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    橋梁鉆孔灌注樁施工工藝

    新聞來源:鹽城鼎泰公司
     
    1.前言
      鉆孔灌注樁在我國現階段的公路橋梁基礎施工中應用非常廣泛的一種樁基施工技術。灌注樁屬于隱蔽工程,由于影響灌注樁施工質量的因素很多,對其施工過程每一環節都必須要嚴格要求,對各種影響因素都必須有詳細考慮,如地質因素、鉆孔工藝、護壁、泥漿、鋼筋籠上浮、混凝土配制、灌注等。若稍有不慎或措施不嚴,就會在灌注中發生質量事故,小到塌孔、縮頸,大到斷樁報廢,造成重大損失,以致影響工期并對整個工程質量產生不利影響。所以,必須高度重視并嚴格控制,按照相應的施工流程進行,盡量避免發生事故及減少事故造成的損失,以利于工程的順利進行。
      2.工程概況
      棠口1#橋起點樁號為K23+388.5,終點樁號為K23+905.5全長517m。該橋平面部分位于Ls=140m、R=750m、 Ls=160m的緩和曲線內。上部采用30m預應力混凝土T梁,下部橋墩采用雙柱墩,樁基礎。橋臺為柱臺、U臺、板凳臺,樁基礎。樁徑1.2—2.2m,樁長15—29m,樁基78根,總樁長1588.5米,嵌巖151.2米,全橋為鉆孔灌注樁基礎。
      3.工程鉆孔灌注樁施工工藝
      鉆孔灌注樁的施工程序:平整場地→測量放樣→泥漿制備→埋設護筒→鋪設工作平臺→安裝鉆機并定位→鉆進→調整泥漿比重→泥漿循環→成孔→清孔并檢查成孔質量→下放鋼筋籠→安放導管→計算首批混凝土量安裝料斗→灌注水下混凝土→拔出護筒→質量檢查。
      3.1設備及鉆具的選擇
      混凝土灌注所需施工設備要求配套并且完好,這是保證灌注水下混凝土質量的基本前提。要重點強調以下施工設備的質量:
      (1)備用發電機數量充足。要保證工地的備用發電機性能良好,足以應付施工中可能發生的斷電情況,這樣可以防止灌注時間延誤,避免斷樁事故。
      (2)注意混凝土拌和機類型的選擇,宜選用大容量拌和機,保證混凝土的連續灌注。對混凝土拌和機在每次使用前都應進行認真的檢查維修。
      (3)導管是灌注水下混凝土的重要工具,其直徑大小要根據灌注強度要求進行選擇(-般在300mm)。要求導管應具備足夠的強度和剛度、且密封性良好,管壁光滑、導管平直,無穿孔裂紋,導管接口處應有彈性墊圈密封。如果導管接頭密封不嚴,焊縫破裂,泥漿或水從接頭或焊縫中浸入會引起樁基質量事故,因此施工之前必須要進行水密、承壓和接頭抗拉試驗。
      (4)儲料斗、漏斗、必須計量滿足首批混凝土埋管要求,有關灌注機具使用前都應進行檢查,以保證施工安全和施工質量。
      (5)目前常用的鉆具有旋轉鉆、沖擊鉆及沖抓鉆3種類型。根據工程土質情況、樁基直徑、樁長選用適合的機械。本橋樁徑2.2m,樁長15~25m,河床底1~4m為弱風化粉砂泥巖,下為弱風化細砂巖,巖石致密堅硬抗沖擊力強。根據地質、氣候及水文特征主要選用了沖擊鉆(大刃腳一字型沖擊鉆)。
      3.2施工準備工作
      3.2.1場地準備
      施工前將平整好場地,以便安裝鉆機。本橋位2#~4#墩處于水中,且水深常年在6~7m左右,采用土袋圍堰筑島,用粘土修筑一條長30m、頂寬5m的 E形島,并壓實,平臺高于常水位1.5m,填土外部包編織袋,以防沖刷。若墩臺位于無水岸灘,鉆機位置處應清除雜物、換填軟土、平整夯實,場地有淺水時, 可用土或草袋圍堰筑島;場地有深水或陡坡時,可用木樁或鋼管樁架設平臺,水深但水流平穩時,條件許可,也可將施工平臺設在浮船上(需計算結構強度、剛度, 驗算穩定性)。本工程2#墩處于淺水使用圍堰筑島,3#~4#墩處于深水因此采用鋼管樁架設平臺。
