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      不良地質(zhì)鉆孔樁成孔工藝及質(zhì)量控制的分析

      2012-10-08 12:14:32李平
      中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2012年1期
      關(guān)鍵詞:孔中砂率清孔

      李平

      (中交第四公路工程局有限公司,北京 100123)

      1 工程概況

      蘇通大橋北接線工程位于長江三角洲地區(qū),該地區(qū)陸地由長江沖積而成,平均海拔2.1m,地下水位較高,且受降雨和長江水位影響較大。張江公路分離立交橋基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。

      根據(jù)地質(zhì)剖面圖來看,該地區(qū)只有表層為1m的亞粘土,大多為粉砂、細(xì)砂和亞砂土,故選用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔成孔工藝。

      2 施工準(zhǔn)備

      2.1 泥漿攪拌機(jī)

      泥漿攪拌機(jī)是一個(gè)兩端封閉的圓鼓,內(nèi)部裝有焊著金屬葉子的水平軸,一端上方有進(jìn)料斗,斗口設(shè)有8~10mm的篩子,另一端下方有可啟閉的出漿口。若無泥漿攪拌機(jī)也可用灰漿攪拌機(jī)代替。

      2.2 泥漿循環(huán)系統(tǒng)

      盡可能增加循環(huán)線路,加大泥漿池和沉淀池的容積,減少掏渣次數(shù)。在沉淀池和泥漿池間修筑小壩,在含砂率較高時(shí)可加高壩的高度,抬高沉淀池泥漿的液面高度,加快砂子沉淀。

      2.2.1 沉淀池

      根據(jù)地質(zhì)柱狀圖計(jì)算孔中砂子的體積,沉淀池容積宜為砂子體積的1.2倍,若受場地限制沉淀池過小不能滿足使用要求時(shí),必須及時(shí)掏渣。鉆一個(gè)孔沉淀池最少應(yīng)掏渣兩次,在終孔時(shí)或快終孔時(shí)和砼灌注后掏渣較好。也可用兩個(gè)沉淀池輪換使用,一個(gè)池沉淀,另一個(gè)池關(guān)閘清渣。

      2.2.2 儲(chǔ)漿池

      在泥漿池旁修筑儲(chǔ)漿池,以保證能及時(shí)向孔中輸送優(yōu)質(zhì)泥漿。

      若施工現(xiàn)場未配備泥漿攪拌機(jī)和儲(chǔ)漿池,而采用鉆錐攪拌粘土方法制漿不適用砂土層鉆進(jìn)成孔。因?yàn)樯巴翆鱼@進(jìn)過程中含砂率很高,且現(xiàn)場不具備儲(chǔ)漿池,不可能及時(shí)補(bǔ)充大量的優(yōu)質(zhì)泥漿。鉆錐攪拌粘土制漿需往護(hù)筒里加入大量粘土,鉆錐攪動(dòng)泥漿形成漩渦,在離心力作用下部分粘土形成爛泥粘在孔壁上,提鉆時(shí)鉆錐的護(hù)圈將爛泥刮落,致使孔底沉渣超標(biāo);還有部分粘土顆粒不能充分溶解形成泥漿,落到孔底,難以清凈。

      3 成孔

      3.1 護(hù)筒埋設(shè)

      護(hù)筒平面示意圖2

      圖1 泥漿循環(huán)系統(tǒng)示意圖

      圖2 護(hù)筒平面示意

      3.1.1 護(hù)筒一般采用4~6mm的鋼板制作,直徑宜比樁徑大200~400mm。為增加護(hù)筒剛度防止變形,可在護(hù)筒上、中、下三個(gè)部分的外側(cè)各焊一道加勁肋。

      3.1.2 砂土層埋設(shè)護(hù)筒時(shí),先在樁位處挖出比護(hù)筒外徑大80~100cm、比護(hù)筒埋置深度深50cm的圓坑,然后在坑底填筑50cm的粘土,安放護(hù)筒,護(hù)筒底部和四周所填粘土必須分層夯實(shí),以免地下水位增高引起護(hù)筒沉陷,若含水量較大,可摻入少許石灰夯實(shí)。

