橋梁樁基人工挖孔樁施工技術(shù)探討
2017-06-19
橋梁樁基礎(chǔ)是橋梁的重要部位，其質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響著橋梁的工程質(zhì)量、運(yùn)行安全和使用壽命。樁基工程屬于地下隱蔽工程，操作質(zhì)量低劣引起的質(zhì)量事故，事后往往不易補(bǔ)救。如果發(fā)生嚴(yán)重的質(zhì)量事故，將會(huì)帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成災(zāi)難性的后果。本文以鉆孔樁為例，闡述橋挖孔樁的施工方法，以便做好橋梁樁基施工質(zhì)量控制。
1 挖孔樁的優(yōu)越性
一般情況下挖孔樁的承載力由樁周上的摩阻力與端承力兩部分組成。
在適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)條件下挖孔樁有更多的優(yōu)點(diǎn)：1）工藝和設(shè)備比較簡(jiǎn)單。只用護(hù)筒、套筒或簡(jiǎn)單模板，簡(jiǎn)單起吊設(shè)備，必要時(shí)高潛水泵等備用，自上而下，采用人工挖孔；2）質(zhì)量更好。不卡鉆，不斷樁，不塌孔，多數(shù)情況下無須澆筑水下混凝土，樁底無沉淀物，易于擴(kuò)大樁尖，提高樁身支承力；3）速度更快。對(duì)于在巖層地質(zhì)上做基礎(chǔ)，挖孔比鉆孔更快，而且無須重大設(shè)備如鉆機(jī)等，容易多孔平行施工，加快全橋進(jìn)度；4）成本更低。比灌鉆孔可降低四分之一的費(fèi)用；5）挖孔樁還可用于處理一些鉆孔樁施工過程中出現(xiàn)的事故。
2 工程實(shí)例
2.1 工程概況
人工挖孔樁是指采用人工挖掘的方法成孔, 然后安裝鋼筋骨架,澆筑混凝土成為支承上部結(jié)構(gòu)的樁。在呼包高速公路廠漢板大橋上部構(gòu)造為8 孔16m 預(yù)應(yīng)力空心板梁,下部為樁基礎(chǔ),樁徑1.2 m ,樁長(zhǎng)20m。橋位處屬第四系地層,以礫砂為主,夾有亞砂土和亞粘土,地下水位很深。在某大橋,上部構(gòu)造為26+2×30+30+ 2×40+30m 的預(yù)應(yīng)力箱梁,下部為樁基礎(chǔ),樁徑1.5m ,樁長(zhǎng)6～11.65m。橋位處屬第四系地層,溝底有少量的地表水流過,地下水位較深。根據(jù)以上情況,均否定了原計(jì)劃的鉆孔灌注樁實(shí)施人工挖孔樁,樁基工程均比原計(jì)劃提前完成,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,工程質(zhì)量也獲得優(yōu)良。在地質(zhì)條件好,沒有淤泥、流砂等嚴(yán)重不良地質(zhì)情況；地下水位甚低,地層滲水量甚少的情況下橋梁基礎(chǔ)采用人工挖孔樁是優(yōu)于鉆孔灌注樁的施工方法。
2.2 成孔的一般方法
一般程序?yàn)?平整場(chǎng)地→測(cè)放中線→布置排水溝→定上樁位、搭雨棚→安設(shè)提升設(shè)備竹布置出渣道路。設(shè)立空口架梢確定位樁中心，在地面上畫出護(hù)壁外徑，即可進(jìn)行挖孔。挖孔一般可用鍬、鎬，深人風(fēng)化巖層必須相應(yīng)配備鑿巖機(jī)。一般每挖1m 即設(shè)置內(nèi)模澆筑護(hù)壁混凝土。當(dāng)?shù)貙虞^硬，不致坍塌時(shí)可加大到1.5m，而當(dāng)?shù)貙铀绍洠蓽p小到0.8m-0.5m。開挖過程一般用卷揚(yáng)機(jī)提升料斗出渣。在挖孔時(shí)，如遇地下水滲人影響挖樁時(shí)，應(yīng)在樁孔底局部挖一個(gè)深讓0.6m 直徑0.8m 的積水坑，并使用潛水泵抽水。若出現(xiàn)大量涌水情況，應(yīng)采用堵縫措施或改變施工工藝。每挖完一段應(yīng)立即放置模板，澆筑護(hù)壁混凝土。每次澆筑時(shí)，必須將內(nèi)模定位，以保證基樁的垂直度和有效直徑。如此逐段挖孔、護(hù)壁。直至樁底。為了確保人工挖孔樁施工過程的安全必須考慮防止坍塌的支護(hù)措施。