淺談橋梁灌注樁施工控制技術(shù)

邢利科

中鐵隧道集團(tuán)四處有限公司

淺談橋梁灌注樁施工控制技術(shù)

邢利科

中鐵隧道集團(tuán)四處有限公司

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，樁的種類和樁基形式、施工工藝和設(shè)備以及樁基理論和設(shè)計(jì)方法，都有了很大的演進(jìn)。作為橋梁的基礎(chǔ)支撐，合理選擇樁基礎(chǔ)形式比較關(guān)鍵。鉆孔灌注樁具有諸多優(yōu)勢(shì)，在路橋建設(shè)中發(fā)揮著重要作用，值得推廣。本文主要就是針對(duì)公路橋梁鉆孔灌注樁的施工及控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行分析。

公路橋梁；鉆孔灌注樁；施工控制

工程概況

杭州至瑞麗國(guó)家高速公路湖南省臨湘(湘鄂界)至岳陽(yáng)公路項(xiàng)目土建工程施工第十合同段(簡(jiǎn)稱：大岳高速公路第十合同段)，樁號(hào)K46+243.5～K50+743.231，線路全長(zhǎng)3.3km。主要工程量為胥家橋大橋(左幅368m，右幅338m)，樁基58根；芭蕉湖1#特大橋(左右幅各1055.6m)，樁基133根；主線上跨C匝道橋(左右幅各83m)，樁基23根；互通主線橋(左右幅各500m)，樁基82根； E匝道橋(左右幅各217.6m)，樁基19根；支線上跨橋(橋長(zhǎng)50m)，樁基6根。本標(biāo)段樁基合計(jì)321根。

1、樁基礎(chǔ)的形式與特點(diǎn)

樁基礎(chǔ)的常見(jiàn)的成孔方式有人工挖孔、沖擊鉆及旋挖樁三種。

人工挖孔灌注樁做基礎(chǔ)，具有機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單，施工操作方便，占用施工場(chǎng)地小，對(duì)周圍建筑物影響小，可全面展開施工，不受場(chǎng)地影響，縮短工期，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。但隨著人工成本的上漲以及機(jī)械設(shè)備技術(shù)的不斷更新，在成本方面人工挖孔樁已不再有優(yōu)勢(shì)。并且樁基危險(xiǎn)性較大，安全隱患多，一旦出現(xiàn)安全事故，后果不堪設(shè)想。

沖擊鉆也是橋梁樁基施工的常用方法，施工操作方便，安全，高效，但震動(dòng)干擾較大，一般晚上不允許施工，對(duì)于離建筑物很近的樁基不能采用沖擊鉆施工，并且受地下管線限制，泥漿用量非常大，尤其在城市或者城鄉(xiāng)結(jié)合部，泥漿很難找地方存放，處理的費(fèi)用非常高，不利于環(huán)保、文明施工。

旋挖鉆有著快速、高效、環(huán)保等特點(diǎn)，泥漿用量較少，基本都可循環(huán)使用，不需要外運(yùn)，但設(shè)備進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用高。因此通常在橋梁樁基礎(chǔ)中較少使用，而目前市場(chǎng)上新型的入巖式旋挖機(jī)已嶄露頭角，勢(shì)必也會(huì)逐漸地替代普通的旋挖機(jī)成為主流旋挖機(jī)。

2、鉆孔灌注樁技術(shù)的具體施工流程

2.1 護(hù)筒的埋設(shè)

鉆孔灌注樁施工技術(shù)護(hù)筒的埋設(shè)，程序的具體操作方法有以下兩個(gè)方面，即一是坐標(biāo)放樣需要精確的進(jìn)行，對(duì)樁的位置不能出現(xiàn)任何的誤差；二是埋設(shè)護(hù)筒，按樁位中心放樣，并用石灰劃出圓的弧線，再人工挖坑或挖掘機(jī)挖坑，放入鋼護(hù)筒，按測(cè)設(shè)的十字樁拉線，使護(hù)筒中心點(diǎn)與測(cè)量標(biāo)定的樁位中心點(diǎn)重合，同時(shí)用線錘校正護(hù)筒的垂直度和水平位置，埋設(shè)護(hù)筒時(shí)四周要優(yōu)質(zhì)粘土回填，并分層對(duì)稱夯實(shí)，護(hù)筒內(nèi)徑宜比樁徑大2O～4Ocm，一般埋置深度為200～400cm，埋設(shè)護(hù)筒時(shí)高出自然地面30cm。

