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1.工程概況
京杭運河浙江段三級航道整治工程建設(shè)內(nèi)容主要為新建護岸、加固護岸工程,河道疏浚等。灌注樁加固護岸施工根據(jù)灌注樁直徑分為E3A和E3B型護岸施工,E3A型護岸的灌注樁直徑為800mm,E3B型護岸的灌注樁直徑為1200mm,本工程灌注樁均屬于水上灌注樁施工。
2.施工工藝
鉆孔灌注樁施工工藝主要分為平臺搭建、埋設(shè)護筒、鉆機起鉆、成孔驗收、下放鋼筋籠、澆筑混凝土、拔出護筒七個部分。
2.1平臺搭建
灌注樁施工區(qū)域位于水上沿岸,采用回填土的方式構(gòu)建平臺。根據(jù)灌注樁中心線到老護岸的距離確定作業(yè)平臺寬度,然后在平臺近水邊界處打6m長鋼管樁作為平臺的側(cè)向支撐。鋼管樁打完之后鋪土工布及土工格柵,最后回填土方至2.4m標(biāo)高。
2.2埋設(shè)護筒
護筒的規(guī)范埋設(shè)能夠有效控制灌注樁樁身垂直度以及樁頭完整性。埋設(shè)護筒時首先需要利用RTK放樣確定樁位中心點并做好標(biāo)記,然后將護筒以樁位中心為中心進行埋設(shè),護筒長度≥2.5m。
2.3鉆機就位
本工程所用鉆機為GPS-10系列工程鉆機,該系列鉆機操作方便、性能可靠,在基礎(chǔ)施工中被廣泛采用。護筒埋設(shè)之后,立好鉆架并調(diào)整和安設(shè)好起吊系統(tǒng),將鉆機調(diào)平并對準鉆孔,鉆桿偏差<50mm。開始鉆進時,在護筒刃腳處,應(yīng)慢速鉆進,使刃腳處有堅固的泥皮護壁。鉆進護筒1m后,可按土質(zhì)以正常速度鉆進。開鉆前應(yīng)調(diào)制足夠數(shù)量的泥漿(相對密度:1.05~1.2;粘度:16~22s;含砂率:4%~8%),鉆進過程中如泥漿損耗、漏出,應(yīng)予補充,并按時檢查泥漿指標(biāo),遇土層變化應(yīng)增加檢查次數(shù),并適當(dāng)調(diào)整泥漿指標(biāo)。
2.4成孔驗收
樁機鉆孔達到設(shè)計深度之后,利用換漿法進行首次清孔。采用泥漿泵,通過鉆桿以中速向孔底壓入相對密度1.15左右,含砂率<4%的泥漿,把孔內(nèi)懸浮鉆碴多的泥漿替換出來。清孔后提出鉆桿,分節(jié)拆除,最后用測繩測試成孔深度。
2.5下放鋼筋籠
鋼筋籠采用浮吊船放入孔內(nèi),采用錘球檢查,保證吊裝時籠節(jié)垂直。吊裝的過程要慢吊、輕放。鋼筋籠連接方式采取單面焊接連接方式,搭接長度為10d(250mm)。鋼筋籠安放時通過護樁控制籠心,保證鋼筋籠中心與樁位偏差在規(guī)范要求的范圍內(nèi)(50mm)。鋼筋籠下放過程中遇阻要查明原因,不得強行插入,可反正旋轉(zhuǎn),慢起慢落,逐步下放。
2.6二次清孔及澆筑混凝土
澆筑混凝土之前,需要利用導(dǎo)管對樁孔進行二次清孔。利用導(dǎo)管注入清泥漿,使孔底沉淀物及稠泥漿托出孔外,同時使孔內(nèi)泥漿指標(biāo)、沉渣厚度(≤300mm)等各項指標(biāo)均達到規(guī)范標(biāo)準,確保鋼筋與砼的粘結(jié)強度。砼灌注采用直升導(dǎo)管法施工,在孔口逐段拼裝,吊入下沉?xí)r,應(yīng)保持位置居中,防止卡入鋼筋籠碰撞孔壁。各項指標(biāo)檢查合格后方可灌注水下砼,砼必須連續(xù)澆筑,不得中斷。灌注過程中注意觀察管內(nèi)砼下降和孔內(nèi)泥漿液面的升降情況,及時測量孔內(nèi)砼高程,正確指導(dǎo)導(dǎo)管提升和拆除,保證導(dǎo)管埋入砼深度≥2m。
2.7拔出護筒
灌注樁砼澆筑完成之后,要經(jīng)過12h之后,利用挖機拔出護筒。
3.灌注樁驗收標(biāo)準及檢測方法
成品灌注樁檢測內(nèi)容包括4個方面:鋼筋焊接件檢測、灌注樁砼試壓塊檢測、樁身低應(yīng)變檢測、灌注樁鉆芯取樣檢測
3.1鋼筋焊接件檢測
在灌注樁施工過程中,鋼筋籠焊接規(guī)格為電弧單面搭接焊HRB400(φ25)。焊接件檢測數(shù)目為鋼筋籠整體焊接縫數(shù)量的10%,利用液壓萬能試驗機進行焊接件拉伸性能檢測,檢測依據(jù)為《鋼筋焊接接頭試驗方法標(biāo)準》(JGJ/T27-2014)。本工程灌注樁主筋直徑為25mm,用靜拉伸力對試樣軸向拉伸時至斷裂(或出現(xiàn)縮頸),觀察斷裂位置離焊縫口的距離、斷口特征,從拉伸曲線圖(如圖1所示)上確定試驗過程中的最大力。
