橋梁施鉆孔灌注樁的施工與監(jiān)理

/橋梁施鉆孔灌注樁的施工和監(jiān)理1工程概況東營黃河公路大橋及接線工程位于山東省東營市，南北跨越東營市墾利縣和利津縣，在現(xiàn)勝利黃河大橋下游約4公里處跨越黃河，該項目是國家規(guī)劃的“縱四”、“橫四”干線公路網(wǎng)及山東省公路網(wǎng)主框架的重要組成部分，是膠東半島、黃河三角洲和京津唐地區(qū)聯(lián)系的重要通道。它的建設(shè)不僅可以貫穿已建成的東港和東青高速公路，完善路網(wǎng)布局，而且對于促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展及勝利油田進一步開發(fā)建設(shè)，都具有特別重要的意義。本工程全長18.746km。其中高速公路長13.417km，設(shè)計行車速度100km/h，路基寬26m，路橋同寬，橋涵設(shè)計荷載為汽-超20；掛－120；二級公路長5.329km，設(shè)計行車速度80km/h，路基寬13.5m，路橋同寬，橋涵設(shè)計荷載為汽－20，掛-100。黃河大橋長2742m，主橋為116+200+220+200+116m預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)一連續(xù)梁；引橋接受先簡支后連續(xù)的42m預(yù)應(yīng)力混凝土箱型組合梁（南岸42m+42m+1聯(lián)5×42m，北岸4聯(lián)5×42m+4聯(lián)4×42m+42m+42m)，均按分別式斷面設(shè)計，下部結(jié)構(gòu)均為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；南接線長7.082km，北接線長8.922km（其中二級路為5.329km)。2鉆孔灌注樁鉆孔施工工藝第一步:測量組放樣確定樁位中心：現(xiàn)代的放樣，伴隨著全站儀的普及，通過后視兩水準(zhǔn)點中的一點Ａ，將儀器調(diào)零角度，拔至要求角度θ，從全站儀讀出已定的距離S的方法來確定樁徑的中心，通過水準(zhǔn)點B處置儀器來復(fù)核樁心O位置，如圖1所示:確定O后，在開挖護筒前基坑前，要留意愛惜樁MM’、NN’一是在埋設(shè)護筒過程中破壞O點來復(fù)原;二是檢測鉆機就位狀況;三是檢測護筒是否移位。其次步:開挖基坑，埋設(shè)護筒:將MM’，NN’分別用細線相連，復(fù)原開挖基坑時破壞的樁心O，應(yīng)保證護筒的中心O’和O點在垂直方向上，應(yīng)用鉛垂線檢測，若兩O’、O在同始終線上則滿足要求，基坑要有確定的坡度，應(yīng)挖成上寬下窄的漏斗形，在護筒埋設(shè)好之后，護筒四周土應(yīng)夯實，確愛惜筒位置的固定，以防移位。第三步:鉆機就位。鉆機就位，是指鉆機鉆頭中心或錘頭中心和護筒中心O”(即樁中心)，在同一鉛垂線上，即O、O’、O”三心共線，這是將來成孔的保證;就位好的鉆機，要充分固定，防止移位造成孔位的偏移;只有滿足上述二條，才能保證成孔滿足規(guī)范要求，孔的傾斜率<1%，孔位偏移≤5cm。第四步:鉆機鉆進鉆孔開鉆前，首先要調(diào)好泥漿。泥漿由水、粘土(或膨潤土)和摻加劑組成，調(diào)制時，應(yīng)先將粘土或膨潤土加水浸透，然后用攪拌機或人工拌制，同時要留意環(huán)保問題。