支護(hù)的方法很多，例如現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁、鋼護(hù)筒護(hù)壁、沉井護(hù)璧、噴射混凝土護(hù)壁等。混凝土護(hù)壁:采用混凝土護(hù)壁進(jìn)行挖孔樁，分段開挖，分段澆筑護(hù)壁混凝土，至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再將樁的鋼筋骨架安放人護(hù)壁井筒內(nèi)，然后灌筑井筒樁基混凝土。鋼護(hù)筒護(hù)壁:在樁位先測(cè)量定位并制作鋼護(hù)筒后用打樁機(jī)打人鋼護(hù)筒至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后將鋼護(hù)筒內(nèi)的土挖出后并進(jìn)行底部擴(kuò)孔，最后澆筑樁基混凝土，待混凝土澆筑完畢拔出鋼護(hù)筒，亦可邊澆筑邊拔鋼護(hù)筒，以減少阻力。也可不拔出鋼護(hù)筒，將鋼護(hù)筒留在樁內(nèi)。沉井護(hù)壁:先在樁位上制作鋼筋混凝土井筒，然后在筒內(nèi)挖土井筒靠找自重或附加荷載，也可注入潤(rùn)滑劑來克服筒與土壁之間的摩阻力，下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再在筒內(nèi)澆筑樁身混凝土。由于挖孔樁護(hù)壁較薄，在護(hù)壁內(nèi)灌注混凝土難度較大，所以護(hù)壁模板的斷面上、下厚度不能相同，上端口的厚度適當(dāng)放寬5～9cm，并做成梯形狀，利于混凝土護(hù)壁上端口倒入下端口。每節(jié)護(hù)壁上端口的混凝土在壁厚上不能澆筑成同一水平高度，應(yīng)內(nèi)高外低，呈坡形，這樣上、下兩次澆筑的護(hù)壁才能緊緊咬住，使護(hù)壁不致產(chǎn)生偏移。其它特殊情況下的成孔方法
(1)遇到流砂時(shí)施工方法。所謂“流砂”就是當(dāng)人工挖土至地下水位以下,如果孔內(nèi)地下水對(duì)土顆粒產(chǎn)生的動(dòng)水壓力大于土的浸水密度時(shí)，土粒就會(huì)失去穩(wěn)定，變成流動(dòng)狀態(tài)，被水流帶到孔內(nèi)，這種現(xiàn)象稱為“流砂”。在人工挖孔樁施工中處理流砂有以下幾種方法:減小動(dòng)水壓力、混凝土護(hù)壁沉并或鋼導(dǎo)管沉井、井點(diǎn)降水、止水帷幕等。當(dāng)流砂較輕微時(shí)，有效的方法是縮短一次性開挖深度將正常的1m 左右一段，縮短為0.3m～0.5m，以減少開挖段孔壁的暴露時(shí)間.并及時(shí)進(jìn)行護(hù)壁混凝土灌注。當(dāng)流砂較嚴(yán)重時(shí)，常用的方法是用長(zhǎng)1.5m 左右的鋼筋按10～15cm 間距沿護(hù)壁周邊將其播人土中，挖去孔內(nèi)的砂土后，用水平環(huán)向鋼筋將豎向鋼筋固定。然后在鋼筋外側(cè)塞麻袋或插纖維板等，以阻擋砂礫流人樁孔，待樁孔挖至40cm～50cm 二時(shí)立即澆筑護(hù)壁混凝土。
(2)遇到淤泥時(shí)施工措施。當(dāng)表層為淤泥時(shí)，因淤泥具有流動(dòng)性，常規(guī)方法難以成孔。淤泥層由于其摩阻力值較小，可采用lm 左右的沉井，并在沉井四周打入鋼管導(dǎo)向，防止沉井傾斜;穿過淤泥層后，可按常規(guī)方法施工。當(dāng)淤泥流動(dòng)性很強(qiáng)，開挖時(shí)淤泥從底部涌人時(shí)，應(yīng)采取特殊的技術(shù)措施。比如在鋼護(hù)筒外側(cè)打人鋼板樁，鋼板樁之間盡量鎖上口，個(gè)別無法鎖口處再在外側(cè)加打一根鋼板樁，形成封閉的止水、止淤泥、止流砂的保護(hù)圈。當(dāng)孔內(nèi)挖到淤泥流砂層時(shí)，分段高度一般為0.4m～0.5m，以最快的速度，澆筑一圈混凝土護(hù)壁，防止淤泥、流砂的滲人。
