淤泥地質(zhì)中橋梁深樁基礎(chǔ)的施工

1、淤泥地質(zhì)中橋梁深樁基礎(chǔ)的施工摘要：橋梁樁基的施工受地質(zhì)條件的影響較大，其施工的難易程度主要取決于 地質(zhì)狀況，而在施工中遇到特殊地質(zhì)施工技術(shù)要求更高。本文結(jié)合作者在廣東省 珠海市鶴洲至高欄港高速公路橋梁樁基施工實(shí)際，對(duì)深厚淤泥層這一特殊地質(zhì)條 件下的橋梁樁基施工難點(diǎn)和施工方法進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：淤泥地質(zhì)；橋梁；深樁基礎(chǔ)；施工技術(shù)本工程所在地為珠海市金灣區(qū)，珠海有百島之城之稱，本區(qū)域多為后期填海 造地，將就近島嶼連接在一起，淤泥層厚達(dá)幾十米，且存在大量孤石和斜巖，這 對(duì)橋梁樁基的施工造成了相當(dāng)大的難度?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件做好技術(shù)細(xì) 節(jié)，才能確保施工的安全質(zhì)量和成本控制，才能滿足設(shè)計(jì)的要求和進(jìn)度

2、計(jì)劃。1厚淤泥地質(zhì)條件下影響樁基施工的因素分析1.1機(jī)械設(shè)備就位難本項(xiàng)目最初擬采用旋挖鉆施工，后經(jīng)試樁發(fā)現(xiàn)地下地質(zhì)條件復(fù)雜，孤石大且 分布密度高，入巖石后巖層硬等導(dǎo)致無法正常鉆進(jìn)，改為正反循環(huán)沖擊鉆施工。 鉆機(jī)就位難是淤泥地質(zhì)樁基施工中的常見問題之一，由于淤泥層地質(zhì)流塑性高， 且極易形成沉降，機(jī)械設(shè)備就位和穩(wěn)定性相當(dāng)難以控制。1.2混凝土超方嚴(yán)重由于淤泥具有強(qiáng)度低，高壓縮性以及高孔隙等特點(diǎn)，容易擾動(dòng)和流動(dòng)變形的 特點(diǎn)，使其施工性能非常差，尤其是對(duì)于樁基的施工是非常不利的。在樁基的施 工過程中，存在著許多不確定的因素，容易出現(xiàn)問題。比如，最常見的就是混凝 土擴(kuò)孔的問題。這主要是由于在混凝土澆筑的

3、過程中，深水下混凝土的壓力比較 大，會(huì)導(dǎo)致混凝土向外擴(kuò)，部分混凝土被擠入淤泥內(nèi)，使得混凝土充盈的系數(shù)變 大，不僅導(dǎo)致擴(kuò)孔問題，還使混凝土超方，增加工程的成本。1.3鉆進(jìn)過程控制難由于淤泥地質(zhì)的承載力較低，本工程采用的沖擊鉆機(jī)自重約8t，鉆頭約5-6 噸重，淤泥無法承受，鉆進(jìn)控制比較困難。淤淤泥地質(zhì)條件下樁基施工過程中， 機(jī)械自重及鉆頭沖擊過程中，淤泥層處于活動(dòng)狀態(tài)，孔壁受其影響極易坍塌。于 鉆進(jìn)過程中因鉆機(jī)晃動(dòng)擾動(dòng)淤泥層，引起淤泥層流動(dòng)，鉆機(jī)出現(xiàn)不均勻沉降，鉆 桿垂直度出現(xiàn)偏差，從而導(dǎo)致孔位偏差和樁位傾斜，孔壁側(cè)壓力不均勻，也會(huì)導(dǎo) 致塌孔、縮徑等現(xiàn)象發(fā)生。1.4鋼筋籠下放難由于厚淤泥的地質(zhì)條件