為了回收泥漿和削減環(huán)境污染，均應(yīng)設(shè)置泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)。殘漿要有既定的存放地方，禁止任其自然四處流暢，水中鉆機的殘漿不能干脆排入江中，要配有泥漿船運輸?shù)揭?guī)定的地方存放。鉆進過程中，隨著地質(zhì)變更，地層、土壤軟硬，顆粒粗細，選用合適的鉆頭，從而提高鉆進速度。同時，在地質(zhì)松軟、松散的地層中，限制鉆進速度，確保泥漿形成穩(wěn)定護壁，保證孔和平安。整個過程應(yīng)保證孔內(nèi)具有的水位和要求的泥漿相對密度及粘度，按設(shè)計要求鉆進。同時留意地質(zhì)狀況的變更，地質(zhì)狀況由勘探所得，在土層變化處均應(yīng)撈取渣樣，判明土層，并記入記錄表中，以便和地質(zhì)剖面圖核對，隨時限制泥漿指標(biāo)防止塌孔，泥漿指標(biāo)見下表。土質(zhì)鉆頭轉(zhuǎn)速泥漿備注粘性土尖底魚尾式，圓籠式中等大泵量、稀砂土平底圓籠式輕壓中等、低檔快速大泵量、稀較硬碎石土沖擊低檔慢速優(yōu)質(zhì)泥漿必要時分兩級鉆機鉆孔方法地層狀況泥漿性能指標(biāo)相對密度粘度(Pa.s)含砂率(%)膠體率(%)失水率(ml/30min)泥皮厚(ml/30min)靜切力(pa)酸堿度(Ph)正循環(huán)一般地層1.05~1.216~228~4≥96≤25≤21.0~2.58~10易坍地形1.20~1.4519~288~4≥96≤15≤23~58~10反循環(huán)一般地層1.02~1.0616~20≤4≥95≤20≤31~2.58~10易坍地形1.06~1.1018~28≤4≥95≤20≤31~2.58~10卵石土1.10~1.1520~35≤4≥95≤20≤31~2.58~10推鉆沖抓一般地層1.10~1.2018~24≤4≥95≤20≤31~2.58~11沖擊易坍地形1.20~1.4022~30≤4≥95≤20≤33~58~11注:1.地下水位高或具流速大時，指標(biāo)取高限，反之取低限;2.地質(zhì)狀態(tài)較好，孔徑或孔深較少的取低限，反之取高限;3.在不宜坍塌的粘質(zhì)土層中，運用推鉆、沖抓、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進時，可用清水提高水頭(≥2m)維護孔壁;4.若當(dāng)?shù)厝狈?yōu)質(zhì)粘質(zhì)土，遠運膨潤土亦很困難，調(diào)制不出合格泥漿時，可摻用添加劑改善泥漿性能，各種添加劑摻量可按附錄C-1選取;5.泥漿的各種性能指標(biāo)測定方法見附錄C-2。6.在不易坍塌的粘性土層中，運用推鉆、沖抓，反循環(huán)、回循環(huán)方法鉆進時，可接受清水提高龍頭(≥2m)維護孔壁。7.對遇水膨脹或易坍塌的地層，如泥頁巖等，其損失水平應(yīng)<3-5ml/min。8.相對密度是泥漿密度和4℃由于不行預(yù)料的，人為的諸多因素存在，將不行避開產(chǎn)生一些故障，對這些故障要分析緣由，實行相應(yīng)挽救措施。同時，作為一名現(xiàn)場監(jiān)理人員，應(yīng)時常檢查事故隱患剛好的提出相應(yīng)的防范措施，防患于未然。3常見到鉆孔(包括清孔)事故及處理方法分述如下:3.1坍孔各種鉆孔方法都可能發(fā)生坍孔事故，坍孔的表征是孔內(nèi)水位突然下降，孔內(nèi)冒細密的水泡，出渣量顯著增加而不見進尺，鉆機負荷顯著增加等。