深孔灌注樁質(zhì)量控制

尹 竹

摘要:文章論述了由中鐵四局五公司施工的阿榮旗至深圳高速公路黃河大橋的深孔灌注樁質(zhì)量控制過程,包括工程概況、施工工藝流程圖、過程質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)。通過以上質(zhì)量控制措施的有效實(shí)施,本橋鉆孔樁施工質(zhì)量良好,164根鉆孔樁中Ⅰ類樁160根,Ⅱ類樁4根,大橋鉆孔樁合格率100%,優(yōu)良率達(dá)到97.5%。

關(guān)鍵詞:深孔灌注樁;工藝流程;質(zhì)量控制;設(shè)備配備;橋梁施工

中圖分類號(hào):TU375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)22-0090-02

一、工程概況

由中鐵四局五公司施工的阿榮旗至深圳高速公路黃河大橋№.Ⅳ合同段,位于黃河南側(cè)漫灘上,全長(zhǎng)2051.68m,大橋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為摩擦樁,樁徑2.2m,樁長(zhǎng)88～95m,共計(jì)164根,總長(zhǎng)14548m,這是本橋施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

二、地質(zhì)概況

本區(qū)地層巖性自上而下分別為:上全新統(tǒng)沖洪積層、下全新統(tǒng)沖洪積層、上更新統(tǒng)沖積層。上全新統(tǒng)沖洪積層:分布于路線上部10～20米的深度范圍內(nèi),巖性為褐黃色,灰黃色軟塑至流塑狀低液限粉土及低液限粘土,下部以粉細(xì)砂為主,呈上細(xì)下粗的二元結(jié)構(gòu)。下全新統(tǒng)沖洪積層:分布于路線全線,頂部埋深10～20米,底板埋深30～50米,該層頂部斷續(xù)分布有厚度2～8米的青灰色,灰黑色淤泥質(zhì)土,含大量有機(jī)質(zhì),代表了一個(gè)沉積間斷,之下為褐灰黃色,淺黃色軟塑狀低液限粉土及低液限粘土,夾粉細(xì)砂層。上更新統(tǒng)沖積層:該層頂板埋深30～50米,底板埋深100～140米,未露出地表,巖性以灰色,黃灰色軟塑至硬塑低液限粘土及低液限粉土為主。

三、設(shè)備配備及施工工藝

(一)鉆機(jī)選型

根據(jù)地質(zhì)資料及鄭州黃河二橋的施工經(jīng)驗(yàn),針對(duì)大橋由上至下為流塑～軟塑的亞砂土、松散～稍密的粉砂土、淤泥質(zhì)亞粘土,亞砂土與亞粘土交替變換,持力層為亞砂土的地質(zhì)特點(diǎn),鉆機(jī)選用鄭州金牛QJ250-1工程鉆機(jī),每臺(tái)鉆機(jī)配備1臺(tái)空壓機(jī)(12m3/h),2臺(tái)6PNL泥漿泵、1臺(tái)泥漿凈化器。鉆機(jī)的主要參數(shù)如下:

(二)工藝流程確定

根據(jù)鉆孔樁施工的總體方案,并結(jié)合本標(biāo)段其他各部結(jié)構(gòu)的施工要求和現(xiàn)場(chǎng)布置情況,確定鉆孔樁施工工藝流程,具體如下:

四、過程質(zhì)量控制

(一)護(hù)筒埋設(shè)

考慮到黃河漫灘區(qū)地下水位較高,孔口易坍塌的特點(diǎn),施工中采用8mm厚鋼護(hù)筒,護(hù)筒高度為2.5～3m,直徑為2.5m,埋設(shè)時(shí)高出地面0.3m。在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)必須保證周邊夯填密實(shí),中心與樁位重合,垂直度不大于1%。

(二)鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位是保證鉆孔樁施工質(zhì)量的前提。鉆機(jī)就位主要是要控制好鉆桿中心位置及垂直度、鉆機(jī)平臺(tái)的平整度及鉆機(jī)的整體穩(wěn)定性。針對(duì)黃河灘地表土層遇水易下沉的特點(diǎn),并考慮鉆機(jī)移位的方便,在鉆機(jī)底部增加四根30cm×30cm×400cm的方木,并在方木上搭設(shè)鋼軌。鉆機(jī)就位后,在鉆機(jī)走行輪兩側(cè)加設(shè)鐵鞋,保證鉆機(jī)不滑動(dòng)。

