橋梁樁基施工技術(shù)

萬江勇，陳 峻，羅穎峰

(江西省公路橋梁工程有限公司，江西 南昌 330029)

1 橋梁樁基施工與施工控制

1.1 參數(shù)選擇及孔徑控制

該工程地質(zhì)特點(diǎn)為：(1)第一層雜填土，較松散，厚度在1.5～2.0 m范圍內(nèi)，此層的鉆進(jìn)速度較快，故應(yīng)采用中等的鉆進(jìn)壓力，加大泵量和轉(zhuǎn)速，護(hù)壁使用密度和粘度都較高的泥漿，以盡可能縮短鉆穿的時(shí)間；(2)第二層粘土，具有可塑性，厚度在2.0～3.0 m范圍內(nèi)，此層的鉆進(jìn)速度一般，可沿用中等的鉆進(jìn)壓力，加大泵量和轉(zhuǎn)速，護(hù)壁使用低密度泥漿；(3)第三層淤泥，處于飽和狀態(tài)，厚度在10～15 m范圍內(nèi)，建議采用籠式鉆頭，加大泵量與轉(zhuǎn)速，并在低密度泥漿護(hù)壁的同時(shí)多次進(jìn)行掃孔；(4)第四層粉質(zhì)粘土，具有中度硬塑性，厚度為3.0～5.0 m，保持中等的鉆進(jìn)壓力不變，加大泵量與轉(zhuǎn)速，采用低密度泥漿進(jìn)行護(hù)壁；(5)第五層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，厚度有較大變化，是樁基主要持力層，鉆進(jìn)建議使用四翼刮刀鉆頭，保持中等鉆進(jìn)壓力不變，加大泵量，減慢轉(zhuǎn)速，采用高品質(zhì)高密度泥漿進(jìn)行護(hù)壁；(6)第六層中風(fēng)化花崗巖，該層為樁基端承力層，嵌入長(zhǎng)度以1.5 m為宜，鉆進(jìn)建議使用金剛牙輪鉆頭，保持中等鉆機(jī)壓力不變，加大泵量，降低轉(zhuǎn)速，采用高品質(zhì)高密度泥漿進(jìn)行護(hù)壁。

一般情況下，鉆頭直徑?jīng)Q定了孔徑大小，所用鉆頭的直徑必須樁徑的設(shè)計(jì)值小50 mm，同時(shí)為避免由于鉆頭在鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生晃動(dòng)而造成超徑，應(yīng)優(yōu)先考慮具有良好同心度的鉆頭。在鉆進(jìn)過程中，孔中應(yīng)有充足水頭高度，以及合理的泥漿護(hù)壁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)土層壓力的有效平衡，避免塌孔與縮孔等問題的發(fā)生。施工的同時(shí)密切關(guān)注泥漿比重，對(duì)膠體率、粘度與含砂量進(jìn)行定期測(cè)定，根據(jù)測(cè)定結(jié)果及時(shí)作出調(diào)整，若有必要，可以加入一定量外加劑。高品質(zhì)泥漿護(hù)壁能起到保護(hù)作用，而且還能避免泥皮效應(yīng)的產(chǎn)生，也不至于對(duì)樁周摩阻力造成不利影響，所以在條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用高品質(zhì)泥漿護(hù)壁。終孔時(shí)對(duì)孔徑進(jìn)行測(cè)量，可使用探籠器，將其通過鋼絲繩放入到孔中，若上下提拉順暢，則滿足要求。

1.2 終孔鑒定與沉渣控制

在進(jìn)行終孔鑒定時(shí)，渣樣是給出判斷結(jié)果的關(guān)鍵依據(jù)。針對(duì)深入到風(fēng)化巖層一定深度中的樁基，根據(jù)所得渣樣實(shí)施巖面分析，明確進(jìn)入巖層的深度，終孔時(shí)對(duì)孔深進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)再次分析渣樣是否能滿足要求。無論是鉆孔作業(yè)的原始記錄還是鉆渣撈取，都要做到準(zhǔn)確和及時(shí)。針對(duì)將強(qiáng)風(fēng)化巖層作為持力層的樁基，將渣樣作為依據(jù)判斷是否進(jìn)入到巖層，同時(shí)注意殘積土和強(qiáng)風(fēng)化巖之間的差別，通常情況下，強(qiáng)風(fēng)化巖的渣樣都含有一定量次生礦物，輕扳即斷，而殘積土只含有石英一種堅(jiān)硬塊體。

