水中大直徑鉆孔樁施工工藝

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摘   要：本文就博瑞沿江橋水中鉆孔灌注樁的施工方法進行了探討實施，并在實際的施工過程中取得了良好的效果，對工程技術人員有一定的參考價值。
    關鍵詞：水中  鉆孔灌注樁  施工

    目前，大部分橋梁基礎或者是房建基礎均采用鉆孔灌注樁形式，并且向大直徑方向發(fā)展，樁基的檢測手段參與超聲波無破損檢測，所以保證樁基施工的質量尤為重要。
    1、工程概況
    金麗溫高速公路三期工程20合同項目部施工的溫溪沿江橋位于青田縣溫溪鎮(zhèn)甌江溫溪段。設計為鉆孔樁基礎，雙柱式墩，肋式橋臺，上部結構為35m后張法預應力箱梁，結構受力形式位為先簡支后連續(xù)。設計為分離式，左線橋長973.5m（K190+055～K191+028.5），右線橋長983.5m（K190+055～K191+038.5），左右線共有鉆孔灌注樁112根，直徑2000mm，全部位于甌江中。鉆孔樁100%采用超聲波進行檢測。
    甌江出口為東海，由于受潮汐影響，一般高潮水位標高為4.0左右，一般低潮水位為-1.0m左右，落差高達5m左右。
    地形情況：本合同段的橋梁沿溫溪鎮(zhèn)甌江而行，跨越330國道后接溫溪隧道。河床起伏較大，局部沖刷明顯。 
    地質情況：河床覆蓋層為2～10m的圓礫，其下方為淤泥、卵石、風化凝灰?guī)r。地下水豐富，含有流砂層。由于采砂船的影響，地層松散不穩(wěn)定。
    由于本橋樁基設計為大直徑鉆孔灌注樁，并且全部位于水中，受漲落潮的影響，所以樁基的施工作為本橋的施工重點和難點進行控制。經過工程技術人員的探討和實踐，本橋的樁基施工采用如下施工工藝，并取得良好的效果，僅超聲波檢測全部為Ⅰ類樁。
    2、施工工藝及技術措施
    2.1  施工工序
    主要施工工序：平臺施工——埋設單護筒——鉆機就位——鉆孔——成孔—— 一清 ——安裝鋼筋籠和導管——二清——澆注砼——鑿樁頭
    2.2  施工過程
    2.2.1  平臺施工
    根據(jù)本工程的特點，平臺主要采用鋼管樁平臺和筑島形式。如果采用鋼管樁平臺，必須經過受力檢算（檢算靜、動荷載）方可施工。主要要求：
    1）鋼管樁傾斜率在1%以內；
    2）平臺高出最高潮水位至少1m。
    3）平臺所鋪方木要連接緊密，縫隙不得超過10cm 。
    4）平臺必須平整，各聯(lián)接處要牢固，各鋼管之間需用剪刀撐聯(lián)接，增強整體性。
    5）平臺的四周要設高1.2m左右的護攔，并留有踢角板。
    如果采用筑島平臺，筑島的高度必須要高于最高潮水位1m以上，寬度要滿足施工要求。
    2.2.2  埋設單護筒
    若采用鋼管樁平臺，埋設護筒時必須采用雙層導向架進行導向定位，大型振動錘振動下沉，要求護筒必須穿過淤泥層，如果一次無法下沉到位，采用二次跟進下沉。
    若采用筑島平臺，在埋設護筒前先用挖掘機將樁位開挖，然后埋設護筒，護筒的四周必須夯填密實（可在護筒四周打入鋼管），保證在鉆進過程中不要發(fā)生大的位移。
    主要要求：
    1）鋼護筒直徑采用220mm，壁厚10mm。
    2）護筒中心與樁中心重合，允許誤差為50mm，豎直線傾斜不大于1%。
3）護筒安裝不變形。護筒長度不夠時，分節(jié)接長，連接處要求筒內無突出物，并且要耐拉、壓，不漏水。
    4）護筒高度要高出地面0.3m以上，高于最高施工水位1.5~2.0m，并采用穩(wěn)定護筒內水頭的措施。
