淺議橋梁樁基施工
2015-04-10
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)高速公路發(fā)展迅猛，橋梁工程在高速路上廣泛運(yùn)用。橋梁工程中橋梁樁基極為關(guān)鍵，常見(jiàn)的橋梁樁基包括兩種：人工挖孔樁和沖擊鉆孔樁。這兩種方法各有優(yōu)勢(shì)，在橋梁樁基施工中發(fā)揮著重要的作用。
1 人工挖孔樁
1.1施工準(zhǔn)備
1.1.1場(chǎng)地處理
對(duì)原有場(chǎng)地進(jìn)行平整；在建筑物（施工場(chǎng)地）外圍四周適當(dāng)位置設(shè)置排水溝，做集水井；開(kāi)挖面做混凝土墊層，樁孔土方的處理：施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置臨時(shí)土方堆放場(chǎng)地，挖出土方必須在兩天內(nèi)用汽車(chē)外運(yùn)（挖掘機(jī)配合人工裝車(chē)），所挖土方不堆放在孔邊，確保施工現(xiàn)場(chǎng)暢通。
1.1.2施工機(jī)具
卷?yè)P(yáng)機(jī)和提土桶，用于材料和棄土的垂直運(yùn)輸以及供施工人員上下工作使用；護(hù)壁鋼模板；潛水泵；鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)和送風(fēng)管；鎬、鍬、土筐等挖運(yùn)工具：若遇到硬土或巖石， 尚需風(fēng)鎬、潛孔鉆；插搗工具，用于插搗護(hù)壁砼；應(yīng)急軟爬梯；照明燈、對(duì)講機(jī)、電鈴等。
1.2工序流程
施工程序?yàn)椋簣?chǎng)地平整→放線→定樁位→架設(shè)支架或電動(dòng)基蘆→準(zhǔn)備潛水泵、鼓風(fēng)機(jī)、照明設(shè)備等→邊挖邊抽水→每下挖90MM進(jìn)行樁孔周壁的清理。校核樁孔的直徑和垂直度→支撐護(hù)壁模板→澆灌護(hù)壁砼→拆模繼續(xù)下挖，達(dá)到微風(fēng)化一定深度后，由勘測(cè)單位驗(yàn)收→綁扎鋼筋籠→驗(yàn)收鋼筋籠→排除孔底積水、放入串筒，灌注樁芯砼至設(shè)計(jì)頂標(biāo)高。
1.3主要施工工藝
(1)放線、定樁位及高程：依據(jù)建筑物測(cè)量控制網(wǎng)資料和樁位平面布置圖，測(cè)定樁位方格控制網(wǎng)和高程基準(zhǔn)點(diǎn)，確定好樁位中心，以樁位中心為圓心，以樁身半徑加護(hù)壁厚度為半徑畫(huà)出上部圓周，撒石灰線作為樁孔開(kāi)挖尺寸線，樁位線定好后，經(jīng)監(jiān)理復(fù)查合格后方可開(kāi)挖。
(2)開(kāi)挖第一節(jié)樁孔土方：開(kāi)挖樁孔應(yīng)從上到下逐層開(kāi)挖，先挖中間部分的土方，然后向周邊擴(kuò)挖，有效控制樁孔的截面尺寸，每節(jié)的開(kāi)挖高度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)和設(shè)計(jì)而定，一般以0.9～1.2m為宜。
(3)支設(shè)護(hù)壁模板: 模板高度取決于開(kāi)挖土方施工段的高度，一般為1m。護(hù)壁中心線控制，系將樁控制軸線，高程引到第一節(jié)混凝土護(hù)壁上，每節(jié)以十字線對(duì)中、吊大線錘控制中心點(diǎn)位置，用尺桿找圓周，然后由基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量孔深。
(4)澆筑護(hù)壁砼: 護(hù)壁砼要搗實(shí)，上下壁搭接50～75mm，護(hù)壁采用外齒或內(nèi)齒式；護(hù)壁砼強(qiáng)度等級(jí)為C25，厚度150mm，護(hù)壁內(nèi)根據(jù)需要等距放置直鋼筋，插入下層護(hù)壁內(nèi)，使上下護(hù)壁有鋼筋拉結(jié)，避免某段護(hù)壁出現(xiàn)流砂、淤泥而造成護(hù)壁因自重而沉裂的現(xiàn)象；第一節(jié)砼護(hù)壁高出地面200mm左右，便于擋水和定位。