4、，使一般配套的樁長(zhǎng)和鋼筋籠都相對(duì)較長(zhǎng)，紅旗三號(hào) 特大橋最深樁長(zhǎng)達(dá)到80余米，這就需要把鋼筋籠進(jìn)行分節(jié)制作，每節(jié)標(biāo)準(zhǔn)鋼精 籠長(zhǎng)度為12米，灌注一根長(zhǎng)樁接頭就有5個(gè)之多，接頭采用直螺紋套筒連接， 且不在一個(gè)平面，每個(gè)截面的主筋接頭為36個(gè)，每個(gè)接頭要在汽車吊協(xié)助下人 工采用扭力扳手扭緊，在套筒套絲、鋼筋對(duì)正等都正常的情況下，沒扭好一個(gè)接 頭在3分鐘左右，完成一節(jié)鋼筋籠的接頭連接耗時(shí)大約2-2.5個(gè)小時(shí)，但實(shí)際操 作過程中會(huì)出現(xiàn)鋼筋籠垂直度無法保證，鋼筋對(duì)不上等種種現(xiàn)象，導(dǎo)致接頭連接 工效大大降低，接頭耽誤時(shí)間長(zhǎng)，孔壁容易出現(xiàn)坍塌等情況，坍塌后又無法順利 安裝鋼筋籠，由此造成了惡性循環(huán)，最長(zhǎng)的鋼筋籠

5、下方安裝持續(xù)時(shí)間超過了 24 個(gè)小時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工人叫苦連天。1.5二次清孔達(dá)到效果差紅旗三號(hào)特大橋的地質(zhì)層主要為素填土+厚淤泥層+粉砂土+強(qiáng)風(fēng)化花崗巖+弱 風(fēng)化微風(fēng)化花崗巖，淤泥層受外界荷載很容易出現(xiàn)塌孔收縮現(xiàn)象，再加上鋼筋籠 下放需要很長(zhǎng)時(shí)間，泥漿已基本沉淀失去護(hù)壁排渣作用，粉砂層導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿含 砂率劇增，二次清孔量很大，這在很大程度上也影響了樁基施工的質(zhì)量。2淤泥地質(zhì)條件下橋梁深樁基礎(chǔ)施工技術(shù)2.1平整場(chǎng)地整個(gè)橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)的表層大都是素填土和淤泥層，必須修建施工便道和平臺(tái) 才能施工。珠海環(huán)保形勢(shì)也比較嚴(yán)峻，禁止使用石灰、水泥等對(duì)土質(zhì)進(jìn)行改良， 且全線4公里多的主線便道加上大林互通的便道，戰(zhàn)線長(zhǎng)

6、導(dǎo)致使用鋼便橋的成本 耗費(fèi)巨大。最后本工程采用回填石渣、建筑垃圾等，平整后夯填密實(shí)的方法搭設(shè) 便道和施工平臺(tái)。2.2測(cè)量定位測(cè)量定位是確定孔位精度、鉆孔垂直度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由測(cè)量隊(duì)和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員 自檢，監(jiān)理人員復(fù)驗(yàn)的措施，將偏差嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)或規(guī)范允許的范圍內(nèi)。在測(cè) 量放線中，使用GPS測(cè)定樁位，樁位中心插一鋼筋，以樁心為圓點(diǎn)，半徑5米以 上范圍內(nèi)畫圈，在圈內(nèi)對(duì)稱四個(gè)點(diǎn)各打一根控制樁控制樁位中心，用砂漿固定控 制樁，拉出十字線，十字線中心與樁中心重合，在整個(gè)鉆進(jìn)過程中保證不碰撞四 個(gè)控制樁。2.3護(hù)筒的制作和埋設(shè)護(hù)筒的制作和埋設(shè)質(zhì)量直接關(guān)系到樁基施工的質(zhì)量，因此，必須重視起來。 淤泥地質(zhì)要適當(dāng)加長(zhǎng)

