時間:2023-03-17 18:04:57
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關鍵詞:大直徑鉆孔樁事故處理
一、工程概況
南京長江第二大橋橋位處的長江被八卦洲分為南、北兩汊,北汊地形總體上傾向于長江,地面高程2.59~7.29m,橋位處水面寬955m,河床地形微向南傾,平均坡度<l°,深泓靠近南側,最大水深13.15m。
北汊大橋全長為2172m,橋面寬32m,中央分隔帶為15m,主橋為90+3*165+90m五跨變截面P.C連續箱梁,主墩基礎采用18根φ2.5m的鉆孔灌注樁。
二、水文、地質概況
水文:該河段位于下游感潮區,以雨洪徑流為主,同時受潮汐影響,每年5~10月為汛期,洪峰出現在6~8月。一般沖刷4.36m,主墩局部沖刷13.70m,最大沖刷深度18.06m。
工程地質:覆蓋層為沖積層,主要為粉細砂、淤泥質亞粘土和亞粘土,巖層為沉積巖,主要為泥巖、粉砂鈣質巖及砂巖,巖層中有少量裂隙水存在。橋位不良地質為軟土和可液化砂土,樁進入覆蓋層深度約33m,進入全風化巖深度為35m,嵌入微風化層9.65m。
三、鉆機與泥漿
由于覆蓋層較厚,嵌巖較深,經比較分析,選用了KP3500型全液壓轉盤式鉆機。
此鉆機性能優良,在鉆孔施工中較好地完成了施工任務。
泥漿在鉆孔中起著懸浮和攜帶鉆渣、清洗孔底、維持孔內外壓力平衡、增加孔壁穩定性、防止塌孔、和冷卻鉆頭等作用。由于覆蓋層以易塌孔的粉細砂為主,因此泥漿質量要求較高。
泥漿用水、粘土、膨潤土和碳酸鈉按1000:200:50:3.75(kg)配制,泥漿的循環充分利用了相鄰的三個護筒,用φ30聯通管串聯起來,使泥漿循環路線增長,容納泥漿量增大,也使鋼護筒形成整體,增強抗潮涌能力,同時每臺鉆機配一個大沉渣筒,便于及時清渣,以保證泥漿質量及正常施工。
四、鉆孔與沖孔
鉆孔時應避免兩部鉆機在相鄰孔位同時操作,每部鉆機完成鉆孔后要隔一個孔就位。
由于正循環對泥漿護壁較為有利,因而覆蓋層采用正循環,用梳齒鉆頭,保持孔底承壓不超過5t,低壓慢速鉆進;當進入強風化層后換用滾齒鉆頭,采用氣舉反循環,鉆壓可加至20~30t功壓鉆進。由于長江水位變化較大,因而在鉆進過程中要經常檢查水頭高度,隨江水位調整。覆蓋層進尺約10m/d,風化巖進尺約s5m/d,微風化巖層進尺約2m/d,一般成孔用10~15do
在鋼筋籠和導管吊裝完畢后進行沖孔,其目的是將孔底沉渣沖起,使沉淀厚度滿足《施工規范》要求。但《施工規范》中規定的沖孔泥漿比重小于1.05t/m3(接近于長江天然水的比重),這樣勢必造成泥漿稠度降低,排渣能力下降,沉渣速度加快,沖孔時間延長。由于稠度降低,其護壁作用也隨之降低,塌孔的機會增大。故沖孔的泥漿比重應視具體情況而定,如覆蓋層為粘土質地層,可將泥漿的比重定得較低(如1.05左右),如覆蓋層為砂質地層,且施工水位較高,砂層液化限較高,這時沖孔泥漿不宜過稀,比重可在1.15~1.25之間,稠度也相應增大,有利于浮起沉渣,增強泥漿護壁的作用,減少塌孔的危險。但泥漿的比重越大,則對水下混凝土灌注愈不利,二者是一個辯證的關系,要視具體情況而定。
五、穿孔原因分析及處理
穿孔是北汊橋鉆孔施工中出現較多的事故,穿孔實際上是一種管涌現象,現分析如下:
設L為護簡埋深,h1為泥漿頂至護簡底深度,h2為水深,Δh為水頭高度。穿孔時泥漿從護筒底垂直向上穿出。切取護筒底至
河床的一段垂直立柱體ab,將柱體內的水作為脫離休,考慮作用在水上的力系。因為水流速度變化很小,其慣性力可以略去不計。這樣可求得這些力在垂直方向的分力分別為:
采取壓入水泥漿方法,水泥漿從鉆桿灌入,邊灌漿邊徐徐提升鉆頭,如灌注水下混凝土,水泥漿灌至超過漏漿處2m即可,這時水泥漿在靜壓作用下會流人穿孔處,硬化后可將穿孔堵住,且會形成一層較堅硬的水泥皮護壁,也減少了塌孔的危險,壓入水泥漿24h后即可重新開始。此法對處理穿孔漏漿還是比較有效的。在處理穿孔漏漿事故中,也采用了在漏漿護筒周圍回填碎石以增加護筒埋深的方法。根據對穿孔原因分析可知,合理地控制水頭高度,是防止穿孔的重要措施均護筒埋深較大時,水頭可以高一點檔護筒埋深較淺時,可以沒有水頭或負水頭,要根據具體情況具體分析,不能死搬硬套。
