龐艷輝

(黑龍江省隆業(yè)水利水電工程建設(shè)有限公司，哈爾濱 150081)

技術(shù)論壇

孟加拉國(guó)德比甘吉公路橋下部工程施工方案

龐艷輝

(黑龍江省隆業(yè)水利水電工程建設(shè)有限公司，哈爾濱 150081)

孟加拉國(guó)德比甘吉公路橋工程為筆者所在公司參加的援外建設(shè)工程。文章從公路橋下部結(jié)構(gòu)施工方法和施工質(zhì)量控制研究入手，探討鉆孔灌注樁施工工藝和鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制措施。其施工程序是：測(cè)量放樣，護(hù)筒就位，鉆機(jī)就位和安裝泥漿供應(yīng)系統(tǒng)，鉆進(jìn)、清孔等。

筑島；鉆孔；橋；灌注樁；質(zhì)量；方案

0 前 言

公路橋下部結(jié)構(gòu)施工是橋梁施工的關(guān)鍵施工工序，該結(jié)構(gòu)能否準(zhǔn)確定位直接影響橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工與橋面板的安裝，灌注樁的完整性直接影響整座橋梁的安全使用。本文從公路橋下部結(jié)構(gòu)施工方法和施工質(zhì)量控制入手，進(jìn)行探討研究找出最優(yōu)的公路橋下部結(jié)構(gòu)工程的施工方法。橋梁下部工程由筑島工程、鉆孔工程和灌注樁澆筑工程組成。

1 筑島工程

根據(jù)橋位自然條件和鉆孔資料，枯水期水深0.5 m左右，流速緩慢，河床表層為砂性土，河床底最低高程為50.35 m，其它如3#～10#樁位河床標(biāo)高平均為51 m，枯水期河水面標(biāo)高則為51.51 m，0#樁位和10#～19#樁位處于無不狀態(tài)。在河水淺、流速小、水面窄(150～200 m)條件下，采用筑島法施工經(jīng)濟(jì)合理?？紤]第一旱季剩余時(shí)間及河上游水庫(kù)調(diào)洪影響，根據(jù)實(shí)際情況，在筑島同時(shí)，也可利用萬能桿件及貝雷片搭設(shè)施工棧橋平臺(tái)，滿足下部鉆孔樁施工。

采用全斷面筑島作為施工平臺(tái)，擬定分兩期施工：第一期：由東岸開始即為0#～7#。到1997年1月末結(jié)束，相應(yīng)水位52 m，東岸鉆孔完成后，轉(zhuǎn)移到西岸(波達(dá)岸)施工，即從19#樁開始到16#樁位，施工時(shí)根據(jù)水位情況可做適當(dāng)調(diào)整。第二期：從97年3月末開始，即15#～8#樁位。島面標(biāo)高(水面標(biāo)高51.50 m，加1.5 m的孔內(nèi)水頭高度)為53 m。一、二兩期筑島總長(zhǎng)300 m，即以1#～12#需要筑島形成施工平臺(tái)，其余樁全只需平整場(chǎng)地，以滿足鉆機(jī)施工要求即可，筑島與泥漿池平面布置圖見圖1。

圖1 筑島與泥漿池平面布置圖

第一期筑島用土方約為6 000 m3，第二期筑島用土約6 000 m3。島面寬度為20 m，此寬度可滿足龍門架行走，還可滿足汽車運(yùn)輸，運(yùn)送施工材料。筑島采用140推土機(jī)推土集料，配合汽車運(yùn)輸筑島。河心島頭用棕櫚麻袋裝砂護(hù)砌，插打毛竹固定裹頭。

2 鉆孔工程

鉆孔采用S—320反循環(huán)鉆機(jī)造孔。施工程序是：測(cè)量放樣，護(hù)筒就位，鉆機(jī)就位和安裝泥漿供應(yīng)系統(tǒng)，鉆進(jìn)、清孔等工序，鉆孔成樁施工對(duì)主要工序的技術(shù)要求，確定如下：

2.1 鋼護(hù)筒

1)護(hù)筒制作：護(hù)筒用10 mm厚鋼板卷制而成，最小直徑比直徑大10%～20%，本橋樁徑為1.5 m，所以護(hù)筒內(nèi)徑按1.8 m制作。

