關(guān)于公路橋梁樁施工工法研究與探索

郭威龍

摘要： 在超厚砂層地質(zhì)條件下施工橋梁樁基礎(chǔ)施工，鉆孔灌注樁成孔容易發(fā)生孔壁坍塌、導(dǎo)管包砂等多種情況。經(jīng)過調(diào)查研究，并從公路橋梁鉆孔灌注樁的施工特點(diǎn)出發(fā)，我們改進(jìn)了施工工藝，采取了新工法，取得了較好的效果。

Abstract： In the construction of bridge pile foundation under the geological conditions of ultra-thick sand layers， holes in bored cast-in-place piles are prone to wall collapse， duct sanding and other conditions. After investigation and study， proceeding from the construction characteristics of bored cast-in-place piles for highway bridges， we have improved the construction process， adopted new construction methods， and achieved good results.

關(guān)鍵詞： 公路；橋梁；樁基礎(chǔ)；施工

Key words： highway；bridge；pile foundation；construction

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）19-0105-02

0 引言

在超厚砂層地質(zhì)條件下進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁成孔容易發(fā)生孔壁坍塌、導(dǎo)管包砂等多種情況。我們經(jīng)過研究調(diào)查，從公路橋梁鉆孔灌注樁的施工特點(diǎn)出發(fā)，研究了施工中影響到樁基承載力的諸多因素，對(duì)于超厚砂層在施工鉆孔時(shí)容易發(fā)生的孔壁坍塌、導(dǎo)管包砂等事故對(duì)施工中用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。根據(jù)我們?cè)趯?shí)際工程中的施工情況，總結(jié)出公路橋梁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工中遇到超厚砂層時(shí)旋挖擴(kuò)孔灌注樁的新工法，并在實(shí)際工程中驗(yàn)證了此新工法。

1 施工工藝

在旋挖鉆機(jī)鉆孔取土鉆頭回轉(zhuǎn)的時(shí)候，鉆頭的斜向齒輪切下泥土并向鉆機(jī)的鉆頭內(nèi)推進(jìn)而完成完整的一次循環(huán)出土的施工過程。在旋挖鉆機(jī)出土的整個(gè)施工過程中要控制好泥渣的沉淀的厚度并及時(shí)循環(huán)清渣。當(dāng)鉆機(jī)的鉆頭距離設(shè)計(jì)樁孔深度以上200mm時(shí)，就改用自制的專用的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔施工，然后檢測(cè)旋挖樁擴(kuò)大頭的施工尺寸和泥渣沉淀厚度，如果泥渣沉淀厚度超過設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的厚度，就要再次進(jìn)行泥漿循環(huán)處理，直到泥渣沉淀厚度達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)后，才能進(jìn)行下道工序的施工。

2 操作要點(diǎn)

2.1 樁位放樣 公路橋梁擴(kuò)孔灌注樁基礎(chǔ)在施工之前需要準(zhǔn)確確定鉆孔的位置，需要按照設(shè)計(jì)圖紙上的樁位坐標(biāo)，利用測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確的測(cè)出鉆孔的位置，之后在測(cè)定好的位點(diǎn)做好十字標(biāo)記。

2.2 護(hù)壁泥漿 在超厚砂層地質(zhì)條件下施工旋挖樁時(shí)，由于地基穩(wěn)定性整體的差，在程控施工過程中樁孔自身孔壁維持穩(wěn)定的能力較差，所以旋挖樁施工是否能夠順利進(jìn)行，旋挖樁成孔施工時(shí)孔壁的保護(hù)工作是關(guān)鍵。由于砂層土自我造漿的能力較差，在施工時(shí)所用泥漿就必須人工制造泥漿造來達(dá)到保持樁孔孔壁穩(wěn)定的要求。

在泥漿制備時(shí)必須嚴(yán)格按照施工試驗(yàn)結(jié)果得出的泥漿配合比拌制護(hù)壁泥漿；拌制好的泥漿在放置時(shí)必須在泥漿池中用進(jìn)行循環(huán)。

2.3 鉆機(jī)就位

2.3.1 鉆頭鉆進(jìn)壓力與鉆速控制

由于砂層土的自穩(wěn)性差，當(dāng)旋挖鉆機(jī)在砂土層中鉆進(jìn)時(shí)，為了防止產(chǎn)生鉆孔坍塌的現(xiàn)象，在鉆機(jī)鉆進(jìn)的時(shí)候采用增壓低速鉆進(jìn)的方法，來降低鉆機(jī)鉆動(dòng)時(shí)對(duì)砂層的擾動(dòng)，每次鉆機(jī)鉆進(jìn)砂層的深度要按照試驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)450mm的要求進(jìn)行鉆進(jìn)。當(dāng)鉆進(jìn)到軟硬土層的交界處時(shí)需要嚴(yán)格控制鉆機(jī)鉆頭鉆進(jìn)的速度和鉆頭壓力，為避免挖孔時(shí)發(fā)生傾斜，還要用二次復(fù)鉆掃孔進(jìn)行控制。

