橋梁鉆孔灌注樁施工工藝分析
2017-09-04
鉆孔灌注樁在橋梁施工中使用廣泛，工期短，造價(jià)低，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。但其施工質(zhì)量難以控制，發(fā)生事故后又較難處理。因此如何在施工工藝上采取措施，盡量避免或杜絕質(zhì)量事故的發(fā)生，以確保施工順利進(jìn)行，一直是工程技術(shù)人員思考的課題。
一、埋設(shè)護(hù)筒
采用鋼護(hù)筒，鋼板壁厚6～8mm，高度為4m，做成整體圓形，為增加剛度防止變形，在護(hù)筒上、下端和中部的外側(cè)各焊一道加勁肋。護(hù)筒埋深3.5m，護(hù)筒頂高出地面50cm，埋設(shè)時(shí)將護(hù)筒周圍0.5m～1.0m范圍內(nèi)土挖除，分層夯填粘土至護(hù)筒底0.5m以下。當(dāng)樁位處于岸灘上時(shí)，黏性土不小于1m，砂類土不小于2m。當(dāng)表層土松軟時(shí)，將護(hù)筒埋置到較堅(jiān)硬密實(shí)的土層中至少0.5m。岸灘上埋設(shè)護(hù)筒，在護(hù)筒四周回填黏土并分層夯實(shí)；護(hù)筒頂面中心與設(shè)計(jì)樁位偏差及傾斜度均不大于規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。
在砂性土和流塑淤泥質(zhì)粘土中鉆進(jìn)時(shí)護(hù)筒長(zhǎng)度根據(jù)其埋深和厚度適當(dāng)增加，對(duì)洞高較大且無充填或填充薄弱的地下空洞，采用套筒跟進(jìn)的方法，確保無塌孔現(xiàn)象。
二、泥漿配制
一般可選塑性指數(shù)大于25，粒徑小于0.005mm，顆粒含量多于總量50%的粘土制漿。如當(dāng)?shù)厝鄙龠m宜的粘土?xí)r，可用略差的粘土，并摻入30%的塑性指數(shù)大于25的粘土。所有粘土中不應(yīng)含有石膏、石灰或鈣鹽類化合物。泥漿調(diào)制采用將粘土直接投入鉆孔內(nèi)，利用鉆錐沖擊制泥漿。鉆孔施工時(shí)隨著孔深的增加向孔內(nèi)及時(shí)、連續(xù)地補(bǔ)漿，維持護(hù)筒內(nèi)應(yīng)有的水頭，防止孔壁坍塌。
三、沖擊反循環(huán)鉆機(jī)成孔
開挖時(shí)應(yīng)先在孔內(nèi)灌注泥漿（有水時(shí)可直接投入粘土），采用小沖程，使成孔堅(jiān)實(shí)、豎直、圓順，能起導(dǎo)向作用，并防止孔口坍塌。當(dāng)鉆進(jìn)深度超過鉆頭全高加沖程，且超過護(hù)筒底腳以下2m～4m后，方可進(jìn)行正常的沖擊。鉆進(jìn)過程中，必須勤松繩、適量松繩，防止打空錘；勤抽渣，使鉆頭經(jīng)常沖擊新鮮地層。每次松繩量：松軟土層為5cm～8cm，密實(shí)堅(jiān)硬土層為3cm～5cm。沖程應(yīng)根據(jù)土層情況而定，堅(jiān)硬土石層采用高沖程（100cm）；較軟土層采用中沖程（75cm）；在易坍塌地層宜用小沖程，并應(yīng)相應(yīng)提高泥漿的粘度和相對(duì)密度。
被沖擊破碎的鉆渣，少部分和泥漿一起被擠進(jìn)孔壁，大部分靠反循環(huán)泥漿泵將鉆渣清除出孔外。清渣必須按時(shí)，一般密實(shí)堅(jiān)硬土層每小時(shí)純鉆進(jìn)小于5cm～10cm、松軟地層每小時(shí)純鉆進(jìn)小于15cm～30cm時(shí)，應(yīng)進(jìn)行清渣。或每進(jìn)尺0.5m～1.0m時(shí)清渣一次，每次清至泥漿內(nèi)含渣顯著減少時(shí)為止。在初鉆孔階段，為使鉆渣擠入孔壁，可待鉆進(jìn)4m～5m后再清渣。
四、灌注水下混凝土
澆筑水下混凝土必須做好充分的準(zhǔn)備工作，配置足夠備用應(yīng)急設(shè)備和材料，確保澆筑水下混凝土?xí)r間≯8小時(shí)，必要時(shí)在混凝土內(nèi)摻入緩凝劑以確保工程質(zhì)量。
導(dǎo)管采用專用的卡口式導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)徑25cm，分節(jié)長(zhǎng)3m，最下節(jié)長(zhǎng)6m。導(dǎo)管制作要堅(jiān)固、內(nèi)壁光滑、順直、無局部凹凸。各節(jié)導(dǎo)管內(nèi)徑大小一致，偏差≯±2mm。下放過程中應(yīng)保持導(dǎo)管位置居中，軸線順直，逐步沉放，防止卡掛鋼筋籠和碰撞孔壁。澆筑首盤混凝土?xí)r，導(dǎo)管底部至孔底距離控制在35～40cm。
