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      高速公路沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)探討

      2022-06-21 21:09:05肖明鈞
      交通科技與管理 2022年12期
      關(guān)鍵詞:經(jīng)濟(jì)效益高速公路施工技術(shù)

      摘要 沖擊鉆鉆孔灌注樁以施工簡單、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢在高速公路工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用。文章針對沖擊鉆鉆孔灌注樁施工進(jìn)行研究,并結(jié)合實(shí)例項(xiàng)目對沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)特點(diǎn)和施工要點(diǎn)、施工常見問題及解決措施等進(jìn)行分析。實(shí)踐證明,采用沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù),不僅能保證工程質(zhì)量,還有助于控制工程造價,提高施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

      關(guān)鍵詞 高速公路;沖擊鉆鉆孔灌注樁;施工技術(shù);經(jīng)濟(jì)效益

      中圖分類號 U445.551 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949(2022)12-0068-03

      收稿日期:2022-04-26

      作者簡介:肖明鈞(1984—),男,本科,高級工程師,從事高速公路新(改擴(kuò))建項(xiàng)目施工管理工作。

      0 引言

      高速公路工程建設(shè)中,沖擊鉆鉆孔灌注樁以其施工簡單、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢,被廣泛用于工程領(lǐng)域。灌注樁屬于隱蔽工程,多在水下、復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行,質(zhì)量影響因素多,監(jiān)管難度大。需要相關(guān)人員充分了解每道工序的關(guān)鍵點(diǎn),嚴(yán)格把控每個環(huán)節(jié),保證施工質(zhì)量,提高施工單位的經(jīng)濟(jì)和社會效益[1]?;诖?,文章結(jié)合某實(shí)例項(xiàng)目從沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)的特點(diǎn)及施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行以下探討。

      1 工程案例

      項(xiàng)目為雙向四車道,車速120 km/h,汽車荷載:公路-Ⅰ級。內(nèi)設(shè)有大、中橋3 009 m/14座;隧道7 032 m/5座;路基挖方233萬m3、路基填方280萬m3、路基換填79.5萬m3、防護(hù)及排水工程24.38萬m3;涵洞、通道共3 304 m/96道;樞紐互通2處。擬建工程場區(qū)及附近未見崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象,工程場區(qū)范圍內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為巖溶。

      2 沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)的特點(diǎn)

      該標(biāo)段地勢相對平坦,工程地質(zhì)情況比較良好,交通便利,樁基基本采用旋挖鉆機(jī)開挖成孔,常家大橋、栗木大橋A匝道橋部分樁基擬采用沖擊鉆機(jī)開挖成孔,技術(shù)特點(diǎn)如下:

      2.1 固定性強(qiáng)

      沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)的固定性強(qiáng),適用于大跨度的路橋工程,既能增強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,又能提高施工質(zhì)量[2]。

      2.2 施工周期長

      施工中,沖擊鉆鉆孔灌注樁施工周期較長,從工程立項(xiàng)到施工方案的制定、施工準(zhǔn)備,要花費(fèi)很長的時間。這種施工工藝能獲得較理想的施工效果,有效提高工程質(zhì)量。因沖擊鉆鉆孔灌注樁施工周期較長,需要相關(guān)人員在正式施工前做好施工方案設(shè)計、預(yù)算編制等工作,在保證工程施工的前提下,盡可能地縮短施工周期,減少施工成本。

      3 沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

      3.1 施工工藝(如圖1)

      3.2 施工要點(diǎn)

      3.2.1 施工準(zhǔn)備

      常家大橋、栗木大橋A匝道橋部分樁基沖擊鉆鉆孔灌注樁施工前準(zhǔn)備工作:

      (1)進(jìn)行施工現(xiàn)場勘察和調(diào)研,結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì),制定施工規(guī)范。

      (2)根據(jù)工程情況和需求,科學(xué)選擇施工機(jī)械設(shè)備,充分考慮工程經(jīng)濟(jì)性等要素,為工程的順利施工創(chuàng)設(shè)條件。

      (3)清理施工場地的草皮、腐殖土等,清除后按相關(guān)規(guī)定,就近轉(zhuǎn)至廢土場堆放。

      (4)鉆孔操作前,在施工場地設(shè)置樁基標(biāo)識牌,將渣樣盒擺放在明顯的位置,地質(zhì)勘察資料中的柱狀圖復(fù)印后放在現(xiàn)場,規(guī)范擺放鋼筋籠探孔器,做好相應(yīng)的防護(hù)措施[3]。