(5)每節(jié)樁孔護(hù)壁做好以后，將樁位軸線和標(biāo)高測(cè)設(shè)在護(hù)壁上口，然后，用十字線對(duì)中，吊線墜向井底投設(shè)，以半徑尺桿檢查孔壁的垂直度。隨之進(jìn)行修整，孔深必須以基準(zhǔn)點(diǎn)為依據(jù)逐根引測(cè)。保證樁孔軸線位置、標(biāo)高、截面尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。成孔以后必須對(duì)樁身直徑，孔底標(biāo)高，樁位中心線，井壁垂直度等進(jìn)行檢測(cè)，并做好記錄，報(bào)監(jiān)理檢驗(yàn)合格方可進(jìn)入下套工序。
1.4常見(jiàn)問(wèn)題處理
1.4.1地下水
地下水是深基礎(chǔ)施工中最常見(jiàn)的問(wèn)題，它給人工挖孔樁施工帶來(lái)許多困難。含水層中的水在開(kāi)挖時(shí)破壞了其平衡狀態(tài)，使周?chē)撵o態(tài)水充入樁孔內(nèi)，從而影響了人工挖孔樁的正常施工。其處理方法如下：地下水量不大時(shí)，可選用潛水泵抽水，邊抽水邊開(kāi)挖，成孔后及時(shí)澆筑相應(yīng)段的混凝土護(hù)壁，然后繼續(xù)下一段的施工；水量較大時(shí)，當(dāng)用施工孔自身水泵抽水，也不易開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)從施工順序考慮，采取對(duì)周?chē)鷺犊淄瑫r(shí)抽水，以減少開(kāi)挖孔內(nèi)的涌水量，并采取交替循環(huán)施工的方法，組織安排合理，能達(dá)到很好的效果；對(duì)不太深的挖孔樁，可在場(chǎng)地四周合理布置統(tǒng)一的輕型管井降水分流，對(duì)基礎(chǔ)平面占地較大時(shí)，也可增加降水管井的排數(shù)，一般即可解決。
1.4.2流砂
人工挖孔在開(kāi)挖時(shí)，如遇細(xì)砂、粉砂層地質(zhì)時(shí)，再加上地下水的作用，極易形成流砂。遇到流動(dòng)性淤泥或流砂時(shí)，孔圈護(hù)壁的施工可按下列方法進(jìn)行處理：減少每節(jié)護(hù)壁的高度（可取0.3～0.5M），或采用鋼護(hù)筒施工，采用上述方法后仍無(wú)法施工時(shí)，應(yīng)迅速用砂回填樁孔到能控制坍孔為止，并速報(bào)有關(guān)技術(shù)部門(mén)及設(shè)計(jì)單位處理；對(duì)塌方施工段應(yīng)即挖、即驗(yàn)收、即灌注護(hù)壁混凝土；開(kāi)挖時(shí)流砂嚴(yán)重的樁孔，應(yīng)先將附近無(wú)流砂的樁孔挖深，使其起集水井作用。集水井應(yīng)先在地下水流的上方；當(dāng)抽水影響鄰近原有建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)及地面下沉?xí)r，應(yīng)即在原有建（構(gòu)）筑物附近設(shè)立灌水管，或利用已開(kāi)挖但未完成的樁孔進(jìn)行灌水，以保持水壓平衡與土體穩(wěn)定。
1.5施工安全控制
人工挖孔樁的缺點(diǎn)是挖孔中勞動(dòng)強(qiáng)度較大，單樁施工速度較慢，尤其是安全性較差。所以人工挖孔樁施工中安全措施非常重要，施工單位必須高度重視，主要應(yīng)做到以下幾點(diǎn)措施保障：
孔內(nèi)設(shè)應(yīng)急爬梯供人員上下井；施工人員進(jìn)入孔內(nèi)必須戴安全帽；使用吊籠、電葫蘆等應(yīng)有安全可靠的自動(dòng)卡緊保險(xiǎn)裝置；開(kāi)挖深度超過(guò)10米時(shí)應(yīng)配有通風(fēng)設(shè)備；挖出的土石方應(yīng)及時(shí)運(yùn)離孔口，不得堆放在孔口四周1m范圍內(nèi)，機(jī)動(dòng)車(chē)輛的通行不得對(duì)井壁造成安全影響；施工現(xiàn)場(chǎng)電源安全，照明應(yīng)采用安全礦燈或12V以下的安全燈。