澆筑水下混凝土之前，再次檢測(cè)孔底泥漿沉淀厚度，如沉渣厚度大于5cm（柱樁或主墩）或10cm（摩擦樁）時(shí)，必須對(duì)孔內(nèi)進(jìn)行二次清孔，確保孔底沉渣厚度符合規(guī)定要求。澆筑前，先射水或壓氣3～5min，將孔底沉渣沖翻攪動(dòng)。采用砍球法澆筑水下混凝土，首盤混凝土需用量由計(jì)算確定，保證首批混凝土澆筑后導(dǎo)管埋入混凝土中的深度≮1m，并能填充導(dǎo)管底部間隙。在整個(gè)混凝土澆筑時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)管口應(yīng)埋入先前澆筑的混凝土內(nèi)至少1.5m，防止泥漿沖入管內(nèi)，但不得大于5m。
完成首批封底混凝土后，6m3儲(chǔ)料斗換成2m3儲(chǔ)料斗，采用混凝土輸送車直接澆筑混凝土，以加快水下混凝土的澆筑速度。
五、鉆孔灌注樁鉆孔質(zhì)量通病的防治
1、鉆進(jìn)中的坍孔。在鉆孔過程中，如果鉆孔內(nèi)水位突然下降，孔口冒細(xì)密的水泡，就表示已坍孔。此時(shí)，出渣量顯著增加而不見鉆頭進(jìn)尺，但鉆孔負(fù)荷顯著增加，泥漿泵壓力突然上升，造成憋泵。一旦坍孔，鉆孔便無法正常進(jìn)行，易造成掉鉆、埋鉆事故。
防治措施：在松散粉砂土或流砂中鉆孔時(shí)，應(yīng)選用較大比重，粘度的泥漿。一般選用優(yōu)質(zhì)黃泥制作黃泥漿，要求黃泥中不得含有沙石等雜質(zhì)，塑性指數(shù)大于22。并放慢進(jìn)尺速度（鉆孔進(jìn)尺的平均速度一般控制在6～7m/d為宜），也可投人粘土摻片石或卵石，低錘沖擊，將粘土膏、片石卵石擠人孔壁穩(wěn)定孔壁。根據(jù)不同地質(zhì)，調(diào)整泥漿比重。確保泥漿具有足夠的稠度確?？變?nèi)外水位差，維護(hù)孔壁穩(wěn)定。黃泥漿的比重控制在1.25～1.30左右，數(shù)量不少于單樁井孔體積的2倍。實(shí)踐證明：高質(zhì)充足的黃泥漿是確保鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的關(guān)鍵之一。以擬鉆入的深度為18～21m的灌注樁為例上、中、下段各6～7m。鉆至井孔上段6～7m時(shí)，可不必向井孔內(nèi)輸入高壓水，讓鉆渣自然形成濃稠的低質(zhì)泥漿護(hù)壁，特別是護(hù)住護(hù)筒底腳處的井壁（這一位置最易坍塌）。清孔時(shí)應(yīng)指定專人負(fù)責(zé)補(bǔ)水，保證鉆孔內(nèi)必要的水頭高度，中段6～7m可輸人高壓水承壓清孔。下段6～7m輸人黃泥漿，如此作法，既有效地保證了施工質(zhì)量，又節(jié)省了費(fèi)用較高的黃泥用量。
2、掉鉆、卡鉆和埋鉆。鉆頭被卡住為卡鉆，卡頭脫開鉆桿掉人孔內(nèi)為掉鉆。掉鉆后打撈造成坍孔為埋鉆。出現(xiàn)上述現(xiàn)象影響鉆孔正常進(jìn)行，延誤工期，造成浪費(fèi)。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是：沖擊鉆孔時(shí)鉆頭旋轉(zhuǎn)不勻，產(chǎn)生梅花形孔?；蚩變?nèi)有探頭石等均能發(fā)生卡鉆。傾斜長(zhǎng)護(hù)筒下端被鉆頭撞擊變形及鉆頭傾倒，也能發(fā)生卡鉆；卡鉆時(shí)強(qiáng)提、強(qiáng)扭，使鉆桿、鋼絲繩斷裂。鉆頭接觸不良、滑絲；電機(jī)接線錯(cuò)誤，使不能反轉(zhuǎn)的鉆桿松脫，鉆桿、鋼絲繩、聯(lián)結(jié)裝置磨損，未及時(shí)更換等均造成掉鉆事故。
防治措施：經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)向裝置，保證靈活，經(jīng)常檢查鉆桿、鋼絲繩及聯(lián)結(jié)裝置的磨損情況，及時(shí)更換磨損件，防止掉鉆。低沖程時(shí)，隔一段時(shí)間要更換高一些沖程，使沖錐有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，避免形成梅花孔而卡鉆。對(duì)于卡鉆，不宜強(qiáng)提，只宜輕提鉆頭。輕提不動(dòng)時(shí)，可用小沖擊鉆沖擊，或用沖、吸的方法將鉆頭周圍的鉆渣松動(dòng)后提出。對(duì)于掉鉆，宜迅速用打撈叉、鉤、繩套等打撈。對(duì)于埋鉆，較輕的是糊鉆，此時(shí)應(yīng)對(duì)泥漿稠度，鉆渣，進(jìn)出口，鉆桿內(nèi)徑大小，排渣設(shè)備進(jìn)行檢查、計(jì)算，并控制適當(dāng)?shù)倪M(jìn)尺。若嚴(yán)重糊鉆，應(yīng)停鉆提出鉆頭、清除鉆渣，沖擊鉆糊渣時(shí)，應(yīng)減小沖程，降低泥漿稠度，并在粘土層上回填部分砂、礫石。如是坍孔或其他原因造成的埋鉆，應(yīng)使用空氣吸泥機(jī)吸走埋鉆的泥砂。提出鉆頭。
參考文獻(xiàn)
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