7、鋼護(hù)筒埋深，在鉆孔前，首先在樁位孔口埋設(shè)護(hù)筒，護(hù)筒的 作用是保證鉆機(jī)沿著樁位垂直方向順利工作，保護(hù)孔口，貯存泥漿，使泥漿液面 高出地下水位和保護(hù)孔頂上層不致因鉆頭反復(fù)上下升降、機(jī)身震動(dòng)而導(dǎo)致孔口坍 塌。護(hù)筒采用鋼護(hù)筒，護(hù)筒埋深為3m以上，用厚度15mm鋼板制作，其直徑比 樁孔直徑大200mm，上部開設(shè)2個(gè)溢漿孔。護(hù)筒埋置深度根據(jù)實(shí)際地點(diǎn)的地質(zhì)情 況而定，護(hù)筒宜高出地面0.3m。護(hù)筒一般采用挖坑埋設(shè)法，有時(shí)候現(xiàn)場(chǎng)也采用挖 機(jī)對(duì)稱靜壓埋設(shè)，埋設(shè)時(shí)護(hù)筒中心線應(yīng)與樁中心線重合，平面偏差控制在50mm 以內(nèi)，并保證護(hù)筒的豎直度，埋設(shè)好后在四周分層回填土渣或者澆筑部分混凝土， 保證護(hù)筒的垂直度。2.4泥漿

8、的制備泥漿制備是施工中的難點(diǎn)也是重點(diǎn)之一，鉆孔泥漿采用不分散、低固相、高 粘度的PHP泥漿。PHP泥漿的主要成分：膨潤(rùn)土、碳酸鈉、聚丙烯酰胺的水解物。 在開工前準(zhǔn)備數(shù)量充足、符合要求的泥漿。泥漿調(diào)制采用泥漿攪拌機(jī)攪拌，攪拌 時(shí)先將定量的清水加入攪拌機(jī)再投入適量膨潤(rùn)土和純堿并開動(dòng)機(jī)器攪拌。造漿過 程中要邊攪拌邊投入配料，投入配料攪拌均勻后再進(jìn)行二次投料循序投入配料。 嚴(yán)禁一次將全部用量的配料一次投入，給泥漿攪拌均勻造成困難。鉆孔時(shí)，泥漿 將孔內(nèi)不同土層中的空隙滲填密實(shí)，使孔內(nèi)滲水降低至最低，以保護(hù)筒內(nèi)穩(wěn)定的 水壓，同時(shí)，淤泥地層鉆進(jìn)時(shí)可以稍微調(diào)高泥漿比重，控制在1.2-1.3 g/cm3。在 鉆

9、進(jìn)過程中，對(duì)孔內(nèi)以及泥漿池出口處的泥漿進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)泥漿進(jìn) 行調(diào)整，增減水、膨潤(rùn)土以及外加劑的相對(duì)用量，直到新制泥漿達(dá)到性能標(biāo)準(zhǔn)。 為保證施工各階段的泥漿性能指標(biāo)，開鉆施工期間每1小時(shí)檢測(cè)一次，等泥漿性 能穩(wěn)定后每4小時(shí)檢測(cè)一次，并根據(jù)鉆進(jìn)過程中地層變化情況增加檢測(cè)頻率。在 鉆進(jìn)過程中，對(duì)孔內(nèi)以及泥漿池出口處的泥漿進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)泥漿進(jìn) 行調(diào)整，增減水、膨潤(rùn)土以及外加劑的相對(duì)用量，直到新制泥漿達(dá)到性能標(biāo)準(zhǔn)。 為保證施工各階段的泥漿性能指標(biāo)，開鉆施工期間每1小時(shí)檢測(cè)一次，等泥漿性 能穩(wěn)定后每4小時(shí)檢測(cè)一次，并根據(jù)鉆進(jìn)過程中地層變化情況增加檢測(cè)頻率。2.5鉆孔施工開始鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)低