孔底沉渣是影響嵌入巖層樁基樁端承實(shí)際作用發(fā)揮的關(guān)鍵因素，務(wù)必采取措施嚴(yán)格控制。在分別下入鋼筋籠和導(dǎo)管之后，再次進(jìn)行清孔，并配制高品質(zhì)泥漿，確保其可以減小顆粒的下沉速率；引用新型反循環(huán)式工藝進(jìn)行清孔，在通過對(duì)沉渣的測(cè)定確認(rèn)滿足要求之后，即刻灌入混凝土，確保完成二次清孔時(shí)到首盤混凝土剪球的時(shí)間在0.5 h以內(nèi)，以免土渣發(fā)生回落；盡可能增加初灌量，依靠其沖擊力，沖開清孔未清除的殘余沉渣。

1.3 灌注施工與控制

灌注是樁基成型最后一道重要工序，同時(shí)也是最容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的環(huán)節(jié)。以常用的導(dǎo)管法為例進(jìn)行分析。采用剪球工藝灌注首盤混凝土，結(jié)合樁徑確定初灌量，確保初灌的混凝土能埋管2 m以上。施工時(shí)，伴隨混凝土液面高度持續(xù)上升緩慢提升導(dǎo)管，在提升的過程中要注意，導(dǎo)管底端距離液面的高度應(yīng)保持在4～6 m范圍內(nèi)，不得從液面下完全提出導(dǎo)管，否則將有可能造成離析與斷樁。

2 樁基質(zhì)量檢測(cè)

由大直徑橋梁樁基荷載傳遞基本原理可知，樁基自身質(zhì)量是影響其承載能力的關(guān)鍵因素，所以對(duì)樁基自身完整性及樁底的沉渣進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)是十分必要的。在對(duì)樁基自身完整性進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，使用低應(yīng)變應(yīng)力波動(dòng)力檢測(cè)方法，除了能找出缺陷所在與類型，還能對(duì)沉渣厚度進(jìn)行定性分析，評(píng)定樁基質(zhì)量水平。該方法的原理為：于樁頂處施加一股脈沖作用力，該作用力的應(yīng)力波會(huì)沿著樁基的縱向不斷向下傳播；此時(shí)，如果樁基中有不同的波阻抗，則會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的反射波，通過對(duì)這種反射波的接收和放大，以及分析和處理，即可獲取源自樁基的實(shí)時(shí)反射信息，從而判斷缺陷所在、類型及影響程度。因該方法具有廣泛的檢測(cè)面，且準(zhǔn)確度較高，實(shí)際操作簡(jiǎn)便，成本低廉，所以成為大直徑橋梁樁基首選質(zhì)量檢測(cè)方法。

3 質(zhì)量事故處理

以壓力注漿法為例進(jìn)行分析，該方法的作用原理為：當(dāng)漿體受到一定壓力時(shí)，可依靠擠密、充填或滲透等作用促使樁基中發(fā)生離析的部分形成由碎石與漿液構(gòu)成的固結(jié)體，從而恢復(fù)并提高樁基強(qiáng)度。對(duì)樁底實(shí)施注漿，沉渣受漿液的固結(jié)、置換與擠密作用，可消除對(duì)端承力帶來的不利影響，同時(shí)對(duì)持力層各項(xiàng)力學(xué)性能進(jìn)行改善，恢復(fù)并提高該層強(qiáng)度。

4 總 結(jié)

(1)從大直徑橋梁樁基荷載傳遞規(guī)律可以看出，樁基實(shí)際承載能力不僅和自身強(qiáng)度、長(zhǎng)度、直徑和長(zhǎng)徑比等有關(guān)，還會(huì)受到一系列外部因素的影響，包括土層厚度及其力學(xué)性質(zhì)、深入巖層的長(zhǎng)度及其力學(xué)性質(zhì)，以及混凝土施工、孔壁泥皮和清孔等。

(2)采用新方法檢測(cè)樁基自身完整性十分必要，根據(jù)相關(guān)典型曲線，圍繞實(shí)際情況，給出合理、準(zhǔn)確的結(jié)果。

(3)如果樁基施工過程中產(chǎn)生質(zhì)量事故，可使用壓力注漿的方法來進(jìn)行補(bǔ)救，以盡快恢復(fù)或提高樁基實(shí)際承載能力，滿足設(shè)計(jì)要求。

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