得勝特大橋沖擊鉆成孔灌注樁施工技術(shù)

1、<p>　　得勝特大橋沖擊鉆成孔灌注樁施工技術(shù)</p><p>　　摘要:本文以新建吉林至琿春鐵路JHSIV標(biāo)段得勝特大橋?yàn)槔?，詳盡的介紹了沖擊鉆的工作原理、適用范圍、特點(diǎn)、施工工藝流程及主要施工技術(shù)操作要點(diǎn)等，可為類似工程的施工起到一定的參考作用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:橋梁、沖擊鉆 成孔、灌注樁 </p><p>　　Abstract: bas

2、ed on the new JHSIV of Hunchun of Jilin to railway prevail extra large bridge as an example, detailed introduces the working principle of impact drill, scope of application, characteristics, construction technological pr

3、ocess and main technical operation key point of construction, etc., can play a reference role for the construction of the similar projects. </p><p>　　Keywords: Bridges, percussion drill into a hole and filli

4、ng pile </p><p>　　中圖分類號(hào)：U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104(2013) </p><p><b>　　1、工程概況 </b></p><p>　　新建吉林至琿春鐵路客運(yùn)專線JHSIV標(biāo)段得勝特大橋全長(zhǎng)2597.81m，起點(diǎn)里程DK162+646.19，終點(diǎn)里程DK165+244。全橋墩身78個(gè)、承臺(tái)

5、80個(gè)、橋臺(tái)2個(gè)。鉆孔樁總長(zhǎng)9728m，樁長(zhǎng)一般為6～13 m，最長(zhǎng)20m。橋址區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)沖積層粉質(zhì)粘土、粗砂、玄武巖、花崗巖等。 </p><p>　　2、沖擊鉆工作原理 </p><p>　　沖擊鉆靠鉆具的垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使鉆頭沖擊井底以破碎巖層。其原理是利用鉆具本身的重量沖擊地層。一種是沖抓錐，鉆具的下端是幾個(gè)可以張合的尖角形抓瓣，當(dāng)鉆具在自身重量作用下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，抓瓣張

6、開，切入巖層，然后由卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩提升鉆具，抓瓣在閉合過(guò)程中將巖屑抓入錐體內(nèi)，提出井口卸出巖屑。鉆井深度通常為40～50米，最深達(dá)100～150米。另一種是鋼絲繩沖擊式鉆機(jī)，由桅桿和裝在頂端的提升滑輪、鋼絲繩、沖擊機(jī)構(gòu)、鉆具、電動(dòng)機(jī)等組成。作業(yè)時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)沖擊機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)鋼絲繩使鉆具作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在向下運(yùn)動(dòng)時(shí)靠鉆頭本身的重量切入并破碎巖層，向上運(yùn)動(dòng)靠鋼絲繩牽引。鉆頭沖程為0.5～1米，沖擊頻率為30～60次／分。巖屑由抽

7、砂筒清出地面，鉆進(jìn)與清除巖屑同時(shí)進(jìn)行。 </p><p>　　3、沖擊鉆機(jī)的適用范圍 </p><p>　　沖擊鉆機(jī)屬于“軟硬統(tǒng)吃”的一種成孔機(jī)械，幾乎適用于各種地質(zhì)狀況，從粘性土、砂性土、到礫石層、卵石、漂石到軟巖、硬巖。沖擊鉆機(jī)特別適用于山區(qū)丘陵嵌巖樁的成孔。表層為軟弱土?xí)r，可以通過(guò)換填地表土，以求穩(wěn)固住鉆機(jī)。 </p><p>　　4、沖擊鉆機(jī)的特點(diǎn) <

8、/p><p>　　可以根據(jù)工地的實(shí)際情況自行組裝，并且具有操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作程序的繁簡(jiǎn)上，沖擊鉆優(yōu)于回轉(zhuǎn)和旋挖鉆機(jī)。如果單從地質(zhì)條件考慮，不考慮工程進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)效益的話，沖擊鉆均可使用。從成孔速度上比較，在特定的地質(zhì)中，沖擊鉆機(jī)不及回轉(zhuǎn)和旋挖二種鉆機(jī)。 </p><p><b>　　5、施工工藝 </b></p><p>　　鉆孔樁施

