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1、沖擊鉆鉆孔灌注樁施工工藝及病害的處理隨著公路橋梁和高層建筑在我國的飛速發展，我國的鉆孔灌注樁技術也得到了長足發展，積累了豐富的施工經驗，但復雜地質條件下的沖擊鉆鉆孔灌注樁及病害的處理還是一大難題，下面通過泉頭大橋及黑河子中橋的樁基礎施工經驗，介紹一下沖擊鉆鉆孔灌注樁施工工藝及斷樁和樁身夾泥的處理措施。僅供參考。 1工程概況泉頭大橋位于國道102線k900+734公里處，為820米大橋，下部結構采用摩擦灌注樁，共有樁27根，其中墩樁21根，臺樁6根，樁徑1.2米，墩樁長19米，臺樁長14米。黑河子中橋距泉頭大橋2km,地質情況基本相同。2工程地質情況及機具的選擇2.1橋址處主要地址情況：表層為62、.58.1米左右的白色砂巖，堅硬；中層為細砂亞粘土互層，硬塑狀態，細砂為灰色，稍松狀態，每層厚3040公分總厚6米左右，此細砂亞粘土互層在鉆孔施工的干擾下易液化、出現涌砂現象、導致坍孔；樁底落在紅色泥巖上。整體地質條件比較復雜、特殊，表層和底層堅硬、中層稍松易液化。2.2機具的選擇：施工前對機具進行了選擇，循環鉆鉆進速度快、成孔好、清孔干凈，但怕硬巖層及孤石、卵石；沖擊鉆適用廣泛，但速度慢、成孔質量不高。經現場進行兩種機具的比較，循環鉆48小時只鉆進1.5米，而沖擊鉆48小時只鉆進3.4米，雖然，中層易采用循環鉆，但更換機具耗時過多，決定在保證沖擊鉆工藝和泥漿質量的基礎上采用4臺30型沖擊鉆同3、時施工。3沖擊鉆鉆孔灌注樁施工工藝鉆孔灌注樁的施工順序為：初步放樣筑島恢復定線護筒埋設鉆孔成孔檢測清孔下鋼筋籠下導管砼澆注破樁頭成樁檢測。3.1初步放樣：施工前先排水、修路、清除樁基位置的雜草和淤泥，換填山皮土并刮平壓實，使施工機具順利進出，能保證鉆機在施工中平穩，然后根據設計提供的導線點（經導線復測閉合后）及水準點用光電全站儀及水準儀定位，橋墩中線在橋軸線方向上的位置中誤差不應大于15cm，成排成列放樣，放樣后用鋼尺校核。3.2筑島：場地為淺水時，采用草袋圍堰，普通土填充，筑島高出水面1.5cm為準。3.3護筒埋設，恢復定線：護筒埋設是重要一環，起到定位、導向，靠筒內水位和泥漿比重使孔內水壓4、大于外部水壓，防止塌孔，護筒內徑比樁經大200400mm，護筒高度宜高出地面0.3m或水面1.02.0m,護筒的埋設深度應根據設計要求或樁徑及水文地質情況確定，一般情況埋置深度宜為24m，有沖刷影響的河床，應沉入沖刷線以下不少于1.01.5m。泉頭大橋采用4m高護筒，1.6m，壁厚4mm，旱地及筑島處采用挖坑埋設法，護筒底部和四周所填粘質土必須分層夯實，護筒頂高出地面0.3m，埋設時位置要準確，護筒要豎直。護筒中心豎直線應與樁中心線重合，平面允許誤差50mm，豎直線傾斜不大于1，護筒頂部焊加強筋和吊耳，開出水口，鉆進過程中要經常檢查是否發生偏移和下沉，并及時糾正。3.4鉆孔：分沖擊鉆和正反循環5、鉆，應按設計資料繪制的地質剖面圖，選用適當的鉆孔和泥漿，泉頭大橋根據實際情況選用沖擊鉆。3.4.1泥漿的配制：為保證中層易液化坍塌砂質層的成孔質量和最終能將孔底清理干凈，對泥漿的比重與粘度制定了嚴格的指標，經過20余次的泥漿配比試驗，決定采用當地的膨潤土，泥漿配和比為 水：膨土：粘土：NaoH：CMC=1000：100：60：1.5：1.5。