新砌擋土墻內鉆孔施工技術探討

鐘德明 楊建明

鉆孔施工技術是一種在建筑工程廣泛應用的技術,但是先砌筑完擋土墻后再在擋土墻內進行鉆孔樁施工卻不多見,所以在鉆孔施工過程中遇到不良地質情況下出現問題解決的方法不是很科學,在施工過程中不僅造成經濟損失,也可能耽誤了工期。由于擋土墻施工和鉆孔施工相互影響和制約,在施工過程中擋土墻的砌筑質量嚴重影響鉆孔,如果砂漿不密實、存在空洞等容易造成鉆孔過程中出現漏漿等;同時如果鉆孔施工不得當,也容易造成對擋土墻的破壞。本文以永州市零陵大道曲河小橋的擋土墻內鉆孔施工為對象,對擋土墻內鉆孔樁施工技術進行探討。

1 工程概況

永州市零陵大道曲河小橋(K17+453.9)屬于中亞熱帶季風濕潤氣候,冬夏長,春秋短,四季分明,日照充足,年平均氣溫18℃。曲河小橋原橋寬42 m,為雙曲拱橋,凈跨徑15 m。老橋加固利用,兩側各加寬17 m。通過勘察基礎地質情況從河床底開始往下依次為砂土、砂卵石、強風化泥質粉砂巖和中～微風化泥質粉砂巖。本橋1號臺設計為樁徑1.6 m,孔深42 m的鉆孔灌注樁。根據現場地質情況1號橋臺設計為先砌筑漿砌片石擋土墻后再進行鉆孔樁施工,擋土墻設計高10 m,設計采用M7.5砌塊片石,樁位均在擋土墻內,采用沖擊鉆機施工。擋土墻及樁位設計立面圖見圖1。

2 擋土墻和鉆孔施工工藝及流程

2.1 擋土墻施工工藝

漿砌片石擋土墻采用的主要材料是片石和水泥砂漿,片石一般盡量采用較大的石料砌筑,要求片石應具有兩個大致平行的面,厚度不小于0.15 m,長寬不小于厚度的1.5倍;一般采用M7.5砂漿。漿砌片石擋土墻的砌體質量控制關鍵在于材料選擇和砌筑方法,一般片石尺寸和強度均應滿足要求;砂子一般選用中粗砂,要求其含雜量和含泥量小于5%;砌筑時必須采取坐漿法,并要求片石大面朝下;砂漿應嚴格按照配合比進行拌和,砌筑過程中砂漿必須飽滿,不得出現空洞、縫隙和通縫。

2.2 沖擊鉆孔施工工藝

沖擊鉆孔施工是用鉆頭重復沖擊成孔,利用泥漿進行護壁。一般施工順序為:施工前準備→護壁泥漿配制及施工污水處理→鉆孔→清孔→鋼筋籠制作及安裝→水下混凝土灌注。施工過程中采用泥漿泵將孔底鉆渣排出孔外,要求用手摸泥漿中無2 mm～3 mm大顆粒為止;并通過加入清水來調整孔內泥漿比重,對于不同的地質情況和施工條件采取適當的泥漿比重,一般為1.08～1.20,成孔后灌注混凝土時泥漿比重一般控制在1.03～1.10之間。成孔驗孔合格后下鋼筋籠,然后采用導管進行混凝土澆筑,灌注時應計算好導管長度和首盤混凝土方量,要求導管埋深1.5 m左右,灌注過程中及時進行調整,一般導管埋入混凝土的深度在2 m～6 m之間;另一方面就是應該控制好混凝土的坍落度,一般為200 mm左右。