    2.2.3  鉆機就位    
    采用JK型沖擊鉆機進行沖孔，鉆機性能良好，鉆錘重量不得輕于5.5噸，鉆錘直徑不得小于設計樁徑。鉆機安裝后的底座和頂端要平穩(wěn)，在鉆進中不得產生位移，在鉆進過程中不得移位，鋼絲繩于樁中心線要重合（允許誤差2cm）。
    2.2.4  鉆進
    成孔質量是保證樁基質量的基本條件，在開鉆前所有的準備工作要完善，要有完善的泥漿循環(huán)系統(tǒng)，經報檢合格后，方可允許開鉆。開鉆時的孔位要準確。開孔前應先往護筒內多加些粘土，如地表土層疏松，還應加入一定數(shù)量的片石，然后注入泥漿或清水，借鉆頭的沖擊把泥膏、片石擠向孔壁，以加固護筒腳。在開鉆時，要慢速鉆進，待導向部位或鉆頭全部進入地層后，方可加速鉆進。在鉆進的過程中必須要加強泥漿護壁，對于特殊的地質要采取針對性的處理措施：
    在砂、卵石地層中鉆進時，應多加入粘土，增大泥漿比重。沖程可大些。
    在淤泥層中鉆進時，適量投入片石，用小沖程將片石擠進孔壁加固，防止坍孔或縮孔。
    在通過漂石層或遇探頭石時，應先回填片石、粘土，再用鉆錘大、小沖程交替沖擊，以將漂石沖碎成鉆渣或擠進孔壁，在此過程中，應防止斜孔和坍孔。
    在鉆進過程中，如發(fā)現(xiàn)泥漿面冒出大量細小氣泡，進尺突然變慢，孔底標高回升等現(xiàn)象，說明是坍孔。首先應仔細分析，查明原因和位置，然后進行處理。輕者，可多投入粘土，加大泥漿比重，提高孔內水位，繼續(xù)鉆進；重者，須用粘土加片石回填至坍塌部位以上0.5m重鉆。
    當遇有鉆孔漏漿時，如護筒內水頭不能保持，應增加護筒埋深，適當減少水頭高度，或采取加稠泥漿，也可填入水泥、鋸末、片石、碎卵石土，反復沖擊，以增強護壁。
    主要要求：
    1）開孔時位置要準確，在整個鉆孔過程中保證鋼絲繩與樁位重合（要求每次交接班時對鋼絲繩進行對中校核，誤差2cm）。
    2）鉆進作業(yè)要連續(xù)進行，鉆孔記錄要及時填寫（正常鉆進時時間間隔最多不超過4小時），還要隨時控制泥漿稠度。要注意地層變化，在地層變化處均要撈取渣樣（撈取渣樣要求：地質變化處必須取樣；正常鉆進每2m取一次；對于嵌巖樁，接近微分化層時每0.5m取一次。嵌巖樁進入中分化層必須報檢確認方可繼續(xù)鉆進。渣樣提取后存放在小塑料袋中，并標明取渣時間、標高和渣樣名稱，以便查看），判明后記入記錄表中并繪制地質柱狀圖。
    3）鉆孔深度達到設計孔深后（對于摩檫樁，孔深不得小于設計孔深；對于嵌巖樁，孔深至少超深設計孔深5cm，并要嵌入巖層設計深度），采用檢孔器（直徑2m，要求箍筋在外，豎筋在內，長度大于8m）對孔深、孔位進行檢查，要滿足以下規(guī)范要求：孔位允許偏差50mm；孔徑不小于設計值；傾斜度小于1%，符合要求后方可成孔。
    2.2.5  一清
    成孔后立即進行第一次清孔，在清孔排渣時，必須保持孔內水頭，防止塌孔。由于造漿粘土含砂率高，建議采用泥漿旋流器進行清孔。
    2.2.6  安裝鋼筋籠和導管   
    鋼筋籠的制作尺寸按照設計圖紙進行，摩檫樁的鋼筋籠長度按照設計圖紙制作，嵌巖樁的鋼筋籠長度按照實際孔深制作。由于鋼筋籠較長，采用分段加工，鋼筋籠經檢查合格后方可允許安裝，鋼筋籠的接頭采用單面搭接焊。
    主要要求：
    1）安裝鋼筋籠時含砂率不得大于10%，沉渣厚度不得大于20cm。
    2）在骨架外側設置控制保護層厚度的墊塊，其間距豎向為2m，橫向圓周不得少于4處。
