橋梁鉆孔灌注樁施工工藝和注意事項

1、2010年 施工技術(shù) 橋梁鉆孔灌注樁施工工藝和注意事項李霞(福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院土建系 , 福建 福州 350007摘要 橋梁工程中最普遍采用的基礎(chǔ)形式是鉆孔灌注樁基礎(chǔ) , 但其埋在地下十幾至幾十米深處 , 如何控制成孔以提高樁基質(zhì)量是施工人員一直所關(guān)心的問題 。 本文結(jié)合某特大橋鉆孔灌注樁的施工情況 , 詳細闡述了鉆孔 灌注樁的施工工藝及施工過程可能出現(xiàn)的情況和處理方法 , 可供參考 。關(guān)鍵詞 橋梁 ; 鉆孔灌注樁 ; 施工工藝 ; 注意事項某高速公路 A 合同段內(nèi)的一座跨規(guī)劃開發(fā)區(qū)的特大 橋 全長 1380m , 上部結(jié)構(gòu)為 30m (預(yù)應(yīng)力砼 T 梁 +35+60+35(連 續(xù)箱梁 +7

2、×(5×30m (先簡支后連續(xù) T 梁 +35+60+35(連續(xù) 箱梁 +30m(預(yù)應(yīng)力砼 T 梁 。 基礎(chǔ)全部是鉆孔灌注樁 , 其中0#、 43#為 肋 式 橋 臺 , 2×4120cm 樁 基 ; 1#、 4#、 39#、 42#為 連接雙柱式墩 , 2×4200cm 樁基 ; 2#、 3#、 40#、 41#為花瓶墩 , 2× 4150cm 樁基 ; 5#38#為雙柱式墩 , 2×4160cm 樁基 。 全橋樁基共有 200根 , 分別為 16根 120cm 、 32根 150cm 、 136根 160cm 、 16根 200c

3、m , 樁基設(shè)計長度為 2540m, 平均約30m 。樁基除幾個墩位于魚塘內(nèi)其余為陸上樁 。 根據(jù)設(shè)計鉆探 資料 , 橋位處地質(zhì)情況由上到下依次為 :可 塑 性 中 等 壓 縮 性 灰黃色粘土 (厚約 2m , 硬塑性中等壓縮性灰黃色粘土 (厚約2m , 中等壓縮性亞粘土 (厚約 3m , 中密飽和中砂 (厚約 5m , 中 等 壓 縮 性 硬 塑 粘 土 (厚 約 5m , 密 實 飽 和 中 砂 (厚 約 8m , 硬塑性夾砂粘土 。如何合理安排鉆孔灌注樁的施工和選擇鉆機 , 將直接影 響整座橋梁的施工進度 , 控制著總體工期 。1鉆機的選擇及性能依據(jù)設(shè)計鉆探資料 , 地質(zhì)基本為弱膨脹粘土

4、及砂性土 , 沒有巖層 。 若采用反循環(huán)鉆進 , 易造成孔壁坍塌 , 且設(shè)計樁長 除 200的達到 41m 外 , 其余均為 30m 左右 , 所以在鉆進方 式上選擇了正循環(huán)鉆進成孔的方式 。 鉆機選用 GPS-15型泵 吸反循環(huán) (正循環(huán) 鉆機 3臺 , GPS-10型正循環(huán)鉆機 6臺 ,SPJ-300型正循環(huán)鉆機 5臺 , 各型號鉆機性能詳見表 1。 鉆機安 排 為 :GPS-15型 主 要 用 于 直 徑 為 200cm 樁 基 , GPS-10型 主 要 用 于 直 徑 為 160cm 和 150cm 樁 基 , SPJ-300型 用 于直徑為 150cm 和 120cm 樁基 。 樁