護筒裂縫:主墩護筒,由于下沉后不垂直,用160t振動錘強行糾偏時,致使河床位置處焊縫出現了一條長約10cm、高2~3cm的裂口,在鉆孔時泥漿從此孔泄漏。先是潛水員水下焊接,但效果不理想,后采用在原護簡處再下沉一個直徑比原護筒大20cm和大護筒,埋入土中約2m,內外護筒間用粘土填實,堵住裂口,效果很好。
打撈鉆頭:采用滑決式打撈器。其工作原理是:打撈器進入鉆頭中心管時,滑塊上移,使打撈器頭能插入中心管,上撥時滑塊下移漲緊,利用摩擦力將鉆頭提起,撈出后再松動滑塊,通過沿塊上的連接繩將滑決收緊,撥出中心管即可,但在打撈前首先要確定鉆頭在孔底位置,可將一薄板用螺栓緊圍在鉆桿底,將鉆桿落到孔底,壓到鉆頭上,等待片刻后提出,通過觀察鉆頭中心管在木板上留下的壓痕來確定孔底鉆頭與鉆機轉盤中心的相對位置,再移動鉆機或轉盤,使轉盤中心正對傷頭中心管,則可保證打撈器能準確插入中心管。
六、質量控制
成孔后通過鉆桿用測斜儀檢測孔的垂直度,再用井徑儀控制孔徑和孔壁情況。在所有主墩鉆孔中,孔深、孔徑、垂直度、孔軸線和孔壁質量均符合《施工規范》要求,擴孔一般在10%左右。每根樁身全部預埋三根通長的聲測管,采用超聲波檢測,并按比例取芯檢測與其對照,所有樁合格率100%,優良率90%以上。
1.1樁基
樁基是建筑施工的基礎,其施工質量高低直接關系著整體建筑工程的穩定性、安全性以及使用壽命,主要由基柱和樁頂兩部分構成。建筑工程施工中常有的樁基形式主要有兩種:一是高承臺樁基,其樁身的上部在地面上,樁身的下部埋在地下;二是地承臺樁基,其樁身的上下部分均埋在地下。
1.2樁基施工工藝
(1)樁基施工工藝的種類。樁基施工工藝有很多種,在不同的地質條件下施工時,要選擇不同的樁基施工工藝。在建筑工程樁基施工的過程中,常用的施工工藝主要有兩種:一是預制樁樁基施工工藝,其主要是采用打擊或者是振動的形式將樁基打入土中;二是灌注樁樁基施工工藝,其相對于預制樁樁基施工工藝較為復雜,首先要在施工現場的地基處鉆孔,然后將事先準備好的鋼筋籠放置孔中,之后再將混凝土澆筑在孔中,并對其進行必要的維護、保養,以確保樁基的形成效果。(2)樁基施工工藝的作用。樁基施工工藝對于保障建筑工程質量具有重要的作用,具體表現如下:一是樁基施工工藝可以將建筑物在使用過程中產生的豎向荷載轉移到樁基附近的土層中,增強發生自然災害時建筑物的抗震能力以及抵御能力;二是樁基施工工藝可以降低建筑物在使用過程中的沉降速度,避免地基不均勻沉降、建筑物變形、墻體開裂等現象的發生,確保建筑物的安全性及穩定性,保障建筑物的使用質量,延長建筑物的使用壽命。
2建筑施工中樁基施工前的準備工作
做好樁基施工前的準備工作是確保樁基質量的重要前提,具體表現如下。
2.1實地勘察施工現場的地質水文狀況
施工現場的地質水文狀況直接影響著施工工藝的選擇,只有合適的施工工藝才能確保樁基施工質量。因此,在樁基正式開始施工之前,相關人員首先要對施工現場進行實地勘察,全面掌握施工現場的地質條件、水文分布等,特別要注意勘察施工現場是否存在軟土地基以及地下水狀況,以便于施工單位選擇合適的施工技術以及施工工藝,保障建筑工程樁基施工質量。
2.2編制科學合理的施工方案
相關人員在對建筑工程施工現場進行實地勘察之后,要將各項資料數據進行整理分析,并根據這些數據資料以及建筑工程的施工要求、建設規模、建筑結構等因素,編制出科學合理的施工方案。在施工方案的編制過程中,要注意以下兩點:一是要將各施工環節的施工流程、標準以及規范盡可能細化;二是要注重對周圍建筑物以及管線的保護。
2.3選擇合格的施工材料以及機械設備
合格的施工材料以及機械設備是保障樁基施工質量的重要物質性前提。因此,在建筑工程樁基施工準備過程中要做好以下兩方面工作:一是要選擇質優價低的施工材料,以在確保樁基施工質量的前提下,降低施工成本;二是要根據場地條件、資金狀況、技術水平等方面因素選擇合適的施工機械設備,以確保建筑工程施工質量以及施工進度。
3建筑施工中樁基施工工藝的具體應用
結合建筑行業目前樁基施工現狀,主要對兩種常用的樁基施工工藝進行分析,具體表現如下。
3.1預制樁樁基施工工藝
在建筑工程樁基施工過程中使用預制樁樁基施工工藝時,為確保樁基施工質量,要做好以下兩方面工作:一是在沉樁方式的選擇上,常用的樁基沉樁方式主要有水射法、擊打法、振動法以及靜壓法,這些方法雖然都可用于預制樁樁基的沉降過程中,但是不同的沉樁方法適用于不同的施工條件,如水射法僅適合砂土層的施工等,且具有不同的效果,因此,要根據建筑工程的具體施工情況以及施工現場的地質狀況選擇合適的沉樁方式;二是在預制樁樁基的澆筑過程中,要確保樁基澆筑的連續性,且要將保護層的參數設置在25m左右。
