橋梁砂層+砂巖地質(zhì)鉆孔灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制解析

1、    橋梁砂層+砂巖地質(zhì)鉆孔灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制解析    摘要：橋梁施工中鉆孔灌注樁施工受地質(zhì)條件影響大，為保證施工質(zhì)量，必須制定好適合現(xiàn)場地質(zhì)條件的施工方案和設(shè)備選型，加強(qiáng)施工過程控制，保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量達(dá)到要求。特別是高鐵設(shè)計中以橋代路的大背景下，橋隧比例大約占據(jù)線路總長的80%95%，長大橋梁的設(shè)計、施工、運(yùn)營優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)。為提高橋梁樁基效率、降低施工成本、減少環(huán)境污染，旋挖鉆孔灌注施工工藝已經(jīng)得到普及。旋挖鉆機(jī)以其安裝簡單，鉆頭拆卸方便，機(jī)械化程度高，成孔速度快、對環(huán)境影響小是旋挖鉆施工的最大特點(diǎn)。但在砂層地質(zhì)及地下水豐富地段施工難

2、度大，就非常容易造成塌孔；硬質(zhì)巖層地質(zhì)施工效率低，對鉆頭磨損嚴(yán)重，施工成本高。關(guān)鍵詞：旋挖鉆；護(hù)筒跟進(jìn)；鉆孔灌注樁；質(zhì)量控制1橋梁鉆孔灌注樁的施工特點(diǎn)橋梁鉆孔灌注樁施工經(jīng)常會遇到因地質(zhì)條件復(fù)雜引起的施工困難、質(zhì)量不容易保證等問題，如地質(zhì)不穩(wěn)定、流動性大、涌水嚴(yán)重等。為了避免不良地質(zhì)環(huán)境對鐵路橋梁建設(shè)的影響，只能改變施工工藝，采用輔助措施來彌補(bǔ)地質(zhì)環(huán)境帶來的不足，如調(diào)整泥漿比重、改變造漿方法、選用合適的造漿材料、采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)等措施，從而提高橋梁樁基成樁質(zhì)量。鉆孔灌注樁施工根據(jù)不同的地質(zhì)環(huán)境情況、施工進(jìn)度要求、施工質(zhì)量要求，綜合比選采用合理的鉆孔工藝，而不同的鉆進(jìn)工藝將直接決定鉆機(jī)的設(shè)備選型。2

3、砂層+砂巖地質(zhì)鉆孔灌注樁施工技術(shù)太焦鐵路涅河特大橋（dk120+878.37），全橋420根鉆孔樁，橋址區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)區(qū)多，底層為素填土及堆積砂土；第四系全新統(tǒng)沖積層新黃土、粉土、粉質(zhì)黏土、黏土、粉砂、細(xì)砂、中砂；第四系上更新統(tǒng)坡沖積層粉土、粉質(zhì)黏土、粉砂，第三系上新統(tǒng)黏土、粉質(zhì)黏土、粉砂、細(xì)砂、中砂及膠結(jié)層，下伏三疊系中統(tǒng)二馬營組第二亞組砂巖，泥巖，泥質(zhì)砂巖。橋址區(qū)地下水位豐富，水位埋深0.7m4m。針對本橋地質(zhì)顯示3.8m10 m均為不同類別的砂層，砂層底部為砂巖地質(zhì)，地下水深度為3.5m。正式施工前，需選用不同的鉆孔工藝進(jìn)行方案比選，進(jìn)行試鉆施工。對于砂層地質(zhì)，常規(guī)鉆孔樁

4、護(hù)壁主要依靠泥漿與地下水壓力差在孔壁上形成泥皮，形成護(hù)壁的作用。優(yōu)先考慮沖擊鉆放工，能夠?qū)⒉糠謽缎就翑D壓到外部，對既有地層起到擠密加固作用，正循環(huán)造漿有利于泥漿護(hù)壁的形成。但沖擊鉆鉆進(jìn)施工進(jìn)度慢，對富水流砂層施工效率極低，相對而言，該設(shè)備更適用于堅硬巖層鉆孔施工。我們經(jīng)分析采用沖擊鉆鉆進(jìn)，因地層流砂層過厚，切地下水位高，成孔困難，清孔及灌注過程很容易產(chǎn)生塌孔，施工鉆進(jìn)速度慢，現(xiàn)場用電負(fù)荷大問題等諸多困難因素，綜合以上因素，采用旋挖鉆施工成孔。但如采用常規(guī)方法旋挖鉆很難成孔，只能通過加長護(hù)筒以作護(hù)壁的方法。我部經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，首先采用旋挖鉆，干作業(yè)鉆進(jìn)。針對流砂層地質(zhì)，采用長護(hù)筒埋深4m，造泥漿濕作