5、基施工安排由 0#臺向43#臺方向全面展開 。正循環(huán)式鉆機主要由動力機 、 轉(zhuǎn)盤 、 鉆機平臺 、 鉆架 、 主 卷揚機 、 副卷揚機 、 鉆桿 、 鉆頭及泥漿泵等組成 。 鉆頭構(gòu)造詳 見圖 1, 施工鉆進詳見圖 2。圖 1鉆頭平面圖鉆頭采用帶導(dǎo)向環(huán) 牙 輪 鉆 , 在 導(dǎo) 向 環(huán) 、 刮 板 及 超 前 鉆 頭 上加焊合金鋼塊 , 以減少對鉆頭的磨損 。 因為地質(zhì)情況基本 為粘土層 、 砂土層及砂礫層 , 所以刮板與水平向焊成 75°的夾 角即可滿足施工要求 。2正循環(huán)鉆進施工工藝正循環(huán)鉆進成孔適 用 與 粘 土 層 、 粉 土 層 、 砂 土 層 及 含 有 少量砂礫 、 卵石的

6、砂礫層和 軟 質(zhì) 基 巖 中 使 用 , 鉆 進 樁 徑 在50200cm 之間 , 鉆進深度一般在 40m 左右 , 如使用 GPS-15型鉆進可達到 80m 左右 。優(yōu)點 : 施工工藝成熟 ; 鉆機輕便 , 利用主卷揚機即可 自行移動 ; 操作簡單 , 一個班組只 需 1個 機 長 和 2個 人 協(xié) 助 ; 鉆進速度快 ; 振動小 、 噪音低 。表 1鉆機性能機型生產(chǎn)廠 轉(zhuǎn)盤扭矩 /kN·M提升能力 /kN驅(qū)動動力 功率 /kW機身自重/t主卷揚副卷揚GPS-15型泵吸反循環(huán) /正循環(huán)GPS-10型正循環(huán) SPJ-30型正循環(huán)上海探礦機械廠 上海探礦機械廠 上海探礦機械廠3037

7、6090··第 5期 (總第 118期 施工技術(shù)圖 2正循環(huán)鉆進圖式缺點 :由于樁孔徑相對與鉆桿大的多 , 正循環(huán)鉆進時泥 漿上返速度慢 , 排除鉆渣的能力低 。鉆孔灌注樁施工工藝流程詳見圖 3。3施工中重點控制項目鉆孔灌注樁為隱蔽工程 , 要控 制 好 其 質(zhì) 量 , 就 要 嚴(yán) 格 按 規(guī)范做好每一道工序 , 對施工中易出現(xiàn)的問題有一個充分的 了解 。 施工過程中主要控制項目為成孔質(zhì)量和成樁質(zhì)量 。 成 孔質(zhì)量控制主要有 :成孔孔型 、 垂直度的控制 和 孔 底 沉 淀 層 厚度的控制 。 成樁質(zhì)量的控制主要有 :樁身完整性和樁身砼 質(zhì)量 、 強度 。 施工過程中主要對

8、以下四個方面進行控制 :泥漿 工藝的控制 、 鉆機操作控制 、 成孔檢驗 、 砼灌注工藝 。在正循環(huán)成孔施工工藝中 , 泥 漿 的 作 用 為 護 孔 壁 、 防 止 塌孔 , 穩(wěn)定孔內(nèi)水位 , 因泥漿的上返速度慢 , 排除鉆渣的能力 低 , 泥漿質(zhì)量的好壞直接影響成孔質(zhì)量 , 因此 泥 漿 的 調(diào) 制 及 鉆 進 中 要 控 制 好 泥 漿 的 比 重 。 泥 漿 在 鉆 進 時 比 重 控 制 在1.201.35, 一次清孔時控制在 1.101.20, 含砂率 <6%, 粘度 <鉆機就位后 , 用水平尺控制 鉆 機 平 臺 的 水 平 , 且 在 鉆 進 過程中要經(jīng)常檢查 ,