      3.2.2埋置護筒
      護筒制作要求:堅固、耐用、不易變形、不漏水、裝卸方便并能重復使用,宜采用鋼板卷制。這里采用直徑為2.5m,長度2—8m的鋼護筒。護筒的作用:
      1)固定樁位,并作鉆孔導向;
      2)保護孔口防止孔口土層坍塌;
      3)隔離孔內孔外表層水,并保持孔內水位高出施工水位以穩定孔壁。
      護筒埋置需注意事項:護筒平面位置埋設準確(偏差不大于50mm),傾斜度應不大于1%。護筒埋設深度為2~4m。護筒頂部標高應高出施工期最高水位 1.5~2.0m。在旱地和筑島處埋設護筒,可采用挖坑埋設法實測定位,且護筒底和四周用粘土分層夯填密實,使底口處不漏失泥漿。
      3.2.3制備泥漿
      在0#臺、1#墩、5#墩、8#墩、10#臺的位置修建泥漿池。泥漿最好采用優質純粘土或膨潤土,若沒有好的純粘土或膨潤土,可摻配少量添加劑改善泥漿的性能。泥漿在鉆孔中的作用:具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具,增大靜水壓力,并在孔壁形成膠泥,具有護壁作用,隔斷孔內外滲流,防止坍孔的作用。比重在1.1~1.3之間,由于本樁基處于粉砂巖及弱風化砂巖層中,泥漿比重為1.3左右。粘度在22~30Pa/S,含砂率≤4%。
      3.2.4安裝鉆機
      在鉆孔過程中,成孔中心必須對準樁位中心,鉆機必須保持平穩,不發生位移、傾斜和沉陷。鉆機安裝就位時,應詳細測量,沖擊鉆鉆架用纜風繩將四角拉緊,底座用枕木墊實塞緊,并在鉆進過程中經常檢查,以保證鉆機運轉中孔位中心不產生移位。
      3.3鉆孔施工
      利用鉆錐不斷地提錐、落錐反復沖擊孔底土層,把土層中泥砂、石塊擠向孔壁或打成碎渣,鉆渣懸浮于泥漿中,利用泥漿泵循環泥漿,渣石沉淀在沉渣池內用挖土機挖出運往棄渣場填埋,重復以上過程沖擊鉆進成孔。鉆機運行時,根據地質變化與鉆進速度,適當調整沖擊鉆沖程,經常進行錐頭補焊,隨時檢查孔徑和鉆孔傾斜度,做好鉆孔記錄與交接班記錄。在鉆孔過程中應防止坍孔、孔形扭歪或孔斜,甚至把鉆頭埋住或掉進孔內等事故,因此要注意下列各點:
      (1)在鉆孔過程中,始終保持孔內外的水位差和泥漿濃度,以起到護壁固壁作用,防止坍孔。
      (2)在鉆孔過程中,應根據地質勘探情況控制鉆進速度、調整泥漿稠度,防止坍孔、鉆孔偏斜、卡鉆等情況發生。
      (3)鉆孔宜一氣呵成,不宜中途停鉆以避免坍孔,若坍孔嚴重應回填重鉆。
      (4)鉆孔過程中應加強對樁位、成孔情況、嵌巖深度處理的檢查工作。終孔時應對樁位、孔徑、形狀、深度、傾斜度及孔底情況按質量標準進行檢查。合格后立即清孔、安放鋼筋籠、灌注砼。
      3.4清孔及吊裝鋼筋籠
      在終孔檢查完全符合設計要求時,應立即進行孔底清理,避免隔時過長以致泥漿沉淀,引起鉆孔坍塌。清孔的目的是除去孔底沉淀的鉆渣和泥漿,以保證灌注的砼質量及承載力。鉆孔完成后不再進尺,繼續循環換漿清渣,直至達到清理泥漿的要求(泥漿比重在1.03--1.1之間)。根據實際情況采用抽漿清孔、換漿清孔、噴射法清孔、砂漿置換鉆渣法清孔等適合的方法。清孔時要注意的要點:
      (1)清渣時必須保持孔內水頭,防止坍孔;
      (2)灌注砼前應再次檢查孔內泥漿性能指標和孔底沉淀厚度;
      (3)不得用加深孔底的方法代替清孔。