5、業(yè)施工鉆孔，鉆進(jìn)到6m時塌孔，回填后采用打拔機(jī)振沉6m再接長6m長護(hù)筒穿透砂層，使長護(hù)筒鑲嵌泥質(zhì)砂巖下30cm，阻斷砂巖上地下水回流攜帶流沙進(jìn)入孔內(nèi)，割斷高出地面1m部分，干作業(yè)成孔。由于部份樁基砂層下砂巖存在膠結(jié)層及斜巖情況，且砂巖強(qiáng)度高（800kpa），護(hù)筒很難鑲嵌進(jìn)砂巖，達(dá)到完全隔斷地下水的效果，造成干作業(yè)成孔后由護(hù)筒底部向孔內(nèi)回流大量泥沙，現(xiàn)場改用振沉12m長護(hù)筒鑲嵌到泥質(zhì)砂巖，造漿濕作業(yè)成孔。水下灌注混凝土后因護(hù)筒埋深過深采用吊車配合打拔機(jī)拔出鋼護(hù)筒。3旋挖鉆施工砂層、砂巖地質(zhì)鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工重點(diǎn)3.1旋挖鉆孔施工技術(shù)要點(diǎn)樁孔施工流程：測量放樣、埋置護(hù)筒、長護(hù)筒振動下沉、制備泥漿

6、、開鉆制孔等。正式施工前需對施工場地進(jìn)行清理和平整，確保施工場地的穩(wěn)定性和空曠，不影響施工過程中設(shè)備的正常作業(yè)。樁位的測量放樣工序中，要嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙及現(xiàn)場實(shí)際情況確定樁位點(diǎn)，在不影響設(shè)備作業(yè)前提下確保護(hù)樁不被損壞；埋置護(hù)筒時，護(hù)筒中心偏移<5cm，傾斜度<1%，規(guī)格是內(nèi)徑>樁徑的0.20.4m，依據(jù)設(shè)計砂巖頂面標(biāo)高與地面標(biāo)高的高差增加1m，確定護(hù)筒長度；采用打拔機(jī)振動下沉護(hù)筒；制備泥漿時，對于特殊地質(zhì)情況結(jié)合實(shí)際合理調(diào)整加大泥漿比重到1.3，使泥漿適用于砂層與砂巖不同地質(zhì)；開始鉆孔前認(rèn)真檢查鉆機(jī)鉆頭位置，確認(rèn)與樁中心處于一條豎直線上，允許偏差<20mm；正式開鉆時采

7、用低速鉆進(jìn)，結(jié)合實(shí)際土壤地質(zhì)情況選擇合理鉆進(jìn)方式和鉆速，鉆進(jìn)到護(hù)筒底部時，需適當(dāng)減速，還應(yīng)適當(dāng)增大泥漿比重。鉆孔深度達(dá)到設(shè)定數(shù)值時，提離鉆頭510cm勻速轉(zhuǎn)動，使泥漿無渣滓后停止鉆機(jī)，檢查鉆孔。3.2鋼筋籠制作安裝技術(shù)要點(diǎn)鋼筋籠的制作過程嚴(yán)格按照鐵路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)定的鋼筋籠制備誤差進(jìn)行，在廠區(qū)集中加工。吊筋焊接前，需反復(fù)檢查吊筋長度是否需求，核查鋼筋籠中心和樁中心偏差是否小于20mm，確保骨架頂端高度偏差在±20mm內(nèi)。為避免鋼筋籠損壞孔壁，在四周每2m設(shè)置墊塊四個墊塊來緩解鋼筋籠對孔壁的損壞程度及使鋼筋籠保護(hù)層更勻稱。3.3成孔后清空鉆孔樁清空作為鉆孔灌注樁質(zhì)量控制關(guān)鍵控

