巖溶復(fù)雜地質(zhì)條件下的公路橋梁樁基施工技術(shù)

王秋麗

(中交三公局第三工程有限公司，湖北 武漢 430030)

1 工程概況

以寧邵高速公路擬建的K20+912.3溈水特大橋起訖點(diǎn)樁：K19+624.1～K22+201.3，橋長2 577.2 m(含耳墻)。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后橋面連續(xù)組合箱梁+T梁。橋墩采用柱式墩、樁基礎(chǔ)；橋臺采用柱式臺、樁基礎(chǔ)。其余墩臺處設(shè)置橋面連續(xù)。橋跨布置為30+40+32×30+40+30×30+40+12×30+5×40 m，樁基礎(chǔ)最大深度為50 m，墩身最大高度為13.272 m，橋梁樁基礎(chǔ)均為嵌巖樁。全橋支座GJZF4400×500×116型70個，支座GJZ600×600×130型30個，支座GJZF4300×500×86型312個，支座GJZ500×600×110型418個。

根據(jù)地下水賦存條件，勘察區(qū)地下水劃分為松散堆積層孔隙潛水、基巖裂隙水二大類型。

1.1 松散堆積層孔隙潛水

主要賦存于第四系地層中。水源補(bǔ)給主要為大氣降水，其次為河水側(cè)向補(bǔ)給和下伏基巖裂隙水頂托補(bǔ)給。該層地下水埋藏深度較淺，河流低階地地層中徑流排泄通道良好，水量較大。

1.2 基巖裂隙水

碎屑裂隙水賦存于各種裂隙中。第三系灰質(zhì)礫巖中?；屹|(zhì)礫巖節(jié)理裂隙較發(fā)育、降水及鄰區(qū)排泄是基巖裂隙水的主要補(bǔ)給來源。

2 樁基施工

2.1 施工工藝

通過沖擊鉆將樁基鉆入孔中，并安裝卡車起重機(jī)以安裝鋼籠，最后澆筑混凝土。根據(jù)樁基工程的地質(zhì)條件和施工經(jīng)驗(yàn)，將護(hù)筒用于打孔，清理孔兩次。鋼筋籠在加工現(xiàn)場分部分制造，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行拼接。

2.2 施工準(zhǔn)備

包括技術(shù)交底、安全教育、護(hù)筒制造、沖擊系統(tǒng)的維護(hù)，泥漿池的準(zhǔn)備等。

如果橋梁的立柱位置在干燥的土地上，則將施工現(xiàn)場調(diào)平并用粘土填充以形成工作平臺。如果樁位置在平坦的農(nóng)田中，則使用島狀結(jié)構(gòu)。所有工作平臺的高度尺寸應(yīng)能夠滿足鉆孔系統(tǒng)對樁基施工的要求。施工期間，表面高度應(yīng)比最高水位高1 m以上。溈水河81號支柱由鋼架和施工平臺組成，可用于支柱結(jié)構(gòu)的完整施工。

3 鉆機(jī)就位

在安裝鉆機(jī)之前，質(zhì)量檢查員會對各種鉆探準(zhǔn)備進(jìn)行全面檢查。鉆機(jī)通過拉動固定，鉆機(jī)安裝到位后，將其對齊并居中以確保鉆機(jī)主體水平并且鉆桿(鋼絲繩)垂直。

需要使用整套打擊工具，避免使用簡單的組裝工具。為避免沖擊和振動使相鄰孔的壁塌陷或影響相鄰孔的灌注混凝土的強(qiáng)度，必須避免兩個相鄰孔同時鉆孔。安裝鉆頭后，鉆頭的底部和頂部應(yīng)保持穩(wěn)定，并且在鉆進(jìn)過程中不得移動或下沉。否則，應(yīng)及時處理。鉆機(jī)與樁中心平面之間的偏差應(yīng)在20 mm以內(nèi)。

4 護(hù)筒埋設(shè)

根據(jù)護(hù)筒的直徑，用不同厚度的鋼板軋制護(hù)筒。壁厚可以使護(hù)筒保持圓柱形且不會變形，其內(nèi)徑至少應(yīng)比樁徑大20 cm。

