分析人工挖孔樁施工中遇到的問題,並提出相應的處理措施

2021-08-14 22:57:08 字數 4293 閱讀 2869

人工挖孔樁由於其受力性可靠、施工方便、不需要大型機械裝置、工程造價相對較低越來越受到設計、施工單位的認可,因而在公路、鐵路、民用建築中被廣泛應用。但其施工也受到水文、地質等綜合因素的影響,其中以水、溶洞、淤泥層、流沙影響為重。在施工管理過程中,對所遇到的問題收集了一些經驗教訓,現匯集成文,以期對類似工程能起到一定的借鑑作用。

1 工程概況

衢常鐵路立交橋起迄里程為k75+576.60~k75+674.80,主要功能為黃衢南高速公路跨越衢常鐵路,並在k75+649處兼跨人通。

本橋上部採用3×30m預應力混凝土小箱梁,先簡支後連續結構;下部採用樁柱式橋墩、肋式橋台;挖孔灌注樁基礎。

衢常鐵路立交橋設三跨,兩台兩墩,共有24根樁,其中0號臺和3號臺各8根,樁徑1.2m;1號墩和2號墩各4根,樁徑1.5m。本橋位於地質、水文條件複雜地段,施工難度大。

2 施工中遇到的問題及處理措施

2.1水

本橋施工段屬溫濕性季風氣候,溫和多雨,且多集中於3月份至7月份,易造成地表水漫流。地下水主要為基岩岩溶、裂隙水及第四系空隙水,水量隨季節、氣候和地勢的變化而變化。由於開挖破壞了原有水系的平衡,使水從裂隙、空隙中湧入孔中,造成挖孔難度增大,嚴重的會導致塌孔。

處理措施如下:

2.1.1孔口周邊用混凝土或紅磚砌成井圈,並高出原地面30公分,同時做排水溝將地表水引入附近的溝渠.。

2.1.2當地下滲水量不大時,邊挖邊將泥水用吊桶運出。地下滲水量較大時,先在樁地挖集水井,用水幫浦將水排出樁外。

2.1.3當湧水量很大時,將一樁提前開挖,使附近地下水匯集於開挖樁內,再用水幫浦將水抽出,降低周圍樁地下水位,起到深井降水作用,便於施工。

2.1.4採用井點降水法、帷幕排水法排水,相對造價比較高,施工複雜。

從經濟、技術方面考慮,實踐中挖一口臨時井,深度10公尺左右,並利用現場鑽探裝置在井底均勻地鑽3個孔,到達含水層,深度為35公尺左右,既起到一定的降水作用,又可以提供施工用水。

2.2溶洞

本橋位於山間斜坡,地勢由南向北微傾。設計提供地質報告,上部為坡洪硬塑含角礫、碎石亞粘土,厚約3.2~4.

8m;區域性分布含粘性土碎石,鬆散,厚約5.0 m下伏基岩為灰岩和泥岩,風化強烈,呈硬土狀,厚約2.55~7.

8m灰岩岩質硬,節理發育。挖孔樁在開挖過程中與設計提供的地質資料不符,挖樁過程控中有大量溶洞出現,伴有湧水、稀泥土上湧現象。設計院對本橋重新進行了逐樁勘探,發現原設計樁底仍有溶洞。

當挖開溶洞時首先檢視溶洞內是否有水,若有,人員迅速撤離到地面等其自然排除,水位穩定後再進行排水,然後繼續開挖。此時根據溶洞的大小和溶洞內的填充物對溶洞採用不同的處理措施。