9、以保證樁孔的垂直度 。 鉆機在剛下鉆頭 時要用低檔 、 慢速鉆進 , 使護筒底部與土層接 觸 處 形 成 堅 固的泥皮護住孔壁后方可正常鉆進 。 鉆進的過程中應(yīng)根據(jù)不同 的地質(zhì)情況采取相應(yīng)的鉆進參數(shù) , 掌握好卷揚機鋼絲繩的松 緊以減小鉆桿的抖動 , 如在砂層中應(yīng)采用輕壓 、 低檔 、 慢速和 圖 3正循環(huán)鉆孔灌注樁施工工藝流程91··2010年 施工技術(shù) 大泵量稠泥漿的鉆進方式 。 鉆進過程中要填寫好鉆孔原始施 工記錄 , 因故停鉆時應(yīng)將鉆頭稍微提起 , 保 持 泥 漿 的 循 環(huán) 以 防埋鉆 。鉆機成孔后進行一次清孔 , 將鉆頭稍提離孔底 50cm 左 右保持泥漿的循環(huán)

10、 , 且保持鉆頭的轉(zhuǎn)動 , 采 用 大 泵 量 向 孔 內(nèi) 注入泥漿 , 將孔內(nèi)懸浮及孔底的鉆渣用泥 漿 置 換 出 來 , 使 孔 內(nèi)泥漿的比重達到 1.101.20, 含砂率 <6%, 以減 少 第 二 次 清 孔的時間 。 因二次清孔下導(dǎo)管清孔時 , 因?qū)Ч芟鄬τ诳讖叫?的多 , 且導(dǎo)管在孔底移動不便 , 無法對整個孔底進行清孔 , 只 有對導(dǎo)管底四周小范圍孔底進行清孔 , 采用鉆頭在終孔時掃 孔排除鉆渣 , 可有效地減少孔底沉淀的厚度 。成樁檢驗主要檢測樁基的完整性及砼的質(zhì)量 , 所以控制 好砼的拌和及砼的灌注質(zhì)量就顯的優(yōu)為重要 , 砼的拌和及灌 注過程要精心組織施工 , 否則稍

11、有疏忽 , 就 不 易 保 證 樁 身 的 質(zhì)量 。 嚴(yán)格控制水泥砂石原材料的質(zhì)量 , 不合格的材料堅 決清除出場 。 砼拌和過程中嚴(yán)格按配合比施工 , 要保證砼 配料的準(zhǔn)確 。 攪拌機要安裝電 子 計 時 器 以 控 制 每 盤 的 用 水 , 確保砼的坍落度及和易性 。 要保證初灌儲料斗的初灌 量 , 以確保初灌時導(dǎo)管的埋深符合要求 。 灌注過程中要嚴(yán) 格控制導(dǎo)管在砼中的埋深 , 要經(jīng)常用測繩量測未灌孔深 , 及 時了解導(dǎo)管的埋置深度 , 以便于掌握拆導(dǎo)管的時間 。 砼的 灌注要保持連續(xù) , 除非有意外不得停下來 , 并 準(zhǔn) 備 好 備 用 攪 拌機和人員 。4施工過程可能出現(xiàn)的問題及處理

12、方法鉆孔灌注樁施工過程中經(jīng)?？赡艹霈F(xiàn)的情況為 :孔口坍 塌 、 孔內(nèi)坍塌 、 縮孔 、 流砂 、 糊鉆 、 鉆孔偏斜等 。護筒埋置過淺或回填粘土夯實不徹底 ; 開鉆階段泥漿濃 度不夠 , 鉆進過快 , 致使護筒刃腳下鉆孔護壁不牢 ; 孔口排水 不暢 , 致使土層長期處于飽和狀態(tài) , 或鉆機安放不當(dāng) , 孔口壓 力太大后外力碰撞致使護筒松動等原因均會引起孔口坍塌 。 處理的措施為 :及時回填粘土 , 草袋加固護筒后繼續(xù)鉆孔 ; 當(dāng) 護筒有偏斜移位時 , 則拆除護筒 , 填死鉆孔 , 待沉淀密實重新 埋設(shè)護筒再鉆 ; 若孔口坍塌嚴(yán)重 , 下鋼護筒至未坍塌處 1m 以 下 。泥漿比重不夠 , 未形成

