淺議橋梁樁基施工
2015-04-10
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國高速公路發(fā)展迅猛，橋梁工程在高速路上廣泛運用。橋梁工程中橋梁樁基極為關(guān)鍵，常見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，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場地處理
對原有場地進行平整；在建筑物（施工場地）外圍四周適當(dāng)位置設(shè)置排水溝，做集水井；開挖面做混凝土墊層，樁孔土方的處理：施工現(xiàn)場設(shè)置臨時土方堆放場地，挖出土方必須在兩天內(nèi)用汽車外運（挖掘機配合人工裝車），所挖土方不堆放在孔邊，確保施工現(xiàn)場暢通。
1.1.2施工機具
卷揚機和提土桶，用于材料和棄土的垂直運輸以及供施工人員上下工作使用；護壁鋼模板；潛水泵；鼓風(fēng)機、空壓機和送風(fēng)管；鎬、鍬、土筐等挖運工具：若遇到硬土或巖石， 尚需風(fēng)鎬、潛孔鉆；插搗工具，用于插搗護壁砼；應(yīng)急軟爬梯；照明燈、對講機、電鈴等。
1.2工序流程
施工程序為：場地平整→放線→定樁位→架設(shè)支架或電動基蘆→準(zhǔn)備潛水泵、鼓風(fēng)機、照明設(shè)備等→邊挖邊抽水→每下挖90MM進行樁孔周壁的清理。校核樁孔的直徑和垂直度→支撐護壁模板→澆灌護壁砼→拆模繼續(xù)下挖，達到微風(fēng)化一定深度后，由勘測單位驗收→綁扎鋼筋籠→驗收鋼筋籠→排除孔底積水、放入串筒，灌注樁芯砼至設(shè)計頂標(biāo)高。
1.3主要施工工藝
(1)放線、定樁位及高程：依據(jù)建筑物測量控制網(wǎng)資料和樁位平面布置圖，測定樁位方格控制網(wǎng)和高程基準(zhǔn)點，確定好樁位中心，以樁位中心為圓心，以樁身半徑加護壁厚度為半徑畫出上部圓周，撒石灰線作為樁孔開挖尺寸線，樁位線定好后，經(jīng)監(jiān)理復(fù)查合格后方可開挖。
(2)開挖第一節(jié)樁孔土方：開挖樁孔應(yīng)從上到下逐層開挖，先挖中間部分的土方，然后向周邊擴挖，有效控制樁孔的截面尺寸，每節(jié)的開挖高度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)和設(shè)計而定，一般以0.9～1.2m為宜。
(3)支設(shè)護壁模板: 模板高度取決于開挖土方施工段的高度，一般為1m。護壁中心線控制，系將樁控制軸線，高程引到第一節(jié)混凝土護壁上，每節(jié)以十字線對中、吊大線錘控制中心點位置，用尺桿找圓周，然后由基準(zhǔn)點測量孔深。
(4)澆筑護壁砼: 護壁砼要搗實，上下壁搭接50～75mm，護壁采用外齒或內(nèi)齒式；護壁砼強度等級為C25，厚度150mm，護壁內(nèi)根據(jù)需要等距放置直鋼筋，插入下層護壁內(nèi)，使上下護壁有鋼筋拉結(jié)，避免某段護壁出現(xiàn)流砂、淤泥而造成護壁因自重而沉裂的現(xiàn)象；第一節(jié)砼護壁高出地面200mm左右，便于擋水和定位。
(5)每節(jié)樁孔護壁做好以后，將樁位軸線和標(biāo)高測設(shè)在護壁上口，然后，用十字線對中，吊線墜向井底投設(shè)，以半徑尺桿檢查孔壁的垂直度。隨之進行修整，孔深必須以基準(zhǔn)點為依據(jù)逐根引測。保證樁孔軸線位置、標(biāo)高、截面尺寸滿足設(shè)計要求。成孔以后必須對樁身直徑，孔底標(biāo)高，樁位中心線，井壁垂直度等進行檢測，并做好記錄，報監(jiān)理檢驗合格方可進入下套工序。
1.4常見問題處理
1.4.1地下水
地下水是深基礎(chǔ)施工中最常見的問題，它給人工挖孔樁施工帶來許多困難。含水層中的水在開挖時破壞了其平衡狀態(tài)，使周圍的靜態(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，可選用潛水泵抽水，邊抽水邊開挖，成孔后及時澆筑相應(yīng)段的混凝土護壁，然后繼續(xù)下一段的施工；水量較大時，當(dāng)用施工孔自身水泵抽水，也不易開挖時，應(yīng)從施工順序考慮，采取對周圍樁孔同時抽水，以減少開挖孔內(nèi)的涌水量，并采取交替循環(huán)施工的方法，組織安排合理，能達到很好的效果；對不太深的挖孔樁，可在場地四周合理布置統(tǒng)一的輕型管井降水分流，對基礎(chǔ)平面占地較大時，也可增加降水管井的排數(shù)，一般即可解決。
1.4.2流砂
人工挖孔在開挖時，如遇細砂、粉砂層地質(zhì)時，再加上地下水的作用，極易形成流砂。遇到流動性淤泥或流砂時，孔圈護壁的施工可按下列方法進行處理：減少每節(jié)護壁的高度（可取0.3～0.5M），或采用鋼護筒施工，采用上述方法后仍無法施工時，應(yīng)迅速用砂回填樁孔到能控制坍孔為止，并速報有關(guān)技術(shù)部門及設(shè)計單位處理；對塌方施工段應(yīng)即挖、即驗收、即灌注護壁混凝土；開挖時流砂嚴重的樁孔，應(yīng)先將附近無流砂的樁孔挖深，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，或利用已開挖但未完成的樁孔進行灌水，以保持水壓平衡與土體穩(wěn)定。
1.5施工安全控制
