淤泥地質(zhì)中橋梁深樁基礎的施工

1、淤泥地質(zhì)中橋梁深樁基礎的施工摘要：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)施工技術要求更高。本文結合作者在廣東省 珠海市鶴洲至高欄港高速公路橋梁樁基施工實際，對深厚淤泥層這一特殊地質(zhì)條 件下的橋梁樁基施工難點和施工方法進行探討。關鍵詞：淤泥地質(zhì)；橋梁；深樁基礎；施工技術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，淤泥層厚達幾十米，且存在大量孤石和斜巖，這 對橋梁樁基的施工造成了相當大的難度?，F(xiàn)場施工時應結合地質(zhì)條件做好技術細 節(jié)，才能確保施工的安全質(zhì)量和成本控制，才能滿足設計的要求和進度

2、計劃。1厚淤泥地質(zhì)條件下影響樁基施工的因素分析1.1機械設備就位難本項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)條件復雜，孤石大且 分布密度高，入巖石后巖層硬等導致無法正常鉆進，改為正反循環(huán)沖擊鉆施工。 鉆機就位難是淤泥地質(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，機械設備就位和穩(wěn)定性相當難以控制。1.2混凝土超方嚴重由于淤泥具有強度低，高壓縮性以及高孔隙等特點，容易擾動和流動變形的 特點，使其施工性能非常差，尤其是對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，會導致混凝土向外擴，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，不僅導致擴孔問題，還使混凝土超方，增加工程的成本。1.3鉆進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自重約8t，鉆頭約5-6 噸重，淤泥無法承受，鉆進控制比較困難。淤淤泥地質(zhì)條件下樁基施工過程中， 機械自重及鉆頭沖擊過程中，淤泥層處于活動狀態(tài)，孔壁受其影響極易坍塌。于 鉆進過程中因鉆機晃動擾動淤泥層，引起淤泥層流動，鉆機出現(xiàn)不均勻沉降，鉆 桿垂直度出現(xiàn)偏差，從而導致孔位偏差和樁位傾斜，孔壁側壓力不均勻，也會導 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、，使一般配套的樁長和鋼筋籠都相對較長，紅旗三號 特大橋最深樁長達到80余米，這就需要把鋼筋籠進行分節(jié)制作，每節(jié)標準鋼精 籠長度為12米，灌注一根長樁接頭就有5個之多，接頭采用直螺紋套筒連接， 且不在一個平面，每個截面的主筋接頭為36個，每個接頭要在汽車吊協(xié)助下人 工采用扭力扳手扭緊，在套筒套絲、鋼筋對正等都正常的情況下，沒扭好一個接 頭在3分鐘左右，完成一節(jié)鋼筋籠的接頭連接耗時大約2-2.5個小時，但實際操 作過程中會出現(xiàn)鋼筋籠垂直度無法保證，鋼筋對不上等種種現(xiàn)象，導致接頭連接 工效大大降低，接頭耽誤時間長，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)，最長的鋼筋籠

5、下方安裝持續(xù)時間超過了 24 個小時，現(xiàn)場工人叫苦連天。1.5二次清孔達到效果差紅旗三號特大橋的地質(zhì)層主要為素填土+厚淤泥層+粉砂土+強風化花崗巖+弱 風化微風化花崗巖，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 下放需要很長時間，泥漿已基本沉淀失去護壁排渣作用，粉砂層導致孔內(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施工技術2.1平整場地整個橋梁施工現(xiàn)場的表層大都是素填土和淤泥層，必須修建施工便道和平臺 才能施工。珠海環(huán)保形勢也比較嚴峻，禁止使用石灰、水泥等對土質(zhì)進行改良， 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

6、導致使用鋼便橋的成本 耗費巨大。最后本工程采用回填石渣、建筑垃圾等，平整后夯填密實的方法搭設 便道和施工平臺。2.2測量定位測量定位是確定孔位精度、鉆孔垂直度的關鍵環(huán)節(jié)，由測量隊和現(xiàn)場技術員 自檢，監(jiān)理人員復驗的措施，將偏差嚴格控制在設計或規(guī)范允許的范圍內(nèi)。在測 量放線中，使用GPS測定樁位，樁位中心插一鋼筋，以樁心為圓點，半徑5米以 上范圍內(nèi)畫圈，在圈內(nèi)對稱四個點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，在整個鉆進過程中保證不碰撞四 個控制樁。2.3護筒的制作和埋設護筒的制作和埋設質(zhì)量直接關系到樁基施工的質(zhì)量，因此，必須重視起來。 淤泥地質(zhì)要適當加長

