復(fù)雜地質(zhì)情況下超深大孔徑樁基施工技術(shù)及質(zhì)量控制

　　關(guān)鍵詞：鐵路工程,復(fù)雜地質(zhì),鉆孔樁,施工技術(shù),質(zhì)量控制

　　一、樁基概況

　　貴廣南廣鐵路廣州樞紐工程東平水道特大橋(四線橋)跨花地河連續(xù)梁(70+125+70)80#主墩鉆孔樁施工，樁基設(shè)計(jì)為15根φ2.5m樁徑，樁長35m,樁頂標(biāo)高-0.713m,樁底標(biāo)高-35.713m。地質(zhì)情況從樁頂往下3m為淤泥、粘土σ0=50～120Kpa，3m-5m為粉質(zhì)粘土σ0=150Kpa，5m-8m為泥質(zhì)砂巖σ0=200～350Kpa，8m-35m為泥質(zhì)砂巖、W2、Ⅳ級軟石σ0=600Kpa。承臺結(jié)構(gòu)尺寸為29.7m*16.9m*5m。

　　二、鉆孔樁施工工序及技術(shù)要點(diǎn)

　　1、施工準(zhǔn)備

　　(1)平整場地

　　由于高爾夫地段部分樁位原屬魚塘，需在樁基施工前，必須把樁基位置用良性土填筑，必要時(shí)進(jìn)行清淤換填，然后用機(jī)具找平壓實(shí)，使機(jī)械順利進(jìn)場，并確保鉆機(jī)在施工中的穩(wěn)定。

　　(2)埋設(shè)護(hù)筒

　　護(hù)筒采用8mm厚鋼板制作，內(nèi)徑比樁徑大40cm，護(hù)筒安置應(yīng)堅(jiān)實(shí)、不漏水、位置準(zhǔn)確。護(hù)筒頂面宜高出地下水位2m，應(yīng)滿足孔內(nèi)泥漿面的高度要求，在旱地時(shí)還應(yīng)高出施工地面0.5m。

　　(3)泥漿池布置、泥漿調(diào)制

　　因受場地限制，泥漿沉淀池分別設(shè)在小里程設(shè)置4個(gè)，根據(jù)場地可以沿橫向延伸，在大里程設(shè)置4個(gè)，大小可以向縱向延伸。泥漿沉淀池用于沉淀鉆碴，貯存泥漿，通過泥漿泵實(shí)現(xiàn)泥漿的循環(huán)利用。施工時(shí)要注意防止泥漿漫流，污染環(huán)境。泥漿池的圍護(hù)采用竹竿綁扎成柵欄，高度1.5m，埋入土中50cm，竹竿橫向距地面30cm設(shè)置一道，再在上面50cm設(shè)置一道。豎向每50cm立一豎桿。柵欄安裝完畢后在表面涂刷醒目的紅、黃間隔油漆，后再在柵欄上圍上綠網(wǎng)，并懸掛標(biāo)示牌和警示牌。

　　鉆孔樁泥漿制漿采用粘性土或膨潤土，保證粘土具有較好的分散懸浮性和造漿性。泥漿性能指標(biāo)，應(yīng)按鉆孔方法和地質(zhì)情況確定并應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　泥漿比重：鉆孔時(shí)泥漿比重為1.1～1.3。

　　黏度：一般地層16～22s，松散易坍地層19～28s。

　　含砂率：新制泥漿不大于4%。

　　膠體率：不小于95%。

　　pH值：應(yīng)大于6.5。

　　為提高泥漿粘度和膠體率，可在泥漿中摻入適量的碳酸鈉、燒堿等，其摻量應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)決定。造漿后試驗(yàn)全部性能指標(biāo)，鉆孔過程中應(yīng)隨時(shí)檢驗(yàn)?zāi)酀{比重和含砂率，并填寫“泥漿試驗(yàn)記錄表”。

　　(4)鉆機(jī)就位

　　鉆機(jī)就位底座下墊適當(dāng)枕木，保持穩(wěn)固、水平，防止鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)移位、下沉。鉆頭中心應(yīng)與樁位中心重合。

　　2、鉆孔

　　根據(jù)橋位工程地質(zhì)情況，采用沖擊鉆鉆進(jìn)，鉆頭采用十字型沖擊鉆頭。鉆孔過程中應(yīng)注意以下技術(shù)要點(diǎn)：

　　(1)開鉆時(shí)鉆頭中心與樁位中心的偏差不得大于5cm。孔內(nèi)先灌注泥漿，也可直接投放粘土，用鉆頭以小沖程反復(fù)沖擊造漿，使護(hù)筒底口以下2～3m范圍內(nèi)的孔壁堅(jiān)實(shí)、不漏，并豎直圓順，能起導(dǎo)向作用。開鉆時(shí)宜慢速鉆進(jìn)，鉆至護(hù)筒下1m后再以正常速度鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)過程中要根據(jù)地質(zhì)情況適時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。

