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1、淺談厚砂層復(fù)雜地質(zhì)條件下水中鉆孔樁施工摘要:結(jié)合江蘇新沂毛林特大橋在較厚砂層地質(zhì)情況下進(jìn)行水中鉆孔灌注樁的施工,探討在厚砂層復(fù)雜地質(zhì)條件下水中樁的施工工藝及質(zhì)量控制方法,特別介紹了利用自制振動(dòng)篩振動(dòng)除砂的方法。關(guān)鍵詞:砂層振動(dòng)篩鉆孔樁 施工1、案例工程基本概況案例工程為位于江蘇省新沂市駱馬湖區(qū)域,是與正在實(shí)施的連徐高速公路聯(lián)絡(luò)線相接的一座特大橋。該橋全長(zhǎng)1482.2米,橋?qū)?0米,橋中心樁號(hào)為K17+191,橋跨布置為2×(6×30)+(42+70+42)+4×(5×30)+2×(6×30)m,引橋上部結(jié)構(gòu)為部分裝配式預(yù)制預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)
2、箱梁,主橋上部為變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁,全橋共有138根鉆孔樁,主橋20根,引橋106根,主橋防撞樁12根,其中1.5m樁徑水中樁共有80根,最短樁長(zhǎng)34m,最長(zhǎng)62m。該橋址地質(zhì)構(gòu)造以素填土、粉砂、粉質(zhì)粘土、粘土、中砂為主,局部伴隨粗砂,中、粉砂巖層中賦存孔隙承壓水,補(bǔ)給及排泄方式均為側(cè)向徑流。河床地面因過(guò)度采砂而破壞嚴(yán)重,原生層坍塌,河床穩(wěn)定性較差。地質(zhì)土層為第四系全新統(tǒng)(Q4)及更新統(tǒng)(Q1-Q3)。根據(jù)地層時(shí)代成因、巖性、物理力學(xué)性質(zhì),場(chǎng)區(qū)共分15個(gè)各種厚薄不同的砂層;2、施工準(zhǔn)備過(guò)程考慮重點(diǎn)和應(yīng)對(duì)措施根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中地質(zhì)勘探資料,并結(jié)合施工場(chǎng)地的具體情況和以往的施工經(jīng)驗(yàn),我們總結(jié)得出本橋
3、樁基施工的難點(diǎn)主要是開鉆前的泥漿調(diào)制及鉆進(jìn)過(guò)程中的泥漿護(hù)壁和清孔時(shí)含砂率的問題,針對(duì)這些問題,在工程開工前重點(diǎn)準(zhǔn)備了以下的對(duì)應(yīng)措施:2.1、選用機(jī)械穩(wěn)定性好的YKC-18或YKC-20鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔2.2、護(hù)筒打設(shè)要高出常水位不少于1m,入河床深度不得少于4m2.3、選用易溶解且造漿率高的優(yōu)質(zhì)粘土進(jìn)行造漿2.4、清孔時(shí)采用振動(dòng)篩配合錐形過(guò)濾器進(jìn)行聯(lián)合除砂(見圖2-1)2.5、備用袋裝水泥,以確保泥漿比重可以滿足灌注前的要求2.6、用試驗(yàn)鉆樁來(lái)核對(duì)地質(zhì)狀況,進(jìn)行首件工程總結(jié)作為全面開工的施工依據(jù) 圖2-1 振動(dòng)除砂器和錐形過(guò)濾器3、施工情況和施工過(guò)程中的質(zhì)量控制項(xiàng)目部選擇具有代表性的13#-1樁作
