基于巖溶地貌的橋梁鉆孔樁基礎(chǔ)施工的探討
2016-10-08
引言
巖溶或稱喀斯特，主要指水對(duì)可溶性巖石——碳酸鹽類、硫酸巖和鹵化物巖的溶蝕作用，并伴有水流侵蝕、沖蝕和重力崩塌等次生作用，所形成的多種地表、地下奇異景觀與現(xiàn)象的組合。巖溶對(duì)橋梁工程的影響較大，故巖溶地區(qū)的橋梁基礎(chǔ)宜采用樁基礎(chǔ)。
1 樁基礎(chǔ)施工施工工序
工程巖溶地區(qū)采用鉆孔樁基礎(chǔ)，鉆孔設(shè)備以沖擊鉆機(jī)為主。根據(jù)樁位處地質(zhì)和水文等資料，制定了專項(xiàng)施工方案和施工技術(shù)措施。
鉆孔樁施工順序?yàn)椋簻y(cè)量定位→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)→換漿法清孔→檢測(cè)（鋼筋籠對(duì)中）→（下設(shè)鋼筋籠前清理鋼筋籠泥土）吊裝鋼筋籠→吊裝導(dǎo)管→灌注水下混凝土（灌注前罐車應(yīng)大轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)3-5min）→擴(kuò)大基礎(chǔ)、處理樁頭→樁基檢測(cè)→承臺(tái)施工。
2 施工工藝流程
鉆孔樁施工工藝流程如下：
(1)場(chǎng)地平整。
鉆孔前按文明施工的要求對(duì)鉆孔樁施工場(chǎng)地進(jìn)行平整壓實(shí)，做到三通一平。
(2)埋設(shè)護(hù)筒。
護(hù)筒一律采用鋼護(hù)筒，采用挖埋法施工，護(hù)筒周圍用粘土夯實(shí)。護(hù)筒節(jié)間焊接要嚴(yán)密，謹(jǐn)防漏水。護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)高于地面約30cm且護(hù)筒底端埋置深度，在旱地或淺水處，對(duì)于粘性土應(yīng)為1.0m～1.5m；對(duì)于砂性土不得小于1.5m，以防成孔時(shí)護(hù)筒下部塌孔。相臨樁間不足4倍樁徑要跳樁施工或間隔36小時(shí)后方可施工。護(hù)筒埋好后，再次測(cè)量檢查護(hù)筒埋設(shè)平面位置及垂直度。
(3)泥漿制備和運(yùn)輸
為保證泥漿的供應(yīng)質(zhì)量，施工時(shí)設(shè)置制泥漿池、貯漿池及沉淀池。泥漿傳送采用泥漿槽和泥漿泵。用于護(hù)壁的粘土，其性能指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范要求。在鉆孔作業(yè)中，經(jīng)常對(duì)泥漿質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定，及時(shí)調(diào)整，確保護(hù)壁良好，鉆進(jìn)順利。
(4)鉆機(jī)就位
在埋設(shè)好護(hù)筒和備足護(hù)壁泥漿后，利用一臺(tái)8T吊車配合人工將鉆機(jī)就位，立好鉆架，拉好攬風(fēng)繩。鉆機(jī)就位后，調(diào)平機(jī)座，認(rèn)真量測(cè)檢查鉆頭中心與護(hù)筒中心是否在一條鉛垂線上，與孔位中心的偏差是否在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。確認(rèn)無(wú)誤后，最后再次檢查鉆桿的垂直度是否滿足要求及鉆桿、鉆頭等部位連接是否牢固、運(yùn)轉(zhuǎn)是否良好、鉆頭直徑和設(shè)計(jì)樁徑是否相同，校核鉆具的長(zhǎng)度，一切就緒后就可開(kāi)始施鉆。
(5)鉆孔