2 沖擊鉆孔樁施工
2.1施工準(zhǔn)備
(1)施工場(chǎng)地清除雜物，整平夯實(shí)，排水方便，適宜人員操作，機(jī)械安裝運(yùn)轉(zhuǎn)，水、電、路三通，達(dá)到施工條件需要。
(2)安裝鉆機(jī)：鉆機(jī)穩(wěn)定地安裝在鉆孔的一側(cè)，鉆機(jī)支承墊木不得壓在孔口鋼護(hù)筒上。選擇適宜地層的配套鉆錐和鉆孔事故處理的配套機(jī)具，接通水電供應(yīng)，備好造泥漿粘土和泥漿池。調(diào)整鉆機(jī)，使鉆錐起吊滑輪緣，鉆錐中心和樁孔中心三者在同一垂線上，穩(wěn)定好鉆機(jī)和扒桿攬風(fēng)繩。
2.2工序流程
鉆孔灌注樁的施工順序?yàn)椋撼醪椒艠?rarr;筑島→恢復(fù)定線→護(hù)筒埋設(shè)→鉆孔→成孔檢測(cè)清孔→下鋼筋籠→下導(dǎo)管→砼澆注→破樁頭→成樁檢測(cè)。
2.3主要施工工藝
(1)初步放樣：施工前先排水、修路、清除樁基位置的雜草和淤泥，換填山皮土并刮平壓實(shí)，使施工機(jī)具順利進(jìn)出，能保證鉆機(jī)在施工中平穩(wěn)，然后根據(jù)設(shè)計(jì)提供的導(dǎo)線點(diǎn)（經(jīng)導(dǎo)線復(fù)測(cè)閉合后）及水準(zhǔn)點(diǎn)用光電全站儀及水準(zhǔn)儀定位，橋墩中線在橋軸線方向上的位置中誤差不應(yīng)大于±15cm，成排成列放樣，放樣后用鋼尺校核。
(2)筑島：場(chǎng)地為淺水時(shí)，采用草袋圍堰，普通土填充，筑島高出水面1.5cm為準(zhǔn)。
(3)護(hù)筒埋設(shè)，恢復(fù)定線：護(hù)筒埋設(shè)是重要一環(huán)，起到定位、導(dǎo)向，靠筒內(nèi)水位和泥漿比重使孔內(nèi)水壓大于外部水壓，防止塌孔，護(hù)筒內(nèi)徑比樁經(jīng)大200-400mm，護(hù)筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0-2.0m，護(hù)筒的埋設(shè)深度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求或樁徑及水文地質(zhì)情況確定，一般情況埋置深度宜為2-4m，有沖刷影響的河床，應(yīng)沉入沖刷線以下不少于1.0-1.5m。
(4)鉆孔：分沖擊鉆和正反循環(huán)鉆，應(yīng)按設(shè)計(jì)資料繪制的地質(zhì)剖面圖，選用適當(dāng)?shù)你@孔和泥漿，根據(jù)實(shí)際情況選用沖擊鉆。
(5)泥漿的配制：為保證中層易液化坍塌砂質(zhì)層的成孔質(zhì)量和最終能將孔底清理干凈，對(duì)泥漿的比重與粘度要制定嚴(yán)格的指標(biāo)，經(jīng)過(guò)多次的泥漿配比試驗(yàn)來(lái)確定泥漿配和比。優(yōu)質(zhì)的泥漿可使孔壁形成一層粘性好、密度大滲透性差的泥皮，這層泥皮可防止孔內(nèi)泥漿外滲，大大減緩孔內(nèi)水頭降低的速度，這也是使孔壁穩(wěn)定的有效措施。
2.4常見(jiàn)問(wèn)題處理
2.4.1塌孔情況
坍孔事故多發(fā)生在孔內(nèi)6m-8m回填土層，主要表現(xiàn)為護(hù)筒沉陷、傾斜；孔內(nèi)水位突然下降；孔口水面冒細(xì)雨密的水泡；出土量顯著增加且沒(méi)有進(jìn)尺或進(jìn)尺量很??；孔口突然變淺，鉆頭到不到原來(lái)的孔深等。