配制的泥漿比重為1.061.10；粘度1822Pa.s；含砂率0.30.5；PH值810，膠體率9598；靜切力1.11.3；失水率1315ml。泥漿的好壞是成孔質量的重要保證之一，由于配置了高質量的泥漿，在長期停鉆的情況下，沉積物很少，此外，優質的泥漿可6、使孔壁形成一層粘性好、密度大滲透性差的泥皮，這層泥皮可防止孔內泥漿外滲，大大減緩孔內水頭降低的速度，這也是使孔壁穩定的有效措施。3.4.2沖擊鉆鉆孔注意事項鉆機就位前，應對鉆孔前的各項準備工作進行檢查，包括主要機具設備的檢查和維修，鉆機就位后，應平穩，不得產生位移和沉陷，開孔的孔位必須準確。沖錐的鋼絲繩同鋼護筒中心位置偏差不大于2cm，升降錐頭時要平穩，不得碰撞護壁和孔壁。鉆孔作業必須連續，并作鉆孔施工記錄，經常對鉆孔泥漿進行檢測和試驗，不符合要求的隨時改正，注意補充新拌的好泥漿，在整個施工過程中，泥漿的損失較小，水頭始終保證在2m左右，有效地防止了孔壁坍塌，埋鉆頭的現象發生，確保了鉆孔樁的成7、孔質量和成孔速度。鉆進過程中，每進58尺檢查鉆孔直徑和豎直度，注意地層變化，在地層變化處撈取渣樣，判明后記入記錄表中并與地質剖面圖核對。根據實際地層變化采用相應的鉆進方式，在鉆至中層易液化砂層時，鉆進速度必須放慢，以確保成孔質量。沖擊鉆應用小徑鉆鉆到深度后，用大徑鉆擴孔，鉆管內的泥渣和泥漿經常倒出，在鉆孔排渣，提鉆頭除土或因故停鉆時，應保持孔內水頭和要求的泥漿指標。3.5成孔檢測、清孔3.5.1成孔檢測：成孔檢測一般包括孔的中心位置、傾斜度、鉆孔底標高、深度、直徑、護筒頂標高等。孔的中心位置應在100mm范圍內，孔徑設計樁徑，傾斜度小于1，孔深不小于設計規定。3.5.2清孔只有成孔檢測合格后才8、可清孔。清孔方法一般有換漿、抽漿、掏渣、空壓機噴射等。泉頭大橋采用空壓機噴射方法，采用高壓泵向孔底射漿，用水下填充導管進行空氣反循環清孔。噴射壓力適中（0.81Mpa），使孔底及邊角處的鉆渣也能隨之吸出，并注意射漿管必須插到孔底，射漿管的插入深度不到位就會引起噴射塌孔。清孔指標有孔內泥漿性能指標及沉淀厚度，實際工作中通常只測泥漿比重1.031.1，沉淀厚度30cm，即滿足清孔標準。鋼筋籠安放至設計標高后，如泥漿指標及沉淀厚度超出標準，應進行第二次清孔，直至達到標準。不能用加深鉆孔深度的方法代替清孔。3.6鋼筋籠的制造和安放3.6.1鋼筋籠的制造：為保證鋼筋籠安裝的垂直度和安裝效率，工地采取了平9、地整體胎膜長線法制造。每個鋼筋籠在胎膜上一次成形，創造出可觀的經濟效益。全橋施工中未發生因鋼筋籠彎曲而插不到設計標高的現象。鋼筋籠的制造除滿足設計要求外，在骨架處設置控制保護層厚度的墊塊，豎向間距為2m，橫向周圍不少于4處，并在骨架頂端設吊環。3.6.2鋼筋籠的安放：整個樁采用兩段鋼筋籠，在孔口進行單面邦條焊，接頭錯開1m。骨架下放時注意防止碰撞孔壁，放至孔內設計標高后將骨架吊環掛在孔口，并臨時與護筒口焊接牢固。3.7下導管、灌注機具的準備、砼的配制3.7.1下導管：泉頭大橋采用300mm鋼導管，使用前進行了水密、承壓和接頭抗拉等試驗。吊裝時導管應位于井孔中央，并應在灌注砼前進行升降試驗，應使10、位置居中，軸線順直，穩步沉放，防止卡掛鋼筋骨架和孔壁碰撞，導管下口到孔底的距離一般控制在2540cm之間。導管上口設置隔水貓頭鷹和儲料斗，儲料斗口中蓋鋼扳，掛細鋼絲，灌注時用吊車吊出。3.7.2灌注機具的準備：25t吊車1臺；攪拌機3臺（滿足灌注樁在砼初凝時間內完成）；導管、儲料斗、吊斗2個；1噸翻3臺；備用水泵以及吸泥機，高壓射水管等設備。