坍孔緣由泥漿相對密度不夠及其它泥漿性能指標(biāo)不符合要求，使孔壁未形成堅實泥皮。由于出渣后未剛好補充泥漿(或水)，或河水，潮水上漲，或孔內(nèi)出現(xiàn)承壓水，或鉆機通過砂礫等強透水層，孔內(nèi)水流失等造成孔內(nèi)水頭高度不夠。護筒埋置太淺，下端孔口漏水，坍塌或孔口旁邊地面受水浸濕泡軟，或鉆機干脆接觸在護筒上，由于振動使孔口坍塌，擴展成較大坍孔。在松軟砂層中鉆進進尺太快。提出鉆錐鉆進，四轉(zhuǎn)速太快，空轉(zhuǎn)時間長。沖擊(抓)錐或掏渣筒傾倒，撞擊孔壁，或爆破處理孔內(nèi)孤石、探頭石、炸藥量過大，造成過大振動。水頭過高，使孔壁滲漿或護筒底形成反穿孔。清孔后泥漿相對密度、粘度等指標(biāo)降低，用空氣吸泥機清孔泥漿吸走后未剛好補漿(或水)，使孔內(nèi)水位低于地下水位。清孔操作不當(dāng)，供水管嘴干脆沖刷孔壁，清孔時間過久或清孔后停突然間過長。吊入鋼筋骨架時碰撞孔壁。塌孔的預(yù)防和處理在松散粉砂土或流砂中鉆進時，應(yīng)限制進尺速度，選用較大相對密度、粘度，膠體率的泥漿或高質(zhì)量泥漿，沖擊鉆孔時投入粘土，摻片，卵石，低沖程錘擊，使粘土膏片，卵石擠入孔壁起護壁作用。汛期或潮汐地區(qū)水位變更過大時，應(yīng)實行上升護筒，增高水頭，或用虹吸管，連通管等措施保證水頭相對穩(wěn)定。發(fā)生孔口倒塌時，可立刻拆除護筒并回填鉆孔，重新埋設(shè)護筒再鉆。如發(fā)生孔內(nèi)坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘質(zhì)土(或砂礫和黃土)混合物到坍孔處以上1m-2m，如坍孔嚴(yán)峻時應(yīng)全部回填，待回填物沉積密實后再行鉆進。嚴(yán)格限制沖程高度和炸藥用量。清孔時應(yīng)指定專人補漿(或水)，保證孔內(nèi)必要的水頭高度，供漿(水)管最好不要干脆插入鉆孔中，應(yīng)通過水槽或水池使水減速后流入鉆孔中，以免沖刷孔壁。應(yīng)扶正吸泥機，防止觸動孔壁。不宜運用過大的風(fēng)壓，不宜超過1.5-1.6倍鉆孔中水柱壓力。吊入鋼筋骨架時應(yīng)對準(zhǔn)鉆孔中心豎直插入，嚴(yán)防觸及孔壁。3.2鉆孔偏斜各種鉆孔方法均可能發(fā)生鉆孔傾斜事故。偏斜緣由鉆孔中遇有較大的孤石或探頭石。在有傾斜的軟硬地層交界處，巖面傾斜處鉆進，或者粒徑大小懸殊的砂卵石層中鉆進，鉆頭受力不均。擴孔較大處，鉆頭搖擺偏向一方。鉆機底座安置水平或產(chǎn)生不勻整沉陷、位移。鉆桿彎曲，接頭不正。預(yù)防和處理安裝鉆機時要使轉(zhuǎn)盤、底座水平，起重滑輪緣，固定鉆桿的卡孔和護筒中心三者應(yīng)在一條豎直線上，并經(jīng)常檢查校正。由于鉆機較長，轉(zhuǎn)動時上部搖擺過大，必需在鉆架上增設(shè)導(dǎo)向架，限制鉆桿上的提引龍頭，使其沿導(dǎo)向架對中鉆進。鉆桿接頭應(yīng)逐個檢查，剛好調(diào)正，當(dāng)主動鉆桿彎曲時，要用千斤頂剛好調(diào)直。在有傾斜的軟、硬地層鉆進時，應(yīng)吊著鉆桿限制進尺，低速鉆進，或回填片、卵石沖平后再鉆進。沖擊鉆進時，應(yīng)回填砂礫石和黃土待沉積密實后再接著鉆進，偏斜嚴(yán)峻的可在起先傾斜處設(shè)置少量炸藥(小于1kg)爆破，然后用砂類土和砂礫石回填到該處位置以上1m左右，重新沖鉆。