鐵路鉆孔樁施工技術(shù)探析

鞏玉勒

【摘 要】鐵路橋梁樁基鉆孔灌注樁，是眾多鐵路橋梁樁基礎(chǔ)施工中的一種，主要應(yīng)用于橋梁深基礎(chǔ)、水中橋梁基礎(chǔ)、地質(zhì)較為復(fù)雜地段的橋梁工程中，它具有施工速度快、占地少、相鄰干擾小、施工質(zhì)量穩(wěn)定、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)。本文簡(jiǎn)單概述了鉆孔灌注樁技術(shù)，并以某工程為例就施工中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析。

【關(guān)鍵詞】高鐵橋梁；鉆孔樁；鋼筋籠；混凝土

前言

鉆孔灌注樁的施工大部分屬隱蔽工程，其施工環(huán)節(jié)多，工藝復(fù)雜。由于施工管理的重視不夠、技術(shù)不達(dá)標(biāo)或施工人員操作失誤，使得坍孔、擴(kuò)孔、鋼筋籠上浮、沉渣等成為常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。因此，必須以系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)推行全面質(zhì)量管理，明確工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，建立嚴(yán)格的施工管理和工序質(zhì)量檢查制度，保證或提高鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量。確保橋梁基礎(chǔ)施工的順利完成，以便減少過(guò)多的成本投入，為項(xiàng)目增加效益。

一、鉆孔灌注樁技術(shù)

鉆孔灌注樁是采用不同的鉆孔方法，在土中形成一定直徑的孔，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將鋼筋骨架吊入井孔中，再灌注砼的施工技術(shù)。施工時(shí)可在孔內(nèi)直接檢查成孔質(zhì)量，觀察地質(zhì)土質(zhì)變化情況；樁孔深度由地基土層實(shí)際情況控制，樁底清孔除渣徹底、干凈，易保證混凝土澆筑質(zhì)量。鉆孔灌注樁技術(shù)具有施工速度快、占地少、相鄰干擾小、施工質(zhì)量穩(wěn)定、承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于橋梁深基礎(chǔ)、水中橋梁基礎(chǔ)、地質(zhì)較為復(fù)雜地段的橋梁工程中。鐵路橋梁樁基鉆孔灌注樁是眾多鐵路橋梁樁基礎(chǔ)施工中的一種。

橋梁鉆孔樁成孔設(shè)備有多種，主要有錘擊沖孔、正循環(huán)、反循環(huán)成孔等。使用鉆孔設(shè)備不同，所采用的施工工藝也有所不同，但大多基本一致?，F(xiàn)以旋挖鉆機(jī)成孔為例來(lái)展開(kāi)討論。其主要施工工藝流程為：施工便道、平整場(chǎng)地→墩位、孔位測(cè)量放線→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→提鉆→第一次清孔→檢孔→制作鋼筋籠及鋼筋籠驗(yàn)收→鋼筋籠就位安裝→導(dǎo)管安裝→第二次清孔、驗(yàn)孔→水下混凝土灌注→起拔導(dǎo)管→成樁。

二、鉆孔樁技術(shù)在鐵路施工中的應(yīng)用

（一）工程概況

某橋位起訖里程：改IDK453+655.38～改IDK454+606.33，全橋共計(jì)29跨，橋梁孔跨布置2-24m（雙線簡(jiǎn)支T梁）+27-32m（雙線簡(jiǎn)支梁），橋梁總長(zhǎng)950.95延米。橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樁基合計(jì)248根，其中橋臺(tái)樁基48根，樁徑為1.0m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)31.0m～39.0m不等，其中1#墩～2號(hào)墩樁基、承臺(tái)混凝土標(biāo)號(hào)為C40，其余墩臺(tái)樁基、承臺(tái)混凝土標(biāo)號(hào)為C30。根據(jù)勘察地質(zhì)資料顯示，土層為粉質(zhì)粘土、細(xì)砂、中砂、粉砂、細(xì)砂、粉砂、粘土、細(xì)砂、粉砂，具有很好的代表性。

