巖溶發(fā)育區(qū)橋梁鉆孔樁施工方法

劉廣躍

摘 要：云南省區(qū)域內(nèi)地碳酸鹽巖分布較為廣泛，侵蝕和溶蝕作用是區(qū)內(nèi)地貌形成的主要營力，發(fā)育不同成因、不同形態(tài)的地貌類型。由于路線較長，地形起伏較大，且跨越不同的地貌單元，根據(jù)地貌成因類型及形態(tài)特征，地形地貌劃分為巖溶（峰林谷地）地貌區(qū)、構(gòu)造溶蝕侵蝕低中山地貌區(qū)兩大類型。在此地區(qū)施工高速公路橋梁樁基，鉆孔樁施工存有較大的質(zhì)量和安全隱患，提前編制安全專項施工方案保證巖溶發(fā)育區(qū)鉆孔樁安全施工。

關(guān)鍵詞：高速公路；橋梁；樁基礎(chǔ)；施工

中圖分類號：TU473. 1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）13-0121-02

1 巖溶發(fā)育區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)施工的質(zhì)量問題

1.1 樁機(jī)鉆孔中的常見問題

（1）護(hù)筒冒水或者下沉的情況。在樁機(jī)鉆孔過程中，護(hù)筒冒水或者下沉的情況比較常見，這主要是因為在護(hù)筒的底部會經(jīng)常附著一些黏土。在樁基礎(chǔ)施工過程中，未對護(hù)筒底及周邊夯實，一旦沒有控制好樁機(jī)鉆孔就會因為泥漿等液體的飛濺，而導(dǎo)致護(hù)筒出現(xiàn)冒水問題。

（2）孔壁坍塌的情況。在樁機(jī)鉆孔的過程中，由于鉆孔內(nèi)液面不穩(wěn)定，在液面表面也會出現(xiàn)大量氣泡，導(dǎo)致排出的土渣量增加，但是鉆孔的深度卻并未增加?；蛘咩@孔的深度增加后，泥漿的粘稠度降低下降到16～22以下，孔壁由于缺乏泥漿的保護(hù)，就會出現(xiàn)坍塌的情況。

（3）鉆孔偏斜的情況。在鉆孔過程中存在鉆孔偏斜的情況，主要是由于鉆孔被地下不同結(jié)構(gòu)的巖石層影響所致。當(dāng)?shù)赝临|(zhì)結(jié)構(gòu)比較堅硬時，鉆孔就會朝著地質(zhì)比較松軟的位置偏移，而鉆孔由于收到強(qiáng)烈的震動影響也會發(fā)生晃動與偏移，進(jìn)而導(dǎo)致鉆孔的偏斜。

（4）巖溶發(fā)育區(qū)鉆孔樁工點屬低中山構(gòu)造剝蝕地貌，具有多層溶洞的巖溶區(qū)成孔，碎石層中或溶洞填充物中碎石下落，鉆頭擊穿溶洞頂板過猛，鉆頭突然進(jìn)入溶洞，造成孔形不圓順或掉入大空洞中而卡鉆。詳細(xì)閱讀地質(zhì)資料，掌握溶洞出現(xiàn)的樁號，范圍大小，對不同的溶洞的樁位地質(zhì)、水文地質(zhì)資料進(jìn)行分析研究，為防止碎石下落或造成卡鉆，在穿越碎石層、溶洞時，向孔內(nèi)拋填粘土，同時調(diào)高泥漿比重；當(dāng)鉆進(jìn)至較大溶洞頂部時，改用小沖程沖砸。

（5）巖溶地區(qū)巖石面起伏較大，溶溝、溶槽、溶洞、裂隙等巖溶形態(tài)較為明顯，巖土并存現(xiàn)象普遍，鉆機(jī)鉆孔時產(chǎn)生位移、局部下沉或傾斜，或在傾斜的巖面、軟硬不均的巖層上鉆孔時容易造成斜孔或偏孔。糾偏是巖溶區(qū)鉆孔樁施工最頻繁的工作，貫穿整個成孔過程，其方法是否得當(dāng)關(guān)系到樁基施工的質(zhì)量和進(jìn)度。在入巖部位、溶洞處理部位時要時刻觀察鋼繩在沖擊過程中的搖擺情況，校正鋼繩與孔中心的偏差；如遇到探頭石引起，可用小型鉆機(jī)對探頭石打眼爆破，或?qū)@架略移向探頭石一側(cè)，用沖錘高錘猛擊，斬斷探頭石；當(dāng)發(fā)生孔斜時，應(yīng)立即進(jìn)行修孔，用小沖程修孔，在傾斜的巖石面上沖擊出一個臺階，再用較大沖程沖擊。