3.2灌注樁樁基施工工藝
灌注樁樁基施工工藝相對于預制樁樁基施工工藝,施工工序更加復雜。為確保灌注樁樁基施工質量,要做好以下兩方面工作:一是灌注樁樁基施工工藝與混凝土施工有著直接的關系,混凝土施工質量是決定樁體強度的重要因素,因此,在灌注樁樁基施工過程中,既要確?;炷僚渲帽戎g的合理比例,亦要合理規劃混凝土的攪拌過程以及施工工序,以保障混凝土施工質量;二是要重點關注施工工藝中的成孔操作,常用的成孔操作主要分為四類,分別為干作業成孔,又可分為機械鉆孔以及人工挖孔;沉管成孔,其主要是利用錘擊或者是振動沖擊成孔,在施工的過程中會產生較大的噪音,對周圍環境影響較大;泥漿護壁成孔,其主要用于淤泥土質、粘土、砂土以及粉土;沖擊成孔,其適用范圍與泥漿護壁成孔技術類似,但亦適用于碎石土質。因此,在灌注樁樁基施工的過程中要根據各成孔操作方式的施工特點以及適用范圍,選擇合適的成孔操作方式,以確保灌注樁樁基施工質量。
4結語
1.1據不同樁基特性
樁基的類型也分很多種,不同的樁基特性,有其不同的使用范圍。在對碼頭工程中樁基工程施工時,有效的采用科學合理的樁基類型,是保證施工質量的有效方法,在此,根據不同的特性,樁基類型大致分為以下三點:第一,預應力管樁。這種管樁的基本形式看似與某些常見的鋼管樁形式類似,但是預應力管樁的承載力要小于鋼管樁,它的施工難度也相對較大,所以預應力管樁還不是那么的被普遍應用。第二,水沖樁類型。從形式上來看,水沖樁的形式和大部分的鋼筋混凝土的形式是存在一定的相似性的,但是水沖樁主要用于基數較大的砂土地質結構,存在相當大的不易控制的缺點。第三,大管樁的使用。一般來說,這種管樁的密實性好,具有很好的低滲透性和承載力,常用在海洋工程和海岸等的樁基工程結構中。
1.2從碼頭的實際結構和承載力上分析
碼頭工程中的樁基工程施工地主要是在各個不同區域的碼頭進行,除了對碼頭地質上的分析外,還要從碼頭的實際結構和承載力上進行分析,不同的碼頭有不同的結構類型,所需要的適合的樁基類型也存在不同的差異,這一步分析是不可或缺的。如果在施工建設前期,能夠充分的對碼頭結構進行分析,并對樁位分布和承載進行確定和掌握,在后期施工中將起到事倍功半的效果。
2碼頭工程中樁基工程關鍵施工技術
2.1沖擊鉆孔樁技術分析
碼頭樁基工程施工中,首先就是要把海堤和線橋連接起來,這個施工中常用到的技術就是鉆孔灌漿技術。不僅可以把樁基與海堤連接起來,形成更具有整體性的,穩定性的碼頭,而且這種技術使得樁基更為牢固,剛性也較好,施工的具體步驟如下:利用沖擊鉆對粘土層進行多次沖擊成孔,在每次沖擊后進行一次回填,一般經過三次以上就可完成,再放置鋼護筒。但黏土層到樁的底部位置需要一次性的鉆孔成功。
2.2具體的技術分析
(1)對護筒進行埋設時,要注意護筒的選擇
護筒根據技術標準設計的進行,如由10mm的鋼板制成的,選擇護筒的直徑也要大于樁基的直徑,護筒長度選擇要根據實際的土層進行選擇。護筒的埋設時,首先要對基坑進行清理工作,通過人工挖掘等對的土層夯實,埋設位置要根據設計中的要求進行選擇,保證護筒的中心跟樁心重合,并且確保誤差控制在1cm之內。
(2)在沖擊鉆孔施工中,開始要放慢速度
為保證泥漿不被濺出來,速度一般要小于50cm,當進行到一定深度之后就可正常進行鉆孔工作,這個工程中還可采用外加循環來沖擊成孔。而為了保證施工的質量,當沖擊到粘土層之上的淤泥層時,注意要用石塊進行回填后再來進行沖擊,回填的次數一般控制在三次左右,可有效的保證成孔的穩定性。
(3)注意對鋼筋籠的吊裝。
主要是對其施工時吊裝的速度與垂直角度注意下,確保速度適當和角度上的準確,避免造成孔壁的破壞。安裝到位后用鋼筋固定,以保證位置的精確。最后再對混凝土施工工藝注意下,為保證混凝土的供應連續性,就要保證導管埋設的夠深,利用各種技術防止出現弊端,導管可上下移動三到五次,移動的幅度大約在5cm左右。
2.3錨桿嵌巖樁技術的運用
錨桿嵌巖樁技術在碼頭樁基工程的施工中是比較常見的鋼管樁技術之一,其較易操作,施工技術也主要是考慮樁力和水平的移動距離,不過此技術的成本較高,在施工中,要一步一步的把鋼管深入到底層。要從設備平臺的搭建開始,一步一步的安裝鉆機,套管等,再進行巖層的定位后成孔,再把泥漿灌注進去。這一過程要注意的有:
(1)在成孔中要用到內鉆機進行大型的鉆孔施工
因此為保證施工的質量與安全,要選擇直徑較大的孔樁并且將鋼管樁深入其底部,不至于在施工時出現泥土影響施工質量,確保管樁內部的清潔。成功后也要注意對孔口的保護,清孔時避免出現損壞孔口等不必要的問題。
(2)針對導向架安裝的問題。
一般來說,導向架的安裝是在進行工程建設前就要完成的,并且將由鋼管和導向盤制作的導向架與其他鋼管連接起來,安裝時要將卷揚設備等逐一放置到鋼管節中。
(3)對錨桿孔的施工注意。
錨桿孔的施工通常選用牙輪鉆,然后是合金鉆頭等。在施工前期就應該先根據地質的勘測情況來結合施工經驗選擇錨桿孔的施工方式。不過具體情況具體分析,雖然更為標準的技術是基巖錨孔鉆進技術,為保證成孔的穩定性,都還是要按照具體的工程實踐來進行選擇的。錨孔鉆成后要進行清理工作,可用氣舉反循環的方式進行,直到清理工作進行到設計需要深度為止。
(4)錨桿安裝和注漿時的注意。
把錨桿,利用卷揚機吊起到導向架的孔口位置,用灌注的導管逐根的連接到錨孔內部,讓注漿時的關口距離錨孔底部在20cm左右,然后對此使用注漿泵來進行注漿。注漿的體積應根據鋼管樁的要求進行,其中深度要求為錨孔的底部一直到鋼管樁的底部。在完成之后抽出導管,再把錨桿置入。
3工程實例分析
3.1工程概況
某大型煤炭中轉碼頭的建設規模,年運輸煤炭量為3,000萬噸,其中每年的進港量為1,500萬噸,出鋼量為1,500萬噸。碼頭的結構是采用的高樁梁板式的結構,根據碼頭區域不同的地質狀況,水深以及受力的特點,該碼頭樁基分別采用了鋼管樁、預應力泵方樁和錨桿嵌巖鋼管樁的類型。上部結構采用了澆筑樁帽,大節點結構,預制梁、板、現澆面層等。
3.2錨桿嵌巖樁施工技術的控制
本工程裝船碼頭及棧橋均有錨巖樁,錨孔直徑為小于300mm,錨桿為2根100槽鋼,長6m,深入中風化基巖4m,通過注漿管將配制好的M35水泥漿將錨桿與基巖固結,基巖面層再澆筑3m的C30膨脹砼。錨桿嵌巖樁施工質量較難控制,實施中重點對以卜幾個環節進行控制:
(1)施工平臺搭設。
根據樁排架不同采取不同的搭設方案,裝船碼頭聯橋、防護簇樁、防撞墩錨桿嵌巖樁的施工平臺搭設采用樁基夾圍囹的搭設;棧橋由于排架間距較大,不能采用自身樁基夾圍圖搭設平臺,為保證已沉鋼管樁的自身安全,先把錨巖鉆孔的所在排架夾好鋼圍圖連成整體,施工平臺采用厚l0mm,直徑600mm的鋼管樁支撐,用60T浮吊(雙鉤)配合60型振動錘打入淤泥層以下15~20m。
(2)基巖面層和中風化巖層的確認。
設計要求從基巖進入中風化巖層4m,施工操作中多鉆入500mm,以確保符合設計要求,并在第一根樁取樣時,請設計及勘探單位技術人員到現場,共同確認。
(3)錨桿安放和灌注水泥漿
準備階段工作質量的好壞會直接影響到施工階段的質量和水平,具體方法包括有以下幾種:
(1)規劃準備。在施工隊伍簽訂完合同后,要立即組織專門人員對鐵路工程的整體建設規劃、路基施工設計圖以及施工場地等進行詳細、全面、科學的考察、了解和記錄,制成調查報告并提交。設計單位根據調查報告的相關信息,結合鐵路路基工程的總體施工規劃,對樁基工程的使用設備、材料、規格、方法等進行設計。而后,施工單位對照施工場地對樁基工程設計圖進行實地比對和分析,并及時就發現的問題同設計單位進行溝通協調,以保證樁基施工設計圖的科學性、實用性、合理性和有效性。
(2)場地準備。施工單位要根據樁基施工圖,在施工現場平整場地,并科學、合理地圍堰相應的施工平臺。通常情況下,平臺的主墩要選擇岸邊的淺水區域,其圍堰材料一般采用規定的鋼板樁,并利用草袋進行規范筑搗。在平原陸地區域,其施工場地要利用推土機進行平整和壓實;在河流尤其是水深較深的區域,要進行鉆孔平臺的搭設。
(3)人員準備。施工單位要根據樁基工程的需要以及施工設計圖紙的要求,選聘和組織施工人員,包括管理人員、技術人員、施工人員、后勤人員、安全人員等等,并根據工期進度制定不同人員的進場時間。同時,還要對相應人員尤其是技術人員和施工人員進行施工技術確認,并積極組織相應的工前培訓,從而確保樁基工程施工的順利開展,保障樁基工程的施工質量。
