黃土地質(zhì)旋挖鉆孔灌注樁施工.doc

寶漢高速公路BP12標(biāo)項目部參賽論文黃土地質(zhì)旋挖鉆孔灌注樁施工 參賽人：劉雷 日 期：2009-12-23黃土地質(zhì)旋挖鉆孔灌注樁施工寶漢項目部 劉雷摘要：旋挖鉆在黃土地質(zhì)上可以發(fā)揮它快速成樁、移機(jī)方便等的優(yōu)點，本文以寶漢高速公路旋挖鉆灌注樁施工為例，對這種施工方法進(jìn)行探討關(guān)鍵詞 黃土地質(zhì) 旋挖鉆孔 灌注樁寶漢高速公路BP12合同段總長7.3km，共有1座特大橋、5座大橋、3座中橋。 除特大橋外其他大、中橋地質(zhì)情況均為粉質(zhì)黏土，根據(jù)現(xiàn)場便道情況和工期的需要，其中可以利用旋挖鉆施工4座大橋，2座中橋。一、 測量放樣及控制對于橋梁來說，樁基是基礎(chǔ)，雖然屬于隱蔽工程，但是測量及控制的重要性不亞于墩柱，偏差過大，造成上部結(jié)構(gòu)對樁基偏壓，受力不均。 確定樁芯，可以通過坐標(biāo)法或極坐標(biāo)法來確定樁芯，根據(jù)曲線要素，計算出某一個樁基的樁芯坐標(biāo)并通過全站儀測出樁芯。但是兩種方法都有各自優(yōu)點，同時也有缺點。 以半坡大橋5-0樁基為例，通過輸入置鏡點坐標(biāo)和設(shè)計樁芯坐標(biāo)放出5-0的樁芯，置鏡點X坐標(biāo)為3827648.470，Y坐標(biāo)為488635.418，通過曲線要素計算出5-0樁芯坐標(biāo)為X=3827654.586，Y=488606.744，方位角為282225.56，距離為29.319m。但是這里必須考慮一個問題，坐標(biāo)數(shù)據(jù)多，在坐標(biāo)輸入的時候可能會出錯，造成樁位偏移。所以通過坐標(biāo)法放出樁位再通過極坐標(biāo)法樁芯與直鏡點的方位角與距離進(jìn)行核對，看是否一致。反過來，如果是用極坐標(biāo)法放的樁位必須通過坐標(biāo)法來符合樁位坐標(biāo)。如有出入就必須重新放樣。對于同時放多個樁位時可以通過拉樁位間的水平距離來復(fù)核樁位對不對，是不是有偏差。二、 施工方法：1、 埋設(shè)護(hù)樁及護(hù)筒樁芯確定后，利用十字線放出四個控制樁位，并以四個控制樁為基準(zhǔn)進(jìn)行埋設(shè)護(hù)筒，控制樁位必須牢固。如圖一所示。 護(hù)樁埋設(shè)后，旋挖鉆鉆頭的鉆尖對準(zhǔn)樁芯才能開鉆并埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒由厚度46mm鋼板制成，護(hù)筒直徑比樁基孔徑大100150mm，護(hù)筒長度1.5-3.0m，護(hù)筒至少高出地面30cm.以防止雜物、泥水流入孔內(nèi)。旋挖鉆機(jī)在埋設(shè)護(hù)筒時，應(yīng)由人工進(jìn)行輔助配合，護(hù)筒埋設(shè)利用旋挖機(jī)的鉆斗擠壓作用做相應(yīng)的調(diào)整。 圖一2、 鉆孔施工旋挖鉆機(jī)采用筒式鉆斗。鉆機(jī)就位后，調(diào)整鉆桿垂直度，注入調(diào)制好的泥漿，然后進(jìn)行鉆孔。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后，旋轉(zhuǎn)鉆斗并施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，儀表自動顯示筒滿時，鉆斗底部關(guān)閉，提升鉆斗將土卸于堆放地點。