2)護(hù)筒沉入：沉入過程中要有導(dǎo)向設(shè)備定位，中心偏差在5 cm以內(nèi)，傾斜度偏差≤1%。

3)護(hù)筒埋深：在深入?yún)^(qū)按規(guī)范要求應(yīng)沉入沖刷線≥1 m。即護(hù)筒長(zhǎng)度，水中為8 m，河灘為6 m。在決定護(hù)筒長(zhǎng)度時(shí)還考慮以下2點(diǎn)：①護(hù)筒長(zhǎng)度必須能保持住鉆孔內(nèi)水位比天然地下水位高出2 m以上，以保證足夠水壓力，防止縮孔或塌孔等；②天然地下水位常承受季節(jié)變化，周邊土質(zhì)等現(xiàn)場(chǎng)條件的不同而變化，所以根據(jù)地質(zhì)情況決定長(zhǎng)度。

2.2 泥漿池

泥漿池分為制漿池，沉淀池。制漿池用鋼板焊制，可移動(dòng)，沉淀池是用來儲(chǔ)備泥漿和沉淀鉆渣，通過泥漿泵，鉆孔循環(huán)管管路供應(yīng)泥漿，泥漿池大小尺寸考慮2種因素：①鉆渣貯量；②循環(huán)管路長(zhǎng)度[1]。泥漿池安排在橋位下游30 m×30 m×2 m，可貯1 500 m3鉆渣或泥漿。3個(gè)墩使用一個(gè)泥漿池，第一期使用4個(gè)泥漿池，第二期使用4個(gè)泥漿池，采用140推土機(jī)挖填成池。筑島與泥漿池平面布置圖見圖2。

2.3 造孔

鉆孔就位時(shí)，平臺(tái)要穩(wěn)固平整，以免發(fā)生沉陷傾斜，鉆機(jī)要保持水平狀態(tài)，鉆桿軸線和樁位中心線一致，鉆進(jìn)時(shí)每小時(shí)檢查一次，以防止鉆臺(tái)傾斜，并做好原始記錄。深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，對(duì)孔深、孔位進(jìn)行檢查，填寫終孔檢查表。鉆進(jìn)過程中，應(yīng)保證水頭高度，按規(guī)范規(guī)定應(yīng)高于自然水位2 m。保證泥漿和各項(xiàng)指標(biāo)，防止塌孔。鉆孔前對(duì)護(hù)筒，鉆機(jī)，樁位是否與要求一致進(jìn)行檢查驗(yàn)收，合格后再開鉆。鉆進(jìn)過程中，根據(jù)不同的地質(zhì)情況，隨時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速，進(jìn)尺速度及泥漿比重和黏度，防止塌孔。進(jìn)尺速度和轉(zhuǎn)速見表1。

表1 鉆孔時(shí)進(jìn)尺速度和轉(zhuǎn)速

在鉆進(jìn)過程中嚴(yán)禁中途停鉆，必須停鉆時(shí)應(yīng)提升鉆頭，嚴(yán)禁鉆頭留井內(nèi)，防止塌孔埋鉆頭。

造孔時(shí)遇有硬土層、巖層、漂石和孤石，應(yīng)注意：①用反循環(huán)鉆孔法對(duì)硬土層比較容易成孔。遇有漂石、孤石時(shí)、可用四瓣抓斗或掏筒等工具排除。在護(hù)筒內(nèi)時(shí)，排干孔內(nèi)水之后，用人工排除；②深層的漂石、孤石如果塊大，錘式抓斗，掏挏無法取出，用轉(zhuǎn)輪式鉆頭(牙輪鉆頭)鉆進(jìn)，遇有巖層必須用牙輪鉆頭鉆進(jìn)；③遇有探頭石的鉆孔技術(shù)?？變?nèi)的探頭石，用牙輪式鉆頭或錘式?jīng)_擊鉆頭鉆孔。

遇有流砂層的鉆孔技術(shù)：遇粗砂層或流砂層，則放慢鉆進(jìn)速度，同時(shí)在泥漿中摻入膨潤(rùn)土 cmC(甲基纖維素)或加大泥漿濃度，還可以多摻黏土。這時(shí)，泥漿管路不循環(huán)，鉆頭不進(jìn)尺，且旋轉(zhuǎn)鉆頭，在孔內(nèi)造泥漿。或緩慢進(jìn)尺，使也壁有足夠的時(shí)間護(hù)壁形成泥膜。

