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1 前言
鉆孔灌注鋼管樁是由普通地質鉆機開孔,跟管鉆進,一直鉆到樁的設計深度,下套管至孔底,再往管內灌注混凝土,直至孔口,然后將鋼管口用鋼板焊死。在樁施工完后,套管不拔出,和混凝土作為一個整體,共同承受上部荷載,這種托換樁則被稱之為鉆孔灌注鋼管樁。它與鉆孔灌注樁及鋼管樁相比,具有可靠度較高、耐久性強、可靈活配置施工現場、施工速度快、顯效速度快等優點,廣泛用于各類加固工程施工中。在此,本文就橋梁基礎工程中鉆孔鋼管灌注樁的施工質量控制展開探討,以供參考。
2 鉆孔灌注鋼管樁的優點
2.1樁身的可靠度較高。由于采用的是成品鋼管作為樁身結構,相對于鉆孔灌注樁而言,其可靠度相對較高,且一般安裝好鋼管完成注漿即可發揮其效用。
2.2可增強樁身的耐久性。由于鋼管外有水泥漿(砂漿)作保護層,則可大大增強其耐久性能,且樁身與土體間的粘結力及摩阻力亦可大大增強。
2.3 施工靈活方便。由于鉆進用的設備不大,可以靈活配置施工現場。
2.4 可加快加固工程的施工速度。由于施工中所用的設備不大,在施工過程中可根據工程需要配置多臺套設備施工,從而可大大加快加固工程的施工速度,對搶險加固施工極為有利。
3 鉆孔鋼管灌注樁施工工藝
3.1 施工工藝流程(見圖1)
圖1 鋼管灌注樁施工工藝流程圖
3.2主要施工設備
施工主要設備有:XY-2或2PC地質鉆機、履帶式鉆機、履帶式吊車、大功率空壓機、振動錘、鋼管真空泵、成套ф200mm鋼混凝土導管。
3.3主要施工材料
1.鋼管選用ф146mm、壁厚3mm的無縫鋼管,長度1m,材質20#。
2.C20混凝土,由普通42.5R硅酸鹽水泥和粒徑為 3~5 cm 的卵石加水經攪拌機攪拌而成。
3.M30水泥砂漿,由普通42.5R硅酸鹽水泥和純凈中粗砂加水拌和而成。
4.膨脹劑,采用UEA膨脹劑, 相對密度2.90,混凝土在攪拌機內攪拌時,加入膨脹劑,其用量為本次攪拌所用水泥量的11%,防止混凝土與鋼管內壁脫離,起不到整體承受上部荷載的效果,降低單樁承載力。
3.4 施工要點
1.精確控制軸線及樁位點,要求樁位偏差控制在20mm內;鉆孔過程中須保持機架鉆桿的垂直,按設計預定深度成孔,并保證其垂直偏差不超過1%。
2. 開孔前,每孔要準備一定數量的優質泥漿,以便能在上部的填砂層中護壁成孔。
3.成孔
(1)成孔機具選用履帶式鉆機,經改裝能滿足施工空間要求,采用正循環回轉鉆孔成孔,并采用制備的優質泥漿維護孔壁穩定。
(2)在鉆孔的過程中,盡量保證鉆孔的垂直度,以確保樁身質量。同時,確保鉆孔垂直平直,可減小對鉆孔壁破壞,能有效保證護壁泥漿皮的完整性與有效性。
(3)成孔后,須將樁孔底部雜質清理干凈,并用皮尺檢測成孔深度是否達到設計要求。
4.清孔、掃孔清渣
為減少孔底沉渣厚度和殘留巖芯,取芯后必須進行掃孔清渣。掃孔清渣方法:采用合金鉆頭特制找撈鉆,并結合鉆具將樁孔底部雜質清理干凈。同時,改用優質泥漿將孔內含砂量大、性能差的泥漿置換出來。成孔完成后,應立即安放鋼管,間隔時間不許超過24h。