4、為水中樁首件工程,于2009年12月23日進(jìn)行了技術(shù)交底,12月26日開鉆,12月28日夜間成孔,12月29日下鋼筋籠、12月30日上午10:15下午15:30完成灌注。3.1、首件工程基本參數(shù)13#-1樁設(shè)計(jì)樁徑1.5m、設(shè)計(jì)樁頂高程(承臺(tái)底)13.397m、設(shè)計(jì)樁底高程-48.603m、下護(hù)筒時(shí)水位22.688m,水深6.98m;灌注時(shí)水位22.552m,水深6.84m(汛期水位變化較大),設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)62m,設(shè)計(jì)孔深74.958 m,成孔后實(shí)測(cè)孔深75.100m。3.2、施工情況3.2.1、護(hù)筒埋設(shè)實(shí)際測(cè)得13-1護(hù)筒埋設(shè)情況表樁位護(hù)筒長(zhǎng)度上口內(nèi)徑下口內(nèi)徑上口高程下口高程河床高程入土深度護(hù)筒
5、底土層13-115.02m1.80/1.79m1.79/1.78m24.452m9.432m15.702m6.27m素填土、造漿采用優(yōu)質(zhì)粘土及紅土配合造漿,用鏟車運(yùn)送粘土至施工平臺(tái),挖掘機(jī)將粘土送至護(hù)筒內(nèi),共計(jì)填入7m3粘土。在護(hù)筒內(nèi)造漿,采用40t泥漿船做循環(huán)沉淀池,造漿時(shí),在臨近護(hù)筒內(nèi)備滿泥漿,以備調(diào)用。3.2.3、鉆進(jìn)開鉆前泥漿比重1.31 g/cm3,泥漿含砂率6.0%,泥漿稠度28s。2009年12月26日18:40開始進(jìn)尺,進(jìn)尺速度控制在1.0m/h左右,河床以下10m范圍均為粘性素填土,夾有礫石和砂粒。在護(hù)筒底口上下各2m范圍,進(jìn)尺速度控制在70cm/h左右,鉆進(jìn)未對(duì)護(hù)筒底部素填
6、土層形成擾動(dòng)。泥漿采用單泵循環(huán),循環(huán)路徑:泥漿船護(hù)筒(從出漿孔流出)泥漿船(泥漿流入船艙前經(jīng)除振動(dòng)篩除砂)。在鉆進(jìn)過(guò)程中,項(xiàng)目部技術(shù)人員加強(qiáng)監(jiān)控泥漿指標(biāo)和進(jìn)尺速度并做好施工記錄,泥漿比重控制在1.30g/cm3以上,含砂率40%,由于含砂率較大,實(shí)測(cè)泥漿比重1.30-1.50 g/cm3,當(dāng)含砂率超過(guò)40%時(shí),暫停進(jìn)尺,將含砂率降采用振動(dòng)篩低到20%以下后繼續(xù)鉆進(jìn),至12月28日晚19:20成孔。3.2.4、一次清孔 終孔孔深75.1m,泥漿比重1.38 g/cm3,含砂率20%??咨顖?bào)檢合格后開始一次清孔,鉆機(jī)施工人員采用振動(dòng)篩除砂,至12月29日上午7:00,孔內(nèi)泥漿指標(biāo)為:含砂率6.0%
7、,泥漿比重1.16g/cm3,粘度22s。此時(shí)泥漿含砂皆為細(xì)粉砂,振動(dòng)篩網(wǎng)眼尺寸過(guò)大,已無(wú)除砂作用;10:00鉆機(jī)施工人員更換細(xì)篩網(wǎng)進(jìn)行除砂。下午15:15孔內(nèi)泥漿指標(biāo)為:含砂率5.0%,泥漿比重1.15g/cm3,粘度21s。此時(shí)振動(dòng)篩除砂已無(wú)任何效果,且振動(dòng)篩漏漿嚴(yán)重,項(xiàng)目部技術(shù)人員立即要求鉆機(jī)施工人員安裝錐形除砂器進(jìn)行除砂。19:00錐形除砂器安裝完畢,孔內(nèi)泥漿指標(biāo)為:含砂率3.0%,泥漿比重1.13g/cm3,粘度18s。3.2.5、下鋼筋籠12月29日19:20開始提鉆,21:00提鉆完畢并開始下鋼筋籠至次日凌晨4:40完成。下鋼筋籠過(guò)程中注意了聲測(cè)管的連接安裝,在進(jìn)行接長(zhǎng)之前,在下