　　(2)鉆孔時(shí)，孔內(nèi)水位宜高于護(hù)筒底腳0.5以上或地下水位以上1.5～2.0m。在沖擊鉆進(jìn)取渣和停鉆后，應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)水或新鮮泥漿，保持孔內(nèi)水頭高度和泥漿比重粘度，防止坍孔，同時(shí)應(yīng)將鉆頭提出孔外，孔口應(yīng)加覆蓋，設(shè)置安全標(biāo)志牌。

　　3、第一次清孔

　　鉆孔至設(shè)計(jì)高程，報(bào)檢合格后，開始進(jìn)行第一次清孔，清孔采用換漿法，使泥漿性能指標(biāo)、孔底沉渣基本符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后，準(zhǔn)備下放鋼筋籠。

　　4、鋼筋籠的制作

　　本樁基鋼筋籠主筋為φ25的螺紋鋼筋，鋼筋籠分段制作，分段長度根據(jù)鋼筋籠的全長及吊裝能力，分為3段吊裝入孔對接。制作時(shí)，按設(shè)計(jì)尺寸做好加強(qiáng)箍筋，并在加強(qiáng)箍筋上標(biāo)出主筋的位置;把主筋擺放在制作臺座上，標(biāo)出加強(qiáng)箍筋的位置，然后根據(jù)主筋及加強(qiáng)箍筋上的標(biāo)記兩者對應(yīng)聯(lián)接，聯(lián)接方式采用焊接，開始可點(diǎn)焊，形成骨架后加強(qiáng)焊縫，使之牢固，符合規(guī)范要求。主筋及加強(qiáng)箍筋焊接完成后根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝螺旋箍筋(盤條)。最后根據(jù)設(shè)計(jì)要求焊接定位鋼筋，以保證鋼筋籠下放后的保護(hù)層厚度。

　　5、導(dǎo)管安裝

　　(1)鋼導(dǎo)管內(nèi)壁應(yīng)光滑、圓順，內(nèi)徑一致，接口嚴(yán)密。導(dǎo)管直徑應(yīng)與樁徑及混凝土澆筑速度相適應(yīng)，為25cm。導(dǎo)管管節(jié)長度，中間節(jié)宜為2m等長，底節(jié)可為4m，漏斗下宜用1m長導(dǎo)管。

　　(2)導(dǎo)管使用前應(yīng)進(jìn)行試拼和試壓，按自下而上順序編號和標(biāo)示尺度。導(dǎo)管組裝后軸線偏差，不宜超過孔深的0.5%并不大于10cm，連接時(shí)連接螺栓的螺帽宜在上;試壓壓力宜為孔底靜水壓力的1.5倍。

　　(3)導(dǎo)管長度應(yīng)按孔深和工作平臺高度決定。導(dǎo)管接頭法蘭盤宜加錐型活套，底節(jié)導(dǎo)管下端不得有法蘭盤。有條件時(shí)候可采用螺旋絲扣型接頭，但必須有防松裝置。

　　6、第二次清孔

　　在第一次清孔達(dá)到要求后，由于安裝鋼筋籠及導(dǎo)管，至澆筑混凝土的時(shí)間較長，孔底又會產(chǎn)生沉渣，所以鋼筋籠及導(dǎo)管安裝完畢后，再利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔。清孔的方法是在導(dǎo)管頂部安裝一個(gè)彎頭和皮籠，用泵將泥漿壓入導(dǎo)管內(nèi)，再從孔底沿著導(dǎo)管外置換沉渣。

　　清孔應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：孔內(nèi)排出的泥漿手摸無2 ～3mm顆粒，泥漿比重不大于1.10，含砂率<2%，粘度17～20s;灌注混凝土以前，孔底沉渣厚度不應(yīng)大于5厘米。第二次清孔經(jīng)報(bào)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格后,立即灌筑水下混凝土。

　　7、灌注水下混凝土

　　混凝土采用拌和站集中拌和，用罐車運(yùn)輸混凝土進(jìn)行灌注。灌注水下混凝土應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

　　(1)灌注過程中應(yīng)隨時(shí)檢查混凝土的均勻性和塌落度，混凝土坍落度應(yīng)滿足18～22cm的要求，并按不大于每50m3留取一組試件并按不大于每50m3留取一組試件。

　　(2)水下混凝土灌注開始后，應(yīng)緊湊、連續(xù)地進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停工。在灌注過程中要采取有效措施防止混凝土從漏斗頂溢出或從漏斗外掉入孔底;注意觀察導(dǎo)管內(nèi)混凝土下降和孔內(nèi)水位升降情況，及時(shí)測量孔內(nèi)混凝土面高度，計(jì)算導(dǎo)管埋置深度，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除，使導(dǎo)管的埋置深度始終控制在2～4m以內(nèi)。