處理措施：發(fā)現(xiàn)坍孔后應(yīng)首先提起錘頭，防止埋鉆。坍孔發(fā)生在護(hù)筒周?chē)?，可用粘土填?shí)，坍孔較嚴(yán)重時(shí)可用裝有粘土的編織袋（最好用草袋或麻袋）用鐵線吊在護(hù)筒周?chē)儆谜惩撂羁p。當(dāng)護(hù)筒底部土臺(tái)沖沒(méi)，護(hù)筒下沉嚴(yán)重時(shí)可換大直徑護(hù)筒或?qū)⒌诙€(gè)護(hù)筒與第一個(gè)護(hù)筒焊接后壓入地層中，超過(guò)垮塌部位。若坍孔位置較深且不十分嚴(yán)重可以加大泥漿比重后繼續(xù)鉆進(jìn)。若情況嚴(yán)重時(shí)應(yīng)立即用小礫石或基石加粘土回填至坍孔以上位置，甚至漿整個(gè)鉆孔全部回填，用鉆錘夯實(shí)，水位穩(wěn)定后重新鉆進(jìn)。
2.4.2卡鉆
卡鉆現(xiàn)象主要包括以下方面：坍孔、落石或工具掉進(jìn)孔內(nèi)，卡住鉆頭；長(zhǎng)護(hù)筒傾斜，下端卡住鉆頭；鉆頭不圓；伸入孔內(nèi)不大的探頭石未被打碎，卡住沖錘；底層巖石過(guò)硬，震掉回填土中的孤石卡住鉆頭。
處理措施：錘頭中部可以用鋼筋焊隔石圈（比錘頭周長(zhǎng)略小間呈放射狀，隔20CM焊鋼筋支棍，并可兼做提升鉤）。地質(zhì)條件特別好時(shí)才可以用掏渣筒，地質(zhì)條件差時(shí)必須用泥漿泵循環(huán)。因?yàn)橛锰驮矔r(shí)加水會(huì)沖壞回填土層的泥漿護(hù)壁。一般卡鉆事故經(jīng)驗(yàn)豐富的鉆機(jī)操做手可自行用收放錘頭的方法處理。若較嚴(yán)重時(shí)可用液壓千斤頂，套筒砸錘頭，微爆破。慎用反彈鐵等工具,以防反彈鐵卡在鉆頭上。注意發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理，以免時(shí)間過(guò)長(zhǎng)發(fā)生埋鉆事故。時(shí)刻注意調(diào)整護(hù)筒的垂直度
2.4.3掉鉆
由于機(jī)械故障、鋼絲繩斷裂、孔壁坍塌等因素造成鉆頭落入孔底的現(xiàn)象通常稱(chēng)“掉鉆”。發(fā)生“掉鉆”后，應(yīng)及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)姆椒▽?shí)施打撈。
處理措施：鉆孔壁穩(wěn)定的情況可直接用鉆機(jī)起吊“打撈器”入孔進(jìn)行打撈。打撈前，先用“探針”探明鉆頭在孔中的位置為制定打撈方案提供依據(jù)。打撈設(shè)備和打撈操作方法必須保證在抓住鉆頭后盡量一次成功，避免起吊至空中再度落入孔中的現(xiàn)象發(fā)生；鉆孔壁出現(xiàn)局部坍塌將鉆頭埋沒(méi)且大部分鉆孔壁處于穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)先加大孔內(nèi)泥漿的濃度，將旋轉(zhuǎn)鉆頭放入安全的深度范圍攪動(dòng)泥漿以加強(qiáng)鉆孔壁，而后，采取“氣舉法”清除鉆頭上方的沉積土和淤泥，確認(rèn)鉆頭已露出后再實(shí)施鉆頭的打撈工作。鉆孔壁隨時(shí)有繼續(xù)坍塌可能時(shí)，先在孔內(nèi)安裝長(zhǎng)鋼護(hù)筒、攪拌樁圍護(hù)、帷幕法等方法加固鉆孔壁，而后打撈鉆頭。
3 結(jié)語(yǔ)
橋梁樁基是橋梁的重要部位，它的質(zhì)量好壞直接影響到整座橋梁的工程質(zhì)量。由于橋梁樁基施工的隱蔽性，在施工過(guò)程中存在不可預(yù)見(jiàn)性的因素較多，經(jīng)常出現(xiàn)一些問(wèn)題不可避免，因此，在橋梁樁基的施工中，不僅要依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行施工，還要根據(jù)豐富的施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)在施工中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理，避免工程質(zhì)量事故的發(fā)生。