2.2 泥漿的制備與護(hù)壁

樁灌注所需泥漿的最大作用在于護(hù)壁以及懸浮泥渣。在工程的實(shí)施中，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)泥漿進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)配，其中需要將施工現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)情況考慮在內(nèi)，在工程的實(shí)施過(guò)程中，泥漿的制作首先需要對(duì)粘土進(jìn)行打碎，然后把打碎的粘土移至到護(hù)筒內(nèi)，最終用沖擊椎有節(jié)奏地對(duì)其進(jìn)行沖擊作用，最終的效果是實(shí)現(xiàn)粘土到泥漿的轉(zhuǎn)變，起到護(hù)壁的作用。

2.3 鉆機(jī)就位、鉆孔

鉆機(jī)就位后應(yīng)確保底部和頂端的平穩(wěn)，保證在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆機(jī)不會(huì)產(chǎn)生位移或沉陷，然后將鉆頭對(duì)中孔位，人工依據(jù)樁位十字線，使鉆頭尖與十字線中心對(duì)中，調(diào)整桅桿的豎直度及鉆機(jī)機(jī)身的水平，校準(zhǔn)調(diào)整后便可開始鉆孔。開始時(shí)速度不能過(guò)快，在確保方向正確、力度均勻后，才能加快鉆進(jìn)速度。嚴(yán)禁發(fā)生傾斜，否則會(huì)破會(huì)護(hù)筒。地表土壤中可能會(huì)有些硬質(zhì)卵石，需加大沖程。鉆孔過(guò)程中記錄好每一個(gè)細(xì)節(jié)，包括調(diào)整、處理等，每鉆進(jìn)3m左右，需檢查鉆機(jī)的垂直度，盡量不要傾斜。

2.4 鉆機(jī)清孔

鉆孔環(huán)節(jié)是灌注樁的前提工作，孔深、孔徑必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行，若成孔不符要求，后續(xù)工作難以開展。鉆孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生渣滓，需及時(shí)清理，否則易破壞孔的穩(wěn)定，通常在鉆到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用旋挖筒把孔底的沉渣清理干凈，厚度控制在10cm以內(nèi)，清孔工作不得以加深鉆孔的方式代替。

2.5 吊放鋼筋籠

清孔之后，鋼筋籠的性能和吊放工藝十分重要，直接關(guān)系著樁基礎(chǔ)的質(zhì)量，所以在安裝過(guò)程中應(yīng)保證鋼筋籠的正放，將傾斜度控制在允許范圍內(nèi)，特別是在分段進(jìn)行吊裝時(shí)，上下段保持順直，在同一條軸線上；鋼筋籠入孔時(shí)，動(dòng)作要輕緩，對(duì)準(zhǔn)孔中心，緩慢下沉，不得出現(xiàn)松動(dòng)、擺動(dòng)等情況，防止碰撞孔壁，造成塌孔將泥土雜物帶入孔中；鋼筋籠入孔后應(yīng)校正軸線位置垂直度，勿使扭轉(zhuǎn)變形，并應(yīng)固牢定位，以免填充混凝土?xí)r發(fā)生掉籠或上浮。

