岩溶或称喀斯特,主要指水对可溶性岩石——碳酸盐类、硫酸岩和卤化物岩的溶蚀作用,并伴有水流侵蚀、冲蚀和重力崩塌等次生作用,所形成的多种地表、地下奇异景观与现象的组合。岩溶对桥梁工程的影响较大,故岩溶地区的桥梁基础宜采用桩基础。
1 桩基础施工施工工序
工程岩溶地区采用钻孔桩基础,钻孔设备以冲击钻机为主。根据桩位处地质和水文等资料,制定了专项施工方案和施工技术措施。
钻孔桩施工顺序为:测量定位→埋设护筒→钻机就位→钻进→换浆法清孔→检测(钢筋笼对中)→(下设钢筋笼前清理钢筋笼泥土)吊装钢筋笼→吊装导管→灌注水下混凝土(灌注前罐车应大转速反转3-5min)→扩大基础、处理桩头→桩基检测→承台施工。
2 施工工艺流程
钻孔桩施工工艺流程如下:
(1)场地平整。
钻孔前按文明施工的要求对钻孔桩施工场地进行平整压实,做到三通一平。
(2)埋设护筒。
护筒一律采用钢护筒,采用挖埋法施工,护筒周围用粘土夯实。护筒节间焊接要严密,谨防漏水。护筒埋设应高于地面约30cm且护筒底端埋置深度,在旱地或浅水处,对于粘性土应为1.0m~1.5m;对于砂性土不得小于1.5m,以防成孔时护筒下部塌孔。相临桩间不足4倍桩径要跳桩施工或间隔36小时后方可施工。护筒埋好后,再次测量检查护筒埋设平面位置及垂直度。
(3)泥浆制备和运输
为保证泥浆的供应质量,施工时设置制泥浆池、贮浆池及沉淀池。泥浆传送采用泥浆槽和泥浆泵。用于护壁的粘土,其性能指标应符合规范要求。在钻孔作业中,经常对泥浆质量进行试验测定,及时调整,确保护壁良好,钻进顺利。
(4)钻机就位
在埋设好护筒和备足护壁泥浆后,利用一台8T吊车配合人工将钻机就位,立好钻架,拉好揽风绳。钻机就位后,调平机座,认真量测检查钻头中心与护筒中心是否在一条铅垂线上,与孔位中心的偏差是否在规范允许范围之内。确认无误后,最后再次检查钻杆的垂直度是否满足要求及钻杆、钻头等部位连接是否牢固、运转是否良好、钻头直径和设计桩径是否相同,校核钻具的长度,一切就绪后就可开始施钻。
(5)钻孔
开钻时应先在孔内灌注泥浆,不进尺,只空载转动,使泥浆充分进入孔壁。泥浆比重等指标根据地质情况而定,一般控制在1.2~1.4左右。开孔时钻机应轻压慢转,随着深度增加而适当增加压力和速度,在土质松散层时应采用比较浓的泥浆护壁,且放慢钻进速度和转速,轻钻慢近来控制塌孔。当平衡架移动至钻架滑道下端时,需要接换钻杆。加钻杆时,应将钻头提离孔底,待泥浆循环2-3分钟后,再加卸钻杆。保持孔内水位并经常检查泥浆比重。在钻进过程中,始终保持孔内水位高于地下水位或孔外水位1.0m~1.5m。并控制钻进,及时排渣、排浆,现场采用泥浆泵排浆,多余泥浆应妥善处理。接换钻杆或因其它原因短时停钻再次开钻时,应按开孔时处理。若因特殊原因长时间停钻时,应提出钻头。检查钻杆位置及垂直度:钻进过程中须随时用两台经纬仪检查钻杆位置及垂直度,以确保成孔质量。
(6)清孔及成孔检查
在钻至设计深度后,及时用监理工程师批准的器具和方法,对孔深、孔径、孔位、垂直度进行检查。在检查合格经监理工程师同意后,立即清孔,不得停歇过久,使泥浆钻渣沉淀增多,造成清孔工作的困难甚至坍孔。本设计采用二次换浆法清孔,第一次采用钻杆,导管安装完毕后,再利用导管作二次清孔。将导管提高离孔底约20cm左右进行清孔,清孔时应慢慢加入清水,待出口泥浆小于1.10,黏度小于20秒后为合格。之后立即灌注水下砼。清孔时孔内水位要高出地下水位或河流水位至少1.5~2.0米。若清孔后4小时以内仍不能开始灌注砼,或灌注砼前测得的沉渣厚度已超过规范允许值,则要再次清孔。
