橋梁旋挖鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)探究

張廷廷

(山西路橋第七工程有限公司，山西 晉城 048000)

0 前 言

旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)和常規(guī)鉆孔工藝不同，旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)主要是通過(guò)靜態(tài)泥漿護(hù)臂鉆頭進(jìn)行鉆斗鉆進(jìn)，屬于無(wú)沖洗介質(zhì)循環(huán)式施工方法，在鉆進(jìn)施工時(shí)為了提升孔壁穩(wěn)定性能，也需采取泥漿護(hù)臂方式配合施工。旋挖鉆機(jī)工作階段能夠自行起落可折疊鉆桅，通過(guò)伸縮式鉆桿鉆進(jìn)土層，并且利用傾向斗鉆頭回旋后實(shí)現(xiàn)鉆取土。由于該技術(shù)具備施工走位靈活、施工效率高等優(yōu)勢(shì)所以得到廣泛應(yīng)用。

1 工程概況

根據(jù)初步設(shè)計(jì)批復(fù)完成施工圖設(shè)計(jì)，曹井3號(hào)大橋，該橋梁橋梁凈寬2×11.5 m，最大橋高21 m;橋梁起點(diǎn)K96+737,橋梁終點(diǎn)K97+383。曹井3號(hào)大橋墩臺(tái)形式為：肋板臺(tái)、雙柱墩、樁基礎(chǔ)；橋梁孔徑式樣屬于32～20 m裝配式連續(xù)小箱梁；在曹井3號(hào)大橋施工中，為了提升橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)質(zhì)量，經(jīng)項(xiàng)目部商量后決定采用旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)施工。

2 水文地質(zhì)條件

2.1 水 文

橋址區(qū)位于清水河谷，屬黃河流域，河谷中存在常年性地表水流，清水河是黃河的一級(jí)支流，發(fā)源于吉縣高天山，全長(zhǎng)61 km,流域面積646.30 km2,年均徑流量為1 665萬(wàn)m3。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

項(xiàng)目區(qū)位于II級(jí)構(gòu)造單元鄂爾多斯斷塊內(nèi)，其穿越的III級(jí)構(gòu)造單元有：興縣石樓南北向褶皺帶和關(guān)王廟北東向褶皺帶，橋址區(qū)位于關(guān)王廟北東向褶皺帶，該褶皺帶位于鄂爾多斯斷塊的東南邊緣，總體表現(xiàn)為南翹北傾的單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀較平緩，傾角一般小于10°。

橋址區(qū)內(nèi)地層主要由第四系全新統(tǒng)粉土、上更新統(tǒng)濕陷性黃土(粉質(zhì)黏土)、中更新統(tǒng)卵石及三疊系下統(tǒng)和尚溝組泥巖組成，巖層產(chǎn)狀平緩，傾角2°左右，本次勘察未發(fā)現(xiàn)有褶皺、斷層等地質(zhì)構(gòu)造存在，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。

3 旋挖鉆孔灌注樁施工方法

3.1 測(cè)量控制

灌注樁在施工中通過(guò)全站儀保證樁位設(shè)置達(dá)到精確度的要求，灌注樁以十字交叉的方法開(kāi)展定位處理，同時(shí)還要做好數(shù)據(jù)的核對(duì)和處理，達(dá)到精度要求。

灌注樁作業(yè)環(huán)節(jié)，在回填達(dá)到密實(shí)度后，經(jīng)過(guò)驗(yàn)收達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 施工準(zhǔn)備

1)綜合分析工程的現(xiàn)場(chǎng)情況，沖擊式鉆機(jī)開(kāi)展鉆孔作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行項(xiàng)目施工進(jìn)度和標(biāo)準(zhǔn)，一般需要準(zhǔn)備兩臺(tái)設(shè)備完成項(xiàng)目施工。

2)制作鋼護(hù)筒。綜合分析目前的工程具體情況，選擇合理的鋼護(hù)筒結(jié)構(gòu)形式，鋼板的質(zhì)量合格，且鋼護(hù)筒達(dá)到完整性的要求，沒(méi)有任何漏漿的問(wèn)題。