2.2.1對於無填充及少量的溶洞,由於溶洞位於孔的一則,故採取側用沙袋堆碼作為護壁外模,再在內側立模澆注鋼筋混凝土護壁。

2.2.2對於無填充,但在樁孔側垂直向下的溶洞,由於溶洞彼此相連,採用填充混凝土或片石,工程量大,造價高。

故採用先挖至設計樁底,然後澆注混凝土到溶洞入口處,再下5mm鋼護筒連線上下護壁,並將連線處空隙填密實,最後按規範進行接樁。

2.2.3對於有填充物的溶洞,由於溶洞不大,採用填充混凝土或片石,澆注鋼筋混凝土護壁。

護壁中插入d20mm間距20cm的縱向鋼筋,d8mm間距20cm的箍筋,並於相鄰護壁間預埋縱向鋼筋加以連線,使之成為整體,並確保連線處不漏水。

由於衢常鐵路立交橋溶洞大,且有稀泥,不利於做填充再打護壁,樁基混凝土澆注時壓力大,對護壁承載力要求也較高,針對衢常鐵路溶洞實際情況,故採用在挖至溶洞處,先探明溶洞的方位,在樁位上的具體尺寸。因要對護壁進行加固處理,在溶洞處的孔徑要相對較大(例如在衢常鐵路1.5m樁徑發現溶洞進行處理處實際挖孔要達到1.

9m)。孔尺寸達到後,在壁周向孔下打直徑為48mm的鋼管,間距為150mm,長度要求穿過溶洞接觸岩層,且能夠承載一定的壓力。準備厚25mm、寬150mm、長約2000mm的木板嵌進樁壁和鋼管之間,木板整齊排列,不留間隙,木板接縫盡量在鋼管處。

木板排列好後,再在鋼管外側焊接直徑為25mm的螺紋鋼製作的圓箍,此圓箍沿樁深200mm設一道。支撐完畢,就可再立鋼模進行護壁混凝土澆注。

在開挖右3-1號樁孔過程中,由於考慮不全面,澆注的是素混凝土護壁,致使護壁開裂,最終發生塌孔。經調查,是由於該樁孔靠近山坡,山坡上大量的雨水下滲,並經過地下暗河通道湧入溶洞,素混凝土護壁受不住壓力開裂塌。最後只有將塌孔部分回填,重新開挖,澆注鋼筋混凝土護壁。

有時也可根據現場實際情況處理。如左3-2號樁孔也靠近山坡,在開挖過程中,有大量的水湧入,兩台水幫浦同時工作也無法抽乾。對照地質鑽探資料,顯示該處有溶洞存在。

經分析應與右3-1號樁孔情況類似,由於連日下雨,雨水經溶洞匯集於此。於是先停止抽水,保持水壓,防止塌孔。天氣轉晴數日後,突擊搶挖,填充片石,澆注鋼筋混凝土護壁,取得了良好的效果。

2.3淤泥層

在遇到泥層時,人工挖孔樁非常困難,要採取相應施工和安全措施。

如右1-2號樁挖到9m左右時,出現湧泥現象。經測量計算,上湧2m左右,其後又上湧一次,並靠近樁側地面下沉。根據地質鑽探資料顯示,其一部分為坡殘積覆蓋層,硬塑,結構鬆散,遇水易軟化,夾碎石,屬淤泥質黏土,一部分為塊石土及強風化白雲質灰岩。

經分析主要是在施工過程中,擾動了淤泥質黏土。由於其高含水量、大孔隙比、低強度,易於產生觸變和流變特性,同時在地下水的作用下,產生樁基突湧現象。

根據現場實際情況,可選用沉入樁或注漿法,但由於現場無所需機械裝置,同時施工技術較複雜,所以決定首先在樁側地面下沉處挖臨時樁,以達到減少側面的壓力的作用,並製作鋼筋籠下到樁基中,防止塌孔,保障作業人員的安全。接著將樁孔中湧出的淤泥清除,找到湧泥的出口,再在湧泥出口採取先填塞棉絮,再將整包水泥塞入,其後將d20cm螺紋鋼插入下層土中,最後近快澆注鋼筋混凝土。從實際看,效果明顯,再無突湧現象。

出現以上情況,主要對淤泥軟土層認識不足,加之地質鑽探資料有偏差,實際上右1-1號樁孔上部一側存在強風化灰岩。由於在開挖過程中,對強化灰岩採取了爆破作業,加上地下水的不良作用,使淤泥層產生了流動性,當樁孔開挖後,力平衡被打破,所以發生突湧現象。在隨後施工中採取手鎬開挖,避免對淤泥層產生振動,且將開挖深度由1.