9、工工藝流程見圖1 </p><p>　　圖1鉆孔樁施工工藝流程 </p><p>　　6、主要施工技術(shù)要點(diǎn) </p><p><b>　?。?）埋設(shè)護(hù)筒 </b></p><p>　　埋設(shè)護(hù)筒：采用全站儀或GPS測(cè)定樁孔位置，并埋設(shè)孔位護(hù)樁。鋼護(hù)筒采用5～8mm厚鋼板卷制。護(hù)筒內(nèi)徑比樁徑大20cm。埋設(shè)護(hù)筒，頂部高出施工

10、地面30cm，高出施工水位或地下水位至少2m，埋設(shè)護(hù)筒時(shí)應(yīng)注意護(hù)筒底部和四周夯填0.2m厚的粘土。護(hù)筒中心與設(shè)計(jì)樁位中心偏差不得超過(guò)5.0cm，斜度不得大于是1%。見護(hù)筒埋設(shè)示意圖2。 </p><p><b>　　圖2護(hù)筒埋設(shè)示意 </b></p><p><b>　　（2）鉆機(jī)作業(yè) </b></p><p>　　待鄰孔

11、砼灌注完畢，并達(dá)到2.5Mpa抗壓強(qiáng)度后方可開鉆。利用已埋設(shè)好的護(hù)筒，向里面投入粘土，啟動(dòng)鉆機(jī)攪動(dòng)，并同時(shí)啟動(dòng)泥漿泵，向孔底壓入清水，將攪拌好的泥漿流入泥漿池，以備鉆孔時(shí)使用。泥漿池和沉淀池在相鄰墩臺(tái)時(shí)設(shè)在兩墩臺(tái)中部，在獨(dú)立樁基時(shí)對(duì)應(yīng)設(shè)置。泥漿的比重、粘度、酸堿度以及粘土的塑性指數(shù)、含砂率等參數(shù)均需試驗(yàn)確定。為保證鉆進(jìn)中能有高質(zhì)量泥漿，可在護(hù)壁泥漿中摻加膨潤(rùn)土，摻量為用水量的8％，以增強(qiáng)泥皮強(qiáng)度，防止塌孔、縮孔等問(wèn)題發(fā)生，鉆進(jìn)中始終保持

12、孔內(nèi)泥漿的水位高于施工水位1.0～2.0m以形成壓力水頭，防止塌孔。鉆孔時(shí)將粘土塊直接加入樁孔內(nèi)借鉆頭沖動(dòng)自行造漿，完成護(hù)壁和成孔工作。 </p><p>　　為防止沖擊振動(dòng)使鄰孔壁坍塌或影響鄰孔剛灌注的混凝土的凝固，應(yīng)待鄰孔混凝土灌注完畢，一般經(jīng)24h后，方可開鉆。開孔階段用十字形鉆頭鉆孔時(shí)，開孔前應(yīng)在孔內(nèi)多放一些粘土，并加適量粒徑不大于15cm的片石，頂部拋平，用低沖程沖砸（簡(jiǎn)易鉆機(jī)沖程0.5～1.0m），泥

13、漿比重1.6左右，鉆進(jìn)0.5～1.0m，再回填粘土繼續(xù)以低沖程沖砸。如此反復(fù)二、三次，必要時(shí)多重復(fù)幾次。用一字形和管形鉆頭開始鉆孔前，宜先注入泥漿。如發(fā)現(xiàn)有失水現(xiàn)象，護(hù)筒內(nèi)水位緩慢下降，應(yīng)補(bǔ)水投粘土。如泥漿太稠，進(jìn)尺緩慢時(shí)，應(yīng)抽碴換漿。開孔時(shí)，為了使鉆碴泥漿盡量擠入孔壁，一般不抽碴。待沖砸至護(hù)筒下3～4m時(shí)（鉆頭頂在護(hù)筒下超過(guò)1m時(shí)），方可加高沖程正常沖進(jìn)。4～5m后，方可抽碴。鉆進(jìn)中應(yīng)隨時(shí)注意，保持孔位正確。鉆孔時(shí)要察看鋼絲繩回彈和回