13、 可 靠 護 壁 ; 孔 內(nèi) 水 頭 高 度 不 夠 或 孔內(nèi)出現(xiàn)承壓水 , 降低了靜水壓力差 ; 鉆頭撞擊護壁 , 破壞了 護壁泥皮 ; 鉆頭長時間快速空轉(zhuǎn)或循環(huán)泵 量 過 大 , 致 使 水 流 沖刷護壁泥皮等原因均可導(dǎo)致孔內(nèi)坍塌 。 處理措施 :坍孔不 嚴(yán)重可加大泥漿比重繼續(xù)鉆進 , 嚴(yán)重時則回填重鉆 。塑性土遇水膨脹使孔徑縮小 , 或鉆頭嚴(yán)重磨耗使孔徑越 來越小 。 處理措施 :鉆頭上下反復(fù)掃孔 , 使之?dāng)U大 。4.4流砂 鉆孔進入流砂層 , 泥漿比重不夠 , 靜水壓力過小 。 處理措 施 :增大泥漿比重 , 提高孔內(nèi)水頭 , 必要時可投放 粘 土 塊 , 用 鉆頭沖擊將粘土擠入流砂層

14、內(nèi) , 以加強護壁 , 堵住流砂 。粘土層只鉆進的進尺過快 , 鉆渣過大 , 循環(huán)液泵量不夠 , 泥漿比重過大等原因均可導(dǎo)致糊鉆 。 處理措施 :控制進尺 , 減 慢鉆進速度 , 加快泥漿循環(huán) , 嚴(yán)重時提出鉆頭清理 。鉆機底座不平或已發(fā)生不均勻沉降 ; 鉆桿受壓彎曲或接 頭不直 ; 地層分界處軟硬不勻或巖面傾斜或卵石大小懸殊致 使鉆頭所受阻力不勻 ; 擴孔較大處 , 鉆頭擺動 , 偏向一邊 。 處 理 措 施 :彎 孔 嚴(yán) 重 時 , 可 用 鉆 頭 上 下 反 復(fù) 掃 孔 糾 正 ; 偏 斜 嚴(yán) 重 , 則回填并待其沉淀密實后重鉆 。因鉆孔灌注樁是隱蔽工 程 , 加 強 施 工 人 員 的

15、 安 全 、 質(zhì) 量 意識教育是質(zhì)量得以保證的關(guān)鍵 。 鉆孔灌注樁是一項短時間 完成高質(zhì)量的底下隱蔽工程 , 施工時必須嚴(yán)格按施工工藝和 操作規(guī)程來執(zhí)行 , 備齊地質(zhì)資料 , 做好施工準(zhǔn)備 , 按規(guī)定建立 各個工序的質(zhì)量保證體系 , 建立各工序的施工管理制度 , 崗位 責(zé)任制 , 質(zhì)量檢查制度 , 安全生產(chǎn)制度 , 健全制度保證體系 。5鉆孔灌注樁檢測標(biāo)準(zhǔn)按照交通部頒 (JTJ071-94 標(biāo)準(zhǔn) 質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn) 及江蘇 省交通廳頒發(fā)的檢測標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 。 鉆孔灌注樁檢測項目見表 1。表 1鉆孔灌注樁檢測項目對于樁基要 100%進行無破損法檢測 , 對樁身的完整性 及砼質(zhì)量進行評定 , 如遇對質(zhì)量有懷疑的 樁 , 則 需 進 行 鉆 取 芯樣 , 進行質(zhì)量評定 。6結(jié)束語本特大橋 200根樁基施工經(jīng)合理的調(diào)度安排 , 樁基施工 沒有出現(xiàn)任何大的安全和質(zhì)量事故 , 共用 220d 完成全部樁 基施工 , 平均每根樁只用了 15.4d , 經(jīng)無破損法檢測 , I 類樁共195根 , 占 97.5%, II 類樁 5根 , 占 2.5%。鉆孔灌注樁是一項質(zhì)量要求高 , 勞動強度密集的地下隱 蔽工程 。 在施工前準(zhǔn)備好地質(zhì)資料及圖紙 , 做好現(xiàn)場施工準(zhǔn) 備按規(guī)定建立各