摘要:鉆孔灌注樁具有單樁承載力高、無噪聲、無振動、無側(cè)向擠土、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn),通過某橋梁工程實(shí)例, 對灌注樁的施工技術(shù)工藝流程進(jìn)行了全面的介紹, 并總結(jié)了一些相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)體會，供同行參考。
關(guān)鍵詞: 鉆孔灌注; 施工技術(shù);工藝流程;體會
1. 前言
鉆孔灌注樁在我國現(xiàn)階段的公路橋梁基礎(chǔ)施工中應(yīng)用非常廣泛采用的一種樁基施工技術(shù)。灌注樁屬于隱蔽工程，由于影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，對其施工過程每一環(huán)節(jié)都必須要嚴(yán)格要求，對各種影響因素都必須有詳細(xì)的考慮，如地質(zhì)因素、鉆孔工藝、護(hù)壁、鋼筋籠的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不嚴(yán)，就會在灌注中發(fā)生質(zhì)量事故，小到塌孔、縮頸，大到斷樁報廢，給企業(yè)財產(chǎn)造成重大損失，以致影響工期并對整個工程質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。所以，必須高度重視并嚴(yán)格控制，按照相應(yīng)的施工流程進(jìn)行，盡量避免發(fā)生事故及減少事故造成的損失，以利于工程的順利進(jìn)行。
樁基沉入土中的施工方法不同, 其采用的機(jī)具和施工工藝也不相同, 并且影響樁與樁周邊土接觸邊界處的狀態(tài), 也會影響樁與土之間的共同作用性能。鉆孔灌注樁是按施工方法分類中的一種,另外
還有打入樁、振動下沉樁及管柱樁基。
2. 工程鉆孔灌注樁施工工藝
鉆孔灌注樁的施工程序有：平整場地→泥漿制備→埋設(shè)護(hù)筒→鋪設(shè)工作平臺→安裝鉆機(jī)并定位→鉆進(jìn)→調(diào)整泥漿比重→泥漿循環(huán)→成孔→清孔并檢查成孔質(zhì)量→下放鋼筋籠→安放導(dǎo)管→計算首批混凝土量安裝料斗→灌注水下混凝土→拔出護(hù)筒→質(zhì)量檢查。
2.1 設(shè)備及鉆具的選擇
混凝土灌注所需施工設(shè)備要求配套并且完好。這是保證灌注水下混凝土質(zhì)量的基本前提。要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)以下施工設(shè)備的質(zhì)量:
(1) 備用發(fā)電機(jī)數(shù)量充足。要保證工地的備用發(fā)電機(jī)性能良好, 足以應(yīng)付施工過程中可能發(fā)生的電網(wǎng)斷電情況,這樣可以防止灌注時間延誤, 避免造成斷樁事故。
(2) 注意混凝土拌和機(jī)類型的選擇, 宜選用大容量拌和機(jī), 在數(shù)量上可以保證混凝土的連續(xù)灌注。對混凝土拌和機(jī)在每次使用前都應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真的檢查維修。
(3) 導(dǎo)管是灌注水下混凝土的重要工具, 其直徑大小要根據(jù)灌注強(qiáng)度要求進(jìn)行選擇(－般在300mm) 。要求導(dǎo)管應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度、且密封性良好, 管壁光滑、導(dǎo)管平直, 無穿孔裂紋, 導(dǎo)管接口處應(yīng)有彈性墊圈密封。如果導(dǎo)管接頭密封不嚴(yán), 焊縫破裂, 泥漿或水從接頭或焊縫中浸入會引起樁基質(zhì)量事故, 因此施工之前必須要進(jìn)行水密、承壓和接頭抗拉試驗(yàn)。