8、面一節(jié)聲測(cè)管中預(yù)先灌水,以減小內(nèi)外壓力差,避免或減輕聲測(cè)管的局部滲水缺陷造成孔內(nèi)泥漿大量滲入聲測(cè)管內(nèi)造成堵管。項(xiàng)目部技術(shù)人員對(duì)鋼筋焊縫及聲測(cè)管接頭逐根檢查,確保焊縫長(zhǎng)度及聲測(cè)管接頭密封性100%合格。3.2.6、二次清孔下完鋼筋籠立即下導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔,12月30日6:00下置導(dǎo)管完畢,并開始二次清孔,上午9:50灌注砼前泥漿含砂率降低到2%,泥漿比重1.10 g/cm3,泥漿粘度17s。3.2.7、灌注水下砼12月30日上午10:15至下午15:30完成13#-1樁灌注。灌注前,將導(dǎo)管下落到孔底,回提40cm,然后灌注首批砼,首盤砼封孔導(dǎo)管埋深2.6,灌注過(guò)程中每灌一車對(duì)砼的上升高度進(jìn)行量測(cè)
9、,以確定導(dǎo)管埋置深度,并與砼的實(shí)際灌入量進(jìn)行校核,及時(shí)拆除導(dǎo)管,確保導(dǎo)管埋置深度控制在26。整樁灌注過(guò)程比較順利,未出現(xiàn)明顯異常情況,砼灌注到承臺(tái)頂口標(biāo)高。4、施工技術(shù)成果總結(jié)4.1、樁基施工前的準(zhǔn)備、把樁基施工放在首要位置,完善樁基施工人員的配置,保持主要施工人員的穩(wěn)定。、加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的檢修和保養(yǎng)(特別是鉆機(jī)、攪拌機(jī)),保證施工過(guò)程中機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。、對(duì)鉆機(jī)設(shè)備中的易損易耗零件,包括鉆頭合金、離合器、密封圈、傳動(dòng)軸、泵殼、葉輪、葉輪護(hù)板、軸成、電動(dòng)振動(dòng)機(jī)、大小篩網(wǎng)、分流管、閥門等零配件,樁基施工隊(duì)必須儲(chǔ)備齊全,以便機(jī)械出現(xiàn)故障時(shí)能夠即使更換維修。、項(xiàng)目部技術(shù)人員加強(qiáng)與施工隊(duì)伍的溝通交流,
10、增強(qiáng)質(zhì)量意識(shí),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,解決問題。、做好施工組織計(jì)劃,加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理,優(yōu)化工序銜接。4.2、樁基施工過(guò)程中的控制、護(hù)筒水頭高度控制在1.01.5m。、保證護(hù)筒底口入土深度6m以上,并盡可能深入(打入到振動(dòng)錘所能打入的最大深度),提高施工安全系數(shù)。、為加強(qiáng)護(hù)壁效果,提高泥漿性能指標(biāo),每個(gè)護(hù)筒適當(dāng)填入粘土(填入高度4m左右為宜),調(diào)制的泥漿比重應(yīng)控制在1.30g/cm3以上,砂率8%以下。調(diào)制好泥漿后方可進(jìn)尺,進(jìn)尺過(guò)程中必須采用低速慢檔,進(jìn)尺速度在砂層時(shí)控制在1.0cm/h左右,護(hù)筒底口上下2m范圍控制在70cm/h左右。進(jìn)尺過(guò)程中由于含砂率較大,實(shí)測(cè)泥漿(含砂)比重通常在1.35-1.50 g