2.3 擋土墻內鉆孔施工工藝流程

放樣開挖→擋土墻基礎施工→漿砌片石墻身砌筑→墻后及預留孔回填→鉆孔→成孔、下鋼筋籠→混凝土灌注。

3 鉆孔過程中出現的問題、原因分析及解決方法

曲河小橋在鉆孔過程中出現漏漿現象的頻率比較高,原因也有多種,其中1號～4號樁比較具有代表性。現就其出現的問題及原因分析和解決方法介紹如下:1)擋土墻內漏漿:1號～4號樁在鉆孔過程中在8 m深度(擋土墻墻身內)的位置出現漏漿。漏漿情況為泥漿從擋土墻伸縮縫、泄水孔位置往外冒出來,同時也有少量的泥漿從擋墻面滲出來。主要原因是預留孔位置與伸縮縫以及泄水孔的位置沒有協調好,部分泄水孔及伸縮縫正好在預留孔位置,擋土墻砌筑過程中砂漿不夠密實、預留孔內泥漿護壁厚度不夠等引起的。針對此位置的漏漿現象和原因,分析采用回填黏土的方法比較好,一方面經濟,另一方面可以節省時間。2)擋土墻基礎底砂卵石層漏漿:鉆孔到12 m位置時漏漿,此時鉆孔深度已到了擋墻基礎底部砂卵石層,由于河內淤泥比較深,泥漿滲過砂卵石從淤泥里冒出來,主要原因是由于原河床在擋墻基礎底標高位置地質不好,地基承載力不能達到設計要求,擋土墻基礎施工過程中采用了片石換填后又加了碎石墊層,因此形成了一個滲水層造成漏漿。兩次采用孔內回填黏土的方法仍未能制止漏漿,于是采用了在河內靠近擋土墻4 m寬度范圍內沿擋土墻填土壓實的辦法,以使該滲水層變成一個封閉的結構,此方案成功制止了漏漿現象。3)溶洞漏漿:鉆孔到37 m深度位置漏漿,此位置地質為強風化泥質粉砂巖。漏漿情況為泥漿面短時間內突然下降了15 m,泥漿從底部往下漏,同時由于孔內泥漿面下降造成孔外水壓大于孔內造成擋土墻預留孔上的泥漿護壁開始不斷剝落,河水從擋土墻伸縮縫位置和基礎底部砂卵石層位置流入孔內。根據漏漿的情況判斷該深度位置存在溶洞,于是采用了回填片石、水泥和黏土的方法進行處理。先回填片石和水泥,目的是先將該位置的護壁凍結以堵死溶洞,再回填黏土將孔全部填滿以便重新造漿和護壁。重新沖鉆至37 m位置再次嚴重漏漿。針對于地質中存在溶洞這種情況,通過分析由于孔上部位于擋土墻內,預留孔孔徑為1.62 m不能擴大,而下鋼護筒則必須擴大樁徑,所以不能采用;另外如果采用注漿法時間比較長,又不經濟,所以也不能采用。經過選擇最終還是采取了繼續回填片石、水泥和黏土的方案,同時加大泥漿比重、嚴格控制沖程,達到35 m左右的位置時基本上以每天1 m沖程的樣子。鉆至37 m位置時先回填部分片石和水泥,沖鉆0.5 m左右后停鉆一段時間后再進行沖鉆,目的是讓片石擠入溶洞內后水泥將其凝結,形成護壁。采用此方法成功穿越了溶洞區,但是在回填過程中由于片石填筑位置和數量不盡合理造成了擋土墻有輕微的移位,對擋土墻質量有一定的損壞。

4 施工過程中應注意的問題

1)擋土墻的砌筑。擋土墻砌筑質量直接影響著鉆孔施工。首先應該處理了基礎和墻身的關系,對于地質情況不好的情況下基礎墊層建議采用低標號混凝土,盡量不用碎石作墊層;基礎混凝土澆筑后應該及時埋置接槎石或者進行鑿毛處理,砌筑時應采用坐漿法,砂漿必須密實,以便基礎和墻身是一個整體。其次預留孔的位置和垂直度要準確,同時預留孔附近的砌石砂漿一定要非常飽滿。

2)鉆孔。鉆孔過程中如果遇到漏漿現象應該及時采取方案,并備好回填材料以便及時回填。如果鉆孔過程中在擋土墻內出現漏漿現象應該及時回填黏土或膨脹土并加入一定的水泥。如果遇到砂卵石層建議先在擋土墻外進行填土壓實和孔內回填水泥。如果遇到溶洞應及時回填片石和水泥,回填過程中應控制好回填位置和數量;應嚴格控制其沖程,建議每天鉆進0.5 m～1.0 m;建議同時加大泥漿比重,大約1.20～1.30。在溶洞區內可以先不清渣,等到穿過溶洞區后再進行。成孔后應該及時灌注混凝土,灌注時的泥漿比重可以適當大一點以防止泥漿護壁剝落。

5 結語

1)本文對不良地質情況下擋土墻內鉆孔施工技術進行了探討,并結合永州市零陵大道曲河小橋1號橋臺1號～4號樁對鉆孔施工過程出現的問題進行了分析,介紹了處理方案和效果。2)本文結合現場施工情況,對不良地質情況下擋土墻內鉆孔施工過程中應注意的事項作了分析總結,對類似施工有一定參考作用。

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