1.2 灌注混凝土中的常見問題

（1）出現(xiàn)導(dǎo)管進(jìn)水以及導(dǎo)管堵塞的問題。主要是由于在施工人員拔出導(dǎo)管時，實際上灌注的混凝土并未被填滿，其內(nèi)存在一定程度的縫隙，進(jìn)而導(dǎo)致在壓力的作用下，導(dǎo)管會出現(xiàn)進(jìn)水情況。而由于灌注的時間比較長或者有泥漿被導(dǎo)致，就會使得導(dǎo)管內(nèi)出現(xiàn)堵塞情況。

（2）出現(xiàn)鋼筋籠的上浮問題，原因有幾種，提前采取措施，鋼筋籠就位后，在吊筋和鋼筋籠上焊接加強(qiáng)筋，與孔口的橫擔(dān)鋼管焊接牢固，橫擔(dān)鋼管兩端放配重塊，樁基鋼筋籠就固定牢固，有效防止上浮。

（3）產(chǎn)生斷樁的問題。在混凝土灌注過程中產(chǎn)生斷樁問題主要是由于在混凝土表面粘結(jié)各種介質(zhì)形成一層夾層，進(jìn)而導(dǎo)致在灌注過程中，混凝土的上下部分不能結(jié)合在一起，也就是產(chǎn)生了分層的現(xiàn)象。分層會導(dǎo)致樁基自身的承重能力下降，產(chǎn)生斷樁，而斷樁所處的不同位置，對于高速公路橋梁工程的影響也不盡相同。

2 巖溶發(fā)育區(qū)高速公路橋梁樁基礎(chǔ)施工的質(zhì)量控制

2.1 工程概況

蒙文硯高速公路三分部K68+000～K80+000，全長12Km。主要工程量為：大橋5座/2072.66米；中橋6座/327.22米；樁基342根；橋址區(qū)為巖溶地貌，主要不良地質(zhì)局部見溶蝕空隙及裂隙發(fā)育。

2.2 施工準(zhǔn)備工作

2.2.1 技術(shù)準(zhǔn)備

根據(jù)設(shè)計圖紙和現(xiàn)場實際地形，每根樁位的地質(zhì)柱狀圖和施工方案都單獨列出，工程部對現(xiàn)場技術(shù)員、工班長、作業(yè)人員進(jìn)行交底，管理人員和作業(yè)人員都熟悉現(xiàn)場地質(zhì)情況以及應(yīng)采取的施工方案。計算復(fù)核施工圖中的工程量，并列出工程量清單，以便材料采購。對平面控制點、高程控制點進(jìn)行復(fù)測，放出樁中心及開挖邊線，規(guī)劃好施工場地布置工作。制定各分工序（如樁基成孔、鋼筋加工及安裝、水下砼澆注）施工的施工措施及方法，組織做好向施工隊各個班組進(jìn)行三級安全技術(shù)交底。

2.2.2 人員配備

需要配有施工負(fù)責(zé)人1名、技術(shù)員1名、質(zhì)檢員1名、安全員1名、試驗員1名，鋼筋工10名、混凝土工10名，鉆孔機(jī)械工10人。

2.2.3 施工設(shè)備配備

對鉆機(jī)及配套設(shè)備，應(yīng)進(jìn)行全面檢查，如卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩、滑車、鉆頭、泥漿泵、水泵及電氣設(shè)備等，是否完好正常，潤滑部位加油后檢查合格后方可開鉆。鉆機(jī)平臺位置，挖掘機(jī)平整場地，墊高夯實，高出最高水位線1米，使用吊車就位，牢固拴好纜風(fēng)繩，沖擊鉆頭中心位置準(zhǔn)確。吊車2臺，選用25T，電焊機(jī)數(shù)量為5臺，混凝土振搗棒的規(guī)格型號為50型，數(shù)量為2臺；鋼筋切割機(jī)數(shù)量為1臺，鋼筋彎曲機(jī)數(shù)量為2臺，沖擊鉆機(jī)數(shù)量為1臺。

