旋挖鉆機(jī)位公路橋梁鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工提供了一種新的有效方法,國內(nèi)已有的工程實踐表明,采用旋挖鉆機(jī)施工的灌注樁基礎(chǔ)具有適用范圍廣、移動就位容易、施工質(zhì)量易于控制、施工振動小、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。為了及時推廣、加快旋挖鉆機(jī)在公路橋梁工程中的應(yīng)用,積累施工經(jīng)驗,本文結(jié)合連清一級公路某公路橋梁鉆孔灌注樁基礎(chǔ)采用旋挖鉆機(jī)施工的實踐,就鉆瓦鉆機(jī)法施工的施工工藝、質(zhì)量控制等問題作簡要的論述。
1、工程概況
該橋梁全長984.60m,跨徑組成為:(30+3×45)+(145+2×260+145),引橋為4跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁,主橋為4跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋。引橋及主橋均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ),施工采用旋挖鉆機(jī)成孔。
根據(jù)鉆探揭露,場地地層主要由第四紀(jì)堆積物和第三紀(jì)砂巖組成,樁基范圍內(nèi)所分布的地層主要為填土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂、漂石和圓礫等,各土層厚度為0.3-11m不等。
地下水主要賦存于細(xì)砂、漂石、圓礫層中,屬于孔隙水,具有承壓性,主要靠側(cè)向徑流補(bǔ)給于排泄�?辈炱陂g測得地下水埋深為0.8-3.5m不等。
2、旋挖鉆機(jī)施工工藝流程及技術(shù)要求
該公路橋梁基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ),基礎(chǔ)工程施工采用徐工集團(tuán)公司生產(chǎn)的RD18型旋挖鉆機(jī),該鉆機(jī)的動力頭轉(zhuǎn)矩為180kNm,成樁直徑為1500-2000mm,鉆進(jìn)深度為60m。
根據(jù)旋挖鉆機(jī)的技術(shù)特性和鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的技術(shù)要求及施工要求,旋挖鉆機(jī)施工工藝如下:
�。�1)平整場地,施工放樣。
鉆孔施工前應(yīng)對施工場地加以整平,然后按設(shè)計文件進(jìn)行放樣,準(zhǔn)確確定每個樁位的位置,并用木樁定位。
�。�2)旋挖鉆機(jī)進(jìn)場就位。
樁位放樣結(jié)束后,旋挖鉆機(jī)即可進(jìn)場,并根據(jù)施工計劃和施工順序,鉆機(jī)對準(zhǔn)施工樁位就位。
(3)鉆頭著地初鉆。
鉆機(jī)就位后即可進(jìn)行初鉆,初鉆時應(yīng)以鉆頭自重作為鉆進(jìn)壓力,以便更好地保證樁基精度。當(dāng)鉆頭內(nèi)充滿土砂料時應(yīng)將鉆頭旋回提出孔外,將鉆頭內(nèi)的土砂料倒在運土車內(nèi)。在將鉆頭提出孔外時,要注意孔內(nèi)地下水位情況,必要時應(yīng)及時補(bǔ)水,以防坍塌。
�。�4)埋設(shè)護(hù)筒,注入泥漿。
按照施工現(xiàn)場具體情況,埋設(shè)一定長度的護(hù)筒。護(hù)筒直徑一般應(yīng)比樁徑大100mm,以便鉆頭在鉆孔內(nèi)自由升降。根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況,調(diào)配符合要求的泥漿,以便在鉆進(jìn)過程中及時注入泥漿護(hù)壁。如果現(xiàn)場土質(zhì)是比較好的粘性土,可以考慮不注入泥漿或補(bǔ)水,直接鉆進(jìn)。
�。�5)鉆進(jìn)成孔。
護(hù)筒埋設(shè)完成后即可開機(jī)鉆孔,鉆孔作業(yè)應(yīng)采用多班連續(xù)進(jìn)行,要注意土層變化,撈取渣樣,以便與設(shè)計的地質(zhì)剖面圖核對。根據(jù)土質(zhì)變化,應(yīng)及時對泥漿進(jìn)行試驗,不符合要求時應(yīng)隨時調(diào)整。
�。�6)鉆孔完成后進(jìn)行清孔作業(yè),并測定鉆孔深度。
當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計標(biāo)高并經(jīng)檢查符合要求后,應(yīng)立即進(jìn)行清孔作業(yè),一般采用抽漿清孔法。經(jīng)清孔后的孔內(nèi)沉積厚度,摩擦樁不大于0.4-0.6d(d為設(shè)計樁徑),柱樁不大于設(shè)計規(guī)定。
(7)放入鋼筋籠。
在完成清孔作業(yè)并經(jīng)檢查符合規(guī)定后,應(yīng)及時、準(zhǔn)確地將鋼筋骨架吊放在鉆孔內(nèi),并牢固定位,以免在灌注混凝土過程中被混凝土頂出,或發(fā)生位移等事故。
(8)放入導(dǎo)管,灌注水下混凝土。
