鉆孔灌注樁技術(shù)在黃屋屯新橋建設(shè)中的應(yīng)用

陳木蘭

(廣西壯族自治區(qū)欽州欽南公路管理局，廣西 欽州 535000)

0 引言

橋梁工程具有技術(shù)含量高、投資大等突出特點，是當前土木工程中的重難點之一。橋樁是整個橋體的承重結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量、承載力及穩(wěn)定性直接決定了橋梁的整體性能。鉆孔灌注樁技術(shù)是目前橋樁施工應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，具有噪音振動小、鉆孔直徑可調(diào)、地質(zhì)條件適應(yīng)性強等特點，施工質(zhì)量容易保證，相關(guān)技術(shù)十分成熟。

1 工程概況

黃屋屯大橋位于廣西欽州市境內(nèi)，上跨茅嶺江。原黃屋屯大橋于1985年建成通車，橋梁全長181.3 m，橋面寬9 m，上部結(jié)構(gòu)采用11×16 m預制少筋微彎板組合Ⅰ型梁，下部結(jié)構(gòu)橋臺采用墻式輕型橋臺，明挖擴大基礎(chǔ)。經(jīng)專業(yè)技術(shù)團隊檢測，最終對舊橋技術(shù)狀況評定為四類，已無利用價值，需大規(guī)模改建。設(shè)計改建大橋長186 m，橋面寬12 m，上部結(jié)構(gòu)采用6×30 m先簡支后連續(xù)預應(yīng)力混凝土小箱梁，下部結(jié)構(gòu)橋臺采用柱式臺，橋墩采用柱式墩、樁基礎(chǔ)；設(shè)計Ⅵ通航等級，大橋第三、第四跨為通航跨，凈寬26 m，凈高6 m，通航水位范圍-0.63～5.2 m。

2 橋樁施工方案的選擇

灌注樁是通過鉆孔、擠土、人工開挖等方式在地基中形成樁孔，在其中放置鋼筋籠并灌注混凝土，最終形成具有一定承載力的樁體承載結(jié)構(gòu)。目前可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁三類，它們的優(yōu)缺點對比如表1所示。結(jié)合本項目橋樁要求深度，只有鉆孔灌注樁可滿足深度要求，因此本工程選用鉆孔灌注樁技術(shù)作為最終橋樁的施工方案。

表1 各類灌注樁優(yōu)缺點對比表

3 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)總體設(shè)計

3.1 整體施工方案設(shè)計

(1)根據(jù)現(xiàn)場勘測，本項目新建橋梁0#、6#臺樁基可直接在橋頭填筑平臺進行鉆孔施工(平臺寬度以能擺放一臺鉆機，一個泥漿池為宜)。

(2)對于1#～5#墩，設(shè)計先在舊橋下游50 m處碼頭修筑便道至1#墩位，位于河岸上1#、2#、5#樁位的樁基可直接采用填土圍堰平臺進行鉆孔施工。

(3)位于河道深水部分的3#、4#樁位樁基需要搭建鋼平臺才能進行施工，河中鋼平臺與岸邊圍堰平臺用施工便橋連接，平臺高度高于施工水位2 m以上(見圖1)。

本工程水上鋼平臺采用鋼管樁基礎(chǔ)(φ550 mm)，貝雷片上部結(jié)構(gòu)，頂部鋪設(shè)工字鋼軌道作為樁機行走平臺。鋼管樁間用Ⅰ30工字鋼作為承重梁聯(lián)接，分部梁作為單排單層的貝雷架結(jié)構(gòu)，鋼管間加固采用14#槽鋼焊成的桁片焊接。

圖1 橋樁編號位置分布示意圖

3.2 設(shè)備和附屬設(shè)施設(shè)計

(1)鉆機。本項目使用沖擊鉆機鉆孔，對地形要求少，且不受施工季節(jié)等因素影響，機型小、操作簡單、鉆進效率高、成孔質(zhì)量好，還可根據(jù)樁徑大小選用錘頭[1]。

(2)護筒。本項目設(shè)計采用1 cm厚鋼板焊接成鋼護筒，要求護筒直徑比樁直徑大20～30 cm。為增加剛度，在上、下端和中部外側(cè)各焊一道加筋肋。圍堰平臺護筒長3～4 m，鋼平臺護筒要埋入河床2 m、高出施工水位2 m左右。

(3)泥漿池。圍堰泥漿池設(shè)計尺寸為4 m×2 m×1.5 m，利用挖掘機直接開挖。鋼平臺泥漿池用1 cm厚鋼板焊接成鋼箱，尺寸與圍堰泥漿池一樣，下部用5根鋼管樁基礎(chǔ)(φ550 mm)呈梅花狀支撐，緊貼鋼護筒擺放，泥漿池箱頂比護筒頂?shù)? m左右，在護筒位置開一個40 cm×40 cm口以排放泥漿。

4 鉆孔灌注樁施工要點分析

4.1 鉆孔施工

通過“孔口拉十字線法”對鉆機進行定位[2]，鉆孔過程中注意調(diào)整泥漿濃度，防止塌孔，并做好地質(zhì)情況記錄。

當鉆孔達到設(shè)計要求后，先用1倍樁徑、長度3 m左右的探孔器進行檢查，如能順利放到底部則符合要求；如在中間某位置卡住則需要重新填一些石料至該位置，然后重新鉆孔，直至順利放入探孔器為止。本項目采用“正循環(huán)換漿法”清孔[3]，清孔標準要符合相關(guān)規(guī)范要求。