(4) 儲料斗、漏斗、必須計量滿足首批混凝土埋管要求，溜槽以及其他有關(guān)灌注機(jī)具使用前都應(yīng)進(jìn)行檢查, 以保證施工安全和施工質(zhì)量。
(5) 目前常用的鉆具有旋轉(zhuǎn)鉆、沖擊鉆及沖抓鉆3種類型。。根據(jù)工程土質(zhì)情況、樁基直徑、樁長選用適合的機(jī)械。樁徑2.2 m, 樁長15 m至25m, 河床底1 m～4 m為弱風(fēng)化粉砂泥巖, 下為弱風(fēng)化細(xì)砂巖, 巖石致密堅硬抗沖擊力強(qiáng)。本項(xiàng)目根據(jù)地質(zhì), 氣候及水文特征主要選用了沖擊鉆(大刃腳一字型沖擊轉(zhuǎn)) 。
2.2 施工準(zhǔn)備工作
2.2.1 場地準(zhǔn)備
施工前將場地平整好,以便安裝鉆機(jī)。本橋位2#～4#墩處于水中,且水深常年在6m～7m左右,采用土袋圍堰筑島,用粘土修筑一條長30 m、頂寬5m的E形島,并壓實(shí),平臺高于常水位1.5m,填土外部包編織袋,以防沖刷。若墩臺位于無水岸灘,鉆機(jī)位置處應(yīng)清除雜物、換填軟土、平整夯實(shí),場地有淺水時,可用土或草袋圍堰筑島；場地有深水或陡坡時,可用木樁或鋼管樁架設(shè)平臺,水深但水流平穩(wěn)時,條件許可,也可將施工平臺設(shè)在浮船上(需計算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度,驗(yàn)算穩(wěn)定性)。本工程2#墩處于淺水使用圍堰筑島,3#～4#墩處于深水因此采用鋼管樁架設(shè)平臺。
2.2.2 埋置護(hù)筒
護(hù)筒制作要求：堅固、耐用、不易變形、不漏水、裝卸方便并能重復(fù)使用。一般用木材、薄鋼板或鋼筋混凝土制成。這里采用直徑為2.5m，長度2m―8m的鋼護(hù)筒。護(hù)筒的作用:
1) 固定樁位,并作鉆孔導(dǎo)向；
2) 保護(hù)孔口防止孔口土層坍塌；
3) 隔離孔內(nèi)孔外表層水，并保持孔內(nèi)水位高出施工水位以穩(wěn)定孔壁。
護(hù)筒埋置需注意事項(xiàng)：護(hù)筒平面位置埋設(shè)準(zhǔn)確(偏差不大于50mm) ,護(hù)筒頂部標(biāo)高應(yīng)高出地下水位和施工水位1.5m～2.0m。護(hù)筒溢漿口應(yīng)高出地面0.2m～0.3m3)護(hù)筒底應(yīng)低于施工最低水位(一般低于0.1～0.3m即可)。埋設(shè)護(hù)筒挖坑只需比護(hù)筒直徑大0.5m～1.0m就行,護(hù)筒四周用粘土夯填密實(shí),護(hù)筒底必須在穩(wěn)定的粘土層中,否則換填粘土并夯實(shí),厚度不小于50cm。
2.2.3 制備泥漿
在0#臺、1#和、5#墩、8#墩、10#臺的位置修建泥漿池。泥漿最好采用優(yōu)質(zhì)純粘土或膨潤土,若沒有好的純粘土或膨潤土,或者遠(yuǎn)運(yùn)都困難,可摻配少量添加劑改善泥漿的性能。泥漿在鉆孔中的作用:在孔內(nèi)產(chǎn)生較大的靜水壓力,可防止坍孔,泥漿向孔外土層滲漏,在鉆進(jìn)過程中,因鉆頭的作用,孔壁表面形成一層膠泥,具有護(hù)壁作用,同時將孔外水流切斷,能穩(wěn)定孔內(nèi)水位,泥漿比重大,具有挾帶鉆渣懸浮作用,利于鉆渣排出。泥漿比重在1.1～1.3之間,由于本樁基處于粉砂巖及弱風(fēng)化砂巖層中,泥漿比重為1.3左右。粘度在22Pa/S～30Pa/S, 含砂率≤4%。
2.2.4 安裝鉆機(jī)
鉆機(jī)是鉆孔、吊放鋼筋籠、灌注砼的支架。在鉆孔過程中, 成孔中心必須對準(zhǔn)樁位中心, 鉆機(jī)必須保持平穩(wěn), 不發(fā)生位移、傾斜和沉陷。鉆機(jī)安裝就位時, 應(yīng)詳細(xì)測量, 底座用枕木墊實(shí)塞緊, 并在鉆進(jìn)過程中經(jīng)常檢查。
