝,以確保順利、有效的完成施工任務(wù)。3)成孔后,做到沉淀層的量測準(zhǔn)確,以免造成質(zhì)量事故。4)配備好相應(yīng)的機械設(shè)備及人員,以保證施工順利的進行。

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