      鋼筋籠的制作應按設計要求預先制成鋼筋骨架,用大噸位吊車吊入鉆孔內就位,校正鋼筋籠的位置并固定,防止灌注砼時鋼筋籠上浮。若鋼筋籠超過吊車的最高長度,鋼筋籠宜分段安裝,焊接就位。焊接時注意聲測管連接順直、密封以免對后續質量檢查造成缺陷。
      3.5灌注水下砼
      終孔后待鋼筋籠安裝就位,接著安裝導管。導管內徑為30cm的鋼管,壁厚4mm,每節2m,另有調整節,長度0.5m~1.0m,最下面一節為 4.9m,根據孔深確定導管長度。導管兩端用螺旋絲口連接,并墊橡皮圈保證不漏水。導管使用前應進行水密承壓和街頭抗拉試驗,嚴禁采用壓氣試壓。將導管居中插入到離孔底0.2m~0.3m(不得插入孔底沉淀的泥漿中),導管上口接漏斗,并設隔水栓。待漏斗中混凝土儲備量足夠后,放開隔水栓,混凝土從漏斗底迅速下落,孔內水位驟漲外溢,說明混凝土灌入孔內。足夠數量的混凝土將導管內水全部壓出,并使導管下口埋入孔內混凝土內1m以上,隨著砼不斷通過導管灌入孔內,孔內初期灌注的砼及上面的水、泥漿不斷被頂托升高,不斷提升導管和拆除導管,直至鉆孔灌注砼完畢。
      灌注水下砼是鉆孔灌注樁施工最后一道關鍵性的工作,其施工質量嚴重影響樁的質量,必須注意以下幾點:
      (1)混凝土材料的要求:認真做好水下混凝土配合比設計,混凝土必須具有良好的流動性及和易性。粗集料宜選用卵石,如采用碎石宜適當增加混凝土配合比中的含砂率,粗集料最大粒徑不應大于導管內徑的1/6~1/8和鋼筋最小凈距的1/4,同時不應大于37.5mm。坍落度D<1.5m時宜為 180--220mm,D≥1.5m時宜為160--200mm。本橋每立方米混凝土水泥用量為306kg,水膠比為0.50,砂率為40%。C25水下混凝土配合比:PO42.5水泥:中砂:碎石:粉煤灰:外加劑:水=1∶2.65∶3.43∶0.18∶0.01∶0.59。
      (2)水下混凝土灌注時間不得超過首批混凝土的初凝時間
      (3)混凝土必須拌合均勻,盡可能縮短運距和減少顛簸,防止混凝土離析。運至灌注地點時,應檢查均勻性和坍落度,不符合要求不得使用。
      (4)首批混凝土數量應能滿足導管首次埋置深度1.0米以上需要。
      (5)灌注混凝土必須連續作業,不得中斷。
      (6)在灌注過程中,應保持孔內水頭高度。埋管深度宜控制在2~6m。要隨時測量和記錄孔內混凝土高度和導管入孔長度,以控制和保證導管埋入混凝土內有適當的深度,防止導管提升過猛,管底提離混凝土面或埋入過淺,而使導管內進水造成夾泥斷樁。也要防止導管埋入過深,造成管內混凝土壓不出或導管被混凝土埋住不能提升,導致中止灌注而斷樁。
      (7)灌注時應采取措施防止鋼筋骨架上浮。混凝土接近鋼筋籠底部1m左右時,宜放慢灌注速度;混凝土頂面上升到骨架底部4m以上時,宜適當提高導管,使其底口高于骨架底部2m以上后再恢復正常灌注速度。
      (8)混凝土灌注至樁頂部位時,應采取措施保持導管內的混凝土壓力,避免樁頂泥漿密度過大產生泥團或樁頂混泥土不密實、松散等現象;再灌注將近結束時,核對混凝土灌入數量,確定灌注高度是否正確。樁頂高程比設計高程高出不小于0.5m。超灌的多余部分在承臺施工前或接樁前應鑿除,鑿除后的樁頭應密實、無松散。
      3.6進行成樁檢測及問題處理
      本工程的成樁檢測是委托某交通工程檢測中心檢測,在檢測中發現左幅4-1#樁局部出現不密實現象,可能是由于施工中混凝土拌合不均勻或者灌注不連貫造成。具體處理方式是采用鑿掉樁頂以下3m混凝土,鉆孔灌注水泥漿,澆灌普通混凝土至標高。www.gzopti.com

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