2.2.4 樁基礎(chǔ)施工準(zhǔn)備

鉆機(jī)機(jī)進(jìn)場前，應(yīng)先對樁孔周圍場地進(jìn)行平整，并在四周挖好臨時排水溝，保證在雨天施工，樁孔四周不積水，地表水順利排水。場地平整，根據(jù)場地地質(zhì)情況、軟硬程度對沖孔機(jī)操作平臺進(jìn)行平整、壓實，并有足夠的承載力，以保證沖孔機(jī)在沖孔時，不被移位、沉陷。利用挖掘機(jī)平整場地后，護(hù)筒具有固定樁位，引導(dǎo)鉆頭方向，隔離地表水流入孔內(nèi)，保護(hù)孔口不坍塌等作用。護(hù)筒安放前應(yīng)根據(jù)已放樣測量的樁位人工鉆孔至護(hù)筒高度，本樁基護(hù)筒采用鋼板加工而成，護(hù)筒圓心應(yīng)與孔位中心一直，鋼護(hù)筒剛度應(yīng)有足夠抵抗側(cè)向變形的能力。

2.3 樁基鋼護(hù)筒的制作和埋設(shè)

2.3.1 樁基鋼護(hù)筒的制作

護(hù)筒用10mm鋼板卷制，護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比設(shè)計樁徑大30cm，焊接牢固，嚴(yán)密不漏水。

2.3.2 樁基鋼護(hù)筒的埋設(shè)

施工采用鋼護(hù)筒護(hù)孔，根據(jù)現(xiàn)場實際需要，在廠家訂制，直徑大于樁徑25cm，埋設(shè)護(hù)筒高出地面30cm以上。護(hù)筒頂端高程，根據(jù)現(xiàn)場實際測量，高出最高水位線1m。

2.4 泥漿控制

2.4.1 泥漿質(zhì)量控制

配置專職泥漿檢驗人員對泥漿的生產(chǎn)、使用過程和泥漿的性能指標(biāo)進(jìn)行檢査，每班（12h）取樣1-2次，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。

2.4.2 泥漿循環(huán)成孔

開始鉆孔時，可提前準(zhǔn)備性能合格的膨潤土造泥漿，如地表有粘土，根據(jù)泥漿指標(biāo)適當(dāng)加入清水，一直在鉆進(jìn)過程中檢測泥漿指標(biāo)。如附近粘土充足，可在鉆進(jìn)過程中填入粘土和水，同時檢測泥漿指標(biāo)，合格的泥漿可循環(huán)泥漿池備用。

2.5 沖擊成孔

鉆進(jìn)遵循“減壓緩進(jìn)，低速穩(wěn)進(jìn)”的原則。在鉆孔過程中要做好記錄，鉆孔過程中隨時檢查泥漿比重、粘度和含砂率。在鉆進(jìn)過程中，根據(jù)進(jìn)尺，將篩子放在護(hù)筒出漿口撈取鉆渣，并填寫鉆孔記錄，判斷工程地質(zhì)情況并與設(shè)計地質(zhì)情況相對照。橋位位于巖溶發(fā)育期，施工時應(yīng)對樁基孔底先進(jìn)行超聲波檢測，確保基底以下3D米范圍內(nèi)沒有巖溶方可下料澆筑樁基砼。通過水下聲吶法對橋梁樁基的孔底進(jìn)行探測，并對其孔底地質(zhì)作出工程地質(zhì)評價。樁孔沖至設(shè)計標(biāo)高后，用測繩量測樁孔深度，是否達(dá)到設(shè)計標(biāo)高。成孔后對孔徑和傾斜度進(jìn)行檢測，檢孔器直徑比鋼筋籠直徑大10cm，長度5D（鋼筋籠直徑）吊入孔內(nèi)檢測，符合要求后即可進(jìn)入下到工序，不符合要求則重新進(jìn)行掃孔。

