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【摘 要】 软土地基上的桩基础施工质量对基础承载力影响很大,也是保证工程项目建成后安全、高效运营的关键所在。所以如何选择合理的软土地基上的桩基础处理方案及方法并快速实施,以获得预期的经济和社会效益,就具有重大意义。文章将重点介绍软土地基上的桩基础施工技术,以供同行参考。
【关键词】 软土地基;桩基础;施工技术
前言:
桩基础施工与地质情况有着直接的关系,是地下基础施工的范畴。近年来,随着国内社会经济的高速发展,桥梁工程的数量不断增多,很多工程项目需要在软土地基上组织施工。特别是在桥梁桩基础施工中,遇到软土地基处理问题时,必须进行较为详尽的工程地质与水文地质等项目的勘测,工程技术人员要全面了解项目所在地的软土地质与工程特性,以便制定科学、合理的施工技术方案。在软土地基上布置构造物时,必须选择适当的结构类型,以保证桥梁工程设计与施工的有机结合。另外,在橋梁桩基础施工中,技术人员对于软土地基的强度、变形与稳定等系数要进行科学的计算,避免在施工中出现基础沉降过大、不均匀沉降、开裂、失稳、倾斜、位移及严重损坏等质量与安全事故。本文结合某工程实例的桥梁深桩基础施工,在软土地基中对桥梁深桩基础的施工技术等进行一些探讨。
1.工程实例
本工程桥梁位于我国某地区的高速公路上,高速公路总里程数为3.9km,全段有两座特大型的桥梁,总长度为3.6km,共有548根桩基础,桩基础最深82m,最浅45m,大多数桩基础深度在68m以上。本工程全标段地质状况较差,大部分都为软土层,砂土中液化类型的深度有12m,软土厚度达到29m,本工程桩基的设计终孔达到27m岩石风化层的深度。本次的工程实例中桥梁的桩基础从上到下依次穿过软弱土层、黏性土层、中细砂土层及风化的岩石层等。
2.桥梁桩的基础施工工艺分析
由于本桥梁桩基础的深度较大,若某一桩基础质量出现问题,就会影响后期的桥墩、盖梁及架梁的施工,需要更多的时间来对其进行弥补。根据该标段桩基础的施工特征要求施工单位从具体的机械配置,原材料的供应、管理人员及施工人员的配备等方面都要严格把关,同时加快施工效率。
(1)本工程实例的钻机选择
根据本工程实际施工区域的相关地质状况及笔者之前的施工经验,在上部土层中,决定选用国际上最先进的旋挖式钻机对其进行钻探及施工,土层与岩石层交接处以下采用冲击钻进行相应的施工作业。对选择使用旋挖式钻机有以下三点理由:首先是钻机的底盘能够实现伸缩及自动进行调整等,塔的垂直度和钻孔深度都是可以通过操作板显示的。其次,旋挖式钻机有着很快的钻进速度,钻孔的形成时间短并且可以根据不同的土层来选择适合的钻头进行施工。最后,该钻机可以放在履带式自行移动的安装底盘上,使根桩之间的移动较为容易,短时间内就能到位,节约了施工时间。当旋挖机钻进至土层与石层的交界处时,根据工程实例的具体地质情况,旋挖钻机在石层因为没有冲击钻的速度,首先要穿越较强的风化层,然后再到比较弱的风化层,中间穿越的石层的厚度比较大,最后把旋挖钻机移到下一桩位,使用大型汽车吊,配合冲击钻到指定的位置,进行根桩置换作业,能够比较有效的确保施工的安全和进度。
(2)施工场地的平整
根据施工现场的相关地质情况,在软土层地基上进行施工,要使质量得到保障的条件之一就是场地的平整性。在工程施工过程中,钻机因为是位于软土层地基上面的,而软土层地基的承载能力又不够强,进而就会出现钻机偏移甚至下沉等状况,最后使桩位出现偏移现象。在实际的施工当中,桩基偏位的后果是很严重的,针对这种状况,应该根据地质的实际情况,在钻机就位的底部用大块回填碎石对上部软土层其进行换填、碾压,并铺设钢板,保证钻机施工过程中处于十分平稳的状态。