（二）埋設(shè)護(hù)筒

埋設(shè)護(hù)筒前，對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行了平整處理，確保鉆機(jī)底座水平、密實(shí)，以避免在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆機(jī)產(chǎn)生沉陷、傾斜現(xiàn)象。進(jìn)行測(cè)量放樣，經(jīng)監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核無(wú)誤后，利用十字線放出四個(gè)護(hù)樁，并以四個(gè)護(hù)樁為基準(zhǔn)進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)。護(hù)筒由厚度8mm鋼板制成，護(hù)筒直徑比樁基孔徑大200mm，為1200mm.經(jīng)檢查護(hù)筒焊縫牢固、密封不漏水。先由旋挖鉆頭將孔位處護(hù)筒埋設(shè)深度范圍的土挖除，再利用旋挖鉆將護(hù)筒吊裝到位后直接壓入土中，夯填粘土至護(hù)筒底0.5m以下，護(hù)筒口頂端高出地面約50cm，好防止雜物、泥水流入孔內(nèi)。鉆機(jī)就位并使鉆頭居于孔位中心，并嚴(yán)格保證護(hù)筒的豎直度，經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)后實(shí)施鉆進(jìn)。鉆機(jī)鉆頭中心與鋼護(hù)筒中心位置偏差不得大于5cm。

（三）泥漿調(diào)制

開(kāi)鉆前鉆機(jī)配備了下列泥漿性能檢測(cè)儀器：泥漿相對(duì)密度計(jì)，泥漿粘度計(jì)，泥漿含砂率儀，100ml量杯等，并存放于施工現(xiàn)場(chǎng)。本次試樁泥漿制作控制指標(biāo)分別為：泥漿比重：1.25 g/cm3 ；黏度：20～22s；含砂率：1.4%；膠體率：96%；PH值：7。為滿足施工環(huán)保要求和泥漿重復(fù)使用，在樁位附近設(shè)置了泥漿池，泥漿池尺寸為10m×6 m×2.5 m，泥漿存儲(chǔ)能力完全能夠滿足旋挖鉆施工需要。

（四）旋挖鉆

1、初鉆

先啟動(dòng)泥漿泵和鉆斗，使之空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待泥漿輸進(jìn)一定數(shù)量后，方可開(kāi)始鉆進(jìn)。

2、鉆進(jìn)時(shí)操作要點(diǎn)

粘土層鉆進(jìn)，每次鉆程控制在300～500mm。砂礫石層鉆進(jìn)時(shí)，采用加壓鉆進(jìn)并考慮必要的扭矩、壓力，確定鉆斗轉(zhuǎn)數(shù)。接近樁端時(shí)，緩慢上提鉆斗，防止由于鉆斗的吸引擾動(dòng)樁端持力層。為防止出現(xiàn)孔壁坍塌事故，施工或鉆斗升降速度控制在0.8～0.9m/s，空斗時(shí)控制在1.1～1.3m/s。經(jīng)常檢查調(diào)整桅桿的垂直度，以保證孔壁的垂直度小于1%。鉆進(jìn)過(guò)程中，經(jīng)常檢查刀尖磨損情況，保證鉆斗外徑與刀尖之間的距離，防止升降、旋轉(zhuǎn)時(shí)刀尖刮傷孔壁。鉆至地層分界處時(shí)，提前控制鉆程，確保一個(gè)鉆程穿過(guò)地層分界處。在接近設(shè)計(jì)孔底時(shí)，適當(dāng)控制鉆進(jìn)速度及鉆程，防止超深過(guò)多。在下鋼筋籠前，進(jìn)行第一次清孔，此時(shí)用密封性能好、帶擋板的鉆斗清除孔底沉渣。如沉渣時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，采用泥漿泵清孔。在導(dǎo)管安裝完成灌注砼前，用泥漿泵進(jìn)行第二次清孔，并適當(dāng)換漿。

3、檢測(cè)孔深、傾斜度、直徑和清孔

鉆孔完成后，必須檢測(cè)孔深、直徑和傾斜度，其中孔徑和孔深須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，傾斜度不得大于1%.清孔就是在吊放鋼筋籠之前，對(duì)孔內(nèi)的石碴、泥漿進(jìn)行必要的清理，做到孔內(nèi)含泥量、含碴量和孔底沉渣符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

4、泥漿排放

對(duì)鉆孔、清孔、灌注砼過(guò)程中排出的泥漿，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況引入到適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)進(jìn)行處理，以防止對(duì)河流及周圍環(huán)境的污染。

