橋梁大直徑超長(zhǎng)鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工

橋梁大直徑超長(zhǎng)鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工大直徑超長(zhǎng)樁與普通樁相比并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，但由于樁徑大、樁孔深，其施工難度要比普通樁大得多，所采用的機(jī)具設(shè)備、施工方法和施工工藝也不盡相同。本文針對(duì)大直徑超長(zhǎng)樁的特殊需求，提煉出了一些與普通樁不同的施工要點(diǎn)和注意事項(xiàng)以及質(zhì)量控制措施，希望為相關(guān)施工人員提供一點(diǎn)參考。刖言隨著近年跨海、跨江大橋建設(shè)數(shù)量的持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)大直徑超長(zhǎng)深水鉆孔灌注樁的施工技術(shù)提出了更高的要求。一般樁徑大于2.5m為大直徑樁，樁長(zhǎng)大于40m為超長(zhǎng)樁，大直徑超長(zhǎng)樁的護(hù)筒制作和設(shè)置、泥漿配制、成孔和灌注混凝土等，除應(yīng)符合普通樁的常規(guī)做法外，還要滿(mǎn)足一些特殊規(guī)定。鋼護(hù)筒大直徑深水護(hù)筒的內(nèi)徑除考慮鉆頭在筒內(nèi)的擺動(dòng)外，還要考慮振動(dòng)沉入時(shí)護(hù)筒允許傾斜（一般為深度的1%）造成護(hù)筒內(nèi)徑需要的擴(kuò)大值。鋼護(hù)筒的直徑和長(zhǎng)度越大，則其壁厚也應(yīng)厚一些，才能滿(mǎn)足施工時(shí)不變形的要求，壁厚尺寸的大小宜按剛度要求經(jīng)計(jì)算確定。如果鋼護(hù)筒較長(zhǎng)、直徑較大，則宜按近似的鋼管樁來(lái)設(shè)計(jì)，其壁厚為直徑的1/80?1/100；一般情況下，鋼護(hù)筒的徑厚比可為120?150,當(dāng)鋼管樁長(zhǎng)度大于10m,需要錘擊或振動(dòng)下沉?xí)r，則其徑厚比以不大于120為宜。鋼護(hù)筒制作加工時(shí)，其橢圓度應(yīng)小于d/100,且不大于30mm；直徑的允許偏差應(yīng)為±10mm；筒體端面的傾斜度最大允許偏差為3mm；縱軸線(xiàn)彎曲矢高應(yīng)不大于護(hù)筒長(zhǎng)的0.1%,且不大于30mm；鋼護(hù)筒對(duì)接時(shí)的錯(cuò)邊量應(yīng)不大于0.2倍鋼板厚度，且不大于4mm。在制作、運(yùn)輸時(shí)，每節(jié)鋼護(hù)筒上下口內(nèi)壁的徑向宜布置一組或多組單向臨時(shí)加勁撐架，撐架本身應(yīng)具有足夠的剛度。泥漿及其凈化大直徑鉆孔宜采用高性能優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿的配合比應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，要對(duì)樁孔的護(hù)壁能起到有效的、良好的作用，以及對(duì)樁身混凝土不會(huì)產(chǎn)生不利影響。高級(jí)泥漿中如果摻入聚丙烯酰胺(PHP)絮凝處理劑，雖然其摻入量很少(一般為泥漿量的0.0003%)，但所起的作用很大，PHP泥漿具有以下優(yōu)點(diǎn)：可變性好。配制合格的PHP泥漿呈嫩白色，由于黏度大，在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)呈果凍狀。