(4)設備準備。施工單位要根據樁基施工圖紙的要求,在開工前購買和備齊所需的全部施工設備設施,例如挖掘機、運輸車輛、輸送泵、安全設施等。并確保各類施工設備的配套性,保證設備設施的質量合格。在設備設施進場后,要嚴格檢查相關設備的規格、數量、型號、質量等是否符合設計圖要求,并對其進行科學的存放、使用和養護,以避免因施工設備問題影響到樁基工程的正常施工。
(5)技術準備。施工單位在開工前,要首先對場地進行測量放線,一般是測量人員在施工圖紙的指導下,結合已有的導線網,對場地中的樁位位置進行精確的測定(其對樁位測量的偏差不應大于10mm),并對其進行護樁設置,以方便檢查人員的校驗。同時,還要做好技術交底工作,即在工程開工前,樁基項目的總工程師要對施工單位的各技術人員、施工隊長以及技術負責人進行詳細、全面、專業的技術交底,而后還要組織所有施工人員進行樁基施工圖紙、施工技術以及相關標準規范的學習和培訓,以保障樁基工程的順利、正常施工。
2鐵路路基工程樁基項目的施工階段
鐵路工程路基樁基項目的施工階段是整個鐵路路基樁基工程的主要階段,它的施工質量、技術水平以及操作步驟情況直接影響到樁基工程的可靠性和安全性。在這一階段的施工方法主要包括以下幾種。(1)樁基試驗。在樁基施工前,首先要進行樁基鉆孔和樁基灌注測試,以保障樁基灌注樁能夠滿足施工設計圖上的質量要求。在進行灌注試驗時,要對灌注樁進行最大載荷量和最大強度的測試,以確保灌注樁的質量和承載情況。(2)施工放線。施工人員待樁基測試合格后,就可以進行施工放線。一般情況下,施工人員要結合之前測量出現的樁基鉆孔位置進行相應的施工放線。注意在放線過程中,要嚴格按照設計施工圖上的要求和尺寸標準進行放線操作,并及時檢查樁孔的尺寸、位置等是否符合規定,避免出現樁孔大小有差異、位置移動等問題。(3)放置樁機及鉆孔施工。施工人員在確定好樁孔后,進行打樁機的放置和安裝。需要注意的是,在安置過程中,施工人員要密切注意打樁機的位置,始終保證其角度為同地面成90°的垂直方向,從而更好地確保樁機的牢固性以及鉆孔的質量。在進行鉆孔時,施工人員要嚴格遵循先慢后快的施工原則,但在進行地層鉆探時要保持樁機速度勻速,以便保證鉆孔的質量,避免出現土地開裂、鉆頭損壞等情況。(4)灌樁施工。待進行完鉆孔后,施工人員要先慢慢拔出鉆頭和鉆桿,而后將調配好的混凝土按照規定的比例向樁孔進行灌注。注意在灌注過程中要始終保證速度的均勻,以避免出現氣孔、冒漾等問題。待樁基灌注完成后,施工人員要拔出灌注管,并清理周圍的殘土。而后依照相應的技術規范對樁基進行質量養護,以保障灌注樁的質量水平和使用壽命。
3結語
1.1施工工藝
針對本橋,我們采取的溶洞處理工藝是:
(1)如果洞高較大的樁基,并且洞內沒有填充物,沖孔時沖到溶洞的頂部,泥漿突然下降很大,供應泥漿不能回升,也不能保持循環流動,此時需要將準備好的粘土、袋裝水泥、碎石、砂礫或片石等混合物拋入樁孔內。然后埋置鋼筒,重新開鉆。如果有漏漿情況,則復打內護筒,封堵筒腳,并通過回填適量的粘土和片石,使用小沖程沖擊,以起到堵漏的作用。
(2)如果樁基處于溶洞層數較少的地區,且洞高不大,洞內沒有充填物的時候,我們使用傳統的沖擊方法沖孔,通過泥漿循環將鉆渣沖出,這樣不僅可以平衡壓力,還可以起到護壁的作用,防止塌孔,同時還可以降低成本。在鉆孔深度快到達溶洞頂部的時候,要注意觀察泥漿頂面的下降情況,這樣可以給計算孔樁灌注混凝土的需求量提供參考,待泥漿回升到護筒口形成循環后,再繼續鉆孔,直到穿過溶洞,到達設計孔深。然后向監理工程師報驗、安裝鋼筋籠、灌注孔樁混凝土。
(3)如果樁基處于多層溶洞,洞高較大,并且有充填物,而且每層的充填物都不同,或者是半充填及無充填物的時候,溶洞上層的松軟土質的孔壁極易發生坍塌,甚至會在洞內與相鄰的孔樁串孔,這種情況下,我們就使用鋼護筒的方法。先將溶洞頂部的巖層沖掉,然后再把溶洞底沖平,并向溶洞內回填1m高的粘土,然后將鋼護筒垂直的插入溶洞內的粘土層中,以便保證護筒不漏漿。然后再向護筒內注入泥漿后繼續鉆孔,直到達到設計孔深。然后向監理工程師報驗、安裝鋼筋籠、灌注孔樁混凝土。
1.2施工要點說明
(1)在洞體較大,填充物為流塑狀態時,采用孔口下3~4m的鋼護筒,四周加固,穩定孔口。對于土質較差的孔口,在護筒下部澆筑35cm厚的混凝土,或者在護筒四周回填粘土、片石加水泥并分層夯實。
