鉆孔樁施工工藝橋梁工程論文
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1.1平整施工場地和定位鉆孔樁
在施工前，首先要清除鉆孔場地內(nèi)的淤泥、雜物、硬石等，填充52cm厚的粘土，利用推土機(jī)進(jìn)行壓實(shí)、平整，將枕木鋪墊好，作為鉆孔平臺[3]。平整完施工場地后，施工人員要利用橋墩臺中心的護(hù)樁來恢復(fù)，依據(jù)橋梁軸線控制樁復(fù)核橋墩臺位中心樁，用全站儀放出各個(gè)鉆孔樁孔位中心樁，然后在孔位中心樁的四角上設(shè)置護(hù)樁點(diǎn)，這些護(hù)樁點(diǎn)就是施工過程中樁位的檢查點(diǎn)和控制點(diǎn)。此外，為了保障地下管線的安全，在正式施工前要檢查地面3m以內(nèi)有無管線，如果發(fā)現(xiàn)有管線的話，就要立即與相關(guān)的設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位溝通，盡快解決。
1.2護(hù)筒的制備和埋設(shè)
1)護(hù)筒的制備。當(dāng)前，國內(nèi)橋梁工程中鉆孔樁施工使用較多的護(hù)筒是鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒的長度小于5m，壁厚5cm，直徑大于鉆孔樁直徑20cm，在護(hù)筒頂端增設(shè)高380mm、寬180mm的出漿口。在深水處施工時(shí)，一般采用鋼筋混凝土護(hù)筒，護(hù)筒的每節(jié)長度控制在2m左右，壁厚在9cm左右。鋼筋混凝土護(hù)筒的管壁要平整，厚度要均勻[4]。
2)護(hù)筒的埋設(shè)。護(hù)筒的埋設(shè)主要采用挖埋和填筑兩種方法。挖埋法應(yīng)用于地下水位在地面以下超過1m時(shí)，具體步驟為：先挖圓坑，圓坑的規(guī)格為長度要大于護(hù)筒本身40cm左右，直徑要比護(hù)筒本身大45cm左右；在坑底填筑40cm厚的粘土，將護(hù)筒放入坑內(nèi)，保障護(hù)筒的圓心能與坑底的鉆孔中心位置契合；直放護(hù)筒，將粘土均勻的回填到護(hù)筒四周，并壓實(shí)。填筑法的應(yīng)用主要是在地下水位較高的情況下，填筑的土島高度要保障護(hù)筒的頂端比施工水位高1.5m以上，頂面的寬度要與鉆孔機(jī)的設(shè)備要求相符。
1.3制備泥漿
首先制備的泥漿要使用優(yōu)質(zhì)的膨潤土，泥漿攪拌機(jī)(ZL800)、泥漿分離器(ZX-250)、泥漿池(45m3)、泥漿沉淀器等組成泥漿的制備和循環(huán)分離系統(tǒng)[5]。其次，對摻加劑的用量控制上，要先進(jìn)行試用配比，檢驗(yàn)配比后的泥漿是否符合施工標(biāo)準(zhǔn)，符合了再進(jìn)行大量制備，以免造成材料的浪費(fèi)。最后，制備好的泥漿要嚴(yán)格按照地基的施工條件，拌勻后以備試用。此外，需要注意的是，在施工過程中，要對沉淀池中的沉渣、填筑混凝土?xí)r溢出的廢棄泥漿及時(shí)清理，要對廢棄的沉渣進(jìn)行循環(huán)處理，防止污染環(huán)境。
1.4準(zhǔn)備鉆機(jī)