鉆機(jī)施工過程中保證泥漿面始終不得低于護(hù)筒底部，保證孔壁穩(wěn)定性。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土和泥漿撐護(hù)孔壁，反復(fù)循環(huán)直至成孔。3、 改善鉆斗護(hù)壁能力旋挖鉆機(jī)施工初期，提升料筒時，發(fā)現(xiàn)提升力顯著增大，有孔壁頸縮現(xiàn)象。經(jīng)過詳細(xì)分析，由于筒式鉆斗完全無護(hù)壁作用，在提升鉆斗時，其下部產(chǎn)生較大負(fù)壓力作用，致使產(chǎn)生“吸鉆”現(xiàn)象，從而造成孔壁頸縮現(xiàn)象。因此，必須對筒式鉆斗進(jìn)行改進(jìn)。在筒壁上加焊4塊雙曲面護(hù)壁鋼板（或增設(shè)導(dǎo)流槽），兩兩對稱布置，為防止升降時碰懷孔壁，鉆頭旋轉(zhuǎn)時雙曲面護(hù)壁鋼板直徑小于孔徑2cm.由施工現(xiàn)場實踐得知，改善后的鉆斗在提升過程中液壓系統(tǒng)壓力顯著減小，鉆孔頸縮現(xiàn)象得到改善。4、 控制鉆斗鉆進(jìn)、提升速度（1） 旋挖鉆機(jī)鉆機(jī)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，避免鉆進(jìn)尺度較大，造成埋鉆事故。（2） 若鉆機(jī)升降鉆斗時速度過快，鉆斗外壁和孔壁之間的泥漿沖刷孔壁，再加上鉆斗下部產(chǎn)生較大負(fù)壓作用，造成孔壁頸縮、坍塌現(xiàn)象。所以鉆斗提升時應(yīng)嚴(yán)格控制其速度，經(jīng)現(xiàn)場實踐得知，鉆斗升降速度保持在0.750.80m/s。5、注水、注漿施工注水施工在黃土地質(zhì)旋挖鉆施工過程中，土質(zhì)緊密時，整體性好，遇到出水口時，孔壁的土層受到水的侵蝕，容易出現(xiàn)孔壁土層剝落，嚴(yán)重時，可能導(dǎo)致出水口以下的孔壁不穩(wěn)定。造成大面積的坍孔。所以在為了穩(wěn)定孔壁土層，保持孔內(nèi)水壓的平衡 ，在鉆進(jìn)過程中，可以往孔里灌注清水，埋沒孔壁的出水口，通過注水的壓力壓住出水口，使孔壁受的壓力平衡，達(dá)到孔壁穩(wěn)定的效果。當(dāng)隨著鉆進(jìn)加深，孔越深，水位也隨著降低，使孔內(nèi)水壓與出水口的水壓逐漸失去平衡，最終會導(dǎo)致潰孔。膨脹土泥漿護(hù)壁施工堯典2#大橋跨省道橋，樁基位于谷底，從表面上看，地質(zhì)和半坡大橋地質(zhì)相同，在鉆進(jìn)堯典2#大橋9-3樁基時，在離地表7米的部位出水，按以半坡大橋經(jīng)驗出現(xiàn)出水口，就開始注水。注水后，在鉆進(jìn)的十二、三米的時候，發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)一米，提斗后繼續(xù)鉆進(jìn)，孔深上漲一米五，繼續(xù)注水已無法滿足鉆孔的需要，隨后決定用膨脹土護(hù)壁，在孔樁旁挖一個3米見方的坑，將膨脹土倒入后清水不停的攪動，通過水泵，將膨脹土泥漿注入孔內(nèi)，隨著鉆機(jī)鉆進(jìn)的過程中，孔壁進(jìn)行護(hù)壁，利用膨脹土的特性，將出水孔隙封閉，并且皮厚不能小于5mm。泥漿相對密度：1.021.10，粘度：1822s，砂率4。鉆到設(shè)計標(biāo)高時，由于在鉆進(jìn)的過程中，土從土壁坍落，會在孔底形成一層沉淀層，為了控制樁基的質(zhì)量，所以在成孔后必須清孔，通常的方法為泥漿置換，使孔底的沉淀層達(dá)到要求。