遇有沖積物或漂流物地層的鉆孔技術(shù)。當(dāng)遇有沖積層多種雜物時(shí)，利用多筒式鉆頭沖擊成孔。

2.4 鉆頭選擇

根據(jù)孟加拉前3個(gè)橋鉆孔所用的三翼式鉆頭，都滿足施工要求，根據(jù)該橋地質(zhì)情況，亦可延用三翼式鉆頭施工。當(dāng)遇特殊情況時(shí)，則如前所述視具體情況選擇鉆頭。

2.5 泥漿

泥漿的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對(duì)成孔的質(zhì)量有極其重要的作用，調(diào)制的泥漿及經(jīng)循環(huán)凈化的泥漿應(yīng)根據(jù)鉆孔方法和地層情況采用不同的性能指標(biāo)。根據(jù)地質(zhì)狀況和前三橋的施工經(jīng)驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)作如下確定，施工時(shí)再根據(jù)不同情況調(diào)整。

1)該橋鉆孔施工采用復(fù)合泥漿：由黏土、CMC，水、碳酸鈉、膨潤(rùn)土組成復(fù)合泥漿。

2)泥漿貯量按成孔總體積1.6～2倍準(zhǔn)備。

3)泥漿各項(xiàng)指標(biāo)：本工程用S-320反循環(huán)鉆造孔，泥漿指標(biāo)著重考慮比重、黏度。為提高護(hù)壁作用，比重初擬為r=1.06-1.09，黏度T5=18～22s，隨施工具體情況隨時(shí)調(diào)試。若達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)時(shí)可摻入適量的碳酸鈉或CMC、膨潤(rùn)土，摻量約為孔中泥漿重的1%～2%。泥漿用泵送方式進(jìn)行循環(huán)供應(yīng)。

4)清孔。反循環(huán)鉆機(jī)成孔，因泥漿比重較低，一般不作長(zhǎng)時(shí)間清孔，在達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，做5～10 min空吸漿將孔底浮碴吸凈即可，終孔泥漿比重≤1.04.

3 灌注樁澆筑工程

3.1 鋼筋骨架

鋼筋骨架的制做與安裝分段進(jìn)行，骨架分段長(zhǎng)度，根據(jù)龍門架的起吊凈空和鋼筋長(zhǎng)度分為5節(jié)。制做采用模具成型，主筋架立箍筋要焊接，鋼筋籠整體性要好，箍筋與主筋采用綁線固定。特別注意聲測(cè)管的固定和焊接，保證其位置和不漏水。

骨架吊裝入孔時(shí)要用儀器檢查垂直度。前后段骨架在井上焊接時(shí)(采用雙面搭接焊)入孔的骨架應(yīng)用鋼管穿在加固的箍筋上，宜座落在井口平臺(tái)上，以保證其垂直度。吊裝入孔時(shí)，應(yīng)盡量縮短時(shí)間或不超過8h，采取保護(hù)措施。

3.2 灌注水下混凝土

采用直升導(dǎo)管法灌注水下混凝土。施工時(shí)必須做到以下8點(diǎn)：

1)灌注水下混凝土前檢查孔底沉積物厚度，如超過允許值，可利用空吸泵吸出，確保沉淀厚度，滿足設(shè)計(jì)要求。

2)灌注混凝土?xí)r，隨時(shí)用測(cè)錘量出孔中混凝土面高度，計(jì)算導(dǎo)管埋入混凝土中的深度。一般情況下，導(dǎo)管埋入深度≥2 m且≤6 m，小心提升導(dǎo)管以防鋼筋上浮。

3)灌注混凝土?xí)r必須連續(xù)灌注，拆卸導(dǎo)管時(shí)間盡量縮短，一般≤15 min，不準(zhǔn)中途停工。

4)水下混凝土灌注施工必須做好各種記錄，作為交工依據(jù)，當(dāng)水下混凝土灌注至設(shè)計(jì)高程時(shí)，留有1 m的預(yù)留高度，并在撥除護(hù)筒前清除予留部分混凝土的80%，余下的20%待混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后鑿除。

5)導(dǎo)管內(nèi)徑一致，內(nèi)壁光滑，導(dǎo)管每次使用前均要做到：①根據(jù)孔深及儲(chǔ)料斗高度，選擇不同長(zhǎng)度的導(dǎo)管做試拼組合，在每節(jié)導(dǎo)管上作編號(hào)；②用高壓水泵進(jìn)行充水壓力試驗(yàn)。