5. 鋼管的制作安裝
(1)鋼管的制作:將鋼管分段,每段為2.0m,鋼管接頭采用螺紋絲扣(螺距4mm,牙高2mm,旋合長度50mm)進行連接,外加10cm長的鋼管套;螺紋絲扣在工廠加工。螺紋絲扣擰緊后,將外套與鋼管上下焊接。下節鋼管放置時頂部留出500-800mm,便于上節鋼管的焊接連接。
(2)由于鋼管是搭接而成,當第一節放入孔前要根據計算結果割去多余長度或進行補接,吊點處的主筋與箍筋須焊接;第二節吊裝就位時應注意預制鋼管的縱向主筋搭接須用上下兩只“鋼夾頭”夾緊,以防在后續作業中發生鋼管下墜。
(3)由于鋼管較長,在起吊過程中必然會發生變形導致部分扎節點松綁,因此在吊入樁孔時整形及補扎;若保護層墊塊脫落須補上。
(4)在放置鋼管時注意控制鋼管頂部的標高,控制標高的方法為:在鋼管頂部焊接2根12鋼筋,此鋼筋伸出地面,同時將2根鋼筋在孔口彎成直角,鋼管到底后將鋼管掛在孔口。
6.制漿
在進行鋼管安裝的同時配置漿液;漿液的水灰比為0.4-0.45。漿液濃度通過水灰比與比重試驗確定相應水灰比下的比重,然后隨時通過比重計控制水灰比。灌漿過程中,按要求取樣制試塊,并注意養護。
7.二次清孔、水下灌注水泥砂漿
(1)二次清孔:采用Φ60mm鍍鋅管作為注漿管,分段安放至孔底,利用優質泥漿置換孔內泥漿,進行二次清孔。在清孔的過程中,應注意控制注漿壓力使漿液平和返出孔口,注漿壓力不宜過大。清孔后,當檢測的終孔質量合格后,應立即灌注水下混凝土。
(2)灌注水泥砂漿用水下灌注,灌注水泥漿水灰比為0.45:1,灰砂比為1:1,水泥漿采用普硅Ra=42.5MPa水泥,砂漿強度達到M30以上,坍落度應控制在150-200mm;每車的水泥漿應做坍落度測試,超過2h的水泥漿應不予使用。
(3)灌注水泥砂漿過程中,先將灌漿管下放至鋼管底部,從孔底由下往上,讓漿液將鋼管內或鉆孔內的泥漿排出,不拆管灌注至孔口;當鋼管上端返漿后,代表水泥漿已灌滿,慢慢拔出注漿管,在水泥砂漿終灌前進行補灌砂漿,須等水泥砂漿不斷溢出鋼管口直至“新鮮水泥砂漿”溢出,以保證孔內灌滿。
(4)隨著混凝土的不斷澆注,導管也不斷拆除。在拆除過程中須控制其垂直度,并使其居中,以免裝滿混凝土料的導管自由插下時撞擊鋼管。
(5)澆注混凝土過程中,混凝土導管須自始至終置于混凝土頂面以下至少3m,但不能太深,否則混凝土難以溢出。
(6)注漿完成后1h,應用鋼筋探測漿液沉淀情況,如漿液收縮漿面下沉,則應及時進行補漿或補填水泥砂漿。
4 結束語
綜上所述,鉆孔鋼管灌注樁施工工法,與其他樁基施工方法相比,該樁基施工方法最大的優點是質量的保證性較高,通過現場施工人員和質量監督人員對其關鍵工序進行嚴格的控制,其質量合格率大大高出相關鉆孔灌注樁施工工法。當前,隨著我國經濟快速發展,相信此樁基施工法將在江河大中型重點工程(地下水位較高、地質條件差)的樁基中得到應用并推廣。
參考文獻:
[1]龐連南. 淺談鉆孔鋼管灌注樁在橋梁基礎加固處理中的應用[J].大科技,2010(9).
[2]傅文塔.鉆孔鋼管灌注樁在橋梁基礎加固處理中的應用探討[J]. 科技資訊,2010(26).