略談鉆孔灌注樁施工過程中應注意的幾個問題

林瑞樂

(漳州市公路局)

略談鉆孔灌注樁施工過程中應注意的幾個問題

林瑞樂

(漳州市公路局)

鉆孔灌注樁是目前建設工程中使用較廣泛的一種樁基。通過漳州龍海浮宮大橋的施工工程實例,論述鉆孔灌注樁施工過程中應注意的問題。

鉆孔灌注樁;橋梁;施工;質量控制

灌注樁是一種極為有效,安全可靠的基礎形式,具有將上部結構荷載傳遞到深層穩定的土層中,大大減少基礎沉降的優點,因此成為目前建設工程中使用較廣泛的一種樁基。灌注樁的施工大多是在地下或水下完成,施工工序多,導致了質量控制難度大。

1 工程概況及地質情況

漳州龍海浮宮大橋跨越九龍江南溪,為“七·五”規劃交通建設重點項目之一,全長 546.5m,水位隨潮汐變化,最大潮差6.9m,橋面凈寬 9m+2×1.5m人行道,設計荷載為汽車 -20級,掛車 -100,人群荷載為 350 kg/m2,墩臺基礎均為 200#鋼筋混凝土鉆孔灌注樁,樁長為 38～43m,鉆孔灌注樁施工的全部工序通過工作便橋在工作平臺上完成。

浮宮大橋除 14#～17#墩及浮宮臺外,其余墩臺均處于河灘或河道上,河床水位隨潮汐變化,潮水湍急,水位差較大,河床地質較為復雜,上為淤泥覆蓋,中夾沙礫層,下伏輕亞粘土、亞粘土。

2 成孔機械和施工方法

2.1 成孔機械

施工機具的好壞對能否保證施工質量以及功效的高低起著至關重要的作用。選擇合適的施工機具是實現質量控制的首要條件。根據橋址地質水文特點,經過對各種鉆機性能的比較,確定了GZQ-1250型潛水鉆機為本橋鉆孔樁的成孔機械。GZQ-1250型潛水鉆機適用于淤泥、砂層及含有少量礫石的粘土層進行鉆孔,不需更換鉆具便可實現正、反循環渣兩種成孔方法,鉆孔深可達 50 m,鉆進速度6～7m/h,整機重量僅 7.5 t,施工時對施工便橋及工作臺要求不高。

2.2 施工方法

經過比較采用了泵吸反循環法,此方法利用特質的反循環潛水砂泵隨同主機潛入孔內,開動潛水砂泵時,在砂泵抽吸水的作用下,鉆頭切削的土塊不需攪為漿狀便可直接進入鉆頭的進渣口,由鉆桿內腔引到泥漿池沉淀凈化,以供循環使用,其鉆孔效率較高。

在 8#墩的施工中,鉆孔深達 20余 m時,出現泥漿泵抽不出鉆渣,此時鉆頭剛好穿過砂礫層。首先采用的處理方法是把鉆頭稍稍提高,用鐵錘敲打鉆桿及出水膠管,震落管道內的砂礫,此法未能奏效。然后采取反復啟閉泥漿泵動力,突然增加或減少管內壓力清除砂礫,實踐證明該方法可行。

3 護筒的埋設

鉆孔灌注樁中護筒的作用為:固定樁位,引導鉆錐方向,隔離地面水免使其流入井孔,保護孔口不坍塌及孔內水位高出地下水位或施工水位,形成靜水壓力,保證孔壁不坍塌。

3.1 護筒的埋設方法

鉆孔灌注樁用護筒有木護筒、鋼護筒、混凝土護筒。考慮到護筒在施工中周轉次數較多,浮宮大橋采用鋼護筒。岸灘上護筒的埋設采取挖埋法,主河道上護筒的埋設采取在工作平臺上壓入法;主河道上河床上層淤泥覆蓋,潮水漲落時水流急,埋設的護筒易被水沖斜,因此,施工時采用導向架定位護筒。

3.2 護筒的埋置深度

浮宮大橋 3#墩(灘上)施工中,護筒的埋深較淺(0.5m),漲潮時,護筒腳冒水掏空了護筒周邊的土,導致護筒懸孔、坍孔,只好將護筒拔起,待退潮后將護筒挖埋至1.5m深后,在護筒周邊對稱均勻地回填粘土,并分層壓實至最佳密實度后再施鉆。因此,護筒的埋深不宜太小,一般在粘土中不小于 1.0m,在砂類土中不小于 1.5m。

