摘 要：深孔大直徑鉆孔樁施工應(yīng)根據(jù)不同的巖溶類型，采用相應(yīng)的施工方案和措施，可有效地保證成樁質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，本文結(jié)合作者多年工作的實際經(jīng)驗，對大直徑鉆孔樁施工對機(jī)具的要求和選擇、施工要點及工藝特點等相關(guān)問題進(jìn)行了全面的分析。

　　關(guān)鍵詞：大直徑鉆孔樁,施工工藝,質(zhì)量控制

　　1 前言

　　目前國內(nèi)在大直徑連續(xù)結(jié)構(gòu)的下部基礎(chǔ)工程，除少數(shù)采用管樁或沉井基礎(chǔ)外，多采用大直徑鉆孔樁型式，由此可見，大直徑鉆孔樁基礎(chǔ)多應(yīng)用于跨越大江、河的特大型橋梁，施工中要克服水深流速快，易于坍孔，地質(zhì)情況復(fù)雜等諸多困難。

　　2 大直徑鉆孔樁的施工工藝

　　2.1 施工準(zhǔn)備

　　①搭設(shè)施工便道、工作平臺及水中棧橋;②水中圍堰工程或筑島;③鋪設(shè)各種施工管線;④埋設(shè)護(hù)筒、鉆機(jī)就位;⑤制備泥漿。

　　2.2 鉆孔施工平臺搭設(shè)

　　鉆孔樁施工平臺的平面尺寸根據(jù)承臺的尺寸和施工機(jī)械設(shè)備的布置確定，設(shè)計荷載根據(jù)鉆孔鉆機(jī)重量、平臺自重以及施工過程中的活荷載確定，水上施工平臺采用浮吊振動錘插打 Φ0.8 m 鋼管入河床作為平臺支墩，并利用萬能桿件拼裝施工平臺，再利用施工平臺進(jìn)行精確施工放樣。

　　2.3 鉆孔機(jī)具選擇

　　鉆機(jī)選擇 : 兩橋成孔時 , 由于成孔深度較深，孔徑較大，巖層石灰?guī)r強(qiáng)度達(dá)到 80MPa，所以選擇鉆機(jī)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到如下要求：①鉆機(jī)成孔直徑 D ≥ 2.0 1TI( 巖層中 )。② 鉆機(jī)成孔深度h=70 ～ 110 m 。③ 鉆機(jī)扭矩 M ≥ 80kN.m。④ 鉆機(jī)鉆巖能力≥ 70 MPa。⑤氣舉式和泵吸式 2 種反循環(huán)鉆進(jìn)方式。鉆具的選擇 : 選擇鉆頭主要考慮地質(zhì)情況、施鉆方式及機(jī)械性能等因素。常用鉆頭有三翼鉆頭、四翼錐鉆、牙輪組合鉆頭、擴(kuò)底式鉆頭及擴(kuò)翼式鉆頭。

　　2.4 護(hù)筒埋設(shè)

　　設(shè)護(hù)筒頂端高出高潮水線的距離為 h(m);護(hù)筒埋入江底距離為 h，(m)，最大水深為 h (m)，護(hù)筒總長度為 H(m)。

　　大直徑鉆孔樁，護(hù)筒是保持孔內(nèi)泥漿壓力的關(guān)鍵部位，為使鉆孔順利進(jìn)行，孔內(nèi)泥漿柱壓力要滿足以下關(guān)系式：

　　地層壓力 < 泥漿柱壓力 < 地層破裂壓力

　　當(dāng)?shù)貙訅毫?> 泥漿柱壓力時，孔壁將部分產(chǎn)生坍塌;當(dāng)泥漿柱壓力 > 地層破裂壓力時，泥漿柱壓力將壓裂地層造成泥漿損失。

　　(1)護(hù)筒頂端高程的確定

　　當(dāng)泥漿性能與護(hù)筒設(shè)定后，泥漿柱壓力是個定值，不受潮汐的影響。當(dāng)江面漲潮時，要滿足泥漿柱壓力 > 地層壓力關(guān)系式，就要增高 h。泥漿柱壓力隨h 增大而增大。但如果 h 太高，當(dāng)落潮時泥漿柱壓力將壓裂地層而產(chǎn)生反竄漏失，并且護(hù)筒費(fèi)用將隨之增加，所以應(yīng)確定合理的 h 值。

　　(2)護(hù)筒埋人深度的確定

　　從護(hù)筒的角度考慮，護(hù)筒埋人江底深度 h 越深，護(hù)筒越長，保護(hù)孔壁效果越好，但隨著 h 的增大，安放護(hù)筒的施工難度與成本也將隨之增加。h：越小，護(hù)筒埋深淺，其地層破裂壓力也小，落潮時泥漿柱壓力有可能壓裂地層，泥漿會從護(hù)筒底端反竄漏失，所以h 也應(yīng)有個最佳值。