3)泥漿調(diào)控。結(jié)合施工地點(diǎn)的地質(zhì)條件因素，鉆進(jìn)環(huán)節(jié)應(yīng)做好制漿處理，保證漿液的性能合格。對(duì)于樁位的施工環(huán)節(jié)中，應(yīng)用的是厚度較大的細(xì)砂材料，保證護(hù)壁效果符合要求，泥漿稠度參數(shù)為1.13～1.35(見(jiàn)表1)。

表1 泥漿性能指標(biāo)

3.3 護(hù)筒埋設(shè)、樁位復(fù)測(cè)

旋挖鉆孔灌注樁樁位測(cè)量放樣的工作結(jié)束后，需要應(yīng)用25 t汽車(chē)吊完成護(hù)筒的安裝作業(yè)，通過(guò)振動(dòng)錘進(jìn)行施工，且做好樁位的檢測(cè)，達(dá)到精度要求后才能開(kāi)始鉆孔作業(yè)。

3.4 旋挖鉆孔灌注樁成孔

3.4.1 鉆機(jī)成孔

在鉆機(jī)就位之前需要對(duì)旋挖鉆機(jī)各方面內(nèi)容進(jìn)行檢查，保證旋挖鉆機(jī)安裝平穩(wěn)，同時(shí)就位后要核對(duì)中心點(diǎn)，而后連接泥漿循環(huán)系統(tǒng)，啟動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)使其提前運(yùn)轉(zhuǎn)2～3 min，而后進(jìn)行鉆孔施工，操作時(shí)要按照低壓慢鉆的原則施工，在深入護(hù)筒1.0 m位置時(shí)則可按照正常速度鉆進(jìn)。旋挖鉆孔時(shí)要注意是否存在鉆機(jī)沉陷、位移情況；鉆孔階段要將孔內(nèi)雜物及時(shí)處理，鉆進(jìn)階段要做好泥漿指標(biāo)測(cè)試，按照地層實(shí)際情況調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù);在本工程施工中，旋挖轉(zhuǎn)機(jī)采用的是筒式鉆頭，操作階段將鉆頭下降到設(shè)計(jì)深度后，通過(guò)施加壓力讓鉆頭能夠旋其進(jìn)入土層，最后打開(kāi)鉆頭自動(dòng)控制系統(tǒng)完成整個(gè)鉆孔過(guò)程。

3.4.2 終孔、清孔、成孔驗(yàn)收

成孔到規(guī)定的深度之后，要做好孔深、孔徑、傾斜度的全面檢查，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)都準(zhǔn)確地記錄。清孔施工極為重要，將內(nèi)部的鉆渣全部清理干凈，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求；泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足工程的要求；因?yàn)殇摻罨\的吊放、安裝導(dǎo)管等方式一般需要準(zhǔn)備較長(zhǎng)的時(shí)間，所以在混凝土灌注作業(yè)開(kāi)始前，要進(jìn)行二次清孔處理。

3.5 鋼筋籠制作及安裝

3.5.1 鋼筋籠的制作

鋼筋籠的各個(gè)分段的結(jié)構(gòu)運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行分節(jié)制作的方式，每一節(jié)的長(zhǎng)度需要按照起重機(jī)的吊裝能力確定。主筋在施工前，需要實(shí)施除銹、調(diào)直的處理；接頭的控制非常的重要，保證數(shù)量不能超出該截面主筋數(shù)量的50%。為了避免吊裝環(huán)節(jié)出現(xiàn)變形或者損壞的問(wèn)題，應(yīng)該進(jìn)行加強(qiáng)處理，內(nèi)部設(shè)置加強(qiáng)筋保持鋼筋籠結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.5.2 鋼筋籠的安裝

吊裝前應(yīng)用探孔器進(jìn)行內(nèi)部質(zhì)量檢查，確保沒(méi)有縮徑、坍塌的危害，保證成孔合格后才能開(kāi)始鋼筋籠的吊裝作業(yè)。定位筋的設(shè)置也非常的重要，固定鋼筋籠不會(huì)產(chǎn)生偏移，確保樁位合格。

