淺議橋梁樁基施工
2015-04-10
隨著國民經濟的快速發(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）外圍四周適當位置設置排水溝，做集水井；開挖面做混凝土墊層，樁孔土方的處理：施工現(xiàn)場設置臨時土方堆放場地，挖出土方必須在兩天內用汽車外運（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；鼓風機、空壓機和送風管；鎬、鍬、土筐等挖運工具：若遇到硬土或巖石， 尚需風鎬、潛孔鉆；插搗工具，用于插搗護壁砼；應急軟爬梯；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→架設支架或電動基蘆→準備潛水泵、鼓風機、照明設備等→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，灌注樁芯砼至設計頂標高。
1.3主要施工工藝
(1)放線、定樁位及高程：依據建筑物測量控制網資料和樁位平面布置圖，測定樁位方格控制網和高程基準點，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，經監(jiān)理復查合格后方可開挖。
(2)開挖第一節(jié)樁孔土方：開挖樁孔應從上到下逐層開挖，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)的開挖高度應根據土質和設計而定，一般以0.9～1.2m為宜。
(3)支設護壁模板: 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，護壁采用外齒或內齒式；護壁砼強度等級為C25，厚度150mm，護壁內根據需要等距放置直鋼筋，插入下層護壁內，使上下護壁有鋼筋拉結，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，將樁位軸線和標高測設在護壁上口，然后，用十字線對中，吊線墜向井底投設，以半徑尺桿檢查孔壁的垂直度。隨之進行修整，孔深必須以基準點為依據逐根引測。保證樁孔軸線位置、標高、截面尺寸滿足設計要求。成孔以后必須對樁身直徑，孔底標高，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，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段的混凝土護壁，然后繼續(xù)下一段的施工；水量較大時，當用施工孔自身水泵抽水，也不易開挖時，應從施工順序考慮，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，對基礎平面占地較大時，也可增加降水管井的排數，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，應迅速用砂回填樁孔到能控制坍孔為止，并速報有關技術部門及設計單位處理；對塌方施工段應即挖、即驗收、即灌注護壁混凝土；開挖時流砂嚴重的樁孔，應先將附近無流砂的樁孔挖深，使其起集水井作用。集水井應先在地下水流的上方；當抽水影響鄰近原有建（構）筑物基礎及地面下沉時，應即在原有建（構）筑物附近設立灌水管，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，主要應做到以下幾點措施保障：
孔內設應急爬梯供人員上下井；施工人員進入孔內必須戴安全帽；使用吊籠、電葫蘆等應有安全可靠的自動卡緊保險裝置；開挖深度超過10米時應配有通風設備；挖出的土石方應及時運離孔口，不得堆放在孔口四周1m范圍內，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，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，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，備好造泥漿粘土和泥漿池。調整鉆機，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→恢復定線→護筒埋設→鉆孔→成孔檢測清孔→下鋼筋籠→下導管→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)，然后根據設計提供的導線點（經導線復測閉合后）及水準點用光電全站儀及水準儀定位，橋墩中線在橋軸線方向上的位置中誤差不應大于±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。
(3)護筒埋設，恢復定線：護筒埋設是重要一環(huán)，起到定位、導向，靠筒內水位和泥漿比重使孔內水壓大于外部水壓，防止塌孔，護筒內徑比樁經大200-400mm，護筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0-2.0m，護筒的埋設深度應根據設計要求或樁徑及水文地質情況確定，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，應按設計資料繪制的地質剖面圖，選用適當的鉆孔和泥漿，根據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層的成孔質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，經過多次的泥漿配比試驗來確定泥漿配和比。優(yōu)質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泥漿外滲，大大減緩孔內水頭降低的速度，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6m-8m回填土層，主要表現(xiàn)為護筒沉陷、傾斜；孔內水位突然下降；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。當護筒底部土臺沖沒，護筒下沉嚴重時可換大直徑護筒或將第二個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，卡住鉆頭；長護筒傾斜，下端卡住鉆頭；鉆頭不圓；伸入孔內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）。地質條件特別好時才可以用掏渣筒，地質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)問題應及時處理，以免時間過長發(fā)生埋鉆事故。時刻注意調整護筒的垂直度
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，應及時采取恰當的方法實施打撈。
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。打撈設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，應先加大孔內泥漿的濃度，將旋轉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 結語
橋梁樁基是橋梁的重要部位，它的質量好壞直接影響到整座橋梁的工程質量。由于橋梁樁基施工的隱蔽性，在施工過程中存在不可預見性的因素較多，經常出現(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技術進行施工，還要根據豐富的施工經驗對在施工中出現(xiàn)的問題進行及時處理，避免工程質量事故的發(fā)生。