6、成孔、鋼筋籠校中成孔后，孔深、孔底標(biāo)高都必須一一核對，按照實測的護(hù)筒頂標(biāo)高減去設(shè)計樁底標(biāo)高來推算應(yīng)鉆孔深。再用測繩測出實際孔深。和推算的應(yīng)鉆孔深進(jìn)行對照。確定實際孔深是否達(dá)到設(shè)計的孔底標(biāo)高。當(dāng)樁基鋼筋籠下到位后，就必須對鋼筋籠進(jìn)行校中，目的在于確保樁基混凝土的保護(hù)層；確保樁芯偏位符合規(guī)范要求。所以在澆筑前，利用護(hù)樁拉十字線，拉出樁芯，吊線錘，使鋼筋籠中心與樁芯重合，如有偏差，就必須調(diào)整，直到“兩心”重合。7、水下灌注下導(dǎo)管成孔有深有淺，所以在下導(dǎo)管時，要根據(jù)孔深計算導(dǎo)管長度，如果導(dǎo)管長度有誤，沒有下到孔底，就會造成混凝土不能一次性封閉導(dǎo)管，導(dǎo)管漏氣，從而發(fā)生堵管斷樁事故。混凝土灌注導(dǎo)管下到位后，首批混凝土能不能將管頭壓住，是水下灌注樁的關(guān)鍵，而影響這個關(guān)鍵的因素是首批混凝土的方量。只有灌好了首批混凝土，其后的混凝土連續(xù)，導(dǎo)管不漏氣，水下灌注才能算成功。以半坡大橋5-0樁基為例，樁徑1.6m，孔深37m，導(dǎo)管內(nèi)徑350mm，首批方量如圖而所示 圖二可根據(jù)下列公式計算： VD2/4*(H1+H2)+d2/4*h1式中：V-灌注首批混凝土所需數(shù)量（m3） D-孔樁直徑（m）H1-樁孔底至導(dǎo)管底端間距，一般為0.4 mH2-導(dǎo)管初次埋置深度（m）d-導(dǎo)管內(nèi)徑（m）h1-孔樁內(nèi)混凝土達(dá)到埋置深度H2時導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外壓力所需的高度（m）。通過計算得知首批混凝土方量為 6 m3，當(dāng)首批混凝土達(dá)到現(xiàn)場后，首要的是要查看混凝土的坍落度，坍落度宜控制在190mm220 mm,一切準(zhǔn)備就緒，首批混凝土第一斗必須使用1 m3的大斗，將漏口封閉，混凝土將大斗裝滿后，再打開漏口，混凝土通過自身的自重，灌入孔底，將孔底的沉淀擠出，從混凝土灌注的聲音可以判斷灌注是否正常，如果聽到的聲音很沉悶、很響，孔越深越沉悶，證明灌注正常，如果沒有沉悶的聲音，那么就要特別的留意導(dǎo)管內(nèi)的情況了，也許是哪里出了問題。當(dāng)首批混凝土澆注后，就要通過用測繩測混凝土面到基準(zhǔn)面的高度，來計算混凝土上升了多少米，導(dǎo)管埋了多少米，需不需要拆導(dǎo)管，只有算出了這些數(shù)據(jù)，才有了進(jìn)行下輪的灌注的依據(jù)。灌注所需的各項數(shù)據(jù)如下表：澆前孔深基準(zhǔn)面到混凝土頂面高度基準(zhǔn)標(biāo)高以下導(dǎo)管長度拆管前導(dǎo)管埋深拆管長度拆管后導(dǎo)管埋深數(shù)量累計數(shù)量37.237.134.037.13.10.52.67731.036.65.62.72.961328.533.95.42.72.751826.131.25.12.72.452323.128.55.42.72.762920.125.85.72.73.063517.123.16.02.73.364114.620.45.82.73.154612.117.75.62.72.95519.615.05.42.72.75566.612.35.72.73.06623.79.65.92.73.26680.26.96.76.70.0775上表反映的是5-0灌注的整個過程，當(dāng)累計灌了7 m3混凝土后，測繩測出基準(zhǔn)面到混凝土面的高度為34.0m，孔內(nèi)混凝土上升了3.67m，導(dǎo)管埋置3.1m，拆掉一節(jié)0.5m的導(dǎo)管后，混凝土內(nèi)還埋置了2.6m的導(dǎo)管，符合規(guī)范要求的導(dǎo)管在混凝土內(nèi)埋置26m的規(guī)定。