膨脹土地區灌注樁基礎施工技術

臧春紅

[摘要]介紹甘河工業園區鐵路專用線元山2號大橋30.0-40.0m灌注樁,采用“沖擊成孔+導管法水下灌注混凝土”的方法,解決施工難題。

[關鍵詞]灌注樁 施工技術

中圖分類號:TU7文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920113-01

一、工程概況

元山2號大橋為跨越元山水庫灘地及元山爾溝而設,橋全長195.2延長米。全橋6座橋墩(其中水中墩5個),2座橋臺,水深1～1.5m。橋基礎鉆孔灌注樁,樁基總長1376深延米。本橋位于R=350m圓曲線上,橋上線路坡度為15‰、10‰。

地質資料:由上至下依次為淤泥質粉質黏土(厚3.2m)、粉質黏土(厚10.5-22.1m)、風化泥巖(厚6.0-11.0m)、泥巖(厚3.0-12.0m)。

二、樁基施工工藝

本橋基礎設計為鉆孔樁基礎,樁長30.0m～40.0m。根據樁基地質條件,本橋鉆孔樁施工采用沖擊鉆成孔。樁身混凝土采用泥漿護壁導管法灌注方法施工。

(一)鉆孔樁施工準備。鉆孔場地場地平整,遇軟土采用換填法處理;在水中,用筑島法施工。泥漿池和沉淀池設在對應橋墩位附近處,鉆碴抽到岸上沉淀池。鉆孔樁施工前應設置堅實不漏水的護筒,先對樁位進行復核。護筒就位后,發現偏差立即糾正。護筒埋置在較密實的土層至少50cm。

(二)沖擊成孔。根據地質情況選擇相應的鉆頭進行施工,鉆頭中心對準樁孔中心,偏差不大于5cm。進行正常沖擊。沖擊成孔排渣換漿。

(三)清孔。鉆至設計深度后,進行孔底清理,達到要求后停止清水灌注。

(四)終孔驗收。鉆至設計標高后,停止進尺,提鉆,用檢孔器對樁孔進行孔深、孔徑的檢測,同時對孔位、孔壁狀況及垂直度等項目做質量檢驗,并按規范要求填寫成孔記錄表。檢測過程中發現縮孔或鉆孔偏斜時,應仔細查明原因,采取防范措施杜絕其再次發生。

(五)鋼筋籠的制作。檢孔完成后,及時下鋼筋籠,鋼筋的制作根據設計要求,吊運設備能力而定,本橋樁基鋼筋籠長度大于18m時分節吊入。

鋼筋籠加工時嚴格按設計要求進行并符合施工規范的規定。主筋接頭采用閃光對接焊,對接時互相錯開。箍筋圓順,間距符合設計及規范要求。

(六)樁基混凝土的灌注。

1.導管的配制與安裝。導管采用壁厚5mm的無縫鋼管制作,導管之間采用法蘭扣連接。導管內徑為300mm,標準節長為3.0m,底節長為4.0cm,漏斗下配一節0.5米,用以滿足不同孔深的樁基施工。

2.混凝土的拌制及運輸。鉆孔樁混凝土按照水下混凝土的技術標準進行,由混凝土集中拌合站供應。拌制好的混凝土用混凝土運輸車運送至現場,并由鉆機配合進行灌注水下混凝土。

3.灌注水下混凝土。灌注水下混凝土是鉆孔樁的關鍵工序之一,其質量的優劣直接影響到樁基的質量,所以施工中要引起足夠的重視,以確保樁基的質量。

砼塌落度應采用18～22cm,并保證具有良好的和易性,不產生離析、分層及泌水。

在樁基施工的整個施工過程中,每一個工序均應做好各項質量記錄;記錄表格采用業主規定的表格。

(七)破樁頭。為保證水下混凝土的質量,在灌注過程中實際灌注高度要比設計灌注高度高100cm以上,在樁基混凝土強度合格后再將其鑿除,待樁基檢測合格后進行承臺施工。

三、樁基施工要點

在每根鉆孔樁開工之前,施技部根據設計圖紙和地質勘察提供的鉆孔樁地質資料,制定每根樁的施工方案,避免現場憑感覺盲目施工。

施工中應當注意:

1.一旦發現嚴重縮孔、塌孔現象,護筒必須及時跟進、超前插打。

2.卡鉆、掉鉆、斜鉆事故發生后必須及時處理,科學處理,不得野蠻施工,否則會造成斷樁、補樁的嚴重后果。

四、施工中常出現的問題和處理辦法

元山2號大橋地質條件復雜,地下許多情況難以預料,施工中故障時有發生,雖然排除了不少故障,但是研究和尋求對策時花費了不少時間和精力。施工中常出現的故障有:

1.塌孔。在鉆進初期,經常出現塌孔現象。在鉆進過程中要注意觀察鉆機鉆桿或鋼絲繩的異常情況,有問題先提高鉆頭,然后再用測量繩測量孔深。如果有塌孔現象:輕微塌孔,則需向孔內投放粘土,保持孔內泥漿比重大于1.3,并保持孔內水頭;嚴重塌孔,則需及時跟進護筒,回填數米深粘土、片石和適量水泥,重新鉆進。

2.斜鉆。由于元山2號大橋所遇巖面部分為傾斜巖面,存在斜鉆現象。造成后果是鉆孔樁垂直度超標,下放鋼筋籠困難。解決的辦法:(1)護筒插打至巖面以上1m,回填粘土和少量片石,高于護筒底口1-2m,然后使用沖擊鉆機反復沖砸,護好護筒底口至巖面的這段孔壁,砸平傾斜巖面。(2)如發現斜鉆情況時已終孔,則要在需處理的那段回填粘土和少量片石,鉆機重新對中,調整鋼絲繩位置,重新鉆孔,直至孔底設計標高。

3.掉鉆。掉鉆的情況有以下幾種:

(1)沖擊鉆機因塌孔埋鉆后提鉆頭時用力過猛,鋼絲繩破斷,引起的掉鉆;(2)沖擊鉆機沖程過大,鉆頭穿過薄的巖層,斜著甩出護筒。

第一種情況在清除鉆頭上的土層后,潛水員下水拴好鋼絲繩,用千斤頂將鉆頭拉出。第二種情況則要將護筒拔出少許,再栓鋼絲繩拉出鉆頭。

五、結論及建議

通過元山2號大橋鉆孔樁的施工,有以下幾點粗淺的思考和認識:

1.關于鋼護筒的應用問題。鋼護筒在本橋鉆孔樁施工中起了至關重要的作用,孔壁卵石層滲透性強、漏漿嚴重。采取鋼護筒跟進的措施,保證了樁周圍的土層不受破壞,正常鉆進容易成孔。

2.關于地質鉆探資料的問題。地質鉆探資料是確定鉆孔樁施工的根本依據。但是由于樁的地質鉆探孔僅鉆樁位上的一個點,它所得的結論只能代表那一點的情況,而不是整個樁內的土層分布情況。施工中不能僅依靠地質柱狀圖和地質剖面圖,要多分析已鉆孔的實際情況,參考地質資料摸索著施工。

3.樁基混凝土灌注問題。導管法灌注水下混凝土,具有能向水深處迅速灌注大量混凝土、不用排水、不需專門養護、作業設備簡單的優點。控制好終孔驗收至混凝土澆灌之間的間隔時間,在膨脹土地區關系到成樁質量,建議間隔時間≤3h。

4.關于水下混凝土和易性的問題。水下混凝土和易性不好,造成混凝土灌注困難,甚至斷樁。在混凝土灌注前要檢測混凝土的坍落度,坍落度要在18-22cm之間。

5.導管埋置深度。在樁基施工中,及時檢測導管埋置深度,做好記錄。導管埋置深度控制不得小于1.0m,也不得大于3.0m。

6.樁基預留破樁頭高度。水下混凝土灌注高出樁頂高程1.0m,在施工中控制首盤混凝土的坍落度,否則混凝土的高度在灌注時不易控制,導致樁頭過高或過低。