(三)泥漿性能

泥漿的性能是整個(gè)鉆孔樁質(zhì)量控制的重點(diǎn),它的好壞直接影響成孔質(zhì)量及成孔速度。根據(jù)地質(zhì)資料顯示,該鉆孔樁鉆進(jìn)過程中不能自已造漿,必須不斷補(bǔ)充泥漿,因此,施工過程中采用鈉質(zhì)膨潤(rùn)土制漿,首次使用的泥漿配合比為:每立方泥漿中加鈉質(zhì)膨潤(rùn)土150kg,進(jìn)入亞粘土?xí)r可適當(dāng)降低到120 kg;CMC翔基纖維素?fù)搅繛榕驖?rùn)土摻量的0.01%～0.05%,純堿摻量為膨潤(rùn)土摻量的0.3%～0.5%,聚炳烯酸酰胺絮凝劑摻量為孔內(nèi)泥漿的0.003%(施工時(shí)可行用溫水稀釋后再摻入)。在鉆進(jìn)過程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,研究和總結(jié)施工參數(shù),不斷優(yōu)化施工配合比,改進(jìn)泥漿性能。

在鉆孔樁的施工中,泥漿的使用狀態(tài)分為新鮮泥漿、供給泥漿、樁內(nèi)泥漿、循環(huán)泥漿、混凝土置換出來的泥漿等五種,對(duì)于各種狀態(tài)的泥漿要分別注意質(zhì)量控制。攪拌好的新鮮泥漿的性能必須適合于地基條件和施工條件,并定期對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量控制試驗(yàn)。泥漿池內(nèi)的泥漿在向鉆孔樁供漿之前必須進(jìn)行各種性能的檢驗(yàn)。對(duì)鉆孔樁內(nèi)的泥漿,在鉆孔過程中,泥漿的質(zhì)量控制重點(diǎn)在于是否能保持泥漿所必須的性能,是否能保持孔壁穩(wěn)定所需要的預(yù)定泥漿液面。成孔后泥漿靜置期間,必須向孔內(nèi)補(bǔ)充新鮮的泥漿并定期進(jìn)行質(zhì)量調(diào)整。從樁內(nèi)循環(huán)出來的泥漿含有大量的土渣,必須對(duì)其進(jìn)行凈化。根據(jù)泥漿質(zhì)量控制試驗(yàn)結(jié)果,調(diào)整膨潤(rùn)土、分散劑的摻量?；炷林脫Q出來的泥漿進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn),可以使用的泥漿直接送到泥漿池,不合要求的泥漿對(duì)其進(jìn)行再生處理。

(四)鉆進(jìn)施工

開始鉆進(jìn)時(shí),采用高檔快速循環(huán)鉆進(jìn),以便粘附在鋼護(hù)筒內(nèi)壁上的土體及時(shí)脫落。在護(hù)筒底部采用低檔慢速正循環(huán)鉆進(jìn),使護(hù)筒底部有堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁。鉆進(jìn)護(hù)筒底部1.0m以下后,根據(jù)土質(zhì)以正常速度鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過程中要經(jīng)常檢查鉆盤,如有傾斜或位移,及時(shí)糾正。鉆孔過程中根據(jù)鉆機(jī)工作狀況適當(dāng)調(diào)整鉆速、鉆壓,如鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤運(yùn)轉(zhuǎn)均勻,鉆架晃動(dòng)較小,適當(dāng)加大鉆壓或轉(zhuǎn)速;淤泥質(zhì)亞粘土軟弱地層,可適當(dāng)加大泥漿比重,放慢鉆進(jìn)速度;當(dāng)鉆架晃動(dòng)較大或鉆具跳動(dòng)較大時(shí),將鉆具提起,減小轉(zhuǎn)盤運(yùn)轉(zhuǎn)速度。采用反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí),空壓機(jī)送風(fēng)須與鉆錐回轉(zhuǎn)同時(shí)進(jìn)行。接鉆桿時(shí),須將鉆桿稍提升30cm左右,先停止鉆錐回轉(zhuǎn),再送風(fēng)數(shù)分鐘,將孔底鉆渣吸盡,再放下鉆錐,進(jìn)行拆裝鉆桿工作。鉆孔采取減壓鉆進(jìn),孔底承受的鉆壓不得超過鉆具重力之和(扣除浮力)的80%,以確保長(zhǎng)樁的豎直,保持重錐導(dǎo)向作用。鉆進(jìn)過程中隨時(shí)撈取鉆渣,判斷地層并檢驗(yàn)?zāi)酀{指標(biāo),根據(jù)地層變化情況,采用不同鉆速、鉆壓,適時(shí)調(diào)整泥漿性能。鉆進(jìn)過程中加強(qiáng)護(hù)壁,保持孔壁穩(wěn)定。鉆孔連續(xù)進(jìn)行,當(dāng)遇到特殊情況需停鉆時(shí),提出鉆頭,補(bǔ)足孔內(nèi)泥漿,始終保持孔內(nèi)規(guī)定的水位和泥漿的相對(duì)密度和粘度。根據(jù)試驗(yàn)段施工經(jīng)驗(yàn),在砂土層中鉆進(jìn)時(shí),要及時(shí)開啟泥漿分離器,降低含砂率,保證鉆進(jìn)速度和孔壁的穩(wěn)定;在粘土層中鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)采用改造過的鉆頭,鉆頭上設(shè)射水管,通過高壓射水等措施,及時(shí)清除糊鉆的粘土,同時(shí)要控制鉆進(jìn)速度,加強(qiáng)觀察,防止因糊鉆而扭斷鉆桿。