開(kāi)鉆時(shí)應(yīng)先在孔內(nèi)灌注泥漿，不進(jìn)尺，只空載轉(zhuǎn)動(dòng)，使泥漿充分進(jìn)入孔壁。泥漿比重等指標(biāo)根據(jù)地質(zhì)情況而定，一般控制在1.2～1.4左右。開(kāi)孔時(shí)鉆機(jī)應(yīng)輕壓慢轉(zhuǎn)，隨著深度增加而適當(dāng)增加壓力和速度，在土質(zhì)松散層時(shí)應(yīng)采用比較濃的泥漿護(hù)壁，且放慢鉆進(jìn)速度和轉(zhuǎn)速，輕鉆慢近來(lái)控制塌孔。當(dāng)平衡架移動(dòng)至鉆架滑道下端時(shí)，需要接換鉆桿。加鉆桿時(shí)，應(yīng)將鉆頭提離孔底，待泥漿循環(huán)2-3分鐘后，再加卸鉆桿。保持孔內(nèi)水位并經(jīng)常檢查泥漿比重。在鉆進(jìn)過(guò)程中，始終保持孔內(nèi)水位高于地下水位或孔外水位1.0m～1.5m。并控制鉆進(jìn)，及時(shí)排渣、排漿，現(xiàn)場(chǎng)采用泥漿泵排漿，多余泥漿應(yīng)妥善處理。接換鉆桿或因其它原因短時(shí)停鉆再次開(kāi)鉆時(shí)，應(yīng)按開(kāi)孔時(shí)處理。若因特殊原因長(zhǎng)時(shí)間停鉆時(shí)，應(yīng)提出鉆頭。檢查鉆桿位置及垂直度：鉆進(jìn)過(guò)程中須隨時(shí)用兩臺(tái)經(jīng)緯儀檢查鉆桿位置及垂直度，以確保成孔質(zhì)量。
(6)清孔及成孔檢查
在鉆至設(shè)計(jì)深度后，及時(shí)用監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的器具和方法，對(duì)孔深、孔徑、孔位、垂直度進(jìn)行檢查。在檢查合格經(jīng)監(jiān)理工程師同意后，立即清孔，不得停歇過(guò)久，使泥漿鉆渣沉淀增多，造成清孔工作的困難甚至坍孔。本設(shè)計(jì)采用二次換漿法清孔，第一次采用鉆桿，導(dǎo)管安裝完畢后，再利用導(dǎo)管作二次清孔。將導(dǎo)管提高離孔底約20cm左右進(jìn)行清孔，清孔時(shí)應(yīng)慢慢加入清水，待出口泥漿小于1.10，黏度小于20秒后為合格。之后立即灌注水下砼。清孔時(shí)孔內(nèi)水位要高出地下水位或河流水位至少1.5～2.0米。若清孔后4小時(shí)以內(nèi)仍不能開(kāi)始灌注砼，或灌注砼前測(cè)得的沉渣厚度已超過(guò)規(guī)范允許值，則要再次清孔。
(7)鋼筋籠的制作和吊裝
清孔完畢，經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，即吊裝鋼筋籠。吊裝前對(duì)鋼筋籠的分節(jié)長(zhǎng)度、直徑、主筋和箍筋的型號(hào)、根數(shù)、位置，以及焊接、綁扎等情況全面檢查。節(jié)間采用單面焊接連接。為保證焊接時(shí)的搭接長(zhǎng)度和質(zhì)量，在加工鋼筋籠時(shí)，對(duì)鋼筋籠節(jié)間搭接的鋼筋長(zhǎng)度作調(diào)整，確保搭接長(zhǎng)度不小于10倍的鋼筋直徑，相鄰焊接接頭錯(cuò)開(kāi)至少50cm 。鉆孔樁聲測(cè)管在吊放鋼筋籠的同時(shí)進(jìn)行安裝，分二節(jié)制作，下端用封頭封死，不得漏水，接頭絲扣連接，生膠帶止水，按設(shè)計(jì)位置用鐵絲綁扎固定在鋼筋籠上。鋼筋籠吊裝完成后，最上一節(jié)口上要焊上吊筋，用以調(diào)節(jié)鋼筋籠的上下位置。將吊筋固定在鉆機(jī)架或特設(shè)固定架上，防止砼灌注時(shí)，鋼筋籠浮起或下沉。
(8)澆注水下砼