10、錘密擊，錘高0.81m，在淤泥層的沖程不得超過0.8m， 24小時(shí)內(nèi)的進(jìn)尺不超過12米即每小時(shí)進(jìn)尺不得超過0.5m，不能因?yàn)橛倌嗟貙雍?鉆進(jìn)就盲目追求進(jìn)尺。而且進(jìn)入長(zhǎng)淤泥層后可以換為比設(shè)計(jì)孔徑小200mm的鉆 頭鉆進(jìn)，入巖面后改為設(shè)計(jì)樁徑錘頭鉆進(jìn)，檢孔發(fā)現(xiàn)若一直采用設(shè)計(jì)樁徑大小的 錘頭鉆進(jìn)，淤泥層的擴(kuò)孔系數(shù)最大達(dá)到30%，而采用小一號(hào)的錘頭則能控制擴(kuò)孔 系數(shù)在5%以內(nèi)。另外，為保證鉆孔傾斜度小于1%，鉆機(jī)外側(cè)也要加兩道斜撐， 與鉆機(jī)本身的兩道支撐一起形成四角對(duì)稱支撐。入巖后每鉆進(jìn)1m應(yīng)撈取渣樣分 析，以便四方驗(yàn)孔，遇到斜巖要提前備好與高于撈出渣樣硬度的花崗巖片石及時(shí) 回填。遇到大孤石情況要多配

11、備1-2個(gè)鉆頭，一個(gè)鉆頭的鉆牙磨損及時(shí)焊接新的， 備用鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，不得長(zhǎng)時(shí)間停下來等焊鉆牙（每焊接好一個(gè)鉆頭的所有鉆牙 大約需要5天左右），出現(xiàn)塌孔隱患。2.6清孔本工程清孔采用二次循環(huán)泥漿清孔。灌注樁成孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將泥漿泵 管下放至孔底，用泥漿泵將泥漿池中比重較小的泥漿壓入孔內(nèi)，形成自然循環(huán)， 首次清除孔內(nèi)沉渣。清孔后的泥漿指標(biāo)達(dá)到含砂率小于4%、比重1.17g/cm3左 右、孔底沉淀厚度小于30mm時(shí)，吊放鋼筋籠和導(dǎo)管。由于孔內(nèi)泥漿中懸浮的沉 渣在吊放鋼筋籠和沉放導(dǎo)管這段時(shí)間內(nèi)再次沉到樁孔底部，最終不能被混凝土沖 擊反起而成為永久性沉渣，從而影響樁基工程質(zhì)量。因此，在混凝土灌注前利

12、用 導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔。當(dāng)孔口返漿比重符合1.03-1.1g/cm3，含砂率小于2%以后， 應(yīng)立即進(jìn)行水下混凝土的灌注工作。若孔底沉渣達(dá)不到要求，可以采用在導(dǎo)管內(nèi) 下風(fēng)管的方法清理。2.7鋼筋籠和導(dǎo)管吊裝鋼筋籠在加工場(chǎng)集中采用數(shù)控滾籠機(jī)制作，以確保鋼筋籠的外徑尺寸和垂直 度；對(duì)于保護(hù)層則用半徑65mm的墊塊保證，布置方法為鋼筋籠縱向每隔2m布 置一個(gè)斷面，每斷面環(huán)向布置4-6塊，成梅花形安裝。鋼筋籠長(zhǎng)12m，采用吊車 一次吊裝。每孔每節(jié)鋼筋籠準(zhǔn)確編號(hào)，按底籠-中間標(biāo)準(zhǔn)節(jié)-頂籠的順序依次運(yùn)送 到現(xiàn)場(chǎng)安裝，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的鋼筋籠要擺放在平整干燥堅(jiān)實(shí)的地面上，確保垂直度， 保證接頭的順利連接。澆注采用內(nèi)徑為

13、30cm壁厚為10mm的無縫鋼管導(dǎo)管，每 節(jié)長(zhǎng)23m，配備幾節(jié)0.51.0m的短管，短管位于導(dǎo)管最上端，連接為T型螺 紋的快速接頭，接頭用橡膠圈密封防水。吊放導(dǎo)管要順直、居中，導(dǎo)管下口應(yīng)比 孔底高0.30.5cm，以免沉渣堵塞管口。2.8灌注水下混凝土在具體的實(shí)踐中，灌注水下混凝土需要注意以下問題：淤混凝土灌注前，再 次檢查孔底沉渣度，如大于清孔要求，再次進(jìn)行清理。導(dǎo)管提前進(jìn)行試壓，在孔 外試拼導(dǎo)管進(jìn)行水密試驗(yàn)的水壓應(yīng)不小于孔內(nèi)水深1.3倍的壓力，亦不應(yīng)小于導(dǎo) 管壁和焊縫可能承受灌注混凝土?xí)r最大內(nèi)壓力的1.3倍。水密性試驗(yàn)方法是把拼 裝好的導(dǎo)管先灌滿水，兩端封閉，一端焊接出水管接頭，另一端焊接

