橋梁樁基沖孔樁施工應(yīng)用探討

張志國

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團道路橋梁工程總公司，新疆石河子 832017

1 沖孔樁基本原理

沖孔樁是在泥漿護壁的前提條件下，利用樁錘沖進形成樁孔，采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土的施工方法。沖孔、灌注混凝土都是在水下進行。沖孔施工法是采用沖擊式鉆機或卷揚機帶動一定重量的沖擊鉆頭，在設(shè)定的高度內(nèi)使鉆頭提升，然后空放使鉆頭自由降落，利用沖擊動能沖擠土層或破碎巖層形成樁孔，再用循環(huán)液將鉆渣和巖屑排出。每次沖擊之后，沖擊鉆頭在鋼絲繩轉(zhuǎn)向裝置帶動下轉(zhuǎn)動一定的角度，從而使樁孔得到規(guī)則的斷面和相應(yīng)的孔深。

2 沖孔樁施工工藝

2.1 樁位放樣

依據(jù)樁位平面設(shè)計圖紙要求，建立平面坐標(biāo)系，計算每根樁中心坐標(biāo)，用全站儀定位，驗收合格后方可使用。在埋設(shè)鋼護筒前，四周打好木樁校正樁心，埋設(shè)鋼護筒后，在復(fù)核樁上拉十字線，核對鋼護筒中心及樁錘中心，并經(jīng)技術(shù)人員及監(jiān)理確認(rèn)后，才開始沖樁施工。

2.2 埋設(shè)鋼護筒

在樁機就位之前埋設(shè)鋼護筒，護筒根據(jù)樁徑大小用采用8～10mm厚鋼板加工制作，高度為1. 2～1. 5m，護筒直徑比樁徑大200mm，在護筒四周均勻地回填泥砂并分層壓實到地面，護筒槽同應(yīng)比地面高100mm左右。埋好護筒后，在地面挖一條由護筒口通往泥漿池的淺溝，作為泥漿通道。

2.3 沖孔施工

2.3.1 精確對中

用繩子穿過樁機頂部滑輪，繩子下端掛一重錘，移動樁機，使重錘與樁孔中心在同一直線上，控制其偏差小大于20mm。

2.3.2 沖孔施工

開孔時低錘密擊，反復(fù)沖擊造壁，保證護筒穩(wěn)定；泥漿泵循環(huán)泥漿系統(tǒng)，保證泥漿供給使孔內(nèi)漿液面穩(wěn)定。沖孔至基巖時應(yīng)低錘密擊，以免偏斜。準(zhǔn)確控制松繩長度，避免打空錘。一般不用高沖程，以免擾動孔壁，引起塌孔、卡錘等事故；在鉆進過程中，每2m檢查一次垂直度。垂直度檢查利用樁位拉十字控制線進行樁位中心復(fù)核，從兩個方向觀測吊錘鋼絲繩的擺動。對于土層變層處和易于發(fā)生偏斜的部位，采用低錘密擊的方法穿越，保持孔形良好。在沖擊鉆進階段應(yīng)注意始終保持孔內(nèi)水位高過護筒底口0.5m以上，以免水位升跌波勁造成對護筒底口處的沖刷掏空使護筒移位。

2.4 初步清孔

在孔深達到設(shè)計深度后，采用泥漿循環(huán)法立即清孔，泵送泥漿池的泥漿到孔底，把沉碴帶上來，夾碴的泥漿流向泥漿池，中間采用人工碴撈，泥漿流回泥漿池，反復(fù)循環(huán)。

2.5 鋼筋籠的加工及下放

2.5.1 鋼筋籠的加工

主筋焊接應(yīng)相互錯開，鋼筋35d區(qū)段范圍內(nèi)的接頭數(shù)，不得超過鋼筋總數(shù)的一半。鋼筋籠內(nèi)徑應(yīng)比導(dǎo)管接頭處的外徑大100mm以上。鋼筋籠外皮凈保護為6cm，其允許偏差為±2cm。鋼筋籠分段制作，分段長度一般以12m為標(biāo)準(zhǔn)段，加余量。鋼筋籠吊運時應(yīng)采取適當(dāng)措施，防止扭轉(zhuǎn)、彎曲，安裝鋼筋籠時，應(yīng)對準(zhǔn)孔位，吊直扶穩(wěn)，緩慢下沉，避免碰撞孔壁。

2.5.2 鋼筋籠的下放

鋼筋籠采用塔吊輔助吊放。采用兩點起吊法吊起一截鋼筋籠，注意保持骨架垂直且小變形，對準(zhǔn)孔口緩慢下放。如鋼筋籠只有一截，可直接下放至孔底，如鋼筋籠有兩截或以上，當(dāng)下放至最后一個加強箍位置時，穿進鐵管，鐵管支承于機架上，鋼筋籠掛于鐵管上，再吊起另一截鋼筋籠，對齊上一截鋼筋籠，先焊接對稱位置上的兩根鋼筋，再焊接其它所有接頭，所有焊縫要求飽滿，焊渣清除干凈。經(jīng)有關(guān)人員驗收后可繼續(xù)下放。直至全長鋼筋籠接好放完，測量鋼筋籠頂標(biāo)高，反算籠底標(biāo)高，驗算鋼筋籠是否到底。