　　(3)在灌注前期,導(dǎo)管埋深不得小于2m。對大直徑鉆孔長樁，因其首批灌注的混凝土覆蓋層，灌注近終期時(shí)，上面已由于時(shí)間較長流動性大為降低，易被后灌的混凝土局部頂破，形成夾層斷樁，而且不易被發(fā)現(xiàn)，故要求灌注到接近完成時(shí)，導(dǎo)管埋深必須大于3m，以避免上述事故的發(fā)生。

　　(4)在混凝土地灌注過程中，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿或含有空氣時(shí)，后續(xù)混凝土要徐徐灌入，以免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊。

　　(5)為確保鉆孔樁長度達(dá)到設(shè)計(jì)長度并保證樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上加灌1.0m左右的混凝土(待承臺施工前鑿出超出部分的混凝土)。

　　(6)在水下混凝土灌注將近結(jié)束時(shí)，由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱的高度減小，混凝土面的壓力降低，而孔內(nèi)的泥漿所含碴、土的比例增加，相對密度增大，如果在這種情況下混凝土頂升困難，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土。在拔出最后一段導(dǎo)管時(shí)，拔管速度要慢，以防樁頂沉淀的泥漿擠入導(dǎo)管下形成泥心。

　　三、鉆孔事故的預(yù)防及處理

　　常見的鉆孔事故有坍孔，鉆孔偏斜、卡鉆、掉鉆、擴(kuò)孔及縮孔等，具體預(yù)防及處理措施如下：

　　(一)坍孔

　　1、坍孔部位不深時(shí)，可改用深埋護(hù)筒，將護(hù)筒周圍回填土，夯實(shí)，重新鉆孔。

　　2、輕度坍孔，可加大泥漿相對密度和提高水位。

　　3、嚴(yán)重坍孔，用黏土泥膏投入，待孔壁穩(wěn)定后采用低速鉆進(jìn)。

　　4、汛期水位變化過大時(shí)，應(yīng)采取升高護(hù)筒，增加水頭或用虹吸管等措施保證水頭相對穩(wěn)定。

　　5、提升鉆頭，下放鋼筋骨架應(yīng)保持豎直，盡量不要碰撞孔壁。

　　6、在松動砂層鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)控制進(jìn)尺速度，并用較好泥漿護(hù)壁。

　　(二)鉆孔偏斜

　　1、檢查、糾正樁架，使之垂直安置穩(wěn)固，并對導(dǎo)架進(jìn)行水平與垂直校正和對鉆孔設(shè)備加以檢修;

　　2、偏斜過大時(shí)，填入小片石(卵石或礫石)重新鉆進(jìn)，控制鉆速;

　　(三)卡鉆

　　1、對于向下能活動的上卡，可用上下提升法，即上、下提動鉆頭，并配以將鋼絲繩左右拔移、旋轉(zhuǎn);

　　2、卡鉆后不宜強(qiáng)提，只宜輕提，輕提不動時(shí)，可用沖、吸的方法將鉆錐周圍的鉆渣松動后再提出;

　　(四)掉鉆

　　1、卡鉆時(shí)應(yīng)設(shè)有保護(hù)繩方能適應(yīng)強(qiáng)提，嚴(yán)防鉆頭空打，發(fā)生掉鉆事故。

　　2、經(jīng)常檢查鉆具、鉆桿、鋼絲繩和聯(lián)結(jié)裝置;

　　(五)擴(kuò)孔及縮孔

　　1、注意采取防止坍孔和防止鉆頭擺動過大的措施;

　　2、注意及時(shí)焊補(bǔ)鉆頭，并在軟塑地層采用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁;

　　3、已發(fā)生縮孔時(shí)，宜在該處用鉆頭上下反復(fù)掃孔以擴(kuò)大孔徑。

　　四、結(jié)束語

　　該工程基樁直徑大、長度長，地質(zhì)條件較差，通過使用優(yōu)質(zhì)泥漿并嚴(yán)格控制泥漿指標(biāo)、鋼筋籠長線法制作、混凝土灌注過程中細(xì)節(jié)控制等一系列措施，從而保證了鉆孔樁樁基成孔順利進(jìn)行和樁基混凝土灌注質(zhì)量的有效控制。鉆孔樁基礎(chǔ)具有較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果，適用于各種復(fù)雜的地層，是重要的樁基形式。但由于鉆孔樁工序多，技術(shù)要求較高，施工主要是在地面以下進(jìn)行，施工過程無法直接觀察。因此不論成孔還是成樁過程中都必須嚴(yán)格控制工序的質(zhì)量，加強(qiáng)責(zé)任心，精心施工，嚴(yán)格各項(xiàng)施工工序，把好每個(gè)工序質(zhì)量關(guān)，要保證沖孔灌注樁的施工質(zhì)量完全可以做到的。