      3.2.2 測量放樣

      根據(jù)施工圖紙的水準(zhǔn)點(diǎn)、坐標(biāo)點(diǎn)和樁位平面圖,對樁位和軸線進(jìn)行放線,將主要軸線引測點(diǎn)放在軸線外,做好標(biāo)記。放樣完成后,將結(jié)果交由負(fù)責(zé)人進(jìn)行檢驗(yàn),驗(yàn)收合格后,上報監(jiān)理人員檢驗(yàn),審核通過后方可進(jìn)行后續(xù)施工。

      3.2.3 護(hù)筒埋設(shè)

      沖擊鉆鉆孔灌注樁施工中,護(hù)筒埋設(shè)比較關(guān)鍵,起導(dǎo)向和定位作用,應(yīng)選擇質(zhì)量合格的護(hù)筒材料,防止護(hù)筒變形[4]。結(jié)合大橋樁基實(shí)際情況,使用厚6 mm、長約2 m的鋼護(hù)筒,采用挖埋法處理。埋設(shè)護(hù)筒時,先明確護(hù)筒的中心位置,確保其豎直線和樁位中心相重合,平面偏差≤50 mm,傾斜度≤1%。待護(hù)筒就位后,在周圍填筑回填土,分層加固夯實(shí),防止護(hù)筒下沉或偏移。

      3.2.4 泥漿配制

      泥漿的功能是浮渣、護(hù)壁,在防止堵漏、塌孔的基礎(chǔ)上,泥漿的粘稠度直接影響著護(hù)壁作用的發(fā)揮。例如:若泥漿偏稀,不僅會導(dǎo)致護(hù)壁厚度不滿足要求,還會使孔壁塌孔,孔徑增大。應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際合理配制泥漿。工程所用泥漿為膨潤土造漿或優(yōu)質(zhì)粘土,在施工現(xiàn)場對泥漿性能進(jìn)行檢驗(yàn),確保其符合技術(shù)規(guī)范。泥漿性能指標(biāo)為:含沙土率<4%,響度密度1.20~1.40,黏度22~30 Pa·s,pH值8~11,失水率13~15 mL,膠體率>95%。應(yīng)注意,現(xiàn)場施工時,從泥漿配制到鉆孔作業(yè),認(rèn)真檢測泥漿的粘稠度,并結(jié)合地下水、地層情況實(shí)時調(diào)整,保證泥漿護(hù)壁的質(zhì)量。

      3.2.5 鉆孔

      鉆孔施工前,結(jié)合常家大橋、栗木大橋A匝道橋部分樁基情況選擇鉆機(jī),一般為吊裝鉆機(jī),保證鉆機(jī)底座牢固、平穩(wěn),防止鉆進(jìn)作業(yè)出現(xiàn)偏移。根據(jù)設(shè)計方案控制鉆進(jìn)速度,到達(dá)設(shè)計深度后,對鉆頭、樁基中心進(jìn)行調(diào)整,嚴(yán)格控制護(hù)筒、鋼絲繩之間的差距,通常不能超過2 cm。同時,控制升墜頭,使其平穩(wěn)前進(jìn),避免觸碰孔壁、護(hù)壁。鉆孔作業(yè)應(yīng)持續(xù)進(jìn)行,做好相關(guān)記錄,實(shí)時檢測鉆孔泥漿,出現(xiàn)偏差及時修正,充分制備泥漿;每鉆進(jìn)3~5 m檢查1次鉆孔的豎直度和直徑,密切觀察地層的變化情況,并合理選擇鉆進(jìn)方式,鉆進(jìn)易液化砂層時,應(yīng)適當(dāng)放緩鉆進(jìn)速度,保證成孔質(zhì)量。鉆孔作業(yè)初步完成后,認(rèn)真檢查內(nèi)壁的圓順度和質(zhì)量,出現(xiàn)卡鉆情況后及時停止鉆進(jìn)并排渣、清孔。

      應(yīng)注意,受護(hù)筒漏水、泥漿配比不合理、鉆頭沖程大、溶洞等因素影響,鉆孔施工容易出現(xiàn)坍孔的情況,需要相關(guān)人員結(jié)合情況查明原因,針對性處理:若樁基成孔時坍孔,應(yīng)在孔內(nèi)添加卵石、黏土等,增強(qiáng)孔壁的穩(wěn)定性和強(qiáng)度[5]。比如,用吸泥機(jī)將孔內(nèi)的泥土吸出,若處理后未繼續(xù)坍孔,應(yīng)恢復(fù)灌注;若坍孔繼續(xù)或面積擴(kuò)大,應(yīng)拔出導(dǎo)管,回填粘土。