6)儲(chǔ)料斗高度計(jì)算。導(dǎo)管頂部的灌注漏斗高度，除要滿足操作需要外，還要滿足灌注最后階段時(shí)導(dǎo)管內(nèi)混凝土樁高度的要求。

當(dāng)鉆孔樁頂?shù)陀诰字兴鏁r(shí)，漏斗底高出水面≥4～6 m，當(dāng)樁頂高出井孔中水面時(shí)，漏斗底高出樁頂≥4～6 m，當(dāng)計(jì)算值大于上述規(guī)定時(shí)，采用計(jì)算值，計(jì)算公式為：

hc≥(Po+rw×Hw)/rc

(1)

儲(chǔ)料斗高度計(jì)算結(jié)果為6.5。

7)儲(chǔ)料斗容積計(jì)算。為滿足導(dǎo)管初埋嘗試要求，首批混凝土采用儲(chǔ)料斗一次儲(chǔ)足灌注的方法，儲(chǔ)量應(yīng)滿足使導(dǎo)管埋入混凝土深度≥1 m。

儲(chǔ)料斗容積按計(jì)算公式為：

V≥(Лd2/4)×h2+(ЛD2/4)×Hc

(2)

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，儲(chǔ)料斗容積為4 m3。

8)隔水球。隔水球制做可用塑料布包鋸沫成球塞，也可用布袋裝砂漿成球塞。隔水塞應(yīng)放置在泥漿上約30 cm處，并用8#線系住，當(dāng)儲(chǔ)料斗內(nèi)有足夠使導(dǎo)管底部安全埋入0.5～1.0 m的混凝土?xí)r，剪斷鐵線使其降落。

3.3 鉆孔樁事故處理與預(yù)防

灌注樁常見的事故有：塌孔、孔斜、孔彎、孔錯(cuò)位，掉入雜物，卡鉆頭，隔水塞卡導(dǎo)管，導(dǎo)管漏漿、破裂、提漏等事故，針對(duì)以上事故，處理的具體措施：

1)要求職工嚴(yán)格按操作規(guī)程施工，對(duì)培訓(xùn)不合格，不負(fù)責(zé)任的職工，堅(jiān)決不能上崗。

2)嚴(yán)格控制泥漿各項(xiàng)指標(biāo)，防止離析。

3)經(jīng)常檢查鉆機(jī)各部件，嚴(yán)禁帶病作業(yè)和超負(fù)荷作業(yè)。

4)保持護(hù)筒內(nèi)水頭高度≥2 m。

5)備齊應(yīng)急設(shè)備，如45 t吊車，高壓射水管路、潛水泵、備用導(dǎo)管、打澇工具等。

事故一旦發(fā)生可作如下處理：

1)發(fā)生斜孔、塌孔、彎孔等，則應(yīng)加填重新鉆直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2)發(fā)生卡鉆，不得強(qiáng)行操作，判明原因后再處理。

3)若發(fā)生掉落鉆桿，鉆具事故用打撈工具打撈，如被泥砂埋住，采用空氣吸泥機(jī)清除泥沙，再行打撈。

4)灌注開始時(shí)，發(fā)現(xiàn)卡球現(xiàn)象混凝土不能下落，用長(zhǎng)桿沖搗，或用插入式振動(dòng)器振動(dòng)，使隔水塞水落。如上述方法無效，則提出導(dǎo)管進(jìn)行清除，重新下管灌注。

5)灌注中，導(dǎo)管內(nèi)混凝土不能自流，可抖動(dòng)導(dǎo)管進(jìn)行疏通，但抖動(dòng)力不宜太大，以防導(dǎo)管破裂，變形，若再無效，可提出導(dǎo)管清理，用備用導(dǎo)管插于混凝土內(nèi)，并用空氣吸泥機(jī)清除導(dǎo)管內(nèi)泥漿及沉淀物。為防止清除雜物時(shí)導(dǎo)管漏水，導(dǎo)管要插入混凝土內(nèi)1 m以上。當(dāng)孔內(nèi)散落物較多時(shí)，用吸泥機(jī)將雜物清除后再插導(dǎo)管。如因提升導(dǎo)管過高使導(dǎo)管下口進(jìn)水，亦按此法處理。如遇有這種情況，可用地質(zhì)鉆檢驗(yàn)交接處是否密合，否則應(yīng)作補(bǔ)強(qiáng)處理。