      3.1.3 對(duì)于旱地或淺水處,護(hù)筒埋置深度一般取2.0~4.0m;對(duì)于深水及河床軟土、淤泥層較厚處,護(hù)筒埋置深度應(yīng)取孔內(nèi)泥漿柱壓力與孔壁外的靜土壓力的平衡點(diǎn)處。

      3.2 鉆機(jī)就位

      鉆機(jī)就位后沿鉆機(jī)前后和左右兩個(gè)方向檢測轉(zhuǎn)盤平整度,并使轉(zhuǎn)盤中心線與樁中心線重合,注意鉆機(jī)的整體穩(wěn)定性,嚴(yán)禁產(chǎn)生平面位移。

      3.3 砂性土不能自造漿,開鉆前應(yīng)調(diào)制大量優(yōu)質(zhì)泥漿,泥漿體積宜大于孔體積的一半,檢測泥漿的相對(duì)密度和粘度,合格后方可開鉆。并在泥漿過少時(shí),及時(shí)從儲(chǔ)漿池輸送優(yōu)質(zhì)泥漿到孔中。

      3.4 先啟動(dòng)泥漿泵,使之空轉(zhuǎn)一段時(shí)間,待泥漿輸進(jìn)孔中形成循環(huán)時(shí),方可開始鉆進(jìn)。

      3.5 開始進(jìn)尺時(shí),在護(hù)筒刃腳處應(yīng)低檔慢速鉆進(jìn),使刃腳處有堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁,待導(dǎo)向部位或鉆頭全部進(jìn)入地層后,方可加速鉆進(jìn)。為避免鉆桿受壓彎曲而導(dǎo)致斜孔、彎孔和擴(kuò)孔現(xiàn)象,應(yīng)采取減壓鉆進(jìn)。

      3.6 在進(jìn)尺過程中應(yīng)每小時(shí)檢測一次泥漿的相對(duì)密度、粘度和含砂率。

      3.6.1 若粘度過小,應(yīng)及時(shí)從儲(chǔ)漿池輸送優(yōu)質(zhì)泥漿到孔中。若粘度過大,可在孔出口2m處逆泥漿流動(dòng)方向加入清水,清水循環(huán)一周到孔中時(shí)已充分摻和到泥漿中,以免急劇降低孔中泥漿比重,造成孔壁滲漏,坍孔。

      3.6.2 若含砂率較大,可稍提鉆錐離孔底10~20cm,不停鉆,不進(jìn)尺,保持泥漿正常循環(huán),降低含砂率。另外泥漿過少時(shí)(沉淀池泥漿液面與沉渣表面間距小于5cm),含砂率也會(huì)增高,可輸送優(yōu)質(zhì)泥漿到孔中或加高沉淀池和泥漿池之間的壩,抬高泥漿液面。

      3.7 在進(jìn)尺過程中應(yīng)經(jīng)常(每小時(shí))注意地層變化,在地層變化處均應(yīng)撈取渣樣,判明后記入鉆孔記錄表中并與地質(zhì)剖面圖核對(duì),選擇更為適合的泥漿、鉆進(jìn)壓力和鉆進(jìn)速度,可加快成孔速度,避免或減少坍孔。

      3.7.1 鉆進(jìn)粘土層時(shí),采用相對(duì)密度1.05~1.20、粘度 16~22的泥漿。若鉆進(jìn)過程中粘度過大,可按4.6.1降低泥漿粘度。若粘土層鉆進(jìn)速度過慢,造成地層軟化膨脹,易產(chǎn)生縮徑或坍孔,可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度。

      3.7.2 鉆進(jìn)砂土層(粉砂,細(xì)、中、粗砂,含少量礫石、卵石的土)時(shí),采用相對(duì)密度1.20~1.45、粘度19~28的泥漿。若鉆進(jìn)過程中粘度過小,孔壁易翻砂、滲漏,應(yīng)及時(shí)從儲(chǔ)漿池輸送優(yōu)質(zhì)泥漿到孔中。當(dāng)孔內(nèi)有滲漏時(shí),可在泥漿中加入鋸木屑、稻草末、石棉等纖維質(zhì)物質(zhì);若孔內(nèi)有承壓水或地下水位高,滲漏嚴(yán)重時(shí),可加入水泥、重晶石粉(BaSo4)。若含砂率過大,可按4.6.2降低含砂率。