4 泥漿的調制和使用

泥漿在鉆孔過程中除了起護壁作用外,還起到懸浮鉆渣的排渣作用,不同的泥漿指標直接影響鉆孔的速度和成孔的質量。實踐證明泥漿是鉆孔灌注樁施工質量好壞的重要環節,必須從嚴控制。泥漿一般采用水、粘土(或膨潤土)和添加劑按適當比例配置而成。在施工中應注意檢測泥漿的各項指標,尤其是比重和粘度這兩項最直觀、最重要的指標。泥漿的比重過大導致孔壁泥皮增厚,又將影響鉆進速度;泥漿的比重過小則護壁性能差,容易坍孔。

由于橋址土層分布復雜,為保證鉆孔樁的順利成孔和樁的質量,應根據孔徑、孔深、水位等情況選用不同的泥漿指標,并在鉆孔中經常檢測孔內泥漿的各項指標,以便隨時進行調整。在浮宮大橋鉆孔樁施工中,我們經過幾次探索,在岸灘的鉆孔中采用的泥漿指標如表1所示。

表1 岸灘和主河道鉆孔中采用的泥漿指標

由于工地附近的粘土經取樣試驗不能作為制漿粘土,為此,在制漿時我們采取了調整的辦法解決制漿粘土。即采用工地附近粘土 50%摻入大于 25的酸性粘土 50%調制泥漿,另摻入適量的碳酸鈉以提高其稠度。用這樣的泥漿作為循環泥漿,可增加其在空壁的附著量,提高粘結孔壁的作用,保證了孔壁的穩定。

另外,在施工中,控制好護筒內外的水文差是防止坍孔的有效方法,采取適當的孔內水頭高度,采用粘土配制的泥漿作為循環水進行鉆孔,以增加循環水的比重,平衡孔內外壓力。為保持孔內水頭在漲落潮過程中的穩定,在鉆孔中可采取連通器等措施。

5 鉆進速度的控制

采用潛水鉆機鉆孔,由于主機的轉速和鉆頭的線速比已經固定,因此鉆進速度只能根據地質變化、電器儀表反映的主機負荷情況來控制。根據浮宮大橋 50根鉆孔樁的施工實踐,我們得出了如下參考數據:(1)在淤泥質粘土鉆進時,控制主機電流在 30 A以下進行,孔內不會因泥漿太稠而影響鉆速;(2)在粘性土層中鉆進時,控制主機電流在 50 A以下進行,這樣不至于產生鉆機抖動,而造成擴孔率加大;(3)在砂性土層鉆進時,控制主機電流在20 A以下鉆進,以增加泥漿在孔壁的附著量,達到穩定孔壁的作用,避免坍孔。

6 清 孔

鉆孔達設計標高后,應及時清孔,清孔可利用反循環鉆機的泥漿泵持續吸渣 5～15min,同時往孔內加入清水,直至所吸出的泥漿比重小于 1.2、含砂率小于 4%,粘度 18 s時止,另外,還需保證孔內的沉渣厚度在 0.5 d以內(d為樁的直徑)。

7 灌注水下混凝土

利用鉆架安設鋼筋籠及安裝、提升灌注混凝土用的導管,及時進行水下混凝土的灌注,以防止坍孔,在灌注混凝土的過程中還需及時測量混凝土面標高,嚴格控制混凝土的埋管深度(1～4m),以保證混凝土的順利灌注,防止出現斷樁。同時,還需預埋好檢測孔樁混凝土質量用的聲測管。

8 小 結

鉆孔灌注樁的施工,一般有以上幾個環節,但是在遇到不同的地質條件和水文條件時可采取不同的施工方法,施工中所遇到的問題也有多種的解決方法,可經過比較后選擇較有利、方便的方法予以解決。

[1]盧世深,林亞超 .橋梁鉆孔樁試驗[M].北京:人民交通出版社.

[2]地基處理手冊編寫委員會 .地基處理手冊(第二版)[M].北京:中國建筑工業出版社,2000.

[3]樁基處理手冊編寫委員會 .樁基處理手冊(第三版)[M].北京:中國建筑工業出版社,1994.

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1008-3383(2010)06-0086-01

2010-03-11

林瑞樂(1966-),男,福建省漳州市人,道路橋梁工程師,主要從事橋梁方面的研究。