2.3 鉆進(jìn)成孔
利用鉆錐(7.5t)不斷地提錐、落錐反復(fù)沖擊孔底土層,把土層中泥砂、石塊擠向孔壁或打成碎渣,鉆渣懸浮于泥漿中,利用泥漿泵循環(huán)泥漿，渣石沉淀在沉渣池內(nèi)用挖土機(jī)挖出運(yùn)往棄渣場填埋,重復(fù)以上過程沖擊鉆進(jìn)成孔。在鉆孔過程中應(yīng)防止坍孔、孔形扭歪或孔斜,甚至把鉆頭埋住或掉進(jìn)孔內(nèi)等事故,因此要注意下列各點(diǎn):
(1)在鉆孔過程中,始終保持孔內(nèi)外的水位差和泥漿濃度,以起到護(hù)壁固壁作用, 防止坍孔。
(2)在鉆孔過程中,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘探情況控制鉆進(jìn)速度、調(diào)整泥漿稠度,防止坍孔、鉆孔偏斜、卡鉆等情況發(fā)生。
(3)鉆孔宜一氣呵成,不宜中途停鉆以避免坍孔,若坍孔嚴(yán)重應(yīng)回填重鉆。
(4)鉆孔過程中應(yīng)加強(qiáng)對樁位、成孔情況的檢查工作。終孔時應(yīng)對樁位、孔徑、形狀、深度、傾斜度及孔底情況按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查。合格后立即清孔、安放鋼筋籠、灌注砼。
2.4 清孔及吊裝鋼筋籠
清孔的目的是除去孔底沉淀的鉆渣和泥漿, 以保證灌注的砼質(zhì)量及承載力。清孔的方法:換漿清孔。鉆孔完成后不再進(jìn)尺,繼續(xù)循環(huán)換漿清渣,直至達(dá)到清理泥漿的要求(泥漿比重在1.03--1.1之間)。另外還有抽漿清孔和掏渣清孔及吹渣清孔的方法,根據(jù)實(shí)際情況采用適合的方法。清孔時要注意的要點(diǎn):
(1)必須保持孔內(nèi)水位高度;
(2)灌注砼前孔底沉淀厚度不大于設(shè)計規(guī)定(一般在10cm);
(3)不得用加深孔底的方法代替清孔。
鋼筋籠的制作應(yīng)按設(shè)計要求預(yù)先焊成鋼筋骨架,用大噸位吊車吊入鉆孔內(nèi)就位,校正鋼筋籠的位置并固定,防止灌注砼的時后鋼筋籠上浮。若鋼筋籠超過吊車的最高長度,鋼筋籠宜分段安裝,焊接就位。焊接時注意聲測管連接順直、密封以免對后續(xù)質(zhì)量檢查造成缺陷。
2.5 灌注水下砼
終孔后待鋼筋籠安裝就位,接著安裝導(dǎo)管。導(dǎo)管內(nèi)徑為30cm的鋼管,壁厚4 mm, 每節(jié)2m,另有調(diào)整節(jié),長度0.5m～1.0m,最下面一節(jié)為4.9m,根據(jù)孔深確定導(dǎo)管長度。導(dǎo)管兩端用螺旋絲口連接,并墊橡皮圈保證不漏水。在澆注砼前必須檢查導(dǎo)管的密封性,確保導(dǎo)管密封不滲水。將導(dǎo)管居中插入到離孔底0.2m～0.3m (不得插入孔底沉淀的泥漿中),導(dǎo)管上口接漏斗,并設(shè)隔水栓。待漏斗中混凝土儲備量足夠后,放開隔水栓, 混凝土從漏斗底迅速下落,孔內(nèi)水位驟漲外溢,說明混凝土灌入孔內(nèi)。足夠數(shù)量的混凝土將導(dǎo)管內(nèi)水全部壓出,并使導(dǎo)管下口埋入孔內(nèi)混凝土內(nèi)1m以上,隨著砼不斷通過導(dǎo)管灌入孔內(nèi),孔內(nèi)初期灌注的砼及上面的水、泥漿不斷被頂托升高, 不斷提升導(dǎo)管和拆除導(dǎo)管,直至鉆孔灌注砼完畢。
灌注水下砼是鉆孔灌注樁施工最后一道關(guān)鍵性的工作,其施工質(zhì)量嚴(yán)重影響樁的質(zhì)量,必須注意以下幾點(diǎn):
(1) 混凝土材料的要求:認(rèn)真做好水混凝土下配合比設(shè)計,混凝土必須具有良好的流動性及和易性,為防止卡管,碎石粒徑為1cm～3cm,最大粒徑不大于4cm。C25水下混凝土配合比:普通425級水泥:河沙:碎石:水=1∶1.62∶2.43∶0.53。坍落度為200mm，每立方米混凝土水泥用量為437kg,水灰比為0.53,砂率為40%。