      3.8 終孔檢測

      檢測孔徑和孔深,合格后方可清孔。

      3.8.1 孔徑

      用籠式檢孔器檢測孔徑,檢孔器可用鋼筋制作,其外徑略小于孔徑,長度等于孔徑的4~6倍,若檢孔器重量不夠,可用鐵塊配重,為避免檢孔器下端破壞孔壁,應(yīng)在檢孔器下端收口。檢測時(shí),將檢孔器吊起,使其中心線與孔中心線重合,緩緩放入孔中,上下暢通無阻則表明孔徑符合要求。

      3.8.2 孔深

      用測錘檢測孔深,測錘一般采用倒錐形錘,錘底直徑為 13~15cm,高 20~22cm,質(zhì)量4~6kg,測繩采用鋼絲測繩(若為尼龍測繩應(yīng)用鋼尺經(jīng)常校驗(yàn)測繩),用測得孔深與計(jì)算孔深(鉆具總長減去余尺)做比較,若發(fā)現(xiàn)出入較大,及時(shí)校驗(yàn)測繩。

      4 清孔

      4.1 清孔的方法

      正循環(huán)鉆孔采用換漿清孔法。終孔后,稍提鉆錐離孔底10~20cm,不停鉆,不進(jìn)尺,并保持泥漿正常循環(huán),以中速將相對(duì)密度1.03~1.10的較純泥漿壓入孔中,把孔中內(nèi)懸浮鉆渣較多的泥漿置換出孔外,充分循環(huán)后檢測泥漿泵入口處和孔出口處的含砂率,直至兩處的含砂率較為接近時(shí),方可加入清水降低泥漿的粘度,否則不利于含砂率的降低,清孔時(shí)間較長。清水應(yīng)在孔出口2m處逆泥漿流動(dòng)方向加入,使之充分摻和到泥漿中。嚴(yán)禁用加深鉆孔深度的方式代替清孔。

      4.2 清孔檢測

      檢測泥漿的相對(duì)密度、粘度和含砂率(各項(xiàng)指標(biāo)是從樁孔的頂、中、底部分別取樣檢驗(yàn)的平均值)(按JTJ041-2000表6.8.3查)。

      檢測沉淀厚度,用底部帶圓錐的籠式錐頭時(shí),沉渣的測算基準(zhǔn)面為錐頭下端的圓錐體高度中點(diǎn),將測錘慢慢沉入孔內(nèi),憑人的手感探測沉渣頂面的位置,測算基準(zhǔn)面與沉渣頂面之差即為沉淀厚度。

      4.3 提出鉆桿后檢測沉淀厚度,若沉淀厚度大于1m,則吊入鉆錐重新清孔。

      4.4 鋼筋骨架加工、吊裝

      吊裝就位時(shí)嚴(yán)禁鋼筋骨架接觸、破壞孔壁,造成坍孔。長樁骨架分段焊接時(shí)間較長,注意保持孔內(nèi)水頭,防止坍孔。

      4.5 吊入鋼筋骨架后檢測沉淀厚度,若沉淀厚度大于1m,則提出鋼筋骨架,吊入鉆錐重新清孔。

      4.6 二清檢測

      在吊入導(dǎo)管后,灌注砼前應(yīng)再次檢測泥漿的相對(duì)密度、粘度、含砂率(各項(xiàng)指標(biāo)是從樁孔的頂、中、底部分別取樣檢驗(yàn)的平均值)(按JTJ041-2000表6.8.3查)和沉淀厚度,如超出規(guī)定,應(yīng)進(jìn)行第二次清孔,符合要求后方可進(jìn)行砼灌注。

      [1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000).路橋集團(tuán)第一公路工程局.人民交通出版社,2000.10.

      [2]橋涵.路橋集團(tuán)第一公路工程局.人民交通出版社,2000.

      [3]康軍,李林,徐濤.短螺旋鉆機(jī)鉆孔成樁在紅-博廣場工程中的應(yīng)用 [J].交通科技與經(jīng)濟(jì),1999.12.25.

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