準(zhǔn)備鉆機(jī)時(shí)，施工人員要對鉆機(jī)、場地布置、泥漿池設(shè)置、水電供應(yīng)、鉆機(jī)機(jī)座處鋪墊的枕木平整度、泥漿的制備等均要進(jìn)行全面仔細(xì)的檢查。施工人員要根據(jù)工程地基材料的地層情況來確定分段的泥漿濃度、鉆速、鉆壓、沖擊鉆機(jī)、泥漿泵入量等。同時(shí)在工地上要配置一些泥漿泵、鉆機(jī)的零配件，以免施工中機(jī)械出現(xiàn)故障而束手無策。鉆機(jī)就位時(shí)，用拖拉就位法，施工人員將裝好的循環(huán)鉆機(jī)拖拉就位后，將鉆桿對準(zhǔn)鉆孔樁的位置，以便開始鉆孔。
2.橋梁工程中鉆孔樁施工工藝分析
2.1鉆孔的施工工藝
開鉆前，施工人員要再次檢查鉆孔機(jī)的設(shè)備、機(jī)具、水管、電管路等狀態(tài)清孔，確保其在正常情況下才能開始進(jìn)行鉆機(jī)。施工人員要先啟動泥漿泵，讓泥漿泵先空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，等到泥漿輸入孔口的一定數(shù)量后，就可以正式進(jìn)行鉆孔。鉆孔施工初期，鉆孔的速度應(yīng)該均勻緩慢，鉆進(jìn)5m深厚及時(shí)檢查鉆桿的垂直度，鉆桿的垂直度要符合鉆孔工藝的標(biāo)準(zhǔn)后，便可進(jìn)行加速鉆孔作業(yè)。在粉土、淤泥質(zhì)土等不良地質(zhì)條件下進(jìn)行的鉆孔施工，則要使用泥漿護(hù)壁，以更好的確保成孔的質(zhì)量。自造的護(hù)壁泥漿必須符合標(biāo)準(zhǔn)的性能技術(shù)指標(biāo)。如果自造泥漿的性能技術(shù)指標(biāo)合格的話，可以采用成孔鉆孔自造泥漿來完成鉆孔施工。而一旦自造的護(hù)壁泥漿性能技術(shù)指標(biāo)不合格的話，就要使用人工配制泥漿來提高護(hù)壁的能力，以免在鉆孔施工中出現(xiàn)坍塌的事故風(fēng)險(xiǎn)。在鉆孔施工過程中，鉆孔人員要及時(shí)檢查鉆頭的位置和轉(zhuǎn)向，保障鉆頭在鉆孔中能夠自由轉(zhuǎn)動，鉆孔灌注樁的鉆機(jī)沖程要控制在合理的范圍內(nèi)，以免出現(xiàn)梅花孔、十字槽、卡鉆等問題。在鉆孔過程中，很有可能會出現(xiàn)孤石，鉆孔人員可以采用高低沖程交替沖擊的方法進(jìn)行鉆孔，將孤石擊碎進(jìn)而擠入孔壁中，如果孤石過大的話，就應(yīng)該采取爆破破碎的方法進(jìn)行處理。如果在鉆孔過程中，鉆孔中出現(xiàn)巖石的話，沖程要控制在1.5-2.5米之間，以免過大沖程損壞鉆頭。在鉆孔施工中，如果出現(xiàn)塌孔的話，施工人員要立即灌注粘土，利用空轉(zhuǎn)鉆機(jī)的方法進(jìn)行調(diào)整，如果塌孔較為嚴(yán)重的話，施工人員要等到孔壁穩(wěn)定后，在進(jìn)行鉆孔施工。此外，鉆孔施工結(jié)束后，要對鉆孔的孔深、孔徑、中心位置、垂直度、孔底沉渣等進(jìn)行質(zhì)量檢查，
2.2清孔的施工工藝
清孔的施工工藝是利用泥漿在流動時(shí)候帶來的動能，來沖擊樁孔底部的沉渣，讓沉渣中的砂礫處于懸浮的狀態(tài)，然后利用泥漿膠體的粘結(jié)力使得處于懸浮狀態(tài)的沉渣伴隨著泥漿的循環(huán)流動被帶出樁孔，排除孔內(nèi)的沉渣。清孔的主要方法有抽漿法、換漿法、掏渣法、砂漿置換法、空壓機(jī)噴射法等。一般而言，清孔施工工藝分為兩步進(jìn)行，第一步清孔是在成孔后進(jìn)行，第二次清孔是在導(dǎo)管和鋼筋籠安裝完成后進(jìn)行。第一次清孔時(shí)，要充分利用鉆桿在原位進(jìn)行，孔口返漿的比重要≤100mm，清孔后孔底的沉渣厚度對摩擦樁要≤300mm，對支承樁要≤100mm。第二次清孔后，與混凝土灌樁工作間隔的時(shí)間不宜過長，最好是立即進(jìn)行水下混凝土的灌樁工作。