2.3.2 樁位間隔跳鉆

由于砂層土自身粘聚力小，穩(wěn)定性差，砂層土在受到外界干擾后易坍孔的特點(diǎn)，在施工過程中為防止鉆孔施工對(duì)周圍尚未澆筑混凝土的樁孔或混凝土尚未終凝的樁產(chǎn)生擾動(dòng)，在鉆孔施工時(shí)要使用隔3跳挖的施工方案。

2.4 擴(kuò)孔 當(dāng)鉆孔深度達(dá)設(shè)計(jì)要求的深度以上200mm處時(shí)，鉆機(jī)終孔，改換擴(kuò)大頭鉆頭進(jìn)行成孔施工，在旋挖樁孔底擴(kuò)大頭施工前將鉆頭提升起來，然后再慢慢的開始進(jìn)行擴(kuò)大頭施工，待孔底沉淀的泥渣隨著泥漿循環(huán)排出孔外之后就可以開始進(jìn)行擴(kuò)大頭施工了。在鉆機(jī)擴(kuò)底鉆進(jìn)時(shí)，在慢鉆的同時(shí)還需反復(fù)提升鉆機(jī)的鉆桿，當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度位置時(shí)，要在原位持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，一直到鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)順暢，且切削無阻力為止，使鉆孔擴(kuò)底尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求，然后進(jìn)行清孔操作，待清孔完成后，即可緩慢地向上提升鉆機(jī)鉆頭，待鉆機(jī)鉆頭完全提出孔外后，整個(gè)擴(kuò)孔的過程就完成了。

2.5 擴(kuò)底檢查 在旋挖成孔灌注樁的擴(kuò)大頭施工工序施工完成后，要檢測(cè)擴(kuò)大頭的底尺寸能否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求是重要的施工技術(shù)環(huán)節(jié)，但是由于施工現(xiàn)場(chǎng)有很多施工條件的不便，旋挖樁基的擴(kuò)大頭尺寸檢測(cè)不可能用肉眼直接觀察的方法檢測(cè)，所以就要依靠非常專業(yè)的檢測(cè)設(shè)備才能進(jìn)行檢測(cè)。使用JJC-1D型灌注樁孔徑檢測(cè)儀器，不僅可以清楚的檢測(cè)出旋挖樁樁底擴(kuò)大頭的施工質(zhì)量，還可以直接的檢查出旋挖樁直徑的變化情況。通過這種檢測(cè)手段，可以確保所有旋挖成孔灌注樁的擴(kuò)大頭施工質(zhì)量均能滿足要求。

2.6 清孔 當(dāng)灌注樁鉆孔完成并且成孔之后，首先要對(duì)鉆孔的深度進(jìn)行檢測(cè)，可以利用測(cè)繩下掛5 千克配重的方法進(jìn)行測(cè)量、核對(duì)，待核對(duì)鉆孔深度符合設(shè)計(jì)要求后，就可以對(duì)樁孔進(jìn)行清孔操作了。此時(shí)如果測(cè)得泥漿的比重較大，就需要將泥漿進(jìn)行循環(huán)置換，把泥漿的比重控制在1.1～1.2。 在首次清孔結(jié)束到下放鋼筋籠之間，砂土層中的砂粒會(huì)沉淀到孔底形成沉渣，為避免第一次清孔后再次產(chǎn)生大量的孔底沉渣，下放鋼筋籠要在清孔之后的3個(gè)小時(shí)以內(nèi)完成。

2.7 鋼筋籠吊裝 為了保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，鋼筋籠的吊裝是非常重要的工作。在鋼筋籠的吊裝的過程中，我們不僅要控制鋼筋籠在孔內(nèi)易坍塌的位置下放的時(shí)間，還需要考慮到各節(jié)鋼筋籠之間的連接和同心等關(guān)鍵的問題。在鋼筋籠吊裝時(shí)應(yīng)保持速度緩慢，避免下放速度過快導(dǎo)致鋼筋籠產(chǎn)生擺動(dòng)碰撞孔壁，造成孔壁坍塌。讓上下兩節(jié)鋼筋籠軸心處在同條軸線上，之后進(jìn)行兩節(jié)鋼筋籠的連接，鋼筋籠采用套筒連接，連接快捷方便，待兩節(jié)鋼筋籠連接好之后便可進(jìn)行下沉入孔操作。

2.8 導(dǎo)管安裝 該工法采用鋼導(dǎo)管進(jìn)行水下灌注混凝土的方法。所用鋼導(dǎo)管需要內(nèi)徑相同且均內(nèi)壁光滑、外壁圓順，每節(jié)鋼導(dǎo)管節(jié)間的接口應(yīng)嚴(yán)密。要按照自下而上的順序?qū)︿搶?dǎo)管的每一節(jié)導(dǎo)管進(jìn)行標(biāo)記編號(hào)防止順序混亂的情況發(fā)生。如果鋼導(dǎo)管組裝完成后節(jié)與節(jié)之間存在軸線的偏差，則該偏差的大小不能大于鉆機(jī)鉆孔深度的0.5%，且不宜大于100mm。在鋼導(dǎo)管吊裝之前，將鋼導(dǎo)管提前進(jìn)行預(yù)拼裝，并且要一次性吊裝完成，從而縮短鋼導(dǎo)管的整體吊裝時(shí)間，吊裝鋼導(dǎo)管速度要快，并避免在樁孔內(nèi)混入泥漿造成沉渣過厚難以清理的風(fēng)險(xiǎn)。待鋼導(dǎo)管全部吊裝完成之后，導(dǎo)管底距孔底有300～400mm的距離。