人工挖孔樁的缺點是挖孔中勞動強度較大，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)有安全可靠的自動卡緊保險裝置；開挖深度超過10米時應(yīng)配有通風(fēng)設(shè)備；挖出的土石方應(yīng)及時運離孔口，不得堆放在孔口四周1m范圍內(nèi)，機動車輛的通行不得對井壁造成安全影響；施工現(xiàn)場電源安全，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)施工場地清除雜物，整平夯實，排水方便，適宜人員操作，機械安裝運轉(zhuǎn)，水、電、路三通，達到施工條件需要。
(2)安裝鉆機：鉆機穩(wěn)定地安裝在鉆孔的一側(cè)，鉆機支承墊木不得壓在孔口鋼護筒上。選擇適宜地層的配套鉆錐和鉆孔事故處理的配套機具，接通水電供應(yīng)，備好造泥漿粘土和泥漿池。調(diào)整鉆機，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)定好鉆機和扒桿攬風(fēng)繩。
2.2工序流程
鉆孔灌注樁的施工順序為：初步放樣→筑島→恢復(fù)定線→護筒埋設(shè)→鉆孔→成孔檢測清孔→下鋼筋籠→下導(dǎo)管→砼澆注→破樁頭→成樁檢測。
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，使施工機具順利進出，能保證鉆機在施工中平穩(wěn)，然后根據(jù)設(shè)計提供的導(dǎo)線點（經(jīng)導(dǎo)線復(fù)測閉合后）及水準(zhǔn)點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：場地為淺水時，采用草袋圍堰，普通土填充，筑島高出水面1.5cm為準(zhǔn)。
(3)護筒埋設(shè)，恢復(fù)定線：護筒埋設(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，護筒內(nèi)徑比樁經(jīng)大200-400mm，護筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0-2.0m，護筒的埋設(shè)深度應(yīng)根據(jù)設(shè)計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，對泥漿的比重與粘度要制定嚴格的指標(biāo)，經(jīng)過多次的泥漿配比試驗來確定泥漿配和比。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常見問題處理
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)為護筒沉陷、傾斜；孔內(nèi)水位突然下降；孔口水面冒細雨密的水泡；出土量顯著增加且沒有進尺或進尺量很小；孔口突然變淺，鉆頭到不到原來的孔深等。
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)生在護筒周圍，可用粘土填實，坍孔較嚴重時可用裝有粘土的編織袋（最好用草袋或麻袋）用鐵線吊在護筒周圍再用粘土填縫。當(dāng)護筒底部土臺沖沒，護筒下沉嚴重時可換大直徑護筒或?qū)⒌诙€護筒與第一個護筒焊接后壓入地層中，超過垮塌部位。若坍孔位置較深且不十分嚴重可以加大泥漿比重后繼續(xù)鉆進。若情況嚴重時應(yīng)立即用小礫石或基石加粘土回填至坍孔以上位置，甚至漿整個鉆孔全部回填，用鉆錘夯實，水位穩(wěn)定后重新鉆進。
2.4.2卡鉆
卡鉆現(xiàn)象主要包括以下方面：坍孔、落石或工具掉進孔內(nèi)，卡住鉆頭；長護筒傾斜，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)條件特別好時才可以用掏渣筒，地質(zhì)條件差時必須用泥漿泵循環(huán)。因為用掏渣筒時加水會沖壞回填土層的泥漿護壁。一般卡鉆事故經(jīng)驗豐富的鉆機操做手可自行用收放錘頭的方法處理。若較嚴重時可用液壓千斤頂，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)問題應(yīng)及時處理，以免時間過長發(fā)生埋鉆事故。時刻注意調(diào)整護筒的垂直度
2.4.3掉鉆
由于機械故障、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“掉鉆”。發(fā)生“掉鉆”后，應(yīng)及時采取恰當(dāng)?shù)姆椒▽嵤┐驌啤?br />
處理措施：鉆孔壁穩(wěn)定的情況可直接用鉆機起吊“打撈器”入孔進行打撈。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且大部分鉆孔壁處于穩(wěn)定時，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泥漿以加強鉆孔壁，而后，采取“氣舉法”清除鉆頭上方的沉積土和淤泥，確認鉆頭已露出后再實施鉆頭的打撈工作。鉆孔壁隨時有繼續(xù)坍塌可能時，先在孔內(nèi)安裝長鋼護筒、攪拌樁圍護、帷幕法等方法加固鉆孔壁，而后打撈鉆頭。
3 結(jié)語
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，在施工過程中存在不可預(yù)見性的因素較多，經(jīng)常出現(xiàn)一些問題不可避免，因此，在橋梁樁基的施工中，不僅要依靠先進的科學(xué)技術(shù)進行施工，還要根據(jù)豐富的施工經(jīng)驗對在施工中出現(xiàn)的問題進行及時處理，避免工程質(zhì)量事故的發(fā)生。
