膨胀土地区灌注桩基础施工技术

臧春红

[摘要]介绍甘河工业园区铁路专用线元山2号大桥30.0-40.0m灌注桩,采用“冲击成孔+导管法水下灌注混凝土”的方法,解决施工难题。

[关键词]灌注桩 施工技术

中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920113-01

一、工程概况

元山2号大桥为跨越元山水库滩地及元山尔沟而设,桥全长195.2延长米。全桥6座桥墩(其中水中墩5个),2座桥台,水深1～1.5m。桥基础钻孔灌注桩,桩基总长1376深延米。本桥位于R=350m圆曲线上,桥上线路坡度为15‰、10‰。

地质资料:由上至下依次为淤泥质粉质黏土(厚3.2m)、粉质黏土(厚10.5-22.1m)、风化泥岩(厚6.0-11.0m)、泥岩(厚3.0-12.0m)。

二、桩基施工工艺

本桥基础设计为钻孔桩基础,桩长30.0m～40.0m。根据桩基地质条件,本桥钻孔桩施工采用冲击钻成孔。桩身混凝土采用泥浆护壁导管法灌注方法施工。

(一)钻孔桩施工准备。钻孔场地场地平整,遇软土采用换填法处理;在水中,用筑岛法施工。泥浆池和沉淀池设在对应桥墩位附近处,钻碴抽到岸上沉淀池。钻孔桩施工前应设置坚实不漏水的护筒,先对桩位进行复核。护筒就位后,发现偏差立即纠正。护筒埋置在较密实的土层至少50cm。

(二)冲击成孔。根据地质情况选择相应的钻头进行施工,钻头中心对准桩孔中心,偏差不大于5cm。进行正常冲击。冲击成孔排渣换浆。

(三)清孔。钻至设计深度后,进行孔底清理,达到要求后停止清水灌注。

(四)终孔验收。钻至设计标高后,停止进尺,提钻,用检孔器对桩孔进行孔深、孔径的检测,同时对孔位、孔壁状况及垂直度等项目做质量检验,并按规范要求填写成孔记录表。检测过程中发现缩孔或钻孔偏斜时,应仔细查明原因,采取防范措施杜绝其再次发生。

(五)钢筋笼的制作。检孔完成后,及时下钢筋笼,钢筋的制作根据设计要求,吊运设备能力而定,本桥桩基钢筋笼长度大于18m时分节吊入。

钢筋笼加工时严格按设计要求进行并符合施工规范的规定。主筋接头采用闪光对接焊,对接时互相错开。箍筋圆顺,间距符合设计及规范要求。

(六)桩基混凝土的灌注。

1.导管的配制与安装。导管采用壁厚5mm的无缝钢管制作,导管之间采用法兰扣连接。导管内径为300mm,标准节长为3.0m,底节长为4.0cm,漏斗下配一节0.5米,用以满足不同孔深的桩基施工。

2.混凝土的拌制及运输。钻孔桩混凝土按照水下混凝土的技术标准进行,由混凝土集中拌合站供应。拌制好的混凝土用混凝土运输车运送至现场,并由钻机配合进行灌注水下混凝土。

3.灌注水下混凝土。灌注水下混凝土是钻孔桩的关键工序之一,其质量的优劣直接影响到桩基的质量,所以施工中要引起足够的重视,以确保桩基的质量。

砼塌落度应采用18～22cm,并保证具有良好的和易性,不产生离析、分层及泌水。

在桩基施工的整个施工过程中,每一个工序均应做好各项质量记录;记录表格采用业主规定的表格。

(七)破桩头。为保证水下混凝土的质量,在灌注过程中实际灌注高度要比设计灌注高度高100cm以上,在桩基混凝土强度合格后再将其凿除,待桩基检测合格后进行承台施工。

三、桩基施工要点

在每根钻孔桩开工之前,施技部根据设计图纸和地质勘察提供的钻孔桩地质资料,制定每根桩的施工方案,避免现场凭感觉盲目施工。

施工中应当注意:

1.一旦发现严重缩孔、塌孔现象,护筒必须及时跟进、超前插打。

2.卡钻、掉钻、斜钻事故发生后必须及时处理,科学处理,不得野蛮施工,否则会造成断桩、补桩的严重后果。

四、施工中常出现的问题和处理办法

元山2号大桥地质条件复杂,地下许多情况难以预料,施工中故障时有发生,虽然排除了不少故障,但是研究和寻求对策时花费了不少时间和精力。施工中常出现的故障有:

1.塌孔。在钻进初期,经常出现塌孔现象。在钻进过程中要注意观察钻机钻杆或钢丝绳的异常情况,有问题先提高钻头,然后再用测量绳测量孔深。如果有塌孔现象:轻微塌孔,则需向孔内投放粘土,保持孔内泥浆比重大于1.3,并保持孔内水头;严重塌孔,则需及时跟进护筒,回填数米深粘土、片石和适量水泥,重新钻进。

2.斜钻。由于元山2号大桥所遇岩面部分为倾斜岩面,存在斜钻现象。造成后果是钻孔桩垂直度超标,下放钢筋笼困难。解决的办法:(1)护筒插打至岩面以上1m,回填粘土和少量片石,高于护筒底口1-2m,然后使用冲击钻机反复冲砸,护好护筒底口至岩面的这段孔壁,砸平倾斜岩面。(2)如发现斜钻情况时已终孔,则要在需处理的那段回填粘土和少量片石,钻机重新对中,调整钢丝绳位置,重新钻孔,直至孔底设计标高。

3.掉钻。掉钻的情况有以下几种:

(1)冲击钻机因塌孔埋钻后提钻头时用力过猛,钢丝绳破断,引起的掉钻;(2)冲击钻机冲程过大,钻头穿过薄的岩层,斜着甩出护筒。

第一种情况在清除钻头上的土层后,潜水员下水拴好钢丝绳,用千斤顶将钻头拉出。第二种情况则要将护筒拔出少许,再栓钢丝绳拉出钻头。

五、结论及建议

通过元山2号大桥钻孔桩的施工,有以下几点粗浅的思考和认识:

1.关于钢护筒的应用问题。钢护筒在本桥钻孔桩施工中起了至关重要的作用,孔壁卵石层渗透性强、漏浆严重。采取钢护筒跟进的措施,保证了桩周围的土层不受破坏,正常钻进容易成孔。

2.关于地质钻探资料的问题。地质钻探资料是确定钻孔桩施工的根本依据。但是由于桩的地质钻探孔仅钻桩位上的一个点,它所得的结论只能代表那一点的情况,而不是整个桩内的土层分布情况。施工中不能仅依靠地质柱状图和地质剖面图,要多分析已钻孔的实际情况,参考地质资料摸索着施工。

3.桩基混凝土灌注问题。导管法灌注水下混凝土,具有能向水深处迅速灌注大量混凝土、不用排水、不需专门养护、作业设备简单的优点。控制好终孔验收至混凝土浇灌之间的间隔时间,在膨胀土地区关系到成桩质量,建议间隔时间≤3h。

4.关于水下混凝土和易性的问题。水下混凝土和易性不好,造成混凝土灌注困难,甚至断桩。在混凝土灌注前要检测混凝土的坍落度,坍落度要在18-22cm之间。

5.导管埋置深度。在桩基施工中,及时检测导管埋置深度,做好记录。导管埋置深度控制不得小于1.0m,也不得大于3.0m。

6.桩基预留破桩头高度。水下混凝土灌注高出桩顶高程1.0m,在施工中控制首盘混凝土的坍落度,否则混凝土的高度在灌注时不易控制,导致桩头过高或过低。