0m改為0.5m,並邊挖邊護壁,縮短支護時間。

2.4流砂

2.4.1遇到流砂現象時,將開挖深度由1.0m改為0.5m,同時塞稻草以擋泥砂流出,並邊挖邊澆築鋼筋混凝土,上下節護壁間用鋼筋連線。

2.4.2當流砂現象嚴重時,採用5mm鋼護筒支護。鋼護筒應直至穿過流砂層0.5m~1.0m再轉入正常挖土和混凝土護壁支護。

2.5防中毒和缺氧

2.5.1每日開工前,檢測樁孔下有無毒、有害氣體,特別是當中夾雜煤層等岩層時。

採取措施:樁孔開挖深度超過10m時,採用機械通風,如用鼓風機將孔內空氣排出更換,風量不少於25l/s。

2.5.2二氧化碳體積分數超過0.3%時,采風措施。當作業人員有呼吸不適感覺時,也要採取通風或換班作業等措施。井下作業人員連續工作時間不得超過4h。

2.5.3用風鎬作業時,要戴口罩。

2.6防落物傷人

2.6.1每天施工前和施工過程中必須檢查吊裝裝置的情況,發現間題應立即處理,待處理完畢後,再進行施工。吊繩必須是鋼絲繩,吊桶必須是軟塑料桶,吊鉤必須有扣。

2.6.2距樁孔頂周邊1.0m搭設高80cm圍欄;挖出的土石方及時運離孔口,孔口周邊1.0m範圍內不得有堆土和其它堆積物。

2.6.3孔內應設半圓形防,隨挖掘深度層下移。吊運物料時,作業人員應在防護板下面工作。

2.6.4施工人員必須配戴安全帽。

2.7防作業人員墜落

2.7.1孔內必須設有應急軟梯,供作業人員上下井。

作業人員不得乘盛土吊桶上下,必須另配鋼絲繩及滑輪並有斷繩保護裝置。使用電葫蘆、吊籠前檢查其安全起吊能力並配有自動卡緊保險裝置。

2.7.2電動起重裝置要防止突然停電使作業人員墜落。

2.8樁身混凝土施工

2.8.1消除水的影響。

澆築樁身混凝土要保證其符合設計強度,同時也要保證混凝土的均勻性、密實性,因此要防止孔內水使混凝土的水灰比改變,產生離析現象。對於孔內積水,澆築前要抽乾。如果孔內的水抽不乾,可將幹混凝土混合料或幹水泥鋪入孔底,然後再澆注混凝土。

如果孔底水量大,無法抽乾,可採取灌注水下混凝土施工工藝;對幹孔壁滲水,在混凝土澆築的過程中,如果滲入過多,將會影響混凝土質量,降低樁身混凝土的強度,應在澆築前將之堵塞。

2.8.2消除沉渣的影響。澆注樁身混凝土前要將樁孔底沉渣清除乾淨,以免沉渣過厚,影響樁的質量。

2.8.3澆注樁身混凝土。

澆注樁身混凝土,混凝土必須通過溜槽。當高度超過3.0m時,應用串筒,且其自由落下的高度不宜大幹2.

0m,否則會造成混凝土的分層和不均勻,影響混凝土的質量。樁身混凝土採用插入式振動器分層振密實。其中澆築速度是關鍵,應力求在最短的時間內完成樁身混凝土澆注,特別是在有地下壓力水情況時,要求集中足夠的混凝土短時間澆入,以便利用混凝土自身重量壓住水流的滲入。

3 結束語

本橋的樁基施工由於採取了以上措施,取得了較好的效果,經無破損法檢測,均符合設計及規範要求。

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