2.9 灌注混凝土前二次清孔 在公路橋梁超厚砂層地質(zhì)條件下施工時(shí)，砂層土中的顆粒會(huì)不可避免的混入護(hù)壁泥漿中，再加上旋挖樁直徑大、樁成孔深度深，旋挖樁成孔時(shí)間長(zhǎng)等原因，成孔后護(hù)壁泥漿中的含砂率及泥沙沉淀厚度都會(huì)產(chǎn)生不同情況的超過設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定的現(xiàn)象，所以對(duì)旋挖樁孔底進(jìn)行再次清理沉渣厚度是施工中較為重要的一道工序。導(dǎo)管吊裝完成后及時(shí)測(cè)量泥漿比重和沉渣厚度，泥漿比重超標(biāo)要及時(shí)進(jìn)行泥漿循環(huán)使泥漿比重符合要求，沉渣過厚超標(biāo)要及時(shí)進(jìn)行二次清孔。在二次清孔的時(shí)候，我們要盡量的減少該道工序的工作時(shí)間，盡量的減少灌注混凝上的等待時(shí)間。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 鉆機(jī)的選擇與控制 在超厚砂層中使用旋挖機(jī)成孔的施工質(zhì)量直接決定了旋挖灌注樁施工過程質(zhì)量，在該施工方法中選用額定功率為298 千瓦的280型旋挖鉆機(jī)進(jìn)行灌注樁樁成孔，為了尋找在超厚砂層中適合的施工方法，根據(jù)實(shí)際的旋挖灌注樁基施工工程及超厚砂層中的實(shí)際施工相關(guān)工程進(jìn)行了充分的分析與研究，最終得出旋挖機(jī)鉆進(jìn)的深度和鉆頭升降的速度對(duì)旋挖樁孔壁坍塌的影響結(jié)果，如圖1所示。

經(jīng)過對(duì)上面的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)得出，在鉆頭每次鉆進(jìn)的深度控制在<450mm，且鉆斗的升降速率<0.3m/s時(shí)，在超厚砂層地質(zhì)條件下進(jìn)行鉆孔灌注樁鉆孔施工的塌孔率較小。所以本文中總結(jié)的施工工法里，鉆頭以每次450 mm的深度鉆進(jìn)，鉆斗以0.3m/s 的速度工作，可以大大地降低在施工過程中的孔壁坍塌率。

3.2 泥漿的制備與循環(huán) 因?yàn)樵谛跈C(jī)成孔的過程中，旋挖機(jī)的鉆頭鉆進(jìn)速度比護(hù)壁泥漿流入孔里的速度快得多，因此護(hù)壁泥漿的儲(chǔ)備總量必需要能夠滿足設(shè)計(jì)計(jì)算量的1.5倍才可進(jìn)行成孔施工。護(hù)壁泥漿配合比中加入的其他材料的用量大小也需要經(jīng)過實(shí)際施工試配來具體確定，且需要檢驗(yàn)護(hù)壁泥漿的各項(xiàng)參數(shù)性能能否達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。泥漿性能參數(shù)如表1所示。

經(jīng)過對(duì)實(shí)際施工用護(hù)壁泥漿的各項(xiàng)參數(shù)性能指標(biāo)的檢測(cè)，并把用此配合比制作的護(hù)壁泥漿用到實(shí)際施工的工程當(dāng)中進(jìn)行檢測(cè)，并且采用聲波透射法檢測(cè)旋挖成孔灌注樁樁身的完整性，并且對(duì)已經(jīng)取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析論證，得出適合在超厚砂層土中旋挖成孔灌注樁護(hù)壁泥漿中的主要材料成分比例如表2所示。

3.3 鋼筋籠的安裝

在首次清孔完畢后開始鋼筋籠的吊裝，鋼筋籠吊裝時(shí)間的長(zhǎng)短直接決定著灌注樁施工成功與否。要盡量減少鋼筋籠吊裝時(shí)間，防止因鋼筋籠下吊裝時(shí)間過長(zhǎng)，引起樁孔底部沉渣厚度超標(biāo)，導(dǎo)致鋼筋籠吊裝不到位，造成灌注樁樁孔的坍塌、鋼筋籠被埋等嚴(yán)重的工程事故。進(jìn)而提高灌注樁的施工質(zhì)量。

4 結(jié)論

通過實(shí)際工程施工過程檢驗(yàn)，該工法可行有效，既可以保證公路橋梁灌注樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量，又可以節(jié)約施工成本，節(jié)約施工工期，能夠帶來經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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