鋼筋籠放置符合要求后,即可進(jìn)行水下混凝土灌注作業(yè)。在鉆孔內(nèi)灌注水下混凝土,一般用不漏水的鋼質(zhì)導(dǎo)管進(jìn)行,其內(nèi)徑一般為25-35cm。在關(guān)注水下混凝土的過程中,導(dǎo)管埋在混凝土內(nèi)的深度一般不宜小于2.0m或大于6.0m。當(dāng)在全套管內(nèi)灌注混凝土?xí)r,應(yīng)逐步提升護(hù)筒,護(hù)筒內(nèi)混凝土不得過高,但不應(yīng)小于1.0m,以防護(hù)筒內(nèi)外側(cè)摩阻力超過起拔能力,造成拔不出護(hù)筒。
�。�9)清理樁頭,沉淤回填。
灌注混凝土達(dá)到樁頂時,應(yīng)高出設(shè)計標(biāo)高0.5-1.0m。當(dāng)樁身混凝土達(dá)到設(shè)計要求的強(qiáng)度后,對位于干處或圍堰筑島修建的樁基,即可清除樁頭混凝土,開挖基坑,立模澆注承臺或系梁;若處于水中則可用套箱圍堰,進(jìn)行承臺或系梁混凝土的澆注工作,等承臺或系梁強(qiáng)度滿足設(shè)計要求并拆模后,即可回填樁周土并夯實。至此樁基施工即告完成。
3、旋挖鉆機(jī)成孔施工質(zhì)量控制點
灌注樁基礎(chǔ)的質(zhì)量主要取決于成孔質(zhì)量和灌注混凝土質(zhì)量,為了保證旋挖鉆機(jī)成孔質(zhì)量及灌注混凝土質(zhì)量,在樁基施工時應(yīng)注意控制以下環(huán)節(jié)。
�。�1)埋設(shè)護(hù)筒的質(zhì)量控制
護(hù)筒平面位置與垂直度準(zhǔn)確與否、護(hù)筒周圍和底腳是否緊密等對旋挖鉆機(jī)成孔、成樁的質(zhì)量都有重要的影響。埋設(shè)護(hù)筒時應(yīng)通過定位的控制樁放樣,吧旋挖鉆機(jī)鉆孔的位置標(biāo)于坑底,再把護(hù)筒吊放進(jìn)坑內(nèi),找出護(hù)筒的圓心位置,用十字線在護(hù)筒頂部或底部作標(biāo)識,然后移動護(hù)筒使護(hù)筒中心與旋挖鉆機(jī)鉆孔中心位置重合。同時用水平尺或垂球檢查,保持護(hù)筒垂直。此后即可在護(hù)筒周圍對稱、均勻地分層回填黏土并分層夯實,夯填粘土?xí)r要放置護(hù)筒偏斜。
護(hù)筒底端埋設(shè)深度應(yīng)滿足以下要求:當(dāng)在旱地或淺水處,對于黏性土應(yīng)不小于1.0-1.5m;對于砂土應(yīng)將護(hù)筒周圍0.5-1.0m范圍內(nèi)挖除,夯填黏性土至護(hù)筒底0.5m以下;在冰凍地區(qū)應(yīng)埋入凍土層以下0.5m;在深水及河床軟土、淤泥層較厚處,應(yīng)盡可能深入到不透水層黏性土內(nèi)0.5-1.5m,當(dāng)無黏性土層時,則應(yīng)沉入到礫卵石層內(nèi)0.5-1.0m;若河床為軟土、淤泥時,則不得小于3.0m;有沖刷影響的河床,則應(yīng)埋入到局部沖刷線以下不少于1.0-1.5m。護(hù)筒頂端宜高出施工水位或地下水位1.5-2.0m,當(dāng)處于旱地時,還應(yīng)高出施工地面0.3m;在有潮水影響的地區(qū),應(yīng)高出最高水位1.5-2.0m以上。同時還應(yīng)控制護(hù)筒斜度不大于1%。
�。�2)泥漿性能指標(biāo)的控制。
制備泥漿是旋挖鉆機(jī)能否成孔的關(guān)鍵,也是影響鉆孔進(jìn)度和樁基混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。泥漿過稀時不能浮渣而影響鉆進(jìn),泥漿過稠時附在孔壁和鋼筋骨架上會影響樁基混凝土質(zhì)量。泥漿用膨潤土(或黏土)、聚丙烯酰胺、燒堿和水等材料配制而成。根據(jù)工程實踐,配備泥漿的性能指標(biāo)可按表1控制。
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表1:泥漿性能指標(biāo)控制表
由于不同的土層適用不同性能指標(biāo)的泥漿,因此在樁孔施工中應(yīng)根據(jù)出渣情況判斷土層結(jié)構(gòu),并及時合理地調(diào)整泥漿性能指標(biāo)。若遇松散地層時,應(yīng)適當(dāng)增加泥漿相對密度和黏度,保持孔內(nèi)水頭高度,盡量減輕沖液對孔壁的影響,同時降低鉆頭轉(zhuǎn)速和鉆壓以滿足施工質(zhì)量控制要求。
(3)合理控制鉆頭的升降速度。
由于地基土層常常是由不同成分、不同構(gòu)造軟硬不同的土層所組成。在鉆進(jìn)過程中如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或鉆進(jìn)困難時,可能是遇到硬石、石塊等,這時應(yīng)立即提鉆檢查,以免樁孔傾斜、偏移,甚至使鉆桿、鉆頭損壞。鉆進(jìn)過程中應(yīng)隨時清理孔口積土,遇到孔內(nèi)滲水、塌孔、縮頸等異常情況時,也應(yīng)將鉆頭從孔內(nèi)提出,以便查明原因妥善處理。在鉆進(jìn)或穿過軟硬土層交界處時,宜緩慢進(jìn)尺,以使鉆桿保持豎直。在不同土層中進(jìn)尺時,要合理控制鉆頭的升降速度,以確保成孔質(zhì)量。在有漿鉆孔時,鉆頭的升降速度可按表2控制。
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