2.6 清孔及鋼筋籠下放

2.6.1 一次清孔

抽換孔內(nèi)泥漿，清除鉆渣和沉淀層，盡量減少孔底沉淀厚度，防止樁底存留過厚沉淀土而降低樁的承載力。清孔還為下步灌注水下混凝土創(chuàng)造良好條件，使測深準(zhǔn)確，灌注順利。

終孔檢查后，迅速清孔，清孔后應(yīng)在最短時間內(nèi)灌注混凝土。

2.6.2 鋼筋籠的制作和下放

鋼筋籠采用加勁筋成型法在橋梁鋼筋加工場制作成型。加勁箍筋每2米設(shè)置一個，采用螺紋鋼Ф28加工而成，單面焊接搭接長度不小于28cm。定位筋采用螺紋鋼Ф16加工而成，每2米布置一個斷面，每斷面沿四周等距布設(shè)。鋼筋籠加工采用在加工場集中加工，采用胎架進(jìn)行焊接，檢驗合格后再運(yùn)至施工現(xiàn)場。采用吊車吊放入孔安裝。第一節(jié)鋼筋籠下放入孔后，孔口放兩根橫擔(dān)鋼管，以在適當(dāng)位置固定鋼筋籠位置，使孔口以上保持1.0～1.5米的距離，以便于下節(jié)鋼筋籠的連接。鋼筋籠采用機(jī)械套筒連接的，應(yīng)提前對鋼筋頭切割處理，并扯絲后磨平，嚴(yán)格控制鋼筋長度，以保證套筒連接長度及質(zhì)量。聲測管接頭及底端應(yīng)封閉，不漏漿，確保管道暢通。

2.6.3 二次清孔

灌注水下砼前，檢測孔底泥漿沉淀厚度，如大于設(shè)計或規(guī)范要求，用導(dǎo)管作吸泥機(jī)進(jìn)行二次清孔。砼的配制符合水下砼配制要求，混凝土的拌制由拌和站集中拌制，混凝土罐車運(yùn)至施工現(xiàn)場，通過集料斗、導(dǎo)管入樁。

2.7 水下混凝土灌注

2.7.1 水下混凝土灌注導(dǎo)管標(biāo)準(zhǔn)

水下混凝土灌注樁導(dǎo)管采用無縫鋼管，直徑一般為200～350mm，本樁基導(dǎo)管直徑采用300mm，長度分別有3.5m、3m、1.5m和0.5m。接頭連接形式采用螺栓連接接頭，用扳手扭緊螺栓。為保證導(dǎo)管在使用過程中有足夠的抗拉、承壓及密封性，其導(dǎo)管在使用前應(yīng)做水密實驗。導(dǎo)管頂部應(yīng)設(shè)儲料斗，料斗的容量能足夠容納首次混凝土的灌注數(shù)量，并能承受混凝土的重量，不變形、牢固、安全。料斗高度通過計算，要滿足灌注完成混凝土樁基頂標(biāo)高的高度。

2.7.2 水下混凝土灌注要求

混凝土灌注前要首先準(zhǔn)確計算出首批混凝土方量。灌注水下混凝土?xí)r要由一人統(tǒng)一下令開始灌注，灌注速度要循序漸進(jìn)，導(dǎo)管首次埋置深度應(yīng)不小于1m。首批混凝土灌注后，混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，不間斷進(jìn)行到完成。在整個灌注時間內(nèi)，導(dǎo)管出料口應(yīng)伸入先前灌注的混凝土內(nèi)至少2.0m，以防止泥漿及水沖入管內(nèi)，且不得大于6m。經(jīng)常量測孔內(nèi)混凝土面層的高程，及時調(diào)整導(dǎo)管出料口與混凝土表面的相應(yīng)位置，并始終予以嚴(yán)密監(jiān)視，導(dǎo)管應(yīng)在無水進(jìn)入的狀態(tài)下填充。初凝前，任何受污染的混凝土應(yīng)從樁頂清除。

3 結(jié)語

近年來，高速公路的飛速發(fā)展，尤其山區(qū)跨越溝谷、巖溶地區(qū)高速公路，樁基礎(chǔ)應(yīng)用非常廣泛。

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