3.3掉鉆落物各種鉆孔方法均可能發(fā)生。掉鉆落物的緣由?？ㄣ@時強提強扭，操作不當(dāng)，實鉆桿或鋼絲繩超負荷或乏累斷裂。鉆頭桿接頭不良或滑絲。電動機接線錯誤，鉆機反向旋轉(zhuǎn)，鉆桿松脫。沖擊鉆頭合金套灌注樁質(zhì)量差致使鋼絲繩拔出。轉(zhuǎn)向環(huán)、轉(zhuǎn)向套等焊接處斷開。鋼絲繩和鉆頭連接處鋼絲繩的繩卡數(shù)量不足或松弛。鋼絲繩過度陳舊，斷絲太多，未剛好更換。操作不慎，落入扳手、撬棍等物。預(yù)防措施開鉆前應(yīng)清除孔內(nèi)落物，零星鐵件可用電磁鐵吸取，較大落物和鉆具也可用沖抓錐打撈，然后在護筒口加蓋。經(jīng)常檢查鉆具、鉆桿、鋼絲繩和連結(jié)裝備。為便于打撈落錐，可在沖擊錐或其它類型的鉆頭上預(yù)先焊打撈環(huán)，打撈桿，或在錐身上捆幾圈鋼絲繩等。處理方法掉鉆后應(yīng)剛好摸清狀況，若鉆錐被沉淀物或坍孔土石埋住應(yīng)先清孔，使打撈工具能接觸鉆桿和鉆錐。打撈工具有以下幾種:打撈叉螺旋取物器和卡板取桿器打撈鉤打撈活套偏溝或鉆錐平鉤打撈鉗對嚴(yán)峻的坍孔埋錐，可接受比鉆徑直徑大的空心沖擊錐或沖抓錐將坍在原錐上面的土、石清除掉，接觸原錐后，再換用比原錐直徑稍大的柵或圓柱形的空心錐，沖鉆至原錐底部，使原錐和四周孔壁分別后，提出空心錐，再將前述的打撈鉤入孔鉤撈，用卷揚機會同鏈滑車同時提位。3.4糊鉆和埋鉆糊鉆和埋鉆常出現(xiàn)于正、反循環(huán)(含潛水鉆機)回鉆進和沖擊錘鉆進。正、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進中，糊鉆的表征是細粒土層中鉆進時進尺緩慢，甚至不進尺，出現(xiàn)別泵現(xiàn)象;在粘土層中沖擊成孔時，由于沖擊太大、泥漿粘度太高，鉆渣量大、鉆桿內(nèi)徑小、出漿孔堵塞以致鉆頭被糊住或被埋位。預(yù)防和處理方法:對正反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆，可清除泥包，調(diào)整泥漿的相對密度和粘度，適當(dāng)增大泵量和向孔內(nèi)投入適量砂石泥塊泥包糊鉆，選用刮板齒小，出漿孔大的鉆錐，對于沖擊鉆，除上述方法外，還應(yīng)削減沖程適當(dāng)限制進尺，若已嚴(yán)峻糊鉆，應(yīng)停鉆，清除鉆渣，對鉆桿內(nèi)徑，鉆渣進出孔和排渣設(shè)備的進尺進行檢查計算。3.5擴孔及縮孔擴孔比較多見，一般表現(xiàn)為局部的孔徑過大。在地下水呈運動狀態(tài)，土質(zhì)松散地層處或鉆錐搖擺過大，易于出現(xiàn)擴孔，擴孔發(fā)生原因同塌孔相同，輕則為擴孔，重則為崩孔。若只孔內(nèi)局部發(fā)生倒塌而擴孔，鉆孔仍能達到設(shè)計深度則不必處理，只是混凝土灌渣量大大增加，若因擴孔后接著倒塌影響鉆進，應(yīng)按崩孔事故處理?？s孔即孔徑的超長縮小，一般表現(xiàn)為鉆機鉆進時發(fā)生卡鉆，提不出鉆頭或者提鉆異樣困難的跡象?？s孔緣由有兩種:一是鉆錐焊補不剛好，嚴(yán)峻磨耗的鉆錐往往鉆出較設(shè)計樁徑稍小的孔;另一種是由于地層中有軟塑3土(俗稱橡皮土)，遇水膨脹后使孔徑縮小。各種鉆孔方法均可能發(fā)生縮孔。