(2)在巖溶地段進行鉆孔樁施工時,應將護筒打入不滲水層,泥漿密度稍大點,并經常測量孔內的泥漿高度,以免發生埋鉆或塌孔等事故。粘土的好壞直接影響泥漿的質量,如果鉆孔的地區缺少粘土時,可以使用膨潤土或者在泥漿中摻加燒堿、碳酸鈉、鋸末、水泥等能提高泥漿浮力和粘度的物質,添加鋸末時,鋸末按粘土體積的10%摻入。護筒底部宜進入不透水層,泥漿的密度可比一般地區所用泥漿密度稍大,并應加強鉆進過程和孔內泥漿面高程的檢測,避免發生坍塌、埋鉆等事故。優質的泥漿取決于優質的粘土,當缺少優質粘土時,可在泥漿中摻入適量的水泥、鋸末、碳酸鈉、燒堿,以提高泥漿的膠體率,懸浮能力。
(3)清孔時可以根據地層情況、設計要求、機具設備、鉆孔方法等條件選擇清孔方法。在清孔時要保持孔內的水壓,防止塌孔。在安裝好鋼筋籠后,要再次檢測孔內的沉渣厚度和泥漿指標,等各項指標都滿足設計和規范要求時,再進行水下混凝土澆筑。
(4)在澆筑水下混凝土時,首批混凝土的量應滿足規范要求,首批混凝土灌入后應連續澆筑,不能中斷,并及時量測孔內混凝土面的高度,及時的調整導管的埋置深度,一般導管埋置深度控制在2~4m為宜。樁基灌注時應將孔內溢出的水或泥漿排放到適當位置不得隨意排放污染環境。
(5)在灌注孔樁水下混凝土時應采取措施防止鋼筋籠上浮,當灌注的混凝土頂面距鋼筋骨架底部1m左右時,宜降低灌注速度。在混凝土頂面上升到骨架底口4m以上時,宜提升導管,使其底口高于骨架底部2m以上后再恢復正常灌注速度,現場施工時可將鋼筋籠吊筋焊在鋼護筒上可以避免鋼筋籠上浮。
(6)樁頂混凝土應比設計高度超灌一部分,如果孔樁直徑較大,孔內泥漿密度過大,或地質較差時,可以將超灌高度提高。本合同段樁基根據實際情況為確保樁頭質量樁頂高程比設計高程高出0.8m控制,超灌的多余部分在承臺施工前鑿除,鑿除后的樁頭應密室無松散。
(7)樁基成孔安裝鋼筋骨架并清孔符合要求后,應盡快進行混凝土的灌注施工,灌注過程中要注意護筒內水面高程變化以及返漿情況,確保正常灌注。對巖溶特別發育的部位,應采取措施防止因混凝土壓力增大而導致的坍孔現象,對于出現過坍孔的樁孔,灌注時應適當控制混凝土的灌注速度。
(8)對樁身完整性進行檢驗時,檢測的方法和數量應滿足規范和設計要求。當對樁的質量有疑問或設計有規定時,應采用鉆取芯樣法對樁進行檢測,當需檢驗柱樁的柱底沉淀與地層的結合情況時,其芯樣應鉆至樁底0.5m以下。
2巖溶區樁基施工常見病害處理
2.1卡鉆事故處理
卡鉆事故的引發原因很多,其中主要原因是對溶洞分布情況不明確,在鉆到離溶洞頂板很近時采用高落程沖擊,使鉆頭沖破溶洞頂板巖石,鉆頭傾斜,卡在溶洞頂板巖石的不同部位。遇到卡鉆時不能慌張,嚴禁強行提拉,野蠻施工,以防塌孔、埋鉆??ㄣ@后應該根據鉆頭所處位置采取不同措施,若頂板巖石中部,可緩緩上下活動鉆頭,待松動后慢慢提出;若斜卡在頂板巖石中,可自制簡易正繩器,將鉆頭拉正,緩緩提起;若卡在頂板巖石下部,則可利用大鉆頭上下松動,由下向上頂撞的辦法,輕打卡點的石頭,將頂板巖石破掉后提出。
2.2掉鉆事故處理
掉鉆事故主要是主繩和鉆頭轉向鼻兒斷裂引起的,因此要經常檢查。遇到鉆頭提不上來時,不要強行提拉。掉鉆后要及時摸清情況,鉆頭上要事先安裝保險繩,保險繩要牢固可靠。若泥漿太濃或泥渣太厚導致鉆錘被沉淀物或塌孔土石覆蓋,應首先清空吸泥,使打撈工具能接觸到鉆錘。先用側錘探測鉆錘在孔底的情況,用打撈鉤放至孔底,鉤住鉆錘保險繩再提起。如果鉆錘傾倒,可派潛水員帶鋼絲繩潛至孔底,將鋼絲繩拴在鉆錘頂上,再將鉆錘提起,如果鉆錘頂朝下,只能將鋼絲繩捆綁在鉆錘的爪山上,再將鉆錘提起。在施工過程中掉鉆以預防為主,經常檢查,及時檢修,消除隱患。
2.3埋鉆事故處理
埋鉆分兩種情況:一是沉渣埋鉆,二是塌孔埋鉆。要避免沉渣埋鉆就不能使鉆頭長時間停留在孔底不動,保持上下活動,使得泥漿不斷地循環,這樣就能防止沉渣埋鉆的現象發生。若發生塌孔埋鉆,最主要的是將主繩保住,利用回旋鉆機掃孔和“反沖法”將鉆頭提起。
2.4塌孔處理
塌孔主要是由于漏漿嚴重、補漿不及造成的,采用護筒跟進能有效地防止塌孔事故。塌孔的主要預防措施是保持泥漿濃度和水面高度,采用小沖程鉆進,保證鉆機和鉆架安裝穩定可靠。塌孔經常引起鉆機傾翻,主要原因是由于樁位處地面強度不高,當孔內發生局部坍塌后引發地面塌陷,造成鉆機傾翻。有效預防措施是加大鉆機地盤,擴大鉆機與地面的接觸面積,減少孔口局部壓力。