(2)必須保證首批混凝土數(shù)量。為了保證首批砼能將導(dǎo)管內(nèi)水全部壓出并滿足導(dǎo)管初次埋入深度的要求,應(yīng)確定漏斗的最小容積。
(3)混凝土必須拌合均勻,盡可能縮短運(yùn)距和減少顛簸,防止混凝土離析而發(fā)生卡管事故。
(4)灌注混凝土必須連續(xù)作業(yè),避免任何原因中斷灌注。混凝土的拌制和運(yùn)輸必須滿足連續(xù)作業(yè)的要求。
(5)在灌注過程中,要隨時測量和記錄孔內(nèi)混凝土高度和導(dǎo)管入孔長度,以控制和保證導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)有適當(dāng)?shù)纳疃?防止導(dǎo)管提升過猛,管底提離混凝土面或埋入過淺, 而使導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水造成夾泥斷樁,也要防止導(dǎo)管埋入過深,造成管內(nèi)混凝土壓不出或?qū)Ч鼙换炷谅褡〔荒芴嵘?導(dǎo)致中止灌注而斷樁。埋管深度宜控制在2m～4m。若鋼筋籠懸空,混凝土接近鋼筋籠底部時,為防止鋼筋籠上浮,一要放慢灌注速度,二是混凝土進(jìn)入鋼筋籠1m～2m時,適當(dāng)提高導(dǎo)管,減小導(dǎo)管埋置深度和加大鋼筋籠下部的埋置深度。
(6) 灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計值預(yù)加一定高度,此范圍內(nèi)的浮漿和混凝土應(yīng)鑿除, 確保樁頂混凝土質(zhì)量。預(yù)加值為0.5m～1.0m。待混凝土灌注完畢后扒出鋼護(hù)筒,及時清除多余的混凝土,但清理完后的混凝土還必須比設(shè)計高20cm,待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后再鑿除至設(shè)計標(biāo)高。(實(shí)際施工中可留3cm～5cm)。
2.6 進(jìn)行成樁檢測及問題處理
本工程的成樁檢測是委托貴州某建筑工程檢測中心檢測,在檢測中發(fā)現(xiàn)左幅4-1#樁局部出現(xiàn)不密實(shí)現(xiàn)象 ,可能是由于施工中混凝土拌合不均勻或者灌注不連貫造成,具體處理方式是采用鑿掉樁頂以下3m混凝土,在鉆孔灌注水泥漿,在澆灌普通混凝土至標(biāo)高。
3. 結(jié)束語
結(jié)合工程實(shí)例, 對灌注樁的施工技術(shù)工藝流程進(jìn)行了全面的介紹,希望對即將參與或者正在參與此類工作的同行有所啟發(fā)。我認(rèn)為：隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展, 鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式以其適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡便等特點(diǎn)仍將被廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其它工程領(lǐng)域。灌注樁屬于隱蔽工程, 但由于影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多,對其施工過程每一環(huán)節(jié)都必須要嚴(yán)格要求, 對各種影響因素都必須有詳細(xì)的考慮。作為工程技術(shù)人員, 要不斷從工程施工中總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn), 共同探討交流, 以確保工程質(zhì)量。
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