7、鋼護筒埋深，在鉆孔前，首先在樁位孔口埋設護筒，護筒的 作用是保證鉆機沿著樁位垂直方向順利工作，保護孔口，貯存泥漿，使泥漿液面 高出地下水位和保護孔頂上層不致因鉆頭反復上下升降、機身震動而導致孔口坍 塌。護筒采用鋼護筒，護筒埋深為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2個溢漿孔。護筒埋置深度根據(jù)實際地點的地質(zhì)情 況而定，護筒宜高出地面0.3m。護筒一般采用挖坑埋設法，有時候現(xiàn)場也采用挖 機對稱靜壓埋設，埋設時護筒中心線應與樁中心線重合，平面偏差控制在50mm 以內(nèi)，并保證護筒的豎直度，埋設好后在四周分層回填土渣或者澆筑部分混凝土， 保證護筒的垂直度。2.4泥漿

8、的制備泥漿制備是施工中的難點也是重點之一，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：膨潤土、碳酸鈉、聚丙烯酰胺的水解物。 在開工前準備數(shù)量充足、符合要求的泥漿。泥漿調(diào)制采用泥漿攪拌機攪拌，攪拌 時先將定量的清水加入攪拌機再投入適量膨潤土和純堿并開動機器攪拌。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行二次投料循序投入配料。 嚴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，泥漿 將孔內(nèi)不同土層中的空隙滲填密實，使孔內(nèi)滲水降低至最低，以保護筒內(nèi)穩(wěn)定的 水壓，同時，淤泥地層鉆進時可以稍微調(diào)高泥漿比重，控制在1.2-1.3 g/cm3。在 鉆

9、進過程中，對孔內(nèi)以及泥漿池出口處的泥漿進行檢測，根據(jù)檢測結果對泥漿進 行調(diào)整，增減水、膨潤土以及外加劑的相對用量，直到新制泥漿達到性能標準。 為保證施工各階段的泥漿性能指標，開鉆施工期間每1小時檢測一次，等泥漿性 能穩(wěn)定后每4小時檢測一次，并根據(jù)鉆進過程中地層變化情況增加檢測頻率。在 鉆進過程中，對孔內(nèi)以及泥漿池出口處的泥漿進行檢測，根據(jù)檢測結果對泥漿進 行調(diào)整，增減水、膨潤土以及外加劑的相對用量，直到新制泥漿達到性能標準。 為保證施工各階段的泥漿性能指標，開鉆施工期間每1小時檢測一次，等泥漿性 能穩(wěn)定后每4小時檢測一次，并根據(jù)鉆進過程中地層變化情況增加檢測頻率。2.5鉆孔施工開始鉆進時，應低

10、錘密擊，錘高0.81m，在淤泥層的沖程不得超過0.8m， 24小時內(nèi)的進尺不超過12米即每小時進尺不得超過0.5m，不能因為淤泥地層好 鉆進就盲目追求進尺。而且進入長淤泥層后可以換為比設計孔徑小200mm的鉆 頭鉆進，入巖面后改為設計樁徑錘頭鉆進，檢孔發(fā)現(xiàn)若一直采用設計樁徑大小的 錘頭鉆進，淤泥層的擴孔系數(shù)最大達到30%，而采用小一號的錘頭則能控制擴孔 系數(shù)在5%以內(nèi)。另外，為保證鉆孔傾斜度小于1%，鉆機外側也要加兩道斜撐， 與鉆機本身的兩道支撐一起形成四角對稱支撐。入巖后每鉆進1m應撈取渣樣分 析，以便四方驗孔，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 回填。遇到大孤石情況要多配