3.6 安放導(dǎo)管及二次清孔

水下混凝土灌注作業(yè)施工是非常重要的一項(xiàng)工序，應(yīng)用的是直徑250 mm的螺牙式導(dǎo)管開(kāi)展施工；在具體的作業(yè)前，應(yīng)進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查，滿足工程的施工需要；導(dǎo)管的連接極為重要，需要設(shè)置密封圈以達(dá)到密封性效果；吊放作業(yè)階段，要保證位置是居中設(shè)置的，穩(wěn)定性較高，避免存在觸碰孔壁導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞的情況；導(dǎo)管安裝施工后，開(kāi)始二次清孔，符合要求才能開(kāi)始灌注施工。

3.7 灌注水下混凝土

1)混凝土材料在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制站進(jìn)行制作，專(zhuān)業(yè)車(chē)輛完成運(yùn)輸，進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行坍落度檢測(cè)，保證坍落度、和易性完全合格才能開(kāi)展施工。

2)設(shè)置漏斗的結(jié)構(gòu)，其管口利用預(yù)制混凝土球堵塞，在內(nèi)部有足量的混凝土之后開(kāi)始進(jìn)行下料埋管處理；剪斷球塞，立即進(jìn)行混凝土的灌注作業(yè)，初灌之后進(jìn)行埋管質(zhì)量檢測(cè)。

3)灌注施工環(huán)節(jié)隨時(shí)了解內(nèi)部的質(zhì)量情況，符合要求后才能進(jìn)行導(dǎo)管的拆除施工；避免混凝土材料從漏斗內(nèi)溢出，保證結(jié)構(gòu)性能合格。

4)導(dǎo)管部分提升時(shí)，應(yīng)該詳細(xì)記錄混凝土的使用量保證內(nèi)部表面和埋設(shè)深度符合要求，且灌注混凝土的量達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，和設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，確保結(jié)構(gòu)的性能合格；埋管深度一般為2～6 m。

5)灌注混凝土?xí)r，需要連續(xù)進(jìn)行作業(yè)施工，保證中途沒(méi)有任何停頓或者中斷的情況，要一次性澆筑結(jié)束；灌注作業(yè)環(huán)節(jié)，導(dǎo)管應(yīng)保持上下來(lái)回地竄動(dòng)，保證結(jié)構(gòu)的密實(shí)度和工程的質(zhì)量合格，且避免混凝土凝固而導(dǎo)致導(dǎo)管無(wú)法移動(dòng)，否則將會(huì)產(chǎn)生斷樁的問(wèn)題。最后混凝土面需要超出設(shè)計(jì)灌注尺寸標(biāo)高的1.0 m以上；做好各項(xiàng)記錄，了解灌注的質(zhì)量問(wèn)題。

3.8 樁頭浮漿鑿除

在樁基礎(chǔ)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求的70%后，需要把樁頭散掉的混凝土材料清理干凈，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)即為合格。

3.9 樁基驗(yàn)收

樁基檢測(cè)質(zhì)量達(dá)標(biāo)后，通知監(jiān)理工程師進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，全部符合要求才能進(jìn)行后續(xù)施工。

4 質(zhì)量控制

4.1 嚴(yán)格控制好灌注質(zhì)量

混凝土灌注作業(yè)階段，要做好質(zhì)量管理和控制。灌注作業(yè)開(kāi)始前，應(yīng)做好材料質(zhì)量檢查工作。在混凝土材料完全符合工程的要求后，開(kāi)始進(jìn)行灌注孔的清理處理，達(dá)到潔凈的要求?；炷凉嘧㈦A段，合理地放置導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行灌注施工且不會(huì)有滲漏的問(wèn)題。

4.2 對(duì)配筋進(jìn)行合理設(shè)計(jì)

旋挖鉆孔灌注樁作業(yè)環(huán)節(jié)，鋼筋間隔距離要合理地設(shè)置，通過(guò)減小間隔距離的方式可以防止發(fā)生斷樁或者傾斜的問(wèn)題，提高結(jié)構(gòu)的總體性能，滿足工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié) 語(yǔ)

旋挖鉆孔灌注樁為目前常見(jiàn)的公路橋梁施工技術(shù)，可以促進(jìn)樁體結(jié)構(gòu)質(zhì)量和強(qiáng)度性能的提升，達(dá)到穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要，不會(huì)因?yàn)橥獠恳蛩禺a(chǎn)生不利影響，達(dá)到交通運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

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