11、/cm3范圍。在進(jìn)尺過(guò)程中,開動(dòng)振動(dòng)篩,可有效把泥漿中的粗砂清除。若進(jìn)尺砂率過(guò)程中泥漿砂率40%時(shí),暫停進(jìn)尺,換用細(xì)篩網(wǎng),降低砂率到20-30%,再恢復(fù)進(jìn)尺。、一清泥漿比重控制在1.20g/cm3左右,含砂率3%,粘度1820s。若泥漿比重和粘度較小,可向孔內(nèi)加入適量水泥增大泥漿比重及粘度。提鉆過(guò)程中,工人操作要小心謹(jǐn)慎,防止鉆頭戳碰孔壁,引起孔壁脫落或塌孔。提鉆后孔內(nèi)沉淀層厚度不大于70cm,若沉淀層較厚,必須重新下鉆頭清孔,為及時(shí)掌握沉淀厚度,可在提鉆過(guò)程中測(cè)量孔深。、提鉆后立即組織下鋼筋籠,并盡量縮短下鋼筋籠時(shí)間。要求鋼筋班下鋼筋籠時(shí)必須上足4名鋼筋工、3臺(tái)焊機(jī),合理安排人員輪換,盡可能
12、避免下鋼筋籠過(guò)程中停頓或工序沖突情況出現(xiàn);鋼筋籠焊接必須順直,且在吊放鋼筋籠時(shí),鋼筋籠盡量居中下放,減少鋼筋籠對(duì)孔壁的擾動(dòng)。鋼筋班必須保證聲測(cè)管對(duì)接牢固順直,無(wú)扭曲滲漏現(xiàn)象,每節(jié)鋼筋籠下方完畢后必須向聲測(cè)管內(nèi)注入清水,防止泥漿堵塞聲測(cè)管。、二清時(shí),通過(guò)調(diào)整振動(dòng)篩篩網(wǎng)已不能有效降低含砂率,施工中增加錐形除砂器除去泥漿中粉砂,效果明顯,能夠在3小時(shí)左右將含砂率降低到2%以下,大大減少二清時(shí)間。二清后泥漿比重減小,粘度降低,恐影響泥漿護(hù)壁效果,必要時(shí)摻入適量水泥增加泥漿比重及粘度,增強(qiáng)護(hù)壁效果,防止灌注過(guò)程中二次沉淀。泥漿比重為1.15 g/cm3左右,砂率2%,泥漿粘度保持在1720S,時(shí)適宜灌注
13、混凝土。、灌注前,將導(dǎo)管下落到孔底,回提2040cm,然后灌注首批砼。灌注過(guò)程中每灌一車對(duì)砼的上升高度進(jìn)行準(zhǔn)確量測(cè),以確定導(dǎo)管埋置深度,并與砼的實(shí)際灌入量進(jìn)行校核,及時(shí)拆除導(dǎo)管,確保導(dǎo)管埋置深度控制在26。在灌注水下砼期間,加強(qiáng)混凝土坍落度的控制,協(xié)調(diào)好施工現(xiàn)場(chǎng)的組織工作,確保灌注的順利進(jìn)行。、灌注混凝土?xí)r,盡量回收護(hù)筒內(nèi)的泥漿,將其排入相鄰護(hù)筒內(nèi),節(jié)約成本,提高效率。、成樁后,及時(shí)安排樁基檢測(cè),按成熟科學(xué)的施工方法指導(dǎo)后序施工,保證樁基質(zhì)量。5、結(jié)束語(yǔ)本橋80根水中樁基已全部完成并檢測(cè)完畢,只有13#-3一根樁判定為II類樁,其余的樁經(jīng)超聲波檢測(cè)全部為I類樁。結(jié)合樁基主要施工工序,我們分析13-3灌注樁樁身缺陷的原因主要在于混凝土灌注環(huán)節(jié)。本橋主要地質(zhì)構(gòu)造層為砂層,灌注樁成孔后,二次清孔后泥漿指標(biāo)按規(guī)范要求控制,當(dāng)泥漿指標(biāo)滿足要求后,泥漿的附著力大大降低,在混凝土灌注過(guò)程中,泥漿中所攜帶的砂體會(huì)產(chǎn)生自然沉淀現(xiàn)象。混凝土在正常灌入的情況下,混凝土足以把沉淀砂體沖至樁頂,但是當(dāng)水下混凝土灌注出現(xiàn)停
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