8、制項(xiàng)作用要嚴(yán)格控制，因地質(zhì)原因，砂層與砂巖之間通常有膠結(jié)層，當(dāng)跟進(jìn)長護(hù)筒穿透砂層很難穿透膠結(jié)層，造漿施工對于保證砂巖頂部膠結(jié)層成孔起到至關(guān)重要的作用，但灌注樁基前需按規(guī)范將泥漿比重降到1.1以內(nèi)，保證灌注順利進(jìn)行。3.4水下混凝土灌注施工技術(shù)要點(diǎn)為充分保障成樁的質(zhì)量，在進(jìn)行水下混凝土灌注施工時，需先對導(dǎo)管開展承載壓力和接頭抗拉力的水下試驗(yàn)，保證選用的200300mm的鋼導(dǎo)管符合技術(shù)要求，牢固、可靠性達(dá)標(biāo)。實(shí)際混凝土灌注過程中，要嚴(yán)格控制鉆孔底與導(dǎo)管底距離（3040cm），導(dǎo)管埋設(shè)深度為26m，并實(shí)時用測繩進(jìn)行混凝土面深度測量，確保及時、精準(zhǔn)地修正導(dǎo)管的埋設(shè)深度。此外，當(dāng)灌注高度快要達(dá)到設(shè)計標(biāo)高

9、時，為防止導(dǎo)管內(nèi)外壓差太小引起混凝土上升艱難，實(shí)際施工中可通過向孔內(nèi)加水進(jìn)行泥漿稀釋，排除多余沉淀泥漿等方法來保證混凝土灌注施工的正常作業(yè)。4砂層+砂巖地質(zhì)長護(hù)筒跟進(jìn)，旋挖鉆成孔，過程常見問題、原因及控制措施4.1長護(hù)筒跟進(jìn)施工時要密切灌注護(hù)筒垂直度，及時矯正。1）成孔后孔內(nèi)沉渣明顯，且使用旋挖鉆不能清除，說明長護(hù)筒振動下沉?xí)r底部未能完全穿透砂層，達(dá)到膠結(jié)層及巖層；未被鋼護(hù)筒保護(hù)處，砂層塌入孔內(nèi)，需及時進(jìn)行護(hù)筒跟進(jìn)，使護(hù)筒底部嵌入膠結(jié)層，封閉砂層。2）為確保樁頭混凝土的灌注質(zhì)量，混凝土灌注高度控制應(yīng)考慮護(hù)筒鋼材體積，鉆孔過程中護(hù)筒背后流砂外流形成的脫空，拔除護(hù)筒后必然導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生大量沉落，在

10、灌筑樁基混凝土?xí)r必須計算準(zhǔn)確，使護(hù)筒拔除后混凝土超過設(shè)計值1m左右。3）混凝土灌注完成后，鋼護(hù)筒拔除應(yīng)緩慢進(jìn)行，保證樁身混凝土完整。4.2鋼筋籠上浮原因1）鋼筋籠初置位置不合適；2）混凝土流動性太小且導(dǎo)管埋設(shè)太深造成混凝土將鋼筋籠頂托；3）導(dǎo)管上提太猛，造成混凝土沉降太快，產(chǎn)生瞬間反沖力使得鋼筋籠上?。?）鋼筋籠質(zhì)量差且吊裝不合理引發(fā)變形等。結(jié)合分析原因，采取相應(yīng)的質(zhì)量控制措施：嚴(yán)格保證鋼筋籠放置初始位置無偏差且與孔牢固固定；為控制混凝土注入鋼筋籠時的流動性，可以適當(dāng)增添緩凝劑或降低混凝土澆灌周期；對于反沖力引起的上浮，需認(rèn)真計算導(dǎo)管埋設(shè)深度及混凝土面高，結(jié)合實(shí)際情況實(shí)時控制混凝土澆灌，提升導(dǎo)管時要緩慢進(jìn)行。對于鋼筋籠的制備精度要嚴(yán)格把控，安放鋼筋籠時要嚴(yán)格控制豎向垂直度，偏差控制在允許范圍內(nèi)才可進(jìn)行吊放。結(jié)束語：在鐵路橋梁施工過程中，上部厚覆砂層，下部為砂巖地質(zhì)的鉆孔灌注樁施工，使用旋挖鉆鉆孔，長護(hù)筒跟進(jìn)，拔除護(hù)筒的工程實(shí)踐中，有效的防止砂層塌孔帶來的