為防止縮孔，前者要剛好修補磨損的鉆頭，后者要運用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿護壁并必需快轉(zhuǎn)慢進，并復(fù)鉆二三次;或者運用卷揚機吊住鉆錐上下、左右反復(fù)掃孔以擴大孔徑，直至使發(fā)生縮孔部位達到設(shè)計孔徑為止。3.6梅花孔(或十字孔)常發(fā)生在沖擊錐鉆進時，沖成的孔不圓，發(fā)生如梅花或十字的形態(tài)，形成緣由:錐頂轉(zhuǎn)向裝置失靈，以致沖錐不轉(zhuǎn)動，總在一個方向上下沖擊。泥漿相對密度和粘度過高，沖擊轉(zhuǎn)動阻力太大，鉆頭轉(zhuǎn)動困難。操作時鋼絲繩太松或沖程太少，沖錐剛提起又落下，鉆頭轉(zhuǎn)動時間不充分或轉(zhuǎn)動很小，改換不了沖擊裝置。有非均質(zhì)地層，如漂卵石層、積累層等易出現(xiàn)掉頭石，造成局部孔壁凸進，成孔不圓。預(yù)防方法:應(yīng)經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)向裝置的靈敏性，剛好修理或更換失靈的轉(zhuǎn)向裝置。選用適當(dāng)粘度和相對密度的泥漿，并適時掏渣。用低沖程時，每沖擊一段據(jù)用高一些的沖擊程沖擊，交替沖擊修整孔形。出現(xiàn)梅花孔后，可用片、卵石混和粘土回填鉆孔，重新沖擊。3.7卡錐卡錐也常發(fā)生在以沖擊錐鉆進時，沖錐卡在孔內(nèi)提不起來，發(fā)生卡錐。緣由鉆孔形成梅花形，沖錐被狹窄部位卡住。未剛好焊補沖錐，鉆孔直徑慢慢變小，而焊補后的沖錐大了，又用高沖程猛擊，極易發(fā)生卡錐。伸入孔內(nèi)不大的探頭石未被打碎，卡住錐腳或錐頂?？卓诘粝率瘔K或其他物件，卡住鉆錐。在粘土層中沖擊的沖程太高，泥漿太稠，以致沖錐被吸住。大繩松放太多，沖錐傾倒，頂住孔壁。處理方法處理卡錐應(yīng)先弄清狀況，針對卡錐緣由進行處理。宜待沖錐有松動后方可用力上提，不行盲動，以免造成越卡越緊。當(dāng)為梅花卡鉛時，若錐頭向下有活動余地，可使鉆頭向下活動并轉(zhuǎn)動至孔徑較大方向提起鉆頭。也可松一下鋼絲繩，使鉆錐松動一個角度，有可能將鉆錐提出?？ㄣ@不宜強提以防坍孔，埋鉆。宜用由下向上頂撞的方法，輕打卡位的石頭，有時使鉆頭上下活動，也能脫離卡點或使掉入的石頭落下。用較粗的鋼絲繩帶打撈鉤或打撈繩放入進孔內(nèi)，將沖錐勾住后，和大繩同時提動，或交替提動，并多次上、下、左、右搖擺摸索，有時能將沖錐提出。在打撈過程中，要接著攪拌泥漿，防止沉淀埋鉆。用其他工具，如小的沖錐，小掏渣筒等下到孔內(nèi)沖擊，將卡錐的石塊擠進孔壁，或把沖錐碰活動脫離卡點后，再將沖錐提出。但要穩(wěn)住大繩以免沖錐突然下落。用壓縮空氣管或高壓水管下入孔內(nèi)，對準(zhǔn)卡錐一側(cè)或吸錐處適當(dāng)沖射一些時候，使卡點松動后強行提出。運用特地加工的工具，將頂住孔壁的鉆頭拔正。用以上方法提升卡錐無效時，可試用水下爆破提錐法，將炸藥(少于1kg)放入孔內(nèi)，沿錐的滑槽放到錐底，而后引爆，振動卡錐，再用卷揚機和鏈滑車同時提位，一般是能提出的。預(yù)防卡錐事故針對發(fā)生卡錐的緣由實行相應(yīng)措施。3.8鉆桿折斷鉆桿折斷常發(fā)生在正反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進時。一旦發(fā)生折桿，鉆機的負荷立刻減輕，驅(qū)動機械的運轉(zhuǎn)噪聲削減，鉆進速度接近于零，即使提鉆后再鉆進仍無效，則證明確系發(fā)生了折桿故障。折桿緣由用水