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水下灌注的混凝土一定要具備較為良好的流動性與和易性?;炷梁鸵仔院退嗌奥?、摻入量、水灰比和粗骨料粒徑級配有著較大關系。如果水泥的砂率較小、粗骨料的級配較差,攪出的混凝土非常容易產生離析現象,導致導管堵塞或者是導管的埋深難以滿足有關要求而進水,最終發生斷樁現象。配合比應該經過一定的試驗進行確定,并且選擇使用中粗砂粗骨料的最大粒徑,有條件的情況下可以使用第二級配。在澆筑混凝土時,應使隔水栓從導管上口在混凝土的壓力下緩緩排水下沉,從而避免沖擊力過大弄斷隔水栓的鐵絲,導致封底失敗。計算儲料斗中與導管內的混凝土量,使得剪斷鐵絲之后的導管底部埋進混凝土面以下大于0.8m處,并立即灌注混凝土,導管埋深宜為2~6m,嚴禁導管提出混凝土面,還應安排專人測量導管埋深及導管內外混凝土的高差,并填寫水下混凝土灌注記錄。另外,隔水栓的隔水性能要良好,能保證將導管內的水體順利擠出。
2加強沖擊成孔灌注樁樁基施工質量管理的措施
綜上所述,目前建筑工程的樁基施工過程當中還存在著許多問題,為了保證建筑工程的整體質量,就一定要對這些問題進行解決。關于加強沖擊成孔灌注樁樁基施工質量的方法,可以從以下幾個方面著手:在沖擊成孔灌注樁樁基施工樁體自身質量對于整個樁基施工的質量有著較為重要的影響,所以應該從根本上解決樁基施工中的質量問題,從樁體本身的質量入手。制作樁體所用的主要材料是混凝土,混凝土的質量主要是由其強度所決定的,所謂強度,就是指混凝土在硬化之后的一項重要的性能性質,強度的好壞主要表現在樁體抗壓、抗拉、抗彎等強度的好壞上,一般來說,抗壓強度最大,抗拉強度最小。對于樁基工程來說,樁基工程的主要作用就是在建筑工程當中承受地上建筑的壓力,支撐地上建筑。所以,要想提高樁基施工質量,一定要從樁體的原料質量把關工作做起。各建筑工程現場應當設立專門的檢查小組,對于進場的原材料進行細致的檢查,杜絕任何不合格的原材料進入到工程的使用當中。只有這樣,才能從根本上解決樁基施工質量方面的問題。
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關鍵詞:橋梁工程;樁基施工;施工技術
橋梁施工過程中,樁基施工是橋梁施工中的關鍵,樁基施工質量的好壞關系著橋梁的使用性能和使用壽命。然而橋梁樁基施工中不確定性、隱蔽性等特點,樁基施工也是質量問題出現較多的環節。因此在橋梁工程樁基施工過程中要嚴格按照規范及圖紙的要求,加強施工過程的質量控制,從而確保橋梁工程的整體質量。
1橋梁樁基施工特點
近年來,我國橋梁工程建設項目逐漸增多,然而橋梁質量問題也頻現,因此必須加強橋梁工程施工技術質量的控制。橋梁樁基工程施工環節如果出現質量問題,就會嚴重威脅橋梁工程的整體質量,影響橋梁的使用性能。為了保證橋梁樁基施工質量,首先要弄清楚橋梁樁基施工的特點。(1)橋梁樁基施工復雜,其施工過程涉及多方面的知識,橋梁樁基施工技術人員不僅要掌握橋梁結構、土木工程測量、建筑材料、水文地質、巖土工程、土力學、地基基礎、工程機械、靜動測試、等多個學科的知識內同,同時還必須了解國家的相關規范、圖集以及強制標準,此外還必須具備一定的管理技能,從而確保橋梁樁基施工質量。(2)橋梁樁基施工技術種類較多,不同的施工技術有著不同的施工工藝流程。在橋梁樁基施工前,必須嚴格審核橋梁樁基的設計施工方案,分析橋梁樁基施工技術的適用范圍和優缺點,在橋梁樁基施工技術的應用過程中如果出現問題,就容易造成橋梁樁基的質量問題,影響橋梁工程的使用壽命。
2鉆孔灌注樁施工技術在橋梁樁基施工中的應用
2.1鉆孔機的安裝和定位
在進行橋梁的鉆孔灌注樁施工中,第一道工序就是鉆孔機的安裝,在安裝過程中,一定要保證其基礎處于穩定狀態,如此才能確保施工的順利進行,避免不必要的中斷,同時,鉆孔機基礎的穩定也可以有效避免樁孔及樁出現傾斜現象。如果地基并非水平,而是呈一定坡度,應該先用推土機將其推平或者墊上鋼板或枕木,以此來保證鉆孔機基礎的穩固性。在鉆孔過程中,為了保證樁位的準確度,必須準確定位鉆孔機的位置以及樁孔的中心位置。如果鉆孔機帶有鉆塔,可以采用鉆機動力與周圍地籠相配合的方式,移動鉆桿至指定位置,然后用千斤頂頂起機架,確保定位準確,使起重滑輪、鉆孔機的安裝與定位鉆頭與護筒中心保持在一個垂直線上,使其滿足要求。另外,在進行鉆孔機的安裝和定位的時候,必須將位置偏差控制在2cm以內。