      3.2.6 成孔檢測和沖孔

      第一,成孔檢測。鉆孔深度符合要求后,對成孔進(jìn)行檢測,合格后再清孔。一般來講,成孔檢測內(nèi)容為:孔的傾斜度、中心位置、直徑、深度等。其中,中心位置±100 mm,傾斜度<1%,孔徑>樁徑,孔深>設(shè)計規(guī)定。

      第二,清孔。鉆孔施工結(jié)束后,對孔進(jìn)行清理,保證孔內(nèi)無雜質(zhì),為下道工序施工奠定基礎(chǔ),通常進(jìn)行2次清孔。第一次清孔,在終孔完成后、混凝土灌注前進(jìn)行,徹底清除孔底沉渣,使沉渣厚度、泥漿含渣符合要求,為混凝土澆筑施工創(chuàng)設(shè)條件。換漿清孔法使用期間,應(yīng)在換渣前投入1~2袋水泥,用沖錘錘擊使其混合,加快清渣速度。清孔操作應(yīng)符合該規(guī)定:孔內(nèi)泥漿相對密度1.03~1.10,粘度17~20 Pa·s,含砂率<2,膠體率>98%。第二次清孔,待第一次清孔符合要求后,應(yīng)在鋼筋籠、導(dǎo)管安裝完成后進(jìn)行第二次清孔。使用泥漿泵將孔底沉淀物從導(dǎo)管口吸出,孔深符合要求,泥漿比重達(dá)標(biāo)。清孔結(jié)束后,立即澆筑混凝土。在清孔操作中,射漿管應(yīng)插入孔底,避免塌孔,嚴(yán)禁使用鉆孔深度加深的方式取代清孔。結(jié)束后,對相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)。

      3.2.7 鋼筋籠制作與安裝

      第一,鋼筋籠制作。為保證鋼筋籠的質(zhì)量,應(yīng)在鋼筋使用之前進(jìn)行檢驗(yàn),清除表面繡皮,確保表面干凈、整潔;結(jié)合孔樁的深度,分段加工鋼筋籠,主筋接頭錯開布置,接頭用套管連接;在加工廠集中加工,使用滾焊機(jī)加工。若鋼筋籠過長,應(yīng)分節(jié)段加工。鋼筋籠制作過程中,結(jié)合圖紙尺寸制作加勁筋圈,用滾焊機(jī)對主筋進(jìn)行定位。加工結(jié)束后,用超聲波進(jìn)行檢測,檢查鋼筋籠布設(shè)是否均勻。鋼筋籠底部用鋼板焊接,接頭牢固、密實(shí)的焊接,防止混凝土填塞。運(yùn)輸鋼筋籠時,可使用平板車運(yùn)至現(xiàn)場,將其牢固地綁扎在平板車上,避免車輛行駛時鋼筋籠滾落。運(yùn)到現(xiàn)場后,使用下墊上蓋的形式,在鋼筋籠上方蓋彩條布,下方鋪墊墊木,間距1 500 mm,高度200 mm以內(nèi),防止鋼筋籠污染或銹蝕。

      第二,鋼筋籠安裝。鋼筋籠起吊前做好準(zhǔn)備工作,例如:將吊機(jī)開到起吊位置,在鋼筋籠上安裝卡環(huán)、鋼絲繩,檢查鋼絲繩的受力情況等。待鋼筋籠起吊至和地面相距0.3 m后,對鋼筋籠進(jìn)行檢查,緩慢起鉤(主吊),副吊配合,確保鋼筋籠始終和地面垂直。鋼筋籠下放時,一旦出現(xiàn)卡孔的現(xiàn)象,應(yīng)立即對孔位進(jìn)行檢查,排除故障后再吊放,嚴(yán)禁強(qiáng)行入孔。第一節(jié)鋼筋籠安裝結(jié)束后,將第二節(jié)鋼筋籠起吊至孔口和主筋相連,待所有主筋都連接后,監(jiān)理人員進(jìn)行檢驗(yàn),合格后才能下放。最上面的鋼筋籠吊至孔口后,先用槽鋼臨時支撐,然后用水準(zhǔn)儀測量標(biāo)高,根據(jù)標(biāo)高測算吊筋長度,在主筋上焊接吊筋,在吊筋上掛吊鉤,緩慢下放到設(shè)計的位置[6]。在頂?shù)跞?nèi)放入槽鋼(兩根,平行放于枕木),將籠體吊掛在兩端的方木上,保證鋼筋籠高度、位置精準(zhǔn)。最后,焊接主筋、預(yù)埋鋼筋,防止混凝土灌注施工時出現(xiàn)浮籠。鋼筋籠吊裝示意見圖2。