泥漿從流動(dòng)到靜止時(shí)其黏度可恢復(fù)其懸浮作用，阻止鉆渣下沉；當(dāng)鉆頭鉆動(dòng)，泥漿流動(dòng)時(shí)可改變泥漿的結(jié)構(gòu)使其黏度減少，流動(dòng)性增加，從而減少鉆頭阻力。相對(duì)密度小、含砂率低。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PHP泥漿的相對(duì)密度小、含砂率低，約為0?0.3%。（3）黏度高、不分散，失水量少。聚丙烯酰胺是一種特效增黏劑，可大大增加泥漿的黏度，且制出的泥漿不分散，失水量少。（4）泥皮薄。泥皮越薄，成孔時(shí)鉆孔樁的質(zhì)量越高，泥皮厚度是衡量泥漿質(zhì)量的重要標(biāo)志。（5）環(huán)保性好。PHP泥漿采用水、鈉質(zhì)膨潤(rùn)土、純堿（Na2CO3）、羧甲酸纖維素（CMC）、聚丙烯酰胺（PHP）、鋸木屑等按照一定比例配置而成。泥漿的制備采用強(qiáng)制式拌和機(jī)配制，造漿時(shí)PHP需事先充分水解，膨潤(rùn)土需充分?jǐn)嚢?，且?yīng)先加水再加膨潤(rùn)土，最后加外加劑攪拌。鉆孔時(shí)泥漿根據(jù)不同的地質(zhì)情況和不同的鉆孔深度對(duì)配比進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；在不同的鉆孔施工階段，對(duì)鉆孔泥漿的指標(biāo)進(jìn)行不同的調(diào)整。在鉆孔過(guò)程中，宜采用泥水分離裝置進(jìn)行泥漿的循環(huán)。泥漿經(jīng)過(guò)鉆孔循環(huán)使用后，必然造成污染、劣化，為了充分利用泥漿，必須經(jīng)過(guò)高效的凈化系統(tǒng)，使泥漿性能符合要求，繼續(xù)使用。當(dāng)泥漿污染嚴(yán)重，凈化處理不經(jīng)濟(jì)，則宜舍棄。（1） 泥漿凈化方法分為物理凈化和化學(xué)凈化兩大類(lèi)。前者又分為機(jī)械處理法和重力沉淀法，一般采用兩者綜合處理法，在橋基鉆孔中以物理處理法為主。物理凈化法的工藝是先經(jīng)機(jī)械凈化除去較大鉆渣，再流經(jīng)沉淀池沉淀的綜合處理法。（2） 化學(xué)凈化法：先檢驗(yàn)鉆孔流出的泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)，當(dāng)不符合要求時(shí)，摻配適量的化學(xué)處理劑，通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)處理并達(dá)標(biāo)后可繼續(xù)使用。化學(xué)處理劑品種分為有機(jī)處理劑和無(wú)機(jī)處理劑二大類(lèi)。前者有保水劑，如羧甲酸纖維素（CMC）、水解聚丙烯臘、木質(zhì)素磺酸鹽、煤堿液等；稀釋分散劑，如鐵銘木質(zhì)素磺酸鹽（FCL）、丹麥寧堿液等；絮凝劑，如聚丙烯酰胺（PHP）、水解聚丙烯臘等。無(wú)機(jī)處理劑有消石灰、氯化鈣等；固化劑有水泥、石灰、石膏等?；瘜W(xué)處理劑只能改善泥漿性能，不能清除泥漿中大顆粒鉆渣（摻絮凝劑后可加速鉆渣沉淀），故只能作為泥漿輔助處理法。鉆孔大直徑樁和超長(zhǎng)樁的成孔宜采用大扭矩反循環(huán)回旋鉆機(jī)。鉆孔作業(yè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同土層、不同的鉆孔深度采用不同的鉆壓、轉(zhuǎn)速、配重、進(jìn)尺速度及泥漿指標(biāo)。