14、轉(zhuǎn)情況。耳聽沖擊聲音，借以判別孔底情況。要掌握少松繩的原則。松多了會(huì)減低沖程，過(guò)于松少了猶如落空錘，損壞機(jī)具。松軟地層夾有較多石塊時(shí)，一般每次松繩3～5cm，均勻密實(shí)地層5～8cm。沖擊過(guò)程中，要勤抽碴，勤檢查鋼絲繩和鉆頭磨損情況，及轉(zhuǎn)向裝置是否靈活，預(yù)防發(fā)生安全質(zhì)量事故。在不同的地層，采取不同的沖程：</p><p>　　為保證孔形正直，鉆進(jìn)中，應(yīng)常用檢孔器檢孔，檢孔器可用鋼筋制成，其高度為鉆孔直徑4～6倍，直

15、徑與鉆頭直徑相同。更換鉆頭前，必須經(jīng)過(guò)檢孔，將檢孔器檢到孔底才可放入新鉆頭。如檢孔器不能沉到原來(lái)已鉆到的深度，或鋼絲繩（拉緊時(shí)）的位置偏移護(hù)筒中心時(shí)，則考慮可能發(fā)生了彎孔，斜孔或縮孔等情況，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施。 </p><p>　　為控制泥漿比重和抽碴次數(shù)，需及時(shí)用取樣罐放到需測(cè)深度，取泥漿進(jìn)行檢查，及時(shí)向孔內(nèi)灌注泥漿或投碎粘土。沖擊鉆進(jìn)，孔底泥漿比重以1.4～1.6為宜。抽碴后，應(yīng)測(cè)深一次，再分批投碎粘土，直

16、到泥漿比重達(dá)到正常為止。沖孔時(shí)，每隔3～4h，將鉆頭或抽碴筒在孔內(nèi)上下提放幾次，把下面的泥漿拉上來(lái)，以護(hù)孔壁。 </p><p><b>　　（3）檢孔及清孔 </b></p><p>　　樁深達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，必須檢驗(yàn)樁徑、垂直度、泥漿厚度等指標(biāo)，并做好記錄，合格后進(jìn)行清孔換漿。樁徑、垂直度采用檢孔器檢查，檢孔器用鋼筋籠做成，其外徑等于設(shè)計(jì)孔徑，長(zhǎng)度等于孔徑的4-6

17、倍。如發(fā)生彎孔、斜孔、縮孔等情況較嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)重新鉆孔。清孔的目的是降低孔內(nèi)泥漿比重，減少沉碴厚度。保證混凝土灌注質(zhì)量，沉碴厚度必須控制在規(guī)范或設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。清至泥漿比重為1.05 左右，測(cè)量沉碴厚度，合格后開始下鋼筋籠。 </p><p>　　清孔緊接在終孔檢查后進(jìn)行,避免隔時(shí)太長(zhǎng)以致泥漿沉淀,引起鉆孔坍塌。利用泥漿泵向孔底壓注泥漿,讓鉆渣上浮并隨同泥漿流入泥漿池沉淀。為加速清孔,施工人員可用濾網(wǎng)撈出鉆渣。當(dāng)孔

18、內(nèi)鉆渣清除干凈,砂率小于2 %時(shí)方可下鋼筋籠。鋼筋籠下完后在灌注混凝土前要進(jìn)行二次清孔,主要防止沉淀,降低砂率。并向孔內(nèi)注入稀漿循環(huán)流動(dòng)降低泥漿比重至1.1左右,對(duì)于易塌地層的泥漿比重可保持在1.2～1.25左右。 </p><p>　?。?）鋼筋籠制作及安裝 </p><p>　　鋼筋籠采用支架成型法分節(jié)制做，主筋與螺旋筋點(diǎn)焊成骨架，以7～10米長(zhǎng)為一節(jié)，兩節(jié)鋼筋籠接頭處，采用單面搭接焊