(7)钢筋笼的制作和吊装
清孔完毕,经监理工程师批准,即吊装钢筋笼。吊装前对钢筋笼的分节长度、直径、主筋和箍筋的型号、根数、位置,以及焊接、绑扎等情况全面检查。节间采用单面焊接连接。为保证焊接时的搭接长度和质量,在加工钢筋笼时,对钢筋笼节间搭接的钢筋长度作调整,确保搭接长度不小于10倍的钢筋直径,相邻焊接接头错开至少50cm 。钻孔桩声测管在吊放钢筋笼的同时进行安装,分二节制作,下端用封头封死,不得漏水,接头丝扣连接,生胶带止水,按设计位置用铁丝绑扎固定在钢筋笼上。钢筋笼吊装完成后,最上一节口上要焊上吊筋,用以调节钢筋笼的上下位置。将吊筋固定在钻机架或特设固定架上,防止砼灌注时,钢筋笼浮起或下沉。
(8)浇注水下砼
在下钢筋笼之后,尽快安装灌砼导管。导管直径不小于25cm。导管安装前,检算其配节长度及漏斗容量。导管内壁光滑,无粘附物,接管前用水冲洗其内壁。导管下口离孔底25~40cm。粗骨料宜选用卵石,若采用碎石应通过试验适当增加含砂率,砼的坍落度应控制在18~21cm。灌注水下砼首盘采用压球法,在导管内先放置一隔水球,用铁板封口,开灌时打开铁板封口即可,隔水球回收再次利用。在保证最小埋深前提下,导管口应尽快离开桩尖,可在上部第一节导管顶部外壁上加焊2~3道间距为20~30cm固定箍圈来实现,水下砼的灌注必须连续进行,中途不得中断。在计算了已灌砼量及量测了孔中砼面深度后,才可缓缓平稳提升,并随时晃动。在在整个灌注时间内,导管埋入砼深度不应小于2m且不大于6m,且导管中不进水或冒气泡。一般情况下整个灌注时间控制在2~3小时内。灌注砼时溢出的泥浆应及时进行处理,以防止污染或堵塞河道和交通。桩身砼要按规范和设计要求进行超灌,确保截除桩头后桩身砼质量。
(9)截桩头
桩砼灌完24小时后,在不影响其他桩施工的情况下,开挖并截除桩头。此时截除桩头应留15~20cm,在桩头砼达到设计强度时再次截除,以保证桩头段砼质量符合规范。
(10)钻孔桩质量检验
对于监理工程师指定试验的桩,凿除桩顶砼后养护,按规范和设计及监理工程师的指示,对桩进行检测。
(11)钻孔灌注桩在施工的全过程,严格按规范、验标以及监理工程师的要求,认真作好施工记录,填写各种记录表格
3 基桩检测
随着灌注桩桩径和桩长的不断增大及承载力的日益提高,基桩检测时越来越多地采用动测法。对于桩长大于40m的简支梁墩台桩基、所有连续梁墩台桩基均预埋超声波检测管,采用声波法检测;其余桩基全部采用低应变法检测。当对动测法检测数据有怀疑或争议时,可采用钻芯法进行检测。桩身完整性类别根据不同的检测方法可划分为4类。总体来说,Ⅰ类、Ⅱ类桩为合格桩;III类桩需由建设方与设计方等单位研究以确定修补方案或继续使用;Ⅳ类桩为不合格桩。
4 结语
岩溶地貌钻孔桩施工不但要细致全面的地质勘察,而且还要有针对性的施工方案和成熟的事故处理机制。总之,钻孔桩施工作为一种成熟的施工工艺,在岩溶地质条件下同样具有很强的适应性。施工中应对措施得当,将使桩身获得较高的质量。