2.2埋設護筒
按照相關技術標準,護筒內徑應該大出樁徑20~40厘米,而且要求護筒高度大于2m,同時必須在地面以上0.3m或水面以上1~2米的范圍內。另一方面,護筒中心線必須與樁中心保持重合,誤差必須在50mm以內。如果在旱地進行鉆孔施工,可以使用挖坑埋設法,但是注意對于護筒底部與附近的黏土的夯實,必須分層進行。
2.3泥漿制備
泥漿制備,是鉆孔灌注樁施工中必不可少的一道工序,雖然相對來說工藝就簡單一些,但是作用確很大,最關鍵的作用之一就是,能夠在很大程度上避免坍孔事故的發生,確保施工安全。在泥漿調制的時候,必須要嚴格控制好泥漿稠度,一定要綜合考慮鉆孔方式以及地層實際狀況,過稀,影響排渣能力和護壁效果,過稠,則影響鉆進速度,不僅拖延進度,還有可能帶來質量及安全問題。
2.4鉆孔
鉆孔灌注樁,顧名思義,其核心工藝便是鉆孔。在鉆孔的時候,必須嚴格遵守施工方案及有關標準的要求,控制成孔質量。在鉆孔之前,做好相關準備工作,比如對護筒的檢查等等,在鉆孔操作的時候,第一,要重視泥漿的添加與抽渣,第二,隨時監測成孔質量,保證其符合相關要求,一旦有孔徑偏斜現象,立即采取補救方案進行修復。
2.5清孔
當鉆至設計深度的時候,一定要按要求進行清孔,達到降低泥漿相對密度、粘度、含砂率的目的。清孔達標的標準:鉆渣清理徹底,沉淀厚度不能太大,對內壁泥皮清理徹底,徹底的清孔操作,對于樁的承載力有很大的提升作用。一般來說,在橋梁工程施工中,用抽漿法進行清孔是最常見的一種手段。其原理便是在反循環鉆進中,用灌注混凝土導管作為吸泥管。清孔完畢之后,拆除特制彎管,接著直接灌注水下混凝土,可以加快施工進度,降低工程造價。
2.6鋼筋籠制作及下放
鋼筋籠制作、綁扎完成之后,施工單位應該組織質檢部和監理對其進行驗收,驗收合格后,送往施工現場。在安置鋼筋籠之前,確定最佳起吊方案,并選擇合適的起吊點。進行鋼筋籠吊裝的時候,注意控制鋼筋籠接頭安裝質量。鋼筋籠下放的時候,采取相關措施,控制保護層厚度,使其滿足相關要求,將特制混凝土墊塊捆綁到主筋與箍筋上面。另外,鋼筋籠下放的時候,一定要控制好下放速度,一般為了避免鋼筋籠與孔壁的碰撞,建議放慢下放速度。另一方面,隨時監測孔內水位變化情況,防止意外事故的發生,確保施工安全。
2.7灌注水下混凝土
水下混凝土的灌注是非常重要的一部,一旦沒有控制好施工質量,就會造成斷樁、塌孔等施工事故,所以進行水下混凝土灌注的時候,一定要檢查混凝土面的高度及鉆孔樁的位置,觀察返水情況,分析孔內狀態,確保水下混凝土灌注的順利進行,有效避免施工事故及安全事故的發生。
3橋梁樁基施工常見缺陷及其防治措施
3.1坍孔
地址疏松、護筒擺放不牢固、泥漿比重過小、鉆孔速度過快等原因都會造成坍孔。公路橋梁鉆孔灌注樁施工過程如果遇到坍塌問題,首先要確定造成塌孔的原因,然后通過塌孔的原因來采取相應的補救方法。
3.2卡鉆
如果鉆孔過程中鉆頭鉆入堅硬的物質,就容易發生卡鉆,鉆頭設備老化也是卡鉆的原因之一。在鉆孔過程中發生卡鉆,可采取以下的解決辦法:(1)泥漿過于黏稠可能會造成卡鉆,對于這種情況可以通過稀釋泥漿來解決。(2)如果鉆入堅硬物質,可以更換鉆頭。在發生卡鉆問題時,不應當立即向上用力提出鉆桿,而是先停機觀察,再緩慢地向上提鉆桿,避免因強提鉆桿而發生斷鉆。
3.3鋼筋籠上浮
鋼筋籠制作不符合標準、安放完成后未固定等都會早造成鋼筋籠上浮。為了避免鋼筋籠的上浮,施工過程可以采取如下防治措施:(1)鋼筋籠的制作必須符合圖紙的要求,鋼筋籠的直徑必須均勻。(2)在鋼筋籠安放完成后,可在鋼筋籠的頂部放置壓籠杠,用鋼管向下頂住鋼筋籠,避免鋼筋籠的上浮。(3)適當減緩澆筑速度。
4結束語
總之,橋梁樁基工程施工技術和質量控制難度比較大,因此,我們必須了解橋梁樁基施工技術的特點,掌握過硬的基礎知識,不斷引進新理念、技術、新工藝,從而保障橋梁樁基工程中技術控制體系有效的完成,促進我國橋梁建設事業的發展,為我國交通運輸業的發展奠定夯實的基礎,從而構建一個文明和諧的現代化社會,實現我國社會經濟的可持續發展。
作者:張偉 單位:河北鐵建工程有限公司
參考文獻:
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