　　(3)護(hù)筒長度 H：H =h+hl+h2

　　2.5 泥漿要求

　　在鉆孔前應(yīng)制備足夠的優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿的性能和指標(biāo)是成孔質(zhì)量的重要因素。泥漿的含砂率高則成孔效率低，沉淀層厚;泥漿的粘度和膠體率過低則護(hù)壁效果差，沉淀厚。因此選用塑性指數(shù)大于 25、粒徑小于 0.005mm、顆粒多于總重 50%的粘土制漿，并在泥漿中添加 0.3% NAoH，和 0.1% CMC，改善泥漿性能。泥漿在現(xiàn)場的制漿池內(nèi)制備，分兩個泥漿池分別進(jìn)行正循環(huán)和反循環(huán)成孔泥漿的制備，泥漿池與沉淀池之間設(shè)泥漿回流槽，使沉淀完的泥漿能自動流回儲漿池。儲漿池內(nèi)的泥漿用泥漿泵送入鉆孔內(nèi)。

　　2.6 鉆進(jìn)施工方法

　　KPG一3000A鉆機(jī)為大型鉆孔設(shè)備，由于鉆頭帶振動和多齒輪功能，較傳統(tǒng)鉆機(jī)有較大區(qū)別，特別是在鉆進(jìn)堅硬巖層地質(zhì)時其鉆進(jìn)速度是傳統(tǒng)沖擊鉆的5～8倍，在鉆進(jìn)時采用旋轉(zhuǎn)護(hù)壁，較傳統(tǒng)沖擊鉆護(hù)壁效果更好。

　　(1)開鉆時以低檔慢速正循環(huán)鉆進(jìn)，以泥漿護(hù)壁為主，鉆進(jìn)5 m后改為反循環(huán)鉆進(jìn)。

　　(2)鉆孔時減壓鉆進(jìn)，鉆壓不得超過鉆具重力之和(扣除浮力)的80%，并保持重錘導(dǎo)向作用，保證成孔的垂直度和孔型。

　　(3)鉆機(jī)在各地層中的鉆進(jìn)參數(shù)：對于淤泥質(zhì)地層，采用中速、優(yōu)質(zhì)泥漿、大泵量鉆進(jìn)的方法鉆進(jìn);對于粉質(zhì)黏土層采用中等鉆速、大泵量、稀泥漿鉆進(jìn);對于砂層，采用輕壓、低檔慢速、大泵量、稠泥漿鉆進(jìn)，以免孔壁不穩(wěn)定，發(fā)生局部擴(kuò)孔或局部塌孔，并充分浮渣、排渣，防止埋鉆現(xiàn)象;對于卵石層，采用低檔慢速、優(yōu)質(zhì)濃泥漿鉆進(jìn)，確保護(hù)壁厚度，并在鉆進(jìn)中充分浮渣、排渣，對于花崗斑巖層采用低擋慢速大壓力鉆進(jìn)。總之，鉆進(jìn)中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件選擇不同的鉆壓和鉆進(jìn)速度，

　　(4)當(dāng)鉆進(jìn)至接近鋼護(hù)筒底口位置1～2 m時，須采用低鉆壓、低鉆數(shù)鉆進(jìn)，并控制進(jìn)尺，確保護(hù)筒底口部位地層的穩(wěn)定。當(dāng)鉆頭出護(hù)筒底口2～3m后，再恢復(fù)正常鉆進(jìn)狀態(tài)。

　　2.7 清孔

　　清孔時利用鉆機(jī)本身的反循環(huán)系統(tǒng)，采用抽漿法清孔。清孔過程中應(yīng)特別注意孔內(nèi)水頭高度，以防塌孔。清孔后泥漿的各項指標(biāo)、混凝土灌注前沉淀厚度均應(yīng)滿足施工規(guī)范要求。大直徑鉆孔樁應(yīng)盡量減小灌孔泥漿的密度，清孔后的泥漿相對密度一般在 1.04 t/m3以下。

　　2.8終孔檢驗

　　終孔后用卷揚(yáng)機(jī)滑輪系統(tǒng)起吊孔規(guī)入孔，并徐徐下降至孔底，用來檢驗孔深、孔徑以及成孔傾斜度(孔規(guī)為長度10m，直徑為2.0m 的鋼筋籠，鋼筋籠縱向每隔2m 焊接十字支撐筋以增加孔規(guī)的剛度)。孔規(guī)順利到達(dá)孔底，孔深(測繩長加孔規(guī)長)合格，傾斜度(孔規(guī)吊點的鉛垂線與孔規(guī)在孔內(nèi)任意位置的吊繩偏移)合格，說明成孔合格，鋼筋骨架能順利入孔。

