橋梁深水樁基礎鉆孔灌注樁施工技術探討

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一、鉆孔樁工作平臺

鉆機工作平臺是水下樁基礎施工的操作平臺,對保障鉆孔施工質量有至關重要的意義。在具體的操作程序中,要采用混凝土等固結材料對鋼平臺進行加固保護,增加平臺的穩定性和安全性,由此才可以在平臺上安放設備進行鉆孔施工。因周圍自然環境對平臺穩定性的影響,逢雨季或雨后盡量減少平臺上的施工,等待水流平靜后再加快鉆孔進度。工作平臺搭建穩固,則可忽略鉆機對平臺帶來的影響。

目前我們常用的鉆孔樁施工機械主要有沖擊鉆、沖抓鉆和旋轉鉆,鉆頭不同則對應不同的地下條件。沖擊鉆適用于砂礫石土質和淤泥,較多用于60米～150米左右的巖土類樁基。沖抓鉆適用于泥質類土條件的挖掘,已是較為普及的鉆孔技術,詳情見圖1。旋轉鉆則適用于粘土含量不大于20%的碎石主材的樁基。但近年來旋轉鉆的使用日趨普遍,原因在于其成孔的進度更快,有效率地加快工期。然而現實鉆孔施工中應要根據不同的地層變化及巖石構造,來挑選適用的鉆頭,以改善施工的質量及效率。

二、施工中鉆孔樁的關鍵技術

2.1 鋼護筒及其埋設與沉入 鋼護筒在深水樁基礎鉆孔灌注樁施工中關鍵起到對鉆孔樁的導向、保護作用,既防止樁位偏移,又可以防止鉆孔周圍的渣土向孔內塌陷,創造安全施工的保護措施。

2.2 泥漿制備 泥漿制備是鉆孔施工關鍵的準備工作,其泥漿稠度直接影響鉆孔及澆筑階段的穩定性。沙石在泥漿中有加固樁基礎的作用,能增強樁基在地下的穩定性。灌注泥水比例應保持在合理的區間內,泥水的比例過低時,及易導致孔樁坍塌滲漏現象,如果水倒灌進入澆筑的孔樁中,會導致混凝土中夾泥及混凝土的流失。而泥水的比例過高,易造成澆筑導管的堵塞,使灌注中斷,超過初凝時間,難有補救措施,后面的工作無法順利進行。因此,泥漿的制備應依據據導管直徑的尺寸來決定。在鉆進掘土的過程中要保持導管垂直度,方便泥漿的注入,而在澆筑結束后要立即對管道內殘余的泥漿及混凝土進行清洗,以便導管的重復使用。

2.3 鉆機就位以及鉆進成孔 位于深水中的樁基礎在鉆孔灌注樁施工之前,應當依據設計的樁徑、水深、巖層情況進行挑選鉆機的類型、鉆頭重量及鉆機臺數,作業前要對鉆機進行試打、測試及調整,確保鉆機運行正常,提高鉆孔的精確度。鉆孔完畢后,務必要清潔鉆頭,以方便下一個孔樁的使用。

2.4 清孔及吊放鋼筋骨架 灌注混凝土在成孔并清孔完畢后再下放鋼筋骨架,即清除成孔內的雜物。具體步驟過程如下：如采用泥漿正循環清孔時,成孔后將鉆頭提升至距離孔底200毫米～500毫米,同時抽量大的泵機吸入性能指標符合要求的新泥漿,反得循環30分鐘以上,直到泥漿檢測含砂量小于4%,孔壁泥皮和孔底沉渣都已排除。如采用反循環泵吸泥漿鉆機施工的樁孔,將鉆頭提至距離基底50毫米～80毫米時,等停止回轉鉆具孔樁鉆進結束后,反循環泵吸泥漿,直至孔底沉渣滿足規范要求。其余方式的鉆孔施工,清孔時將反循環泥漿導管下到離孔底沉渣面80毫米～120毫米,即后樁孔砂石泵啟動進行反循環清孔作業及泵吸,直到滿足規范為止。

2.5 灌注水下混凝土

2.5.1 嚴格檢測混凝土原材料的質量,混凝土的主材有沙石、水泥、水以及外加劑,外加劑的功效是提高混凝土的凝結速率,增強混凝土的早期強度。在制備澆筑混凝土之前,要確保砂石的性能達到要求,調配混凝土使用的水一定選用干凈的水,不能采用河水等自然水體。

2.5.2 在首批混凝土灌筑時,應注意查看樁孔內是否有屯留積水的情況,要是有積水的情況就要重新灌筑,以防樁基成型后產生裂縫。首批混凝土灌筑時正常順利完成的情況下,后批混凝土就要連續的灌注,且不能中途停頓施工。灌筑常規混凝土,每次提升導管前都要測算管內混凝土的澆筑高度,以防導管提升的脫節。

2.5.3 在澆筑過程中發生導管內空氣未完全排出,那么成樁的混凝土強度有可能達不到規定要求,這種情況就要減慢混凝土澆搗速率,防止導管處于高壓狀態,致使連接關節間的皮墊滲漿、變形,空氣只有全部排出后才能進行后續灌筑作業。

2.5.4 在灌筑過程中鋼筋籠容易隨著混凝土面的上升而浮升,而為了避免這種情況,應當先穩固鋼筋籠的頂部,混凝土面上升將要靠近鋼筋籠的下部時,減慢澆筑的速度。在混凝土與鋼筋籠完全接觸后,再緩慢地提拔導管,繼續澆筑增加鋼筋籠的埋置深度。

三、結束語

總而言之,在灌注樁施工的過程中,現場施工人員應該要根據工程施工的實際情況,來對灌注鉆孔樁施工操作進行控制性的運行,在采用相應的措施,嚴格控制施工質量,保障灌筑的順利,從而滿足整個工程設計的相關要求。