灌注樁施工技術(shù)在某高速公路中的應(yīng)用

1、淺析灌注樁施工技術(shù)在某高速公路中的應(yīng)用【摘 要】在高速公路的建設(shè)中，橋梁工程所占的比重越來越大。橋梁樁基礎(chǔ)作為地下隱蔽工程，如遇到溶洞將給施工帶來很大困難，如果處理方法不當(dāng)，往往會(huì)造成掉鉆、卡錘、埋錘、梅花孔、漏漿、塌孔、斷樁等事故，甚至?xí)绊憳蛄航Y(jié)構(gòu)安全。本文試以鉆孔灌注樁施工技術(shù)在某高速公路第14合同段工程中的應(yīng)用實(shí)例，對(duì)其進(jìn)行分析、總結(jié)，為同類工程的施工提供參考。【關(guān)鍵詞】灌注樁；施工技術(shù)；樁基1、工程概述某高速公路第14合同段橋梁工程包括特大橋1座、互通立交1處、分離式立交1處、中小橋4座、通道橋2座。橋梁設(shè)計(jì)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，共有樁基499根，樁徑分1.2m、1.3m、1.5m、

2、1.6m、1.8m、2.0m六種，樁長3863m，要求嵌入微風(fēng)化巖大于2倍樁徑，且樁底較完整的微風(fēng)化巖層厚度不小于3倍樁徑或4m。從地質(zhì)資料反映，地層由第四系沖積層及海陸交互相沉積層、下石灰統(tǒng)灰?guī)r組成，其覆蓋土層厚度為1647m，上覆土層主要有人工填土、淤泥、細(xì)砂、中砂、亞黏土、淤泥質(zhì)細(xì)砂層、淤泥及粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化灰?guī)r，下伏基巖主要有強(qiáng)風(fēng)化砂巖及弱風(fēng)化灰?guī)r、微風(fēng)化灰?guī)r等，巖溶較為發(fā)育，橋位區(qū)內(nèi)地層夾多處土洞、溶洞，溶洞分布空間及深度具有一定的隨機(jī)性，巖面埋深不一，強(qiáng)度不均勻，地質(zhì)情況變化較大。最大水深約7.5m的水中樁和位于鐵路兩側(cè)的陸上樁具有一定的施工難度。樁基礎(chǔ)經(jīng)過檢測，82%為類樁，其余

3、為類樁。2、施工工藝樁基礎(chǔ)施工分為岸上和水中兩部分，岸上樁基采用常規(guī)的鉆沖孔樁工藝，水中樁基則淺水區(qū)采用筑島法施工、深水區(qū)采用搭設(shè)水上施工平臺(tái)和棧橋進(jìn)行施工。樁基施工順序：護(hù)筒埋設(shè)鉆孔清孔安裝鋼筋籠二次清孔水下混凝土灌注樁基檢測。2.1 護(hù)筒埋設(shè)陸地上的樁基礎(chǔ)在放出樁位并查無地下管線后，在原地適當(dāng)平整并填土壓實(shí)形成工作平臺(tái)，即可埋設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒高2.02.5m，護(hù)筒應(yīng)高出地面30cm以上，埋入土中應(yīng)不少于1.5m；護(hù)筒底部和外側(cè)四周采用黏質(zhì)土回填并分層夯實(shí)，防止護(hù)筒底口處漏失泥漿。水中樁施工時(shí)，對(duì)有沖刷影響的河床，護(hù)筒宜沉入施工期局部沖刷線以下1.01.5m。2.2 泥漿處理系統(tǒng)陸地上的樁基施工