(3)遇到探頭石或不穩(wěn)定石塊處理方法。探頭石是指嵌入孔壁而探頭人孔內(nèi)的塊石，挖孔時(shí)遇探頭石應(yīng)仔細(xì)觀察探頭石嵌人孔壁情況及塊石的形狀大小，若嵌入部分較小，挖除探頭石對(duì)孔壁的徑向結(jié)構(gòu)破壞較小，則應(yīng)挖除探頭石，挖除后應(yīng)及時(shí)回填拈土并夯實(shí)。若嵌人部分較大挖除后會(huì)影響孔壁的徑向結(jié)構(gòu)，則應(yīng)采取小藥量的定向爆破，切除探人孔內(nèi)部分。切除后應(yīng)仔細(xì)觀察嵌入孔壁部分的松動(dòng)情況，采取木支撐或打人木樁的措施防止滑人孔內(nèi)傷人或破壞孔壁。若清爆非常困難，可把樁直接做在探頭石上，在探頭石鉆錨孔，用鋼筋做錨桿，鋼筋一端錨人巖石，另一端錨人樁內(nèi)，使探頭石與混凝土結(jié)構(gòu)成為受力整體。不穩(wěn)定塊石是指嵌在孔璧內(nèi)，重心向著孔內(nèi)的泥夾塊石，挖孔過程中，應(yīng)特別仔細(xì)觀察是否有此類塊石的出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)此類塊石，則應(yīng)在護(hù)壁之前，采取木支撐或打人木樁的借施防止滑人孔內(nèi)傷人或破壞孔壁，引起坍塌。
2.3 鋼筋籠的制作安裝
采用錐螺紋連接方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)制作，對(duì)于深樁的鋼筋籠制作安裝采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制整體鋼筋籠再吊人井下的方法，受到起吊設(shè)備的限制而無法實(shí)現(xiàn)，采用孔內(nèi)綁法，先在孔側(cè)壁上打上直徑加20cm長(zhǎng)30cm 的圓鋼，再將主筋放人，再依次將箍筋放人，再從下往上綁，分別與側(cè)壁鋼連接，最后檢查各樁軸線位置。
2.4 樁身混凝土的澆筑
人工挖孔樁，由于樁的混凝土量較大，應(yīng)采用機(jī)械攪拌，如有條件，最好采用商品混凝土。為保證樁身混凝土澆筑的密實(shí)度，一般采用串筒下料和分層振搗澆筑的方法，澆筑要連續(xù)作業(yè)。混凝土的澆筑速度也很關(guān)鍵，力求在最短的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)樁身混凝土的澆筑。餛凝土澆筑應(yīng)連續(xù)分層澆筑。每層厚度不超過0.5m，采用多臺(tái)插人式振動(dòng)棒進(jìn)行振動(dòng)，并且必須在下層混凝土初凝或能重塑前完成上層混凝土澆注。餛凝土下料沿溜管直下，管口埋人混凝土內(nèi)10～20cm，以防混凝土自由傾落高度過高而導(dǎo)致混凝土飛濺，此種混凝土澆筑方式也可有效防止混凝土離析?；炷僚浜媳瘸吮ＷC有足夠的強(qiáng)度，更要具備良好的和易性(包括坍落度、粘聚性和保水性都滿足要求，三者缺一不可和適宜的初凝時(shí)間。
3 結(jié)束語
挖孔樁適合山區(qū)地帶，且地下水位較低，水文地質(zhì)情況良好的橋梁設(shè)計(jì)鉆孔樁施工中。挖孔樁施工臨時(shí)占地面積小，可以交叉作業(yè)，成孔速度快。挖孔樁可以有效地避免鉆孔樁過程中出現(xiàn)的擴(kuò)孔率大的缺點(diǎn)，灌注過程中容易避免夾層和斷樁現(xiàn)象。在施工時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件，做好各項(xiàng)組織工作，確保施工質(zhì)量和施工安全。處理好上、下兩段混凝土護(hù)壁之間的連接縫，尤其是混凝土護(hù)壁與鋼護(hù)筒的連接縫如果處理不好，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重滲水，除影響以下各段的施工外，更重要的是直接影響到樁的混凝土灌注質(zhì)量。護(hù)壁的鋼筋一定要相互連接，使各層混凝土護(hù)壁連成整體，否則一旦碰到軟弱夾層，其上的護(hù)壁就可能滑塌，產(chǎn)生嚴(yán)重隱患。
參考文獻(xiàn)
?。?］實(shí)用樁基工程手冊(cè)［M］.北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.
?。?］孫偉,徐友元.人工挖孔樁在復(fù)雜地層條件的成孔方法［J］.江西建材,2005:(4),58-56.
［3］張昊.人工挖孔樁施工常見問題及對(duì)策［J］.市政技術(shù),2005:(3)157-159.