14、進(jìn)水管接頭， 并與壓力泵出水管相接，啟動(dòng)壓力泵給導(dǎo)管注入壓力水，當(dāng)壓力泵的壓力表壓力 達(dá)到導(dǎo)管須承受的計(jì)算壓力時(shí)，穩(wěn)壓10分鐘并滾動(dòng)導(dǎo)管，接頭及接縫處不滲漏 即為合格。導(dǎo)管底節(jié)長(zhǎng)6m無接頭，其余節(jié)段為2m、3m，導(dǎo)管下放的長(zhǎng)度距孔 底0.30.4m為宜。儲(chǔ)料斗的容量應(yīng)使首批灌注下去的混凝土能滿足導(dǎo)管初次埋 深1m以上。灌注過程中，導(dǎo)管在任何時(shí)候都保持埋深大于2m但小于6m。為保 證質(zhì)量及灌注順利，混凝土坍落度控制在18-20cm。施工時(shí)，混凝土由攪拌站拌 合，混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸和澆筑，吊車抽拔導(dǎo)管。灌注中隨時(shí)測(cè)量混凝土面高度， 隨時(shí)做好記錄。灌注的樁頭比設(shè)計(jì)高0.5-1.0m，澆注過程中，將孔內(nèi)

15、溢出的泥漿 引流或用泥漿車運(yùn)輸至固定地點(diǎn)，待蒸發(fā)、晾干后運(yùn)走處理，防止污染周圍環(huán)境。3樁基作業(yè)中幾點(diǎn)注意的事項(xiàng)針對(duì)淤泥地質(zhì)，在進(jìn)行橋梁深樁基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）成孔質(zhì)量 控制是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。成孔的好壞直接關(guān)系到成樁質(zhì)量，尤其是成孔深度和清孔， 成孔深度不夠會(huì)造成灌注樁進(jìn)入不了持力層而導(dǎo)致承載力不夠，而清孔不徹底， 導(dǎo)致孔底充滿雜物而達(dá)不到承載要求，另外鉆機(jī)平臺(tái)的穩(wěn)定性也影響成孔質(zhì)量， 擴(kuò)孔系數(shù)過大會(huì)導(dǎo)致混凝土超方嚴(yán)重，成本增加；2）鋼筋籠的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接關(guān) 系到灌注樁是否具有足夠的承載力。尤其是鋼筋籠的吊裝，稍不注意就會(huì)造成塌 孔和鋼筋籠變形等現(xiàn)象，另外鋼筋籠制作不精細(xì)會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)接頭連接困難重重； 3）水下混凝土的灌注是樁質(zhì)量好壞的關(guān)鍵，水下灌注混凝土的施工工藝顯的尤 為重要。成孔后尤其是二次清孔后放置時(shí)間不得超過2個(gè)小時(shí)。珠海地區(qū)急陣雨、 聚雨情況每天幾乎都有發(fā)生，每次灌注時(shí)要備好雨布，在下雨時(shí)對(duì)料斗進(jìn)行覆蓋。 首批灌注混凝土數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管初次埋置深度和填充導(dǎo)管底部的需要，且要連 續(xù)進(jìn)行灌，淤泥層灌注過程中也導(dǎo)管埋深必須保證在4-6m，過淺容易出現(xiàn)質(zhì)量隱 患，過深壓力就大，孔壁周圍淤泥層受壓擴(kuò)大，容易造成超方。由于受地質(zhì)因素的影響，橋梁樁基在施工的過