4、除現(xiàn)有的道路外，在每個(gè)橋墩軸位之間設(shè)置泥漿溝池，作為泥漿處理系統(tǒng)，泥漿溝池采用磚砌筑；水中樁則在每個(gè)橋墩的施工平臺(tái)上設(shè)置一臺(tái)qj - 250型反循環(huán)電動(dòng)空壓機(jī)及一臺(tái)baver - be250型泥漿處理器排渣，并利用自行加工的泥漿罐進(jìn)行排渣。排出的泥漿渣土用泥漿船運(yùn)走。2.3 鉆孔為了保證施工質(zhì)量及施工進(jìn)度，根據(jù)本工程的施工特點(diǎn)，水中及緊鄰鐵路的樁基采用ktl - 300型反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行施工，岸上樁基采用brm - 2型鉆機(jī)及5t沖樁機(jī)配合進(jìn)行施工。成孔是控制樁基質(zhì)量的關(guān)鍵工序。岸上樁采用常規(guī)的鉆進(jìn)施工工藝進(jìn)行施工即可；水中樁鉆孔前需對(duì)泥漿進(jìn)行反循環(huán)，先往孔底注入優(yōu)質(zhì)的膨潤土泥漿，置換出孔內(nèi)

5、的清水，鉆進(jìn)過程中不斷補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)泥漿。在河床沖積砂層鉆進(jìn)時(shí)，加大泥漿的濃度，必要時(shí)拋填黏土、片石以防漏漿，若發(fā)現(xiàn)有泥漿漏失，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充泥漿，使孔內(nèi)液面保持穩(wěn)定后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。樁基鉆進(jìn)時(shí)如遇到溶洞，則按下述相應(yīng)的溶洞處理措施及方案進(jìn)行處理。在溶洞區(qū)施工時(shí)，根據(jù)各溶洞發(fā)育特點(diǎn)、發(fā)育程度，采取如下處理措施：輕微溶蝕。溶蝕發(fā)育輕微，封閉且比較小，施工中漏漿量較小的溶洞，采取加填片石和黏土擠密填筑溶洞，直至停止漏漿。一般溶洞。溶洞發(fā)育明顯，埋深較深，無大裂縫穿過，施工時(shí)明顯漏漿。施工時(shí)采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)，穿過砂層和卵石層，防止塌孔，進(jìn)尺至溶洞頂板時(shí)，采用輕錘慢打，使孔壁圓滑堅(jiān)固，防止卡錘，派專人觀察有無漏漿，

6、若發(fā)現(xiàn)漏漿，迅速采用片石、水泥包、黃土包等堵漏，并及時(shí)補(bǔ)漿。在溶洞內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)加大泥漿比重，每進(jìn)尺回填一次，直至穿過溶洞。復(fù)雜溶洞。溶洞發(fā)育明顯，并有明顯裂縫，施工時(shí)漏漿嚴(yán)重。采用全護(hù)筒跟進(jìn)至巖層頂面，防止因漏漿量大而導(dǎo)致覆蓋層塌孔。上部覆蓋沙層較厚時(shí)采用膨潤土護(hù)壁，泥漿稠度不低于1.2g/cm3。當(dāng)進(jìn)尺到達(dá)巖層頂面時(shí)，用導(dǎo)管灌入c20水泥砂漿到孔底，然后再用吊車或直接使用鉆機(jī)預(yù)埋鋼護(hù)筒至巖層頂面位置，防止上部覆蓋層塌孔。灌入高標(biāo)號(hào)砂漿后停鉆48h，待砂漿固結(jié)鋼護(hù)筒后，采用常規(guī)溶洞區(qū)樁基施工方法進(jìn)行成孔施工，溶洞頂板的擊穿采用短進(jìn)尺，溶洞內(nèi)鉆進(jìn)采用先回填再進(jìn)尺，邊回填邊進(jìn)尺。對(duì)無填充物溶洞，先采用