（五）鋼筋籠制作及吊裝

根據(jù)吊裝設(shè)備能力分節(jié)制作鋼筋籠，分節(jié)制作時(shí)，鋼筋接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)布置。鋼筋籠骨架上端應(yīng)設(shè)置四根吊環(huán)上穿鋼管，定位于鉆機(jī)平臺(tái)上，以保證有足夠長(zhǎng)度的鋼筋嵌入系梁中，滿足設(shè)計(jì)要求。鋼筋籠骨架主筋上設(shè)置圓餅狀混凝土墊塊控制保護(hù)層厚度。

（六）灌注水下混凝土

我們基本上是采用的拾導(dǎo)管法灌注水下混凝土，即將導(dǎo)管居中插入到離孔底0.3m～0.4m。導(dǎo)管上口接漏斗，在漏斗口設(shè)隔水栓，隔絕混凝土與導(dǎo)管內(nèi)水的接觸，在漏斗中存?zhèn)渥銐驍?shù)量的混凝土后，放開(kāi)隔水栓，存?zhèn)涞幕炷吝B同隔水栓向孔底下落，將導(dǎo)管內(nèi)的水全部壓出，并使導(dǎo)管下口埋在孔內(nèi)混凝土中不小于lm處，根據(jù)樁徑確定漏斗的體積：

導(dǎo)管中混凝土的體積V1=3.14x0.152（管的半徑）X 10 （管中預(yù)計(jì)混凝土的高度）=0.73m 。

樁中混凝土的體積V2= 3.14×樁的半徑2×（埋管深度+管口至孔底距離）。

對(duì)直徑1.5m的樁，V2=3.14x075x1.3=2.3m；漏斗體積V=V1 +V2=0.7+2.3=3m3。

對(duì)直徑1.0m的樁，V2=3.14x05x1-3=1.0m；漏斗體積V=V1+V2=0.7+1.0=1.7m3。

漏斗容積要比實(shí)際計(jì)算量大0.3m3以上，因此，對(duì)D=1.5m 的樁選用的漏斗體積為3.4m3的，因此，對(duì)D=1.0m的樁選用的漏斗體積為2.0m 的。

（七）樁基驗(yàn)收

質(zhì)量檢測(cè)可檢驗(yàn)鉆孔灌注樁成樁后承載力能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這里僅指樁身結(jié)構(gòu)完整性（即樁體質(zhì)量）及樁承載力檢測(cè)。

1、樁身質(zhì)量須經(jīng)下列檢測(cè)

靜壓試樁數(shù)量一級(jí)為樁數(shù)的1%，但不少于2根，允許承載力滿足設(shè)計(jì)要求；鉆探抽心驗(yàn)樁的抽檢數(shù)量，一般端承樁為樁數(shù)的10%，磨擦樁為5～15%；混凝土密實(shí)連續(xù)，強(qiáng)度和孔底沉渣滿足設(shè)計(jì)要求；動(dòng)測(cè)、超聲等無(wú)損檢測(cè)比例一般為樁數(shù)的20～50%；判析樁身混凝土連續(xù)、質(zhì)量合格，樁徑符合要求。

2、驗(yàn)收應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

一是鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)必須核實(shí)地質(zhì)情況；二是孔徑、孔深和孔型必須符合設(shè)計(jì)要求；三是鉆孔樁護(hù)壁不漏水，埋深符合要求；四是制備的泥漿必須符合鉆孔時(shí)所用設(shè)備和地質(zhì)條件的要求；五是混凝土施工前必須清底，清除孔底沉渣。

三、結(jié)束語(yǔ)

長(zhǎng)橋多是高速鐵路橋梁的主要特征，橋梁已成為高速鐵路工程的主要組成部分。鐵路鉆孔灌注樁的施工大部分屬隱蔽工程，其施工環(huán)節(jié)多，工藝復(fù)雜。對(duì)于橋梁樁基施工，要精心組織、合理安排、規(guī)范管理，嚴(yán)格認(rèn)真執(zhí)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，并及時(shí)解決施工過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，嚴(yán)格進(jìn)行各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，確保工程的質(zhì)量。

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