護(hù)筒的頂部應(yīng)比底部高0.3 m，否則施工水位應(yīng)為2.0 m。在旱地建設(shè)中，護(hù)筒的埋入深度應(yīng)為2.0 m。護(hù)筒精確、穩(wěn)定地埋入。護(hù)筒中心與樁位置中心之間的偏差不得大于50 mm，垂直方向的傾斜度不得大于1%。

5 鉆 孔

鉆孔時，應(yīng)先將泥漿倒入孔中。如果孔中有水，則可以直接倒入粘土。在開孔和整個鉆孔過程中，孔中的水位應(yīng)始終保持在地下水位以上1.5～2.0 m處，并在護(hù)筒頂部以下0.3 m處，排渣后應(yīng)及時補(bǔ)充水。

當(dāng)在黏土層時，應(yīng)以中等行程(1.0～2.0 m)打鉆。當(dāng)擊打沙層時，應(yīng)添加一小塊石頭和粘土，并以較小的行程(0.5～1.0 m)重復(fù)行程以加固擋土墻。當(dāng)擊打堅(jiān)硬的巖層時，應(yīng)更換在行程中間(1.0～2.0 m)的沖擊力。如果在撞擊巖層時從孔中浮出的石渣的直徑在5～8 mm之間，則意味著污泥濃度足夠。如果浮渣的粒徑越來越小，則意味著污泥濃度不足，但是合格的污泥會被從消化池抽入回路中。

進(jìn)行錘擊鉆孔時，操作人員應(yīng)及時放置主鋼絲繩，以使鋼絲繩在每次撞擊時始終處于張緊狀態(tài)。在任何情況下，最大行程均不得超過6.0 m。為了正確提高鉆孔的行程，應(yīng)在鋼絲繩上附加長度標(biāo)記(顏色標(biāo)記，條紋等)。

6 清 孔

孔形成深度達(dá)到設(shè)計要求并由監(jiān)督技術(shù)人員確認(rèn)后，將進(jìn)行孔清潔和換漿工作。清孔的目的是孔的底部會下沉，泥漿的相對密度和泥漿中的鉆渣量將滿足規(guī)格要求。鉆孔達(dá)到施工深度且質(zhì)量達(dá)到施工要求并經(jīng)監(jiān)督技術(shù)人員批準(zhǔn)后，應(yīng)立即清理孔。清理孔時，孔中的水位應(yīng)保持在高于地下水位2 m的位置，以防止孔塌陷。

挖出泥漿池和沉淀池，并通過循環(huán)槽將泥漿池和沉淀池連接起來。在鉆孔和孔清潔過程中，通過篩網(wǎng)除去大直徑的鉆孔礦渣，并通過使泥漿回旋來減少泥漿含量。清理孔后，污水污泥的參數(shù)為：料斗粘度17～20 Pa，泥漿比重1.03～1.10，含砂量<2%，膠體比：>98%。

7 鋼筋籠的制造和安裝

(1)孔檢測器的制造：孔檢測器使用鋼孔檢測器，其外徑對應(yīng)于樁的直徑，且長度大于孔直徑的四倍，用于檢查孔后樁的直徑和垂直度是否符合設(shè)計規(guī)范的要求。

(2)鋼筋籠是分段制造的，并用吊車分段安裝，并通過套筒連接到開口。

鋼筋連接：主鋼筋的長度通過不規(guī)則的直螺紋套筒連接，其余的鋼筋通過焊接或綁扎連接。

主鋼筋由不規(guī)則直螺紋套筒連接，該套筒必須符合《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》(JGJ107)的規(guī)定。每個部分中主肋鋼筋連接的數(shù)量不得超過主肋鋼筋總數(shù)的50%，錯開間距35 d。

鋼筋通過搭接焊接進(jìn)行連接。使用搭接焊接時，應(yīng)將兩根鋼筋的重疊端預(yù)先折疊到一側(cè)，以使兩根鋼筋的軸線均勻。接頭一側(cè)的焊縫長度應(yīng)不少于10 d，并應(yīng)除去焊縫。箍筋通過綁扎連接。重疊長度不得小于35 d。應(yīng)根據(jù)設(shè)計條件在焊接前進(jìn)行試焊，合格后再進(jìn)行正式焊接。