2.6 下放導(dǎo)管及再清孔

放完鋼筋籠后，立即下放導(dǎo)管繼續(xù)清孔。導(dǎo)管一般采用Φ250mm剛性導(dǎo)管。導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝、試壓，檢查膠墊是否完好，有無老化現(xiàn)象。導(dǎo)管每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)長度3m，同時還備有1～2m長的導(dǎo)管。

用塔吊吊起導(dǎo)管從樁中心慢慢放下，待導(dǎo)管放完后，接上泥漿泵繼續(xù)清孔，預(yù)防下放鋼筋籠時碰撞孔壁，沉碴加厚，稍微提放導(dǎo)管，通過導(dǎo)管可感覺出孔底是否干凈。清孔完畢后，經(jīng)驗收后即可進行混凝土灌注。

2.7 灌注水下混凝土

2.7.1 水下混凝土拌和物要求

1）水下混凝土采預(yù)拌商品混凝土灌注，坍落度為180～220mm ；

2）配合比經(jīng)試驗確定，混凝土必須具有良好的和易性和流動性；

3）水下混凝土初凝時間控制在6～8h內(nèi)，對于大直徑樁，由于灌注時較長時混凝上的初凝時間應(yīng)延長至8～10h。

2.7.2 灌注混凝土

1）灌注水下混凝上時，導(dǎo)管離巖層底而不應(yīng)高于50cm，這樣可以利用混凝上的下滑重力將清孔時留在底部的渣擠出來，浮至混凝圭上使灌注的混凝土更好地與巖層結(jié)合。

2）混凝土上升速度不小于2m/h，樁的灌注時間按以下規(guī)定要求：（1）灌注量在10m3以內(nèi)≤2h；（2）灌注量在0～20m3以內(nèi)≤ 3h ；（3）灌注量在 20～30m3以內(nèi)≤ 4h ；（4）灌注量在30～40m3以內(nèi)≤5h；（5）灌注量大于40m3時不得超過6h。

3）隨著混凝土的上升，適時提升和拆卸導(dǎo)管，提升導(dǎo)管時應(yīng)返插、拔提，導(dǎo)管底端埋入混凝上而以下保持1. 5～2m，防止混凝土面突然下降，嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。

4）水下混凝土灌注過程中，設(shè)專人測量導(dǎo)管埋深，填寫好水下混凝土灌注記錄表。

5）提升導(dǎo)管時應(yīng)避免導(dǎo)管法蘭接頭碰掛鋼筋籠，當(dāng)混凝土面接近鋼筋籠底時，應(yīng)嚴(yán)格控制導(dǎo)管的埋管深度，不要過深，當(dāng)混凝土面上升到鋼筋籠內(nèi)3～4m，再提升導(dǎo)管，使導(dǎo)管底端高于鋼筋籠底端，以防鋼筋籠上浮。

6）控制好最后一次混凝上的灌注量，超灌高度控制在設(shè)計樁頂標(biāo)高以上約0. 6～0.8m，確保樁頂不超高或偏低過多。

3 沖孔樁施工過程中出現(xiàn)的問題及預(yù)防措施

3.1 偏斜孔

樁機安裝時，支撐不好、樁機傾斜、孔地質(zhì)構(gòu)造不均勻等因素引起樁機整體偏斜，導(dǎo)致出現(xiàn)偏孔。

預(yù)防措施：樁機就位之前對樁機就位的支撐面盡量加固，沖孔之前先熟悉該樁的地質(zhì)情況，做到心中有數(shù)，控制好提錘高度，做到入巖以后每2h檢查一次孔，必要時每1h檢查一次孔，時刻注意孔的情況。

3.2 護筒脫落

護筒背后回填土質(zhì)量小好受地面流水的浸泡等因素引起的護筒失去穩(wěn)定、脫落，應(yīng)立即停止鉆孔，將樁機移開，采取相應(yīng)措施處理。地面流水引起的可先排除流水，在原地面上填一層熟土使地面干燥、小滲漏，而后重新安裝護筒恢復(fù)沖孔。

預(yù)防措施：盡量選擇質(zhì)量好的回填土，做好地表水的引排工作，對于表面淤泥層較厚的地力一，可在埋設(shè)護筒之前進行水泥造壁。

3.3 塌孔

在施工過程中孔壁失衡坍塌的現(xiàn)象統(tǒng)稱為塌孔。塌孔的原因一般有：施工過程中泥漿比重沒有控制好，外力的干擾，施工過程中突然遇到降大雨造成孔壁壓力失衡等。

防治措施：在沖孔之前務(wù)必熟悉樁的地質(zhì)資料，施工過程中控制好泥漿比重，在外力干擾比較嚴(yán)重的地方埋設(shè)加長鋼護筒。

4 結(jié)論

沖孔樁是一種樁孔和樁身均不可見的樁基形式，與人工挖孔樁、錘擊灌注樁或預(yù)制樁等樁孔或樁身可見相比，要確保沖孔樁的施工質(zhì)量，將面臨更多的困難。因而，對作業(yè)人員的操作熟練程度、工藝水平都有較高的要求，必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范、規(guī)程的要求，精心組織施工。

[1]路橋集團第一公路工程局.J'TJ041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2000.

[2]廖揚文.淺談沖孔樁的質(zhì)量技術(shù)控制及預(yù)防措施[J].科技咨詢導(dǎo)報,2007(28):50.