4.2 鋼筋籠施工

4.2.1 鋼筋籠規(guī)格

新建橋梁樁基長度為28～40 m，要求制作鋼筋籠時，其中第一節(jié)長度為12+12=24 m，第二節(jié)長度為(12±a)m。為增加鋼筋籠骨架剛度，要求每隔2 m左右布設(shè)一道加強鋼筋，同時安裝超聲波檢測管。定位筋要求每隔4 m左右焊接在鋼筋骨架上，上下層錯開布置，每道4個，沿圓周對稱布置[4]。

4.2.2 鋼筋籠起吊、下放

在下籠時，先吊起第一節(jié)鋼筋籠，吊至離孔口約2 m左右收緊頂端鋼絲繩，使鋼筋籠豎直，解除底部吊點，徐徐放入鉆孔護筒中，利用設(shè)在護筒頂壁處的中心十字線進行定位，確保滿足樁中心線要求，對位后用槽鋼臨時卡托于孔口；然后再用同樣方法吊起第二節(jié)鋼筋籠，使第一、第二節(jié)鋼筋籠主筋對齊。此時還需加緊焊接主筋接頭，并補齊接頭處的螺旋筋，經(jīng)驗收后下籠。

4.3 灌注水下混凝土施工

4.3.1 灌注混凝土制備

本項目采用泵送混凝土形式進行水下灌注，要求其3 h坍落度≥15 cm，這就對混凝土的和易性提出了較高要求。混凝土配比直接決定了灌注質(zhì)量，因此對各個原材料和技術(shù)指標有著嚴格限制，本項目灌注混凝土的具體規(guī)格見表2[5]。

表2 灌注混凝土技術(shù)參數(shù)規(guī)格表

4.3.2 混凝土澆注施工

混凝土澆注是樁基礎(chǔ)質(zhì)量的決定性因素。本項目采用剛性導管進行灌注，導管規(guī)格為φ25 cm，快速接頭處設(shè)兩道“O”形密封圈止水。水下混凝土灌注時需要特別注意：

(1)導管在使用前進行水密、承壓、接頭抗拉和球塞通過等試驗，對施工人員進行導管拆裝演習，以確保水下混凝土灌注順利進行。

(2)灌注前檢查孔底沉淀厚度d，要求d<5 cm 才能灌注。

(3)首批混凝土灌注時要求導管底口距離孔底為30～40 cm，并于儲料底安放球塞，按導管埋深≥1.0 mm 來計算首批混凝土儲量。

(4)混凝土灌注要連續(xù)進行，孔中水位要保持穩(wěn)定。在灌注過程中應(yīng)隨時測量混凝土表面高度，做好記錄，掌握埋管深度及導管提升量。確保導管埋入混凝土深度L在2～6 m，以防導管卡管[6]。

(5)灌注混凝土到樁頂后要預加一定高度(0.5～1.0 m)，待達到一定強度后于施工系梁前鑿除。

4.3.3 混凝土澆注常見問題處理分析

在水下混凝土灌注過程中很容易出現(xiàn)導管進水和卡管事故，若處理不及時或不恰當會對樁基造成質(zhì)量影響。下面針對這些問題進行應(yīng)對措施分析。

(1)導管進水問題處理

發(fā)生導管進水的原因包括：首批混凝土儲料不足、導管底與澆注面間距過大、導管接頭不嚴、導管提升過猛使底口脫離原混凝土面。

若是因為前兩種情況，則應(yīng)將導管提出孔外，把散落在孔底的混凝土用空氣吸泥機清除，重新下導管并灌注；若是第三種情況，可重新捅入導管續(xù)灌，但灌注前要將導管內(nèi)的水和沉淀物用吸泥機排出。

(2)卡管問題處理

發(fā)生卡管問題的原因包括：混凝土質(zhì)量問題(如坍落度過小、流動性差、攪拌不均勻等)、導管氣堵、發(fā)生機械故障等。

若是前兩種情況，可用長鋼筋或吊錘沖擊導管內(nèi)的混凝土，或在導管上安裝附著式振動器使其下落，如仍不落，則將導管提出孔外，將孔底混凝土用空氣吸泥機清除，重新下導管灌注混凝土；若是第三種情況，應(yīng)在機械事故發(fā)生時，上下拔動導管，使導管內(nèi)混凝土全部落入下層混凝土內(nèi)，組織人員搶修，待設(shè)備修好后，若未超過混凝土初凝時間，可繼續(xù)灌注。

5 結(jié)語

鉆孔灌注樁是目前水下混凝土灌注的主要手段，其配套技術(shù)成熟，可有效保證樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。鉆孔灌注樁技術(shù)包含鉆孔施工、鋼筋籠施工、混凝土澆筑施工三大部分，每個部分都彼此聯(lián)系和影響，因此每一階段必須要嚴格按照標準施工。黃屋屯新建大橋工程應(yīng)用該技術(shù)后，其樁體承載力全部滿足標準要求，合格率達到100%，取得了很好的經(jīng)濟社會效益。