6)在灌注過程中發(fā)生數(shù)量不大的塌孔則將沉積物用吸泥機(jī)排出，繼續(xù)灌注。此時(shí)要注意水頭高度，還應(yīng)加強(qiáng)超聲波檢驗(yàn)，判別是否補(bǔ)強(qiáng)。

7)在孔底發(fā)生故障，經(jīng)判別無法處理時(shí)可將混凝土吸出，抽出導(dǎo)管、骨架，清孔重新灌注混凝土。

8)灌注樁檢查，發(fā)現(xiàn)夾層或斷樁時(shí)可用鉆孔壓漿法處理。壓漿要見回漿才能證明其灰漿充實(shí)。

9)鉆孔樁在造孔完畢后或清孔后要進(jìn)行質(zhì)量檢查，其標(biāo)準(zhǔn)見表2。

3.4 基礎(chǔ)樁施工勞動(dòng)組合

1)造孔勞動(dòng)組合：①機(jī)長(zhǎng)由2名技工擔(dān)任，負(fù)責(zé)記錄、鉆機(jī)操作、指揮移鉆、穩(wěn)鉆、組織鉆孔等；②技術(shù)員由1名技術(shù)人員擔(dān)任現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)；③工人11名負(fù)責(zé)拆安鉆桿、泥漿管、造漿送漿等普工勞動(dòng)。

2)水下混凝土灌注勞動(dòng)組合：①總負(fù)責(zé)人1人，安排、檢查工作，協(xié)調(diào)指揮；②導(dǎo)管組：組長(zhǎng)1人。裝卸導(dǎo)管、洗涮、卷?yè)P(yáng)機(jī)起重工等工作16人；③技工2人，力工4人，負(fù)責(zé)泵送混凝土，安拆泵管等；④技術(shù)員1人，力工1人，測(cè)混凝土面高程和泵管埋入深度。

表2 鉆孔樁在造孔完畢后或清孔后質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)

3.5 保證不發(fā)生斷樁的預(yù)防措施

1)導(dǎo)管安裝前，對(duì)導(dǎo)管作全面檢查，作打壓水試驗(yàn)，防止導(dǎo)管漏水。導(dǎo)管必須有足夠的剛度，內(nèi)壁光滑，保證隔水球順利通過。

2)混凝土的粗骨料、料徑控制在4 cm以下，不得摻雜大徑骨料，以防堵管。

3)混凝土熟料要有足夠的流動(dòng)性，要視輸送工具，當(dāng)?shù)貧鉁?、施工條件確定合理的壩落度。水泥用量≥380 kg/m3。并根據(jù)情況，摻加木鈣或白糖，加強(qiáng)混凝土的和易性，延緩混凝土的初凝時(shí)間。

4)澆注時(shí)注意導(dǎo)管在混凝土中的埋設(shè)嘗試以防拔漏。

5)保證澆筑的連續(xù)性，中途不得中斷澆筑，島面?zhèn)溆?00kw發(fā)民機(jī)組，橋東西兩岸各設(shè)一套拌合系統(tǒng)，一旦發(fā)生事故可及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

4 結(jié) 語

通過對(duì)孟加拉國(guó)德比甘吉公路橋下部工程的施工，較系統(tǒng)地總結(jié)了橋梁下部結(jié)構(gòu)的施工程序、施工質(zhì)量控制要點(diǎn)和施工方案的選擇與實(shí)施。進(jìn)而完善了橋梁下部結(jié)構(gòu)施工的理論體系，同時(shí)本文介紹的施工方法和施工經(jīng)驗(yàn)給其他相關(guān)工程以借鑒。

[1]褚樹起.鋼筋混凝土鉆孔灌注樁的工程質(zhì)量控制[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2003：97-99.

ConstructionSchemeofBangladesh’sDerbyHighwayLowerBridgeEngineering

PANG Yan-hui

(Heilongjiang Province Longye Water Conservation and Hydropower construction Co.,ltd,Harbin 150081,China)

Bangladesh's Derby Highway Lower Bridge Engineering is foreign construction engineering for the company where the writer is working.This article begins from the highway bridge substructure construction method and construction quality control research，discusses on the construction technique of bored pile and bored pile construction quality control measures.The construction procedure is:measurement lofting，casing drilling rig in place in place，and the installation of slurry supply system，drilling，hole cleaning，etc.

island；drilling；bridge；bored pile；quality；scheme

1007-7596(2014)12-0043-04

2014-10-13

龐艷輝(1972-)，女，河北安國(guó)人，工程師。

U445.6

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