對(duì)大直徑樁和超長(zhǎng)樁，鉆桿扭矩的大小是進(jìn)行鉆機(jī)選型的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)；反循環(huán)有泵吸反循環(huán)和氣舉反循環(huán)兩種類(lèi)型。鉆機(jī)的選擇原則主要依據(jù)鉆進(jìn)地層的阻力扭矩、鉆壓和速度確定。當(dāng)計(jì)算的扭矩大于鉆機(jī)額定扭矩很多時(shí)，可采用分級(jí)擴(kuò)孔方式，或通過(guò)改變鉆頭底部形狀，調(diào)節(jié)鉆壓（給進(jìn)面積）和鉆速（降低速度）以滿(mǎn)足鉆機(jī)扭矩要求。在有較高強(qiáng)度的巖層，采用沖擊鉆機(jī)。成孔質(zhì)量保證措施防掉鉆頭、偏斜孔措施鉆孔施工中采用加扶正圈導(dǎo)正、全孔減壓鉆進(jìn)的防斜措施，扶正圈直徑比設(shè)計(jì)樁徑小20cm，扶正圈的位置放在離鉆頭腰帶5~6m處，必要時(shí)也可每鉆進(jìn)20~30m,加一個(gè)扶正圈，以保持鉆具的導(dǎo)向性。采用減壓鉆進(jìn)，即鉆機(jī)的主吊鉤始終要承受部分鉆具的重力，而孔底承受的鉆壓不超過(guò)鉆具重力之和(扣除浮力)的80%。防縮頸措施使用與鉆孔直徑相匹配的鉆頭以反循環(huán)工藝鉆進(jìn)成孔。在淤泥層和淤泥質(zhì)黏土層鉆進(jìn)時(shí)，采用小鉆壓、中等鉆速鉆進(jìn)成孔，并控制進(jìn)尺，以防止鉆孔縮頸。在粉質(zhì)黏土層采用中等鉆壓、中等鉆速鉆進(jìn)成孔，并注意掃孔。在粉細(xì)砂層采用大鉆壓、低鉆速鉆進(jìn)成孔，并控制進(jìn)尺。當(dāng)出現(xiàn)縮頸時(shí)，加大泥漿比重，以穩(wěn)定孔壁。在淤泥層和淤泥質(zhì)黏土層鉆進(jìn)時(shí)，容易產(chǎn)生縮頸問(wèn)題，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)注意，每進(jìn)尺一定深度后，上下提放鉆頭，重新掃孔，確保成孔直徑。根據(jù)試驗(yàn)孔的鉆進(jìn)參數(shù)、孔徑檢測(cè)匹配情況，適當(dāng)調(diào)整鉆頭直徑及鉆進(jìn)參數(shù)，以期達(dá)到設(shè)計(jì)要求。成孔質(zhì)量保證措施采用超聲波孔壁測(cè)定儀對(duì)孔壁形狀和尺寸進(jìn)行檢查和量測(cè)，能較準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)樁孔的問(wèn)題所在，然后采取補(bǔ)救措施，保證成孔質(zhì)量。灌注水下混凝土混凝土灌注前，宜采用相對(duì)密度小于1.05的優(yōu)質(zhì)泥漿循環(huán)置換孔內(nèi)泥漿。采用攪拌船或水上攪拌站拌制混凝土?xí)r，材料的儲(chǔ)備應(yīng)滿(mǎn)足一根樁連續(xù)灌注的需要。首批混凝土灌注時(shí)，宜采用大、小儲(chǔ)料斗同時(shí)儲(chǔ)料，料斗的出口應(yīng)能方便快捷地開(kāi)啟或關(guān)閉，儲(chǔ)料斗的體積應(yīng)大于或等于首批灌注混凝土的體積，并應(yīng)滿(mǎn)足混凝土能完全充滿(mǎn)導(dǎo)管連續(xù)灌注的要求。對(duì)大直徑樁，因首批灌注混凝土數(shù)量大，為保證其灌注后能有效地埋住導(dǎo)管1m以上，有必要采用大、小儲(chǔ)料斗同時(shí)儲(chǔ)料，在滿(mǎn)足灌注數(shù)量的前提下進(jìn)行灌注。盡量保證各項(xiàng)工序的連續(xù)性，嚴(yán)格控制混凝土流量和下放速度，保持均勻的流量和流速。保證灌注的連續(xù)性，盡量縮短混凝土泵送的間歇時(shí)間。如在短時(shí)間內(nèi)（0.5