從中能得出一種關(guān)系，當(dāng)用測繩測出基準(zhǔn)面到混凝土面的高度，那么首批混凝土灌注的高度=澆前孔深 - （第一次測出基準(zhǔn)面混凝土面的高度 基準(zhǔn)面到護(hù)筒頂高度）+ 沉淀層厚度；拆管前導(dǎo)管埋深= 基準(zhǔn)標(biāo)高以下導(dǎo)管長度 - 基準(zhǔn)面到混凝土頂面高度拆管后導(dǎo)管埋深= 拆管前導(dǎo)管埋深 拆管長度；下輪基準(zhǔn)標(biāo)高以下導(dǎo)管長度=上輪基準(zhǔn)標(biāo)高以下導(dǎo)管長度 上輪拆管長度。依此類推，混凝土灌注到最后，混凝土一般要澆筑完畢標(biāo)高到比設(shè)計樁頂標(biāo)高高80cm，為的是能把孔內(nèi)的雜質(zhì)完全擠出樁基的區(qū)域，使破過樁頭后的樁頂為密實的混凝土。否則，破到樁頂標(biāo)高后發(fā)現(xiàn)樁頂混凝土不密實，還要繼續(xù)往下鑿，那么就會形成一個接樁的事實。灌注過程控制及措施在灌注的過程中，首先，對于每車混凝土下孔之前，都必須做一次坍落度試驗，檢查坍落度是否符合灌注樁要求，如果混凝土過稀，混凝土灌下去后，混凝土通過高差自由落下，會造成混凝土離析，當(dāng)混凝土達(dá)到孔底管底時，就只剩粗集料，沒有水泥漿，形成松散的混凝土，造成斷樁；如果混凝土過稠，流動性差，水下灌注就是通過混凝土自身的重量利用落差來達(dá)到一個壓力差實現(xiàn)混凝土灌注，前提就是混凝土流動性、和易性要好，如果這個前提沒有了，混凝土過稠就沒有了流動性，混凝土進(jìn)入導(dǎo)管后，就很難通過自身的重量的下孔，這樣就會引起堵管。如果出現(xiàn)了難以下孔，把導(dǎo)管上下拔動，借助外力，讓混凝土再自由落下，重要的是導(dǎo)管不能拔出混凝土面，否則在混凝土內(nèi)出現(xiàn)夾層現(xiàn)象。此外，還可以用首批混凝土灌注的方法，通過用大量的混凝土壓力將導(dǎo)管壓通。其次，當(dāng)首批混凝土灌下后，繼續(xù)灌注時，應(yīng)仔細(xì)觀察鋼筋籠是否有上浮現(xiàn)象，當(dāng)灌注混凝土頂面距鋼筋骨架底1m左右，應(yīng)降低混凝土灌注速度，當(dāng)混凝土上升到骨架底口4m左右，拔導(dǎo)管，使導(dǎo)管底口高于鋼筋骨架底部2 m左右，恢復(fù)正常灌注速度。三、旋挖鉆孔灌注樁施工中易出現(xiàn)的問題在施工中，隨著旋挖鉆的施工速度加快，鉆機(jī)轉(zhuǎn)場頻繁，之前施工放的樁位就有可能被破壞，那么技術(shù)人員就會重新符合樁位，這樣既浪費時間，又不能提高工作效率，所以在放線過程中要注意保護(hù)樁位；在地勢狹小的地方，控制樁位在鉆孔過程可能被破環(huán)，下鋼筋籠時，無法校核樁位等等。遇到樁位被破壞的情況，放線時首先應(yīng)考慮孔樁先后施工順序，如果預(yù)見某個樁位可能會破壞，那么這個樁位就沒有必要放；待鉆的孔樁樁位可以用混凝土包住，讓樁位穩(wěn)固，不易被破環(huán)。地勢狹小的