在下鋼筋籠之后，盡快安裝灌砼導(dǎo)管。導(dǎo)管直徑不小于25cm。導(dǎo)管安裝前，檢算其配節(jié)長(zhǎng)度及漏斗容量。導(dǎo)管內(nèi)壁光滑，無(wú)粘附物，接管前用水沖洗其內(nèi)壁。導(dǎo)管下口離孔底25～40cm。粗骨料宜選用卵石，若采用碎石應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)適當(dāng)增加含砂率，砼的坍落度應(yīng)控制在18～21cm。灌注水下砼首盤(pán)采用壓球法，在導(dǎo)管內(nèi)先放置一隔水球，用鐵板封口，開(kāi)灌時(shí)打開(kāi)鐵板封口即可，隔水球回收再次利用。在保證最小埋深前提下，導(dǎo)管口應(yīng)盡快離開(kāi)樁尖，可在上部第一節(jié)導(dǎo)管頂部外壁上加焊2～3道間距為20～30cm固定箍圈來(lái)實(shí)現(xiàn)，水下砼的灌注必須連續(xù)進(jìn)行，中途不得中斷。在計(jì)算了已灌砼量及量測(cè)了孔中砼面深度后，才可緩緩平穩(wěn)提升，并隨時(shí)晃動(dòng)。在在整個(gè)灌注時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)管埋入砼深度不應(yīng)小于2m且不大于6m，且導(dǎo)管中不進(jìn)水或冒氣泡。一般情況下整個(gè)灌注時(shí)間控制在2～3小時(shí)內(nèi)。灌注砼時(shí)溢出的泥漿應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，以防止污染或堵塞河道和交通。樁身砼要按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行超灌，確保截除樁頭后樁身砼質(zhì)量。
(9)截樁頭
樁砼灌完24小時(shí)后，在不影響其他樁施工的情況下，開(kāi)挖并截除樁頭。此時(shí)截除樁頭應(yīng)留15～20cm，在樁頭砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)再次截除，以保證樁頭段砼質(zhì)量符合規(guī)范。
(10)鉆孔樁質(zhì)量檢驗(yàn)
對(duì)于監(jiān)理工程師指定試驗(yàn)的樁，鑿除樁頂砼后養(yǎng)護(hù)，按規(guī)范和設(shè)計(jì)及監(jiān)理工程師的指示，對(duì)樁進(jìn)行檢測(cè)。
(11)鉆孔灌注樁在施工的全過(guò)程，嚴(yán)格按規(guī)范、驗(yàn)標(biāo)以及監(jiān)理工程師的要求，認(rèn)真作好施工記錄，填寫(xiě)各種記錄表格
3 基樁檢測(cè)
隨著灌注樁樁徑和樁長(zhǎng)的不斷增大及承載力的日益提高，基樁檢測(cè)時(shí)越來(lái)越多地采用動(dòng)測(cè)法。對(duì)于樁長(zhǎng)大于40m的簡(jiǎn)支梁墩臺(tái)樁基、所有連續(xù)梁墩臺(tái)樁基均預(yù)埋超聲波檢測(cè)管，采用聲波法檢測(cè)；其余樁基全部采用低應(yīng)變法檢測(cè)。當(dāng)對(duì)動(dòng)測(cè)法檢測(cè)數(shù)據(jù)有懷疑或爭(zhēng)議時(shí)，可采用鉆芯法進(jìn)行檢測(cè)。樁身完整性類別根據(jù)不同的檢測(cè)方法可劃分為4類。總體來(lái)說(shuō)，Ⅰ類、Ⅱ類樁為合格樁；III類樁需由建設(shè)方與設(shè)計(jì)方等單位研究以確定修補(bǔ)方案或繼續(xù)使用；Ⅳ類樁為不合格樁。
4 結(jié)語(yǔ)
巖溶地貌鉆孔樁施工不但要細(xì)致全面的地質(zhì)勘察，而且還要有針對(duì)性的施工方案和成熟的事故處理機(jī)制?？傊?，鉆孔樁施工作為一種成熟的施工工藝，在巖溶地質(zhì)條件下同樣具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。施工中應(yīng)對(duì)措施得當(dāng)，將使樁身獲得較高的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1]中鐵三局集團(tuán)有限公司.客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2008