2.3鋼筋籠的施工工藝
1)鋼筋籠的制作。目前國內(nèi)在橋梁工程鉆孔樁的施工中，鋼筋籠的制作一般使用長線法，施工人員利用長線法在鋼筋加工廠內(nèi)統(tǒng)一制度鋼筋籠。在制作鋼筋籠過程中，首先要保障鋼筋材料的力學(xué)性能指標(biāo)滿足了相關(guān)的技術(shù)要求，然后要對主筋焊接斷頭利用槽鋼進(jìn)行固定，以確保多節(jié)鋼筋籠能穩(wěn)固在一個(gè)水平面上，鋼筋籠的主筋的連接一般使用套筒。同時(shí)要設(shè)立聲測管，以便工程后期能對樁基施工的質(zhì)量進(jìn)行檢測，一般而言1.5m的樁基要布置3根聲測管，1.8-2.0m的樁基可以布置4根聲測管。需要注意的是，鋼筋籠制作成形后，要平放在地面上，并進(jìn)行施工質(zhì)量的試驗(yàn)檢測。
2)鋼筋籠的安裝。安裝鋼筋籠時(shí)一般采用的是雙溝起吊法，施工人員在安裝時(shí)，要在鋼筋籠的主筋與箍筋的連接處設(shè)置相對稱的吊點(diǎn)，最好能一次性起吊成功。在鋼筋籠豎直后就可以拆掉第一個(gè)吊點(diǎn)，把第一節(jié)鋼筋籠放置與樁孔后面，懸掛在護(hù)筒的釘扣位置，將第二節(jié)鋼筋籠吊起，與第一節(jié)鋼筋籠對接，然后用直螺紋套筒實(shí)現(xiàn)鋼筋籠的現(xiàn)場接長。
2.4混凝土灌注的施工工藝
1)導(dǎo)管的檢查與安裝。導(dǎo)管是用于混凝土灌注施工的，一般采用的螺旋絲扣導(dǎo)管。在正式安裝前，要對導(dǎo)管的內(nèi)壁光滑程度進(jìn)行檢查，確保導(dǎo)管內(nèi)壁的光滑；要對導(dǎo)管的軸線差、孔底井水壓力等進(jìn)行檢測，以便更好的安裝導(dǎo)管。在安裝導(dǎo)管時(shí)，要豎直的輕輕的將導(dǎo)管下放到樁孔孔底，在下放過程中要避免導(dǎo)管碰到鋼筋籠，導(dǎo)管管孔與樁孔孔底的距離要控制在25-40cm以內(nèi)。
2)灌注混凝土。導(dǎo)管安裝后，插上漏斗，攪拌混凝土，進(jìn)行灌注準(zhǔn)備。在進(jìn)行混凝土灌注時(shí)，導(dǎo)管埋入混凝土的深入要大于等于1米，一旦埋入混凝土的深入超過了最大埋入深度的話，要馬上提升導(dǎo)管，注意提升導(dǎo)管的時(shí)候動作要輕快。同時(shí)，灌注混凝土?xí)r的動作也要快，在灌注過程中要對混凝土的標(biāo)高進(jìn)行檢測，一般情況下，混凝土樁頂?shù)臉?biāo)高比設(shè)計(jì)的標(biāo)高高50厘米即可?；炷脸醪侥Y(jié)后，就可拔出護(hù)筒，清理樁頭多余的混凝土。
3.橋梁工程中鉆孔樁施工中出現(xiàn)的事故及處理方法
3.1鉆孔施工過程中出現(xiàn)的事故及處理方法