19、互相錯(cuò)開。鋼筋籠用吊車入孔內(nèi)，進(jìn)孔時(shí)慢放，用護(hù)筒上的十字線控制鋼筋籠下放的位置，使其對(duì)準(zhǔn)孔位中心，下放過(guò)程中嚴(yán)防鋼筋籠碰壞孔壁，造成回沉值超標(biāo)或坍孔現(xiàn)象，并觀察孔內(nèi)水位，保證孔內(nèi)水頭高度。為防止骨架吊運(yùn)變形，在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加箍圈數(shù)量，并在籠的內(nèi)側(cè)加設(shè)木桿，在沉籠后解開聯(lián)結(jié)。在鋼筋籠周圈每5米焊結(jié)弧形鋼筋耳朵四個(gè)，以保證保護(hù)層厚度和鋼筋籠位置。 </p><p>　?。?）灌注水下混凝土 </p>

20、<p>　　灌注水下混凝土采用導(dǎo)管法。導(dǎo)管安裝前應(yīng)進(jìn)行密封檢驗(yàn)，水壓試驗(yàn)時(shí)的壓力應(yīng)不小于灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管可能承受的最大壓力的1.3倍。吊放導(dǎo)管時(shí)，應(yīng)使其位置居中，軸線順直，穩(wěn)步沉放，防止卡掛鋼筋籠和碰撞孔壁。導(dǎo)管上口設(shè)漏斗和儲(chǔ)料斗，下口距孔底約0.4m。 </p><p>　　導(dǎo)管采用直徑300mm管節(jié)，分節(jié)拼裝，每節(jié)長(zhǎng)度1.5～3.0m不等。節(jié)與節(jié)之間用帶有密封槽的法蘭盤加密封橡膠墊聯(lián)結(jié)。導(dǎo)管在使

21、用前調(diào)直、編號(hào)、試拼組裝，標(biāo)示長(zhǎng)度，并設(shè)立1m和0.5m短節(jié)，以備調(diào)整懸高。拼裝后進(jìn)行導(dǎo)管水密性實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)接頭不漏水。 </p><p>　　采用開球法灌注首批混凝土，計(jì)算和控制首批封底混凝土數(shù)量，下落時(shí)有一定的沖擊能量，能把泥漿從導(dǎo)管中排出。混凝土坍落度控制在18-22cm，灌筑開始后，應(yīng)緊湊地、連續(xù)地進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停灌。中途停歇時(shí)間不超過(guò)30min。在整個(gè)澆筑過(guò)程中，及時(shí)提升導(dǎo)管，控制導(dǎo)管的埋深，導(dǎo)管在混凝土

22、埋深2～4m。 </p><p>　　在灌筑過(guò)程中，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿含有空氣時(shí)，后續(xù)混凝土要徐徐灌入，以免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊，使混凝土灌不下去。當(dāng)灌至混凝土面升到鋼筋籠下端時(shí)，為防止鋼筋籠被混凝土頂托上升，可采取以下措施：采用吊環(huán)將鋼筋籠固定在護(hù)筒沿上；慢下混凝土，減小混凝土從導(dǎo)管底口出來(lái)后向上的沖擊力。導(dǎo)管提升時(shí)，要保持位置居中，根據(jù)導(dǎo)管埋置深度確定提升高度，提升后導(dǎo)管埋深不小于2m，且不大于6m。拆除導(dǎo)管

23、時(shí)動(dòng)作要快，一般不超過(guò)15分鐘。有關(guān)混凝土灌筑情況，如灌筑時(shí)間、混凝土面的深度、導(dǎo)管埋深、導(dǎo)管拆除等，指定專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行記錄?？紤]樁頂含有浮渣，最終灌筑的樁頂標(biāo)高要預(yù)加1.0米，以保證樁頭質(zhì)量，多余部分在接樁前鑿除，保證樁頭無(wú)松散層。 </p><p><b>　　7、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　樁基礎(chǔ)施工中選擇成孔機(jī)械時(shí)，需要考慮多方面因素。首先要考慮地