(五)鋼筋籠加工及安裝

由于本橋鉆孔樁較深,安裝鋼筋籠時(shí)間較長(zhǎng),為防止孔樁因停置時(shí)間過長(zhǎng)出現(xiàn)塌孔,將每節(jié)鋼筋籠長(zhǎng)度加工成18m,每節(jié)鋼筋籠采用鐓粗螺紋套筒進(jìn)行連接。為保證鋼筋籠的加工質(zhì)量,在鋼筋加工場(chǎng)將每節(jié)鋼筋籠加工成型,并進(jìn)行試拼,合格后再運(yùn)到孔樁施工現(xiàn)場(chǎng)。考慮到鋼筋籠直徑達(dá)到了2米,單節(jié)重14t,為保證鋼筋籠在運(yùn)輸、吊裝過程中不發(fā)生變形,應(yīng)在鋼筋籠內(nèi)部加強(qiáng)筋上安裝內(nèi)支撐,等到往孔樁內(nèi)下放的過程中再逐步拆除。由于每個(gè)樁都設(shè)有三根通長(zhǎng)的聲測(cè)檢測(cè)管,檢測(cè)管接頭質(zhì)量至關(guān)重要,現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)做法是往檢測(cè)管內(nèi)灌清水,每下完一節(jié)就立即灌滿清水,如發(fā)現(xiàn)水變混濁就說明檢測(cè)管有問題,必須立即提起重新處理。

(六)砼灌注

1.導(dǎo)管安裝。導(dǎo)管在使用前進(jìn)行水密、承壓、接頭抗拉實(shí)驗(yàn)。下放過程中保持導(dǎo)管位置居中,軸線順直,穩(wěn)步沉放,防止卡掛鋼筋籠和碰撞孔壁。每節(jié)導(dǎo)管的卡口必須安裝牢固,密封墊必須完好,防止灌注過程中出現(xiàn)導(dǎo)管脫落或漏氣造成斷樁。在開始灌注混凝土?xí)r,導(dǎo)管底部至孔底距離控制在35～40cm。

2.二次清孔。灌注水下混凝土之前,再次檢測(cè)孔底泥漿沉淀厚度,若沉渣厚度超過50cm時(shí),必須利用導(dǎo)管對(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。

3.砼灌注。混凝土在攪拌站(一臺(tái)120m3/h的攪拌站為主,一臺(tái)50m3/h的攪拌站為輔)集中攪拌,采用8m3混凝土輸送車運(yùn)輸至作業(yè)點(diǎn)。灌注前,先射水或壓氣3～5min,將孔底沉渣沖翻動(dòng),射水壓力比孔底大0.05MPa。采用砍球法灌注水下混凝土的首批需用量,設(shè)10m3儲(chǔ)料斗,保證首批混凝土灌注后導(dǎo)管埋入混凝土中的深度不小于1m,灌注混凝土前對(duì)混凝土漏斗和導(dǎo)管灑水潤(rùn)濕。

吊車配合吊斗灌注完成首批封底混凝土后,10m3儲(chǔ)料斗換成0.5m3儲(chǔ)料斗,采用8 m3砼輸送車直接灌注砼,以加快水下砼的灌注速度。

灌注過程經(jīng)常量測(cè)孔內(nèi)混凝土面的上升高度, 并適時(shí)緩慢平穩(wěn)提升,逐級(jí)快速拆卸導(dǎo)管,并在每次起升導(dǎo)管前,量測(cè)一次管外混凝土面高度,保持導(dǎo)管埋深在2～4m。量測(cè)混凝土面時(shí)應(yīng)注意將實(shí)際混凝土面與沉碴頂面區(qū)別開,不能以沉碴頂面來控制導(dǎo)管埋深。

灌注水下混凝土?xí)r間不得大于首批混凝土初凝時(shí)間,施工中在混凝土內(nèi)摻入緩凝劑以確保工程質(zhì)量?；炷凉嘧㈤_始后,保持快速連續(xù)灌注。最后拔管時(shí)注意提拔及反插,保證樁芯混凝土密實(shí)度。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,混凝土灌注標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高超出1.1m,多余部分在施工系梁時(shí)鑿除,確保樁頭無松散層。

五、結(jié)語

通過以上質(zhì)量控制措施的有效實(shí)施,本橋鉆孔樁施工質(zhì)量良好,164根鉆孔樁中Ⅰ類樁160根,Ⅱ類樁4根,大橋鉆孔樁合格率100%,優(yōu)良率達(dá)到97.5%。