　　3 鋼筋籠吊裝

　　鋼筋籠分段加工成型，每段長度5～8 m。為防止鋼筋籠變形，每隔2 m設(shè)加勁鋼筋圈與主筋焊接。混凝土保護(hù)層每隔2m一個斷面，在主筋上焊3個支撐鋼筋。吊環(huán)必須用I級鋼筋，其直徑和焊接質(zhì)量要有充分保證，防止鋼筋籠掉入孔內(nèi)。吊環(huán)的焊接位置以不影響兩個鋼筋籠連接為宜。超聲波檢測管用壁厚3.5 mm、直徑50 mm的無縫鋼管制作，將其固定在鋼筋籠上。檢測管接頭及底部用壁厚6.5 mm鋼套管密封好，頂部用木塞封住，防止砂漿、混凝土、雜物堵塞管道，由起重機(jī)吊裝鋼筋籠。吊裝過程中鋼筋籠不能變形，并保持垂直下落，防止碰撞孔壁，引起坍塌。第一節(jié)鋼筋籠吊人孔內(nèi)，將鋼管穿過吊環(huán)，擔(dān)在孔口，起吊第二節(jié)鋼筋籠。鋼筋籠軸線要對準(zhǔn)，焊接質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范要求。鋼筋單面焊接焊縫長度為lOd，雙面焊接焊縫長度為5d，同一截面鋼筋焊接接頭應(yīng)錯開。焊接完畢綁好箍筋，起吊鋼筋籠，抽出鋼管直到鋼筋籠吊裝完畢。但是，無承臺單樁樁頂與墩柱連接為9O0變截面，樁頂以下1 m范圍內(nèi)，鋼筋籠截面應(yīng)逐漸變?yōu)槎罩�鋼筋籠截面，此段箍筋要加密，間距10 cm。

　　4 灌注水下混凝土注意事項

　　4.1 斷 樁

　　4.1.1 斷樁產(chǎn)生的原因

　　斷樁是泥漿沉淀物在混凝土內(nèi)形成的夾層，其強(qiáng)度遠(yuǎn)低于混凝土的強(qiáng)度。它由多方面原因引起：導(dǎo)管漏水，導(dǎo)管破裂、接頭密封不嚴(yán);卡管，石子粒徑過大、混凝土坍落度太小、水泥受潮結(jié)塊、混凝土發(fā)生離析;混凝土終凝，材料不足、天氣影響、機(jī)械故障、停電等使導(dǎo)管在混凝土中停留時間過長，在灌注混凝土?xí)r受阻，提升導(dǎo)管脫離混凝土。以上這些情況都可能引起斷樁。斷樁是樁基礎(chǔ)最嚴(yán)重的質(zhì)量事故，應(yīng)加以杜絕。當(dāng)發(fā)生混凝土卡管時，應(yīng)在導(dǎo)管上捆梆附著式振動器或插入型鋼疏通，振動或疏通時上下小幅度移動導(dǎo)管。

　　4.1.2 斷樁處理

　　當(dāng)在地下水位以下發(fā)生斷樁時，應(yīng)回填樁孔，在原樁兩側(cè)各做一鉆孔灌注樁，再施工承臺。此時承臺配筋、樁基配筋要重新計算確定。當(dāng)在地下水位以上發(fā)生斷樁時，應(yīng)抽出孔內(nèi)存水，人工鑿毛樁頂，按挖孔樁澆筑混凝土。在情況允許時，拔出導(dǎo)管放人球塞重新灌注混凝土。

　　4.2 混凝土強(qiáng)度

　　該樁基混凝土強(qiáng)度等級C30。水泥為42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥受潮或存放時間超過3個月應(yīng)重新檢驗使用。施工配合比要準(zhǔn)確，碎石顆粒級配良好，粒徑2～4cm，細(xì)集料采用級配良好的中砂，水為飲用水。坍落度控制在18～22 cm。施工時要注意因溫差而導(dǎo)致混凝土開裂。對水泥凝結(jié)時間要經(jīng)試驗確定。并根據(jù)施工和凝結(jié)時間確定是否加緩凝劑。灌注到最后階段應(yīng)將導(dǎo)管慢速拔出，防止形成泥心。

　　4.3 澆短樁頭

　　由于樁孔內(nèi)沉渣存在于混凝土表層，隨著混凝土的增高，沉渣聚集在樁頭位置，使量測結(jié)果有誤，發(fā)生澆短樁頭。為防止?jié)捕虡额^，混凝土灌注要高出樁頂設(shè)計標(biāo)高0.5～1 m。灌注到最后階段，混凝土自由下落的壓力減小，孔內(nèi)水的比重增大，導(dǎo)管內(nèi)混凝土?xí)�出現(xiàn)滯留情況，此時不能誤認(rèn)為卡管，應(yīng)小幅度上下移動導(dǎo)管，并用清水稀釋孔內(nèi)水的比重，保證混凝土順利灌注。

　　總之，對于大直徑的樁基，一是要保證地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性，二是大直徑鉆孔樁須選用至少 5t 以上的十字型鉆頭，確保鉆頭的沖擊力，實踐證明，該項施工技術(shù)的成功應(yīng)用，為以后同類工程施工提供了參考依據(jù)。

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