為保持孔內水壓和及時處理灌注故障，備用發電機2臺。3.7.3砼的配制水泥，中砂，石子分別送權威機構檢測合格后，由權威機構作出配合比。C25水下砼的配合比為水泥：中砂：石子：水=1：1.91：2.21：0.54，坍落度為180220mm，施工中根據砂石含量將11、設計配合比換算成施工配合比。水泥采用普通硅酸鹽42.5水泥，初凝時間大于2.5h；碎石采用1020mm，1631.5mm各占一半，級配良好；砂子選用優質河砂。砼配制后要有良好的和易性，運輸和灌注過程中無顯著離析、泌水現象，保持足夠的流動性。為保證灌注的順利，坍落度盡量采取上限。3.8灌注水下砼及應注意事項3.8.1灌注水下砼是鉆孔樁施工的重要工序，必須經過成孔質量檢測和清孔檢測（包括泥漿指標和沉淀厚度檢測等）合格后，方可進行灌注工作，如沉淀量超標，應再次清孔，但應注意孔壁的穩定，防止塌孔。灌注的時間控制在初凝時間內2.5h。3.8.2首批砼的數量必須保證導管初次埋深1m和填充導管底部的需要。泉12、頭大橋每樁首批砼數量1.8立方米加吊斗0.6立方米共2.4立方米，保證了初次埋深1.5m，首批砼拌和物下落后，砼應連續灌注，在灌注過程中，導管的埋置深度宜控制在26m。3.8.3砼拌和物運至灌注地點時，應檢查均勻性和坍落度等，如不符合要求，應進行第二次拌和，二次拌和達不到要求，不能使用。3.8.4首批砼灌入孔底后，立即測探孔內砼面高度，計算出導管內埋置深度，如符合要求即可正常灌注，如發現導管大量進水，表現出現事故，按應急方法處理。3.8.5灌注開始后，應緊湊、連續地進行，嚴禁中途停工。在灌注過程中，要防止砼拌和物從漏斗處掉入孔中，使泥漿內含有水泥而變稠凝結，而使測深不準確。灌注過程中應注意觀察13、管內砼下降和孔內水位升降情況，及時測量孔內砼面高度，正確指揮導管的提升和拆除。3.8.6導管提升時應保持軸線豎直和位置居中，逐步提升，如導管法蘭卡鋼筋骨架，可移動導管，使其脫開鋼筋骨架后，移到鉆孔中心。3.8.7當導管提升到法蘭接頭露出孔口以上有一定高度，可拆除1節和2節導管，（視每節導管和工作平臺距孔口高度而定）。此時，暫停灌注，先取走漏斗，重新卡牢井口的導管，然后松開導管的接頭螺栓，同時將起吊導管用的釣鉤掛上待拆的導管上端的吊環，待螺栓全部拆除后，吊起待拆的導管，徐徐放在地上，然后將漏斗重新插入井口導管內，校好位置，繼續灌注。3.8.8拆除導管動作要快，時間一般不宜超過15分鐘，要防止螺栓14、橡膠墊和工具等掉入孔中，并注意安全。已拆下的管節要立即沖洗干凈，堆放整齊。3.8.9在灌注過程中，當導管內砼不滿含有空氣時，后續砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和導管，以免在導管內形成高壓氣囊，擠出管節間的橡皮墊，而使導管漏水。3.8.10當砼面升到鋼筋骨架下端時，為防止鋼筋骨架被砼頂托上升，可采取以下措施：盡量縮短砼總的灌注時間，防止頂層砼進入鋼筋骨架時，砼的流動性過小。當砼面接近和初進入鋼筋骨架時（1m左右），應保持較深埋管，并徐徐灌入，以減小砼從導管底口出來后向上的沖擊力，當孔內砼面進入鋼筋骨架底口4m以上時，適當提高導管，減少導管埋置深度（不得小于1m），以增加骨架在導管底口以下的埋15、置深度，從而增加砼對鋼筋骨架的握裹力。導管提升到高于骨架底部2m以上，即可恢復灌注速度。