      常家大橋樁基鋼筋籠安裝過程中,主筋間距、鋼筋骨架長度等項(xiàng)目應(yīng)實(shí)時檢查,保證其偏差不超過規(guī)定。具體包括:主筋間距,用尺量,每段測2個斷面,允許偏差±10 mm;鋼筋骨架長度,用尺量,每個骨架測2處,允許偏差±100 mm;箍筋或螺旋筋間距,用尺量,每段測10個間距,允許偏差±20 mm;鋼筋骨架底端高程,用水準(zhǔn)儀檢查,測頂端高程,允許偏差±50 mm;鋼筋骨架外徑或厚、寬,用尺量,每段測2個斷面,允許偏差±10 mm;保護(hù)層厚度,用尺量,測每段鋼筋骨架外和定位筋,允許偏差+20,10 mm。需要注意的是,鋼筋籠安裝時未采用固定措施,混凝土進(jìn)入鋼筋籠底部時,灌注速度比較快,或灌注量過大等,都會導(dǎo)致鋼筋籠上浮。為防止該現(xiàn)象,在灌注混凝土之前,應(yīng)先在護(hù)筒上固定鋼筋籠,第一批混凝土灌注時,應(yīng)緩慢灌注,待鋼筋籠徹底埋入混凝土后,再將導(dǎo)管提升起來。

      3.2.8 導(dǎo)管安裝

      導(dǎo)管使用無縫鋼管,直徑φ300×6 mm,用絲扣連接。導(dǎo)管安裝前,進(jìn)行接頭抗拉、水密承壓試驗(yàn),檢查卡口、密封圈是否良好,內(nèi)部是否光滑。水密試驗(yàn)期間,水壓不能少于水深1.3倍的壓力。結(jié)合孔底標(biāo)高、孔口架的距離,對導(dǎo)管長度進(jìn)行確定,預(yù)留40 cm的懸空高度。拼裝過程中,對導(dǎo)管內(nèi)部進(jìn)行嚴(yán)格的檢查,保證內(nèi)部干凈、無雜質(zhì)。

      3.2.9 混凝土灌注

      混凝土灌注施工前,先核算混凝土用量,結(jié)合導(dǎo)管內(nèi)徑、樁孔直徑核算。以工程情況為基準(zhǔn),嚴(yán)格控制運(yùn)輸時間,防止混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象。灌注施工時,用吊車將其放入儲料斗,和導(dǎo)管連接,在儲料斗底部設(shè)置隔水栓,裝滿后將隔水栓取出,為混凝土的精準(zhǔn)降落提供保障。待混凝土灌注至樁頂后,采取合適的措施保持混凝土壓力,防止混凝土出現(xiàn)松散、不密實(shí)等現(xiàn)象;檢查混凝土的灌注量,檢查高度是否正確。待其接近標(biāo)高時,計算數(shù)量通知拌和站按需拌制,避免浪費(fèi)。導(dǎo)管埋設(shè)過程中,保證其深度為4 m。導(dǎo)管拆除后,觀察拆除后的深度,使其在2 m以內(nèi)。

      在混凝土灌注中,斷樁、夾泥是常見現(xiàn)象,形成原因有:導(dǎo)管和孔底距離比較近,第一批混凝土澆筑時未埋住導(dǎo)管;混凝土灌注施工時,導(dǎo)管提升多,速度快,使混凝土出現(xiàn)分割層;導(dǎo)管接頭滲漏,泥漿進(jìn)入混凝土內(nèi)部;坍孔未及時處理,造成斷樁。對于此現(xiàn)象,可采取以下措施處理:對于已出現(xiàn)的斷裂、夾泥現(xiàn)象的樁,用鉆機(jī)鉆芯取樣,分析原因[7]。對于一般樁,若出現(xiàn)混凝土松散、夾泥量大等問題,應(yīng)采用壓漿補(bǔ)強(qiáng)的方式處理;若斷樁比較嚴(yán)重,安排專人檢測,在原樁外側(cè)補(bǔ)樁處理。

      4 結(jié)語

      高速公路施工中采用沖擊鉆鉆孔灌注樁施工工藝,既能保證工程質(zhì)量,又能有效減少施工成本。該文針對實(shí)際案例,從施工準(zhǔn)備、測量放樣、護(hù)筒埋設(shè)、泥漿配制、鉆孔清孔、鋼筋籠制作和安裝等方面,探討了沖擊鉆鉆孔灌注樁施工工藝,并針對常見的施工問題提出了解決對策,希望能在保證樁基質(zhì)量的同時,為相關(guān)人員提供參考。

      參考文獻(xiàn)

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      [3]羅聿曼. 沖擊鉆施工荷載對既有橋梁結(jié)構(gòu)的影響研究[J]. 工程技術(shù)研究, 2021(19): 11-13.

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