2.6 混凝土澆筑

灌注混凝土前應(yīng)檢查沉淀層厚度，沉淀層厚度控制在5cm以內(nèi)，超過(guò)規(guī)定用空壓機(jī)吹浮。混凝土灌注采用導(dǎo)管法，灌注速度要循序漸進(jìn)，導(dǎo)管底部以適當(dāng)?shù)纳疃嚷裨诠嗳氲幕炷涟韬衔飪?nèi)，灌注首批混凝土?xí)r，導(dǎo)管下口至孔底的距離一般為25～40cm，第二次灌注的混凝土應(yīng)將導(dǎo)管埋入的深度不得小于1m，在灌注過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)采用百米繩探測(cè)孔內(nèi)混凝土面位置，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深，導(dǎo)管埋深控制在2～6m之間，拆除導(dǎo)管時(shí)，控制在每次只拆除一節(jié)。為防止鋼筋骨架上浮，當(dāng)灌注的混凝土頂面距鋼筋骨架底部1m左右時(shí)，應(yīng)降低混凝土的灌注速度，當(dāng)混凝土上升到鋼筋骨架底口4m以上時(shí)，提升導(dǎo)管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢復(fù)正常灌注速度，整個(gè)澆筑過(guò)程不可間斷，應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。

3、鉆孔灌注樁施工控制分析

3.1 施工控制要點(diǎn)

1)根據(jù)不同地層和地下水埋藏深度分別選擇長(zhǎng)度、直徑、壁厚的護(hù)筒等；2)施鉆過(guò)程中應(yīng)始終注意保持孔內(nèi)泥漿有合理的稠度;3)松散粉砂或流砂中鉆進(jìn)時(shí)加大泥漿稠度;4)保證孔內(nèi)有足夠的水頭壓力(保證泥漿液面不低于護(hù)筒口2m);5)控制進(jìn)尺速度; 6)確保護(hù)筒下設(shè)鉛直，護(hù)筒內(nèi)施鉆時(shí)防止鉆頭撞擊護(hù)筒，造成護(hù)筒跑偏或變形導(dǎo)致護(hù)筒四周土層擾動(dòng)過(guò)大；7)鉆頭經(jīng)過(guò)護(hù)筒底部時(shí)要輕壓慢轉(zhuǎn)，避免進(jìn)尺太快或停在一處空轉(zhuǎn)時(shí)間太長(zhǎng)；8)一旦判明發(fā)生了坍孔，當(dāng)孔內(nèi)坍塌不嚴(yán)重時(shí)，可按1：1投入黏土和小礫石，回填至坍塌位置以上1m～2m(或護(hù)筒底腳以上)，稍停后加大泥漿比重繼續(xù)施鉆。

3.2 保證鉆機(jī)垂直度

安裝鉆機(jī)時(shí)，要對(duì)導(dǎo)架進(jìn)行水平和垂直校正，檢修鉆孔設(shè)備，遇軟硬土層應(yīng)控制進(jìn)尺，低速鉆進(jìn);偏斜過(guò)大時(shí)，添入石子黏土重新鉆進(jìn)，控制鉆速，慢速上下提升、下降往復(fù)掃孔糾正;如有探頭石或大孤石，宜用鉆機(jī)鉆透，把石塊打碎或擠壓進(jìn)樁間土中。

3.3 孔底沉渣的控制

常檢查鉆斗，發(fā)現(xiàn)鉆頭筒外徑不足設(shè)計(jì)孔徑、斗齒磨壞、鉆斗封閉不嚴(yán)時(shí)應(yīng)馬上修理。成孔結(jié)束后利用氣舉反循環(huán)自流補(bǔ)漿式進(jìn)行清孔，直至開始澆筑之前停泵。驗(yàn)孔時(shí)測(cè)量沉渣厚度，驗(yàn)孔通過(guò)之后，在下設(shè)鋼筋籠之后、澆筑混凝土之前再次測(cè)量沉渣厚度，確保沉渣厚度不超過(guò)設(shè)計(jì)要求。