3.8.11在灌注過程中，應防止污染環境和河流。3.8.12為確保樁頂質量，在樁頂設計標高以上灌一定高度，可按孔深，成孔方法，清孔方法查定。一般為0.51m，深樁為1m。3.8.13處于地面及樁頂以上的井口整體式鋼性護筒，應在灌注完后立即拔出，處于地面以下護筒，需待砼抗壓強度達到5Mpa后方可拆除。3.8.14在灌注將近結束時，由于導管內砼柱高度減小，超壓力降低，而導管處的泥漿及所含渣土稠度增加，比重增大，如出現砼頂升困難時，可在孔內加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀物，使灌注順利進行。在拔出最后一段長導管時，拔16、管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導管，形成泥心。3.8.15在灌樁時，每根樁應做3組試塊，施工單位二組，監理一組，強度測試后，如不合格，要及時提出報告補救處理。3.8.16有關砼灌注情況，各灌注時間，砼面的深度，導管埋深，導管拆除及發生的異常現象應由專人進行記錄。3.9破樁頭：由人工或汽鎬、電鎬進行，直至設計高程，要保持鋼筋的完整，樁頂基本平整、干凈。3.10成樁檢測砼強度達到70后可做樁基無破損檢測，用基樁動測儀和手提電腦，傳感器用橡皮泥粘在樁頂（破樁頭后樁頂清理干凈），用大錘在樁頂砸5下，在電腦中顯示聲波圖象，如振幅出現異常，說明有問題。4 二次灌注樁病害的處理由于操作失誤和經驗不足，17、黑河子中橋灌注樁共發生2次病害，如下：4.1 13臺樁在灌注3.3m砼后，由于砼過干，提升導管劇烈，造成導管下口變形，灌注砼不能繼續，3小時后宣布為斷樁。當時進行了3種方案的比較：用大于 1.2m沖擊鉆硬沖，但中層易液化、塌孔，不宜采用。在孔內填入毛石，用1.2m沖擊鉆沖孔，將鋼筋籠及樁底砼砸入樁四壁及樁底。用挖掘機挖出樁底砼，但必須做好強排水措施，后下1.2m水泥砼管，豎直疊起，砼管四周分層填筑砂礫粘土并夯實，在砼管中下鋼筋籠，灌注砼。最后考慮13臺樁比較淺（14m），而且中層細砂亞粘土互層，極易液化出現涌砂，塌孔現象，不宜采用前二種方案，決定采用第三種方案處理，后圓滿解決。4.232樁在成18、樁檢測時發現在9.5m處有樁身夾泥病害，傳統的方法是將缺陷樁鑿除再重新澆注，既費時又費力，而且造價昂貴。最后決定采用高壓噴射注漿法，施工過程如下：4.2.樁身缺陷處理在樁頂布設3個鉆芯孔，鉆孔取芯至缺陷部分以下50cm，仔細分析缺陷處芯樣，查明了缺陷位置和范圍。將注漿管通過鉆孔設置到夾泥區，用泵壓大于20Mpa的高壓水流對缺陷段自下而上進行切割噴射，噴射時噴管提升速度為10cmmin，旋進速度為20轉/min，噴射處理長度上下各延長50cm，一孔進行切割而另一孔有水溢出時可認定病害區已打通，可換另外二孔，直至3個孔全部打通。鉆孔之間連通后，壓入清水利用水循環將廢渣排出樁身，當出水口的水由濁變清時，再換其它孔輪流處理，直至所有的孔水流都為清水時，清渣工作結束。5結論沖擊鉆鉆孔灌注樁是近年來橋梁建設中采用的基本方法之一，怎么掌握好沖擊鉆鉆孔灌注樁的施工工藝及病害的處理也是難題之一。總之，采用正確的沖擊鉆鉆孔工藝和配制高質量的泥漿是保證成孔的關鍵，采用正確灌注水下砼方法可有效地防止灌注樁病害的發生。另外，本文介紹的兩種處理灌注樁病害的方法均取得了成功，受到了權威部門的肯定，不失為處理斷樁和樁身夾泥兩種病害的優秀方法。