    3）焊接質量：焊接長度不小于10d，寬度不小于0.7d,厚度不小于0.3d，焊縫要飽滿，焊渣清理干凈，不得燒傷母材。同一截面的焊接接頭數(shù)量不得超過接頭總數(shù)的50%。焊條必須采用5字頭。
    4）鋼筋籠在吊裝的過程中不變形。
    5）接頭焊好經報檢檢查合格后方可入孔。
    6）焊工必須持證上崗。
    7）鋼筋籠的定位：控制頂面高程采用吊筋焊接在護筒四周（吊筋長度=護筒頂標高-樁頂標高），控制平面位置采用將泥漿抽至系梁底進行定位，定位準確后焊接保護筋并割掉十字加強筋。
    8）聲測管要求高出系梁底50cm，并注滿清水，接頭出密封不漏水。
    鋼筋籠安裝完畢后安裝導管，導管事先必須要做水密試驗，保證導管的水密性良好，在安裝導管時注意：絲扣處要刷洗干凈并涂抹黃油，檢查墊圈完好后擰緊，保證不漏水。安裝導管的過程中要記錄號安裝順序和長度，作為灌樁拆管的依據(jù)。
    2.2.7  二清
    導管安裝完成后，即可利用導管進行二次清孔，在灌注砼前，泥漿的性能指標必須滿足規(guī)范要求，即含砂率<2%,比重1.03～1.1,粘度17～20s。
    2.2.8  灌注砼
    本橋樁基砼設計為C25。灌注砼采用強制式攪拌機生產，輸送泵送料，加設儲料斗集中下料。
    灌注砼前所有的準備工作必須完善，主要包括：人員、設備全部到位，首批砼滿足規(guī)范要求（不小于6m3），由試驗室開出施工配合比，具備應急措施，原材料數(shù)量足夠并檢驗合格等。以上的準備工作完善和泥漿的性能指標以及沉渣厚度（摩檫樁為40cm，嵌巖樁為5cm）達到規(guī)范和設計要求后方可開盤。
    首批砼拌和物下落后，砼必須連續(xù)灌注。導管埋設控制在4～8m，拆除導管時必須先測孔深，與實灌數(shù)量進行對比，確認無誤后，現(xiàn)場根據(jù)技術人員的要求進行拆除。灌注砼要作好原始記錄。
    主要要求：
    1）首批灌注砼的數(shù)量要滿足導管首次埋置深度和填充導管底部的需要。導管提離底面0.2～0.4m，埋深1m，首次灌注砼的數(shù)量不少于6m3。
    2）砼的坍落度控制在18～22cm之間。
    3）計量設備準確，嚴格按照施工配合比進行計量。
    4）在灌注砼的過程中，禁止隨意上下拉動導管，拆除導管時，要慢慢提動導管，導管的接頭處不得用水沖洗。
    5）整個樁的灌注要在砼的初凝時間前完成。
    6）為了保證樁頭質量，超灌50～100cm。
    2.2.9  鑿樁頭
    待砼灌注完成2小時后方可鑿除樁頭松散砼，鑿到離系梁底5cm左右加水進行養(yǎng)護，待28天后進行聲波檢測。
    3、質量措施
    1）測量必須采用工程部下發(fā)的導線點和水準點進行，在測量的過程中隨時檢查點位穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)問題及時上報。在鉆進的過程中，要隨時復核樁位。
    2）投入本工程所有的原材料必須合格。
    3）計量設備必須經過標定，計量準確。
    4）嚴格按照試驗室下達的配料單進行拌和，確保砼的質量。
    5）砼拌和物運至灌注地點時，要檢查其均勻性和坍落度，如不符合要求，要進行第二次拌和，二次拌和后仍不符合要求時，不得使用。
    6）要配備發(fā)電機，隨時可以啟用，停電時要保持砼灌注的連續(xù)性。
    7）灌注砼時，要控制好導管的埋深，防止發(fā)生斷樁。
    8）在灌注過程中，當導管內砼不滿，含有空氣時，后續(xù)砼灌注應徐徐灌入，以免在導管內形成高壓氣栓塞，導致導管漏水，造成砼出現(xiàn)夾層或離析。