7、30cm的小鉆頭擊穿頂板，讓擊穿后的頂板仍有一定的受力性能，然后用黏土、砂漿或低標(biāo)號(hào)砼對(duì)空洞進(jìn)行回填，回填密實(shí)并達(dá)到一定強(qiáng)度后，正常鉆進(jìn)施工。對(duì)特大溶洞，可采用壓漿等預(yù)處理方案，采用間歇性注漿方式，并加入速凝劑，以減少漿液流失，使溶洞內(nèi)填充密實(shí)并達(dá)到一定強(qiáng)度后，方可進(jìn)行樁基施工。本工程借鑒以往溶洞處理經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)溶洞分布的特征、大小，采用不同的施工處理方案。、當(dāng)溶洞的高度h3m時(shí)，采用拋填片石及黏土塊后沖擊、擠壓形成護(hù)壁穿過的拋填法處理成孔；、當(dāng)溶洞的高度在3m5m的溶洞和串層溶洞及相鄰樁基之間有可能連通的溶洞，可采用壓漿等預(yù)處理方案。2.4 清孔鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度并經(jīng)監(jiān)理確認(rèn)滿足終孔條件后，開始

8、清孔。清孔采用抽漿換漿法進(jìn)行，鉆頭提起距孔底2030cm，采用稍高的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭，一邊繼續(xù)氣舉反循環(huán)，把孔底泥漿、鉆渣混合物排出孔外，一邊向孔內(nèi)補(bǔ)充已凈化后的優(yōu)質(zhì)泥漿，保持孔內(nèi)液面穩(wěn)定，直到孔內(nèi)泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)及沉渣厚度符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求為止。2.5 鋼筋籠的制作和吊裝鋼筋籠就近于橋墩樁位處成型，鋼筋籠主筋搭接采用焊接，箍筋與主筋梅花點(diǎn)焊，主筋與加勁箍100%點(diǎn)焊牢固。在加勁箍內(nèi)加焊十字撐，以加強(qiáng)鋼筋籠結(jié)構(gòu)的整體性，防止鋼筋籠在吊裝過程中變形。鋼筋籠制作時(shí)注意安裝聲測管，聲測管上下管口用木塞封口。在每個(gè)加勁箍四周各焊一根弓形鋼筋，其外側(cè)面寬出鋼筋籠主筋7cm，以確保鋼筋籠保護(hù)層滿足設(shè)計(jì)要求。鋼筋

9、籠制作完成并經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可吊裝，岸上樁基鋼筋籠采用樁機(jī)配合汽車吊進(jìn)行吊裝，水中樁基鋼筋籠采用樁機(jī)配合船吊進(jìn)行吊裝，若鋼筋籠過長時(shí)可分段制作和吊裝，兩段鋼筋籠的主筋須錯(cuò)開搭接、焊接連接，搭接長度應(yīng)符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，十字撐在鋼筋籠下放過程中割除。2.6 水下混凝土灌注灌注水下混凝土是樁基施工的關(guān)鍵工序。本工程采用的混凝土由合同段自建的混凝土攪拌站集中拌和，混凝土運(yùn)輸至施工現(xiàn)場時(shí)，其各項(xiàng)指標(biāo)必須符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。岸上樁基混凝土采用汽車吊配合樁機(jī)進(jìn)行灌注，水中樁基混凝土采用混凝土輸送泵進(jìn)行輸送?；炷料铝喜捎?00mm導(dǎo)管，導(dǎo)管使用前和使用一段時(shí)間后要進(jìn)行水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)，并檢查防水膠

10、墊是否完好。導(dǎo)管下放至其底端距孔底3040cm處。水下混凝土灌注前應(yīng)再次檢查孔內(nèi)泥漿的性能指標(biāo)和孔底沉淀厚度，如超過規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，須進(jìn)行二次清孔。導(dǎo)管內(nèi)吊放混凝土柱狀塞頭，開塞前堵料斗應(yīng)有足夠的混凝土初存量才能剪塞，保證第一批混凝土灌注后導(dǎo)管埋管1.0m以上。本工程樁基徑大、樁長、混凝土量大，澆注過程中必須保證混凝土的連續(xù)供應(yīng)，并設(shè)專人測量、記錄孔深，準(zhǔn)確掌握混凝土面的上升高度，嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深在26 m的范圍內(nèi)，灌注后混凝土面要比設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高高出0.50.8m，每根樁制作4組混凝土抗壓試件。2.7 樁基礎(chǔ)檢測全部樁基均須進(jìn)行低應(yīng)變法或超聲波透射法無損檢測，對(duì)采用超聲波透射法無損檢測的樁基，