11、備1-2個鉆頭，一個鉆頭的鉆牙磨損及時焊接新的， 備用鉆頭繼續(xù)鉆進，不得長時間停下來等焊鉆牙（每焊接好一個鉆頭的所有鉆牙 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。灌注樁成孔達到設計標高后，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。清孔后的泥漿指標達到含砂率小于4%、比重1.17g/cm3左 右、孔底沉淀厚度小于30mm時，吊放鋼筋籠和導管。由于孔內(nèi)泥漿中懸浮的沉 渣在吊放鋼筋籠和沉放導管這段時間內(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 導管進行二次清孔。當孔口返漿比重符合1.03-1.1g/cm3，含砂率小于2%以后， 應立即進行水下混凝土的灌注工作。若孔底沉渣達不到要求，可以采用在導管內(nèi) 下風管的方法清理。2.7鋼筋籠和導管吊裝鋼筋籠在加工場集中采用數(shù)控滾籠機制作，以確保鋼筋籠的外徑尺寸和垂直 度；對于保護層則用半徑65mm的墊塊保證，布置方法為鋼筋籠縱向每隔2m布 置一個斷面，每斷面環(huán)向布置4-6塊，成梅花形安裝。鋼筋籠長12m，采用吊車 一次吊裝。每孔每節(jié)鋼筋籠準確編號，按底籠-中間標準節(jié)-頂籠的順序依次運送 到現(xiàn)場安裝，運至現(xiàn)場的鋼筋籠要擺放在平整干燥堅實的地面上，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的無縫鋼管導管，每 節(jié)長23m，配備幾節(jié)0.51.0m的短管，短管位于導管最上端，連接為T型螺 紋的快速接頭，接頭用橡膠圈密封防水。吊放導管要順直、居中，導管下口應比 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，再次進行清理。導管提前進行試壓，在孔 外試拼導管進行水密試驗的水壓應不小于孔內(nèi)水深1.3倍的壓力，亦不應小于導 管壁和焊縫可能承受灌注混凝土時最大內(nèi)壓力的1.3倍。水密性試驗方法是把拼 裝好的導管先灌滿水，兩端封閉，一端焊接出水管接頭，另一端焊接

14、進水管接頭， 并與壓力泵出水管相接，啟動壓力泵給導管注入壓力水，當壓力泵的壓力表壓力 達到導管須承受的計算壓力時，穩(wěn)壓10分鐘并滾動導管，接頭及接縫處不滲漏 即為合格。導管底節(jié)長6m無接頭，其余節(jié)段為2m、3m，導管下放的長度距孔 底0.30.4m為宜。儲料斗的容量應使首批灌注下去的混凝土能滿足導管初次埋 深1m以上。灌注過程中，導管在任何時候都保持埋深大于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，混凝土由攪拌站拌 合，混凝土運輸車運輸和澆筑，吊車抽拔導管。灌注中隨時測量混凝土面高度， 隨時做好記錄。灌注的樁頭比設計高0.5-1.0m，澆注過程中，將孔內(nèi)

15、溢出的泥漿 引流或用泥漿車運輸至固定地點，待蒸發(fā)、晾干后運走處理，防止污染周圍環(huán)境。3樁基作業(yè)中幾點注意的事項針對淤泥地質(zhì)，在進行橋梁深樁基礎施工時應注意以下幾點：1）成孔質(zhì)量 控制是一個重要環(huán)節(jié)。成孔的好壞直接關系到成樁質(zhì)量，尤其是成孔深度和清孔， 成孔深度不夠會造成灌注樁進入不了持力層而導致承載力不夠，而清孔不徹底， 導致孔底充滿雜物而達不到承載要求，另外鉆機平臺的穩(wěn)定性也影響成孔質(zhì)量， 擴孔系數(shù)過大會導致混凝土超方嚴重，成本增加；2）鋼筋籠的質(zhì)量優(yōu)劣直接關 系到灌注樁是否具有足夠的承載力。尤其是鋼筋籠的吊裝，稍不注意就會造成塌 孔和鋼筋籠變形等現(xiàn)象，另外鋼筋籠制作不精細會導致現(xiàn)場接頭連接困難重重； 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間不得超過2個小時。珠海地區(qū)急陣雨、 聚雨情況每天幾乎都有發(fā)生，每次灌注時要備好雨布，在下雨時對料斗進行覆蓋。 首批灌注混凝土數(shù)量應能滿足導管初次埋置深度和填充導管底部的需要，且要連 續(xù)進行灌，淤泥層灌注過程中也導管埋深必須保證在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