(3)鋼筋保護(hù)層應(yīng)按圖紙要求確定。該項(xiàng)目中鋼筋的主要保護(hù)層為60 mm。

(4)吊裝鋼筋籠

鉆孔樁通過檢查后，可以吊起鋼筋籠。根據(jù)位置，鋼筋籠都是細(xì)長的桿狀結(jié)構(gòu)，鋼筋籠的重心大約在結(jié)構(gòu)的中間。根據(jù)設(shè)計要求安裝鋼筋籠的步驟應(yīng)首先使用起重機(jī)的主吊鉤將鋼筋籠從地面水平抬起，然后再使用起重機(jī)的輔助鉤將其垂直懸空，然后再降下。因此，在將鋼筋籠從地板上水平舉起時，選擇舉升點(diǎn)以使用三點(diǎn)補(bǔ)償方法。在中間設(shè)置一個提升點(diǎn)，其他兩個距離點(diǎn)為0.13 L。

確定懸吊點(diǎn)后，使用鋼絲繩捆扎工藝將鋼絲籠捆扎在一起，即將鋼絲穿過鋼絲籠的底部，將鋼絲繩的一端用鉤環(huán)固定在鋼絲繩上，另一端掛在鉤子上。用起重機(jī)的主鉤吊起，鋼筋籠的垂直操作采用鋼絲繩，也采用繩索捆綁方法。起重機(jī)的輔助吊鉤用于在鋼筋籠完全升高到一定高度后執(zhí)行垂直操作。

8 澆筑施工

8.1 導(dǎo)管安裝

該管道必須是直徑為30 cm的鋼管，下部的長度必須至少為4 m，而中間的長度則必須為2 m。配有0.5 m和1.5 m的短管作為設(shè)定連接。導(dǎo)管的內(nèi)壁應(yīng)光滑，沒有明顯的隆起，內(nèi)徑恒定，偏差不大于±2 mm。

在使用導(dǎo)管之前進(jìn)行水密性測試。拼接后，將軌枕均勻地放置在導(dǎo)管的底側(cè)。導(dǎo)管的內(nèi)部充滿水并被空氣壓縮機(jī)壓縮，壓力是孔底部靜水壓力的1.5倍。按下時檢查導(dǎo)管是否泄漏。如果有泄漏，應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)原因并盡快糾正。使用前應(yīng)向監(jiān)管部門報告并通過。

組裝導(dǎo)管后，軸線偏差不超過鉆孔深度的0.5%，并且不超過10 cm。在降低過程中，保持導(dǎo)管居中，保持軸筆直并逐漸降低，以免卡住鋼筋籠和碰撞孔壁。導(dǎo)管的長度取決于孔的深度和工作平臺的高度。安裝導(dǎo)管后，其底部距離孔的底部50 cm。

8.2 澆筑水下混凝土

在澆注水下混凝土之前，請檢查沉積物的厚度并在孔中循環(huán)泥漿，沉積物厚度不得超過10 cm。如果沉淀物的厚度超過規(guī)格要求，則使用管道進(jìn)行二次孔清潔。在通過檢查之后，可以繼續(xù)進(jìn)行下一個過程。第一批混凝土應(yīng)與混凝土入口孔相接，并將管道埋入混凝土中1～3 m。

開始澆筑后，應(yīng)密實(shí)連續(xù)，嚴(yán)禁中斷，以確保水下混凝土的澆筑時間不超過8 h。在澆筑過程中，觀察管道中的混凝土和孔中的水位。如果及時測量孔內(nèi)混凝土表面的高度并且正確指示了管道的吊起和拆除，則管道的埋深應(yīng)設(shè)置為2～6 m。同時，應(yīng)經(jīng)常監(jiān)測孔中混凝土表面的位置，并及時調(diào)整管道的埋深。

當(dāng)拉出最后一根長管時，應(yīng)降低管的拉動速度，以防止樁頂部的泥漿壓入管下的巖心中。為了確保樁頂?shù)馁|(zhì)量，應(yīng)在樁頂?shù)脑O(shè)計高度以上澆筑一定長度，以便在澆筑后可以將其拆除。