11、施工時(shí)須預(yù)埋聲測管，并采取措施確保其完好性，防止檢測時(shí)探頭無法下放到底而影響樁基檢測。各橋樁基按規(guī)范要求的抽檢頻率進(jìn)行抽芯檢測。3、常見事故及防治3.1 孔壁坍塌原因：泥漿濃度不夠，護(hù)筒埋深不夠，成孔速度太快，孔內(nèi)水位高度不夠，在地質(zhì)條件較差的情況下處理不及時(shí)。技術(shù)措施：在松散砂土鉆進(jìn)時(shí)，控制鉆進(jìn)速度，選用較大密度、黏度、膠體率的優(yōu)質(zhì)泥漿；確定護(hù)筒埋設(shè)已進(jìn)入硬土層；鉆進(jìn)時(shí)及時(shí)補(bǔ)充孔內(nèi)泥漿，保證孔內(nèi)水位高于承壓水水位。3.2 卡鉆或卡錘原因：鉆進(jìn)速度太快，地質(zhì)情況不明，巖面傾斜，遇有孤石或溶洞等。技術(shù)措施：嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行鉆孔作業(yè)，當(dāng)遇有巖面傾斜或溶洞時(shí)，應(yīng)采取有效措施先期進(jìn)行處理后再按常規(guī)進(jìn)

12、行鉆進(jìn)。3.3 孔斜原因：當(dāng)遇到巖面傾斜，一邊軟一邊硬時(shí)，如稍有不注意就會(huì)造成孔斜。技術(shù)措施：在有傾斜狀的軟硬地層鉆進(jìn)時(shí)，吊住鉆桿，控制鉆進(jìn)速度并低速鉆進(jìn)，或往孔內(nèi)填入片石，改用沖擊樁機(jī)將斜面硬層沖平后，再用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆進(jìn)。3.4 沉渣過厚原因：泥漿指標(biāo)不符合要求，含砂率過大；下放鋼筋籠時(shí)間過長或鋼筋籠碰撞孔壁，造成塌方。技術(shù)措施：清孔時(shí)嚴(yán)格控制泥漿指標(biāo)，保證清孔后孔內(nèi)泥漿各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求；盡量縮短吊裝鋼筋籠的時(shí)間，下放時(shí)應(yīng)徐徐下放，不得快速下沖。如鋼筋籠吊裝完畢后，孔底沉渣厚度超出要求，采用二次清孔，直到沉渣厚度符合要求為止。3.5 灌注混凝土?xí)r鋼筋籠上浮原因：當(dāng)灌注的混凝土頂面接近鋼筋骨架底部時(shí)，灌注速度太快；當(dāng)鋼筋籠埋深尚小而埋管過深時(shí)，混凝土灌注而產(chǎn)生的向上擠頂力造成；或?qū)Ч芷珎?cè)，上拔時(shí)帶動(dòng)鋼筋籠。技術(shù)措施：當(dāng)灌注的混凝土頂面距鋼筋骨架底部1m左右時(shí)，降低灌注速度。3.6 斷樁原因：混凝土坍落度太小或太大，骨料不符合要求；料徑太大，灌注過程未及時(shí)提升導(dǎo)管，造成導(dǎo)管堵塞；混凝土供應(yīng)不及時(shí)，間歇時(shí)間過長；導(dǎo)管埋深過小或拔離混凝土面；提升導(dǎo)管時(shí)碰撞鋼筋籠，使孔壁土體混入混凝土中。技術(shù)措施：經(jīng)常測定混凝土的均勻性和坍落度，不符合要求不得使用；邊澆灌混凝土邊測量混凝土頂面高度，提升導(dǎo)管前核算埋管深度，避免堵管及導(dǎo)管脫離混凝土面；