4、施鉆過(guò)程出現(xiàn)問(wèn)題所采取的措施及對(duì)策

4.1 埋鉆

4.1.1 避免埋鉆所采取的措施

1)開鉆前要充分研究地質(zhì)報(bào)告，掌握地層情況，同時(shí)在施工過(guò)程中密切注意地層變化;2)操作手在深層鉆進(jìn)時(shí)要控制進(jìn)尺;3)必須保證鉆孔內(nèi)泥漿面的高度，及時(shí)補(bǔ)充泥漿，避免坍孔;4)制作鉆頭時(shí)應(yīng)注意鉆筒尺寸;5)要注意鉆機(jī)本身的及時(shí)保養(yǎng)和維修，避免因鉆機(jī)出現(xiàn)故障而造成長(zhǎng)時(shí)間停鉆;6)調(diào)整好泥漿的比重和粘度，根據(jù)地層的變化情況，應(yīng)隨時(shí)調(diào)整泥漿稠度，砂層中泥漿適當(dāng)調(diào)稠。使孔底能在一定時(shí)間內(nèi)無(wú)沉渣，以保證設(shè)備偶然出現(xiàn)故障后有充分的時(shí)間排除，不致沉渣過(guò)多而迅速埋鉆。

先秦時(shí)還沒(méi)有“中國(guó)人民”這個(gè)詞，當(dāng)時(shí)“中國(guó)”和“人民”都是單獨(dú)使用，詞義也不同于今天。“中國(guó)”本意是指京城，如《詩(shī)經(jīng)·大雅·民勞》云：“惠此中國(guó)，以綏四方。”《毛詩(shī)傳》就訓(xùn)釋為：“中國(guó)，京師也。”后來(lái)，“中國(guó)”也引申指中原地區(qū)、天下之中心等。

4.1.2 埋鉆后采取的對(duì)策

1)測(cè)量卡鉆深度，分析地層，分析造成埋鉆的原因。

2)主要方法有鉆頭周圍疏通法、護(hù)壁開挖法、鉆孔旁打小孔徑副孔等。

3)必要時(shí)可采用水下爆破的方式進(jìn)行撈取鉆具。

4.2 卡鉆

4.2.1 避免出現(xiàn)卡鉆所采取的措施

1)控制鉆速，操作手精力集中避免吊繩放的過(guò)快;

2)遇到鉆桿在施鉆工程中偏斜，要立即根據(jù)地勘報(bào)告和進(jìn)尺情況判斷鉆頭所處位置的地層巖性，準(zhǔn)確判斷是否遇到探頭石或滑落的孤石，及時(shí)采取措施，反轉(zhuǎn)、慢提;

4)經(jīng)常查看鉆機(jī)穩(wěn)固情況、校驗(yàn)鉆桿垂直度，及時(shí)采取糾偏措施;

5)提鉆經(jīng)過(guò)護(hù)筒底沿時(shí)控制提升速度，遇到阻力，不要強(qiáng)行提拉，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿或反向轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具。

4.2.2 卡鉆后采取的對(duì)策

1)卡鉆事故處理過(guò)程中要持續(xù)使用新鮮泥漿置換孔內(nèi)泥漿，避免長(zhǎng)時(shí)間孔內(nèi)操作造成坍孔、埋鉆;

2)判明是卡鉆時(shí)，可先用打撈鉤具鉤住鉆頭，同時(shí)給吊繩施加橫向力晃動(dòng)鉆頭，待鉆頭松動(dòng)后再將其提出;

3)如打撈鉤具不能奏效，則改用小鉆頭直接沖擊原鉆頭，使其松動(dòng)后吊起;

4)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間處理仍不能撈起，可以沖擊障礙物，將其打碎或壓進(jìn)孔壁;

5)實(shí)在不行，可以考慮水下定位爆破，強(qiáng)行將鉆頭部分炸掉，保存價(jià)格昂貴的鉆桿，做廢孔處理。

5、結(jié)束語(yǔ)

總之，整個(gè)施工過(guò)程緊密聯(lián)系，有一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，很有可能會(huì)影響到整體建設(shè)質(zhì)量，這就要求在施工過(guò)程中嚴(yán)格按照要求進(jìn)行每一步操作，做好每一項(xiàng)工作。