3.2灌注樁砼試壓塊檢測
在灌注樁澆筑砼過程中,現(xiàn)場取材制作規(guī)格為150×150×150mm的砼試壓塊,將試壓塊放到標(biāo)準養(yǎng)護室養(yǎng)護28d,利用YE-2000C液壓式壓力試驗機進行抗壓試驗,根據(jù)相關(guān)規(guī)范對試壓塊施加荷載直至試件破壞,通過分析抗壓試驗曲線,確定試件抗壓強度。每根樁取三組試壓塊,平均強度值≥30MPa,則滿足強度要求。
3.3樁身低應(yīng)變檢測
樁身低應(yīng)變檢測的主要目的是檢驗樁身結(jié)構(gòu)的完整性,如樁身缺陷位置判斷、施工樁長校對和混凝土強度等級定性估計等。檢測儀器為ZBL-P810基樁動測儀RL009,以《水運工程地基基礎(chǔ)試驗檢測技術(shù)規(guī)程》(JTS237-2017)為依據(jù)。用手錘敲擊樁頂產(chǎn)生應(yīng)力波,根據(jù)儀器中接收反射波信號得到應(yīng)力波加速度時程曲線,從曲線形態(tài)可以判斷樁長、砼強度、樁身缺陷深度等。
3.4灌注樁鉆芯取樣檢測
為了更進一步了解灌注樁施工質(zhì)量,需要對已經(jīng)施工完成的灌注樁抽取總量的1%進行鉆芯取樣,檢測樁長、不同深度處的混凝土強度、骨料均勻性、膠結(jié)狀態(tài)等。
4.灌注樁施工過程常見問題分析及解決措施
4.1施工過程中塌孔、泥漿不循環(huán)
當(dāng)遇到流沙土地質(zhì)環(huán)境時,由于流沙土顆粒間粘結(jié)力較小,孔內(nèi)泥漿對孔壁的支撐力不夠,導(dǎo)致孔壁土體塌落,從而孔徑增大,造成塌孔、泥漿不循環(huán)等現(xiàn)象。解決措施:增大泥漿濃度,降低泥漿含砂率,適當(dāng)添加膨潤土進行調(diào)節(jié),保證泥漿對孔壁的支撐力。
4.2施工后方灌注樁沉降
當(dāng)兩根灌注樁樁芯距較近時,一根灌注樁澆筑砼完成以后,立刻進行下一根灌注樁的施工,當(dāng)土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散時,在下一根樁鉆孔過程中引起土體震動,由于上一根樁砼未達到初凝,可能引起穿孔,從而導(dǎo)致后方灌注樁沉降。解決措施:調(diào)整灌注樁施工順序,在一根灌注樁完成以后跳過一根灌注樁進行施工,通過拉大相鄰施工樁的間距控制樁位沉降。等已施工灌注樁砼凝固之后再進行臨近施工。
4.3樁身夾泥、斷樁
樁身夾泥、斷樁的原因有兩方面:(1)首灌量不足,未將孔底泥漿全部頂出,導(dǎo)致混凝土在水下澆筑過程摻雜泥漿等雜物;(2)灌注樁在水下澆筑砼過程中振搗充分,砼密實度未達到規(guī)范要求,從而導(dǎo)致夾泥甚至斷樁現(xiàn)象。解決措施:在水下砼澆筑之前根據(jù)導(dǎo)管埋深計算出儲料斗內(nèi)混凝土的初存量,保證泥漿全部頂出;在澆筑樁過程中每澆5min一斗利用導(dǎo)管上下移動進行振搗,確保砼的密實度。
4.4鋼筋籠下放困難
在下放鋼筋籠前需要利用鉆桿進行清空,當(dāng)清空不充分是導(dǎo)致孔內(nèi)下部泥漿濃度過大,使鋼筋籠下放困難;其次如果在鉆孔過程中基礎(chǔ)下放存在塊石等障礙物時,鉆孔速度過快導(dǎo)致障礙物未被完全粉粹,下放鋼筋籠時可能存在阻礙使期下放困難。解決措施:在成孔之后利用鉆桿進行首次清空,控制注入泥漿濃度,保證孔內(nèi)泥漿均勻。在鉆孔過程中到樁機鉆到塊石或者其他障礙物時減緩鉆進速率,確??咨硪?guī)范。下放鋼筋籠過程困難時通過旋轉(zhuǎn)以及上下抖動緩緩下放。
5.結(jié)束語
經(jīng)過長時間的實踐及經(jīng)驗總結(jié),京杭運河浙江段三級航道整治工程杭州段(四改三)工程項目灌注樁質(zhì)量得到明顯提高,在施工過程中嚴格控制施工工藝,希望今后為類似工程建設(shè)提供參考。
參考文獻:
[1]JGJ/T27-2014,鋼筋焊接接頭試驗方法標(biāo)準[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2014.
[2]JTS237-2017,水運工程地基基礎(chǔ)試驗檢測技術(shù)規(guī)程[S].北京:人民交通出版社,2017.
作者:楊科俊 王饒 單位:中交華南交通建設(shè)有限公司