1)坍孔。坍孔是鉆孔過程較為常見的施工事故，坍孔事故的表現(xiàn)主要有：鉆機(jī)發(fā)出異常響聲、鉆孔內(nèi)的水位下降、鉆頭無法運(yùn)作、鉆具進(jìn)尺較慢或者不進(jìn)尺等。處理方法有：①立即拆除護(hù)筒，回填鉆孔，重新埋設(shè)護(hù)筒后進(jìn)行鉆孔。②用測深尺測量鉆孔的深度，以確保鉆孔的深度與此前設(shè)計(jì)的相符。③技術(shù)人員要進(jìn)行地質(zhì)檢測，判斷出坍孔的具體位置后，用粘土和砂土混合物回填鉆孔，直到回填的高度超出了坍方位置集合。④如果坍孔較為嚴(yán)重的話，施工人員要全部回填鉆孔，暫停一段時(shí)間，然后繼續(xù)鉆孔。
2)彎孔。彎孔的形成，主要是在鉆孔過程中，出現(xiàn)了一定程度的偏斜而導(dǎo)致的，如果偏斜的程度過大的話，會改變樁的受力狀態(tài)，嚴(yán)重的話會直接報(bào)廢。處理方法：當(dāng)鉆孔偏斜時(shí)，要檢查出偏斜的程度和位置，然后利用掃孔的方法將鉆頭放在出現(xiàn)偏斜的位置，緩慢回轉(zhuǎn)掃孔，向下反復(fù)進(jìn)行，以讓鉆孔恢復(fù)正位。
3)鉆孔漏水。處理方法：要先集中力量加泥漿或水，找到漏水的具體原因，采取相應(yīng)的措施。如是護(hù)筒漏水，輕度漏水的話就用粘土填充護(hù)筒四周，重度漏水的話就要挖出護(hù)筒，修理完后重新埋設(shè)護(hù)筒。
4)鉆桿折斷。處理方法：在進(jìn)行鉆孔時(shí)，忌用彎曲的鉆桿，接頭受到磨損的鉆桿也要棄用。在鉆進(jìn)的過程中，要控制速度和力度，以免用力過猛，折斷鉆桿。同時(shí)，施工人員要經(jīng)常檢查鉆桿的接頭強(qiáng)度和部位磨損程度，一旦發(fā)現(xiàn)不符合要求的就要及時(shí)更換新的鉆桿。
3.2灌注混凝土施工中出現(xiàn)的事故及處理方法
在混凝土的灌注過程中，最容易，也是最常見的事故就是斷樁，斷樁的處理方法要根據(jù)斷樁的原因進(jìn)行處理。斷樁的位置較深、斷樁承受的彎矩不大的話，就可以用壓降法進(jìn)行處理。施工人員可以用一個(gè)小型鉆機(jī)沿著樁身鉆一個(gè)小孔，找出斷樁的位置，在探孔附近再鉆一個(gè)小孔，孔底的標(biāo)高要低于斷處的標(biāo)高。然后用高壓輸水管插入小孔中，清理斷樁處的泥沙后，提出輸水管，用壓漿管封死一個(gè)孔口，另一個(gè)孔口就作為出漿口。啟動壓漿泵記性呢壓漿，當(dāng)孔內(nèi)有水泥砂漿壓出時(shí)，就能把出漿孔堵死，壓漿要持續(xù)，直至壓不進(jìn)為止。
4.結(jié)語
總之，鉆孔樁施工是橋梁工程中的一項(xiàng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系著整個(gè)橋梁工程的進(jìn)度、質(zhì)量、安危。因此，施工人員在進(jìn)行鉆孔樁施工時(shí)，要秉著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，做好鉆孔灌漿的準(zhǔn)備工作，要重視成孔和成樁技術(shù)的掌控，要嚴(yán)格做好成孔和成樁施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí)監(jiān)理人員要加強(qiáng)監(jiān)控力度，做好質(zhì)量檢查，以保證橋梁工程的質(zhì)量，發(fā)揮橋梁在我國交通運(yùn)輸中的作用。
作者：李敏瑜 單位：長沙建筑工程學(xué)校道路與橋梁工程教研室