(3)钻孔的相关注意事项
在进行钻孔时要注意以下几个方面:首先鉴于工程的桩基础深度较大,施工过程中使用的钢丝绳为了防止断丝现象特别要加强;其次要保证中心距离5m之内的每一根桩的混凝土在浇筑完成24h后再进行钻孔,防止出现窜孔现象;开始钻孔作业时,控制好进入的尺度与速度,软土地基施工中容易出现塌孔的现象,所以钻孔过程必须缓慢、低速进行;最后,当钻进到粘土沙砾风化岩石层时,由于此处的土层比较坚硬,容易造成钻头跳动等情况,较为容易出现偏离钻孔或是钻头被破坏的现象,所以要选择较慢的速度低档进行,并且配合优质、合格的泥浆。
(4)关于超前钻的技术
根据施工区地质的相关状况,一定要实施超前钻,因为个别钻孔位桩底会出现夹层或空洞,如果在施工时没有发现这个状况,等检测时候才发现时,处理起来就会变得很麻烦。
(5)对于深桩钢筋笼的制作
在制作钢筋笼的过程中,因为桩基础长度较大,所以除了根据设计图纸的设计进行以外,还要加大钢筋笼的对接以及焊接的相关工作,节与节之间采用双面搭接焊,对准根桩的中心位置,严格控制好焊接质量,仔细检查,防止出现漏焊或者焊接不达标现象。
(6)施工中的清孔
成孔工作验收之后实施第一次清孔,在进行清孔时要采用换浆法,提升冲锤离钻孔底部约20cm,然后用密度相对较低的泥浆对其进行施压,逐渐的就会把钻孔里面的一些密度较大的泥浆及钻渣置换出来。在进行清孔时,现场技术人员要及时正确的反映孔底内部的实际情况,以免加入过多的置换水,造成大量的泥浆沉淀。由于本工程桩基较深,清孔工作就会显得更为重要。
(7)混凝土的浇筑
工程在进行二次清孔时要认真检查泥浆沉淀的厚度,反复测量孔底的标准高度,判断准确是否达到混凝土浇筑的相关要求;从而判断是否达到混凝土浇筑的需求。本工程实例的钻孔桩使用C25型混凝土,用导管对钻孔的底部进行扰动应在浇筑步骤之前,能够更好的降低泥浆的沉淀量。由于本工程是深桩基础,因此要尽可能的减少浇筑的时间,来保证浇筑的一致性及连续性。
3.在软土地基上的深桩基础施工事故的预防
(1)做好桩基夹层和断桩的预防工作
如果在实施软土层灌注时泥浆的比重没有控制好,就会致使软土层的塌陷,进而工程的质量就会得不到保证;对于深度较大的根桩基础,如果是混凝土坍落度没有得到较好的控制或者是混凝土没有及时的实现供应,以及浇筑的时间过长都可能造成桩基的混凝土流动性的降低减弱,从而造成灌注时翻浆不够到位而导致断桩事故。预防事故发生需要尽量减少在高温环境下施工,合理的处理好施工安排,配置充足的运输机械,加强搅拌工作,做好混凝土的监管试验工作。
(2)施工中出现的钻孔缩孔偏斜
导致钻孔缩孔偏斜的几方面原因有:一是钻进过程中碰到了较大的石块;二是打桩机底部的硬化达不到要求;三是在有倾斜度的软硬土层的交界处造成了钻头受力不够均匀;四是操作的不正确。预防此类事故的措施有:经常检查钻杆接头;钻进时应采用减压低速钻入;钻进的场地要硬化好等。
(3)施工中出现的掉钻
出现的掉钻主要是因为在钻进的过程中强提硬扭,钻头接触不良,或是根桩基础的施工深度偏大,采用的钢丝绳高强度的工作要求得不到很好的保证等。预防掉钻事故需要在钻孔时注意安全操作,可以使用打捞叉、钩等器具,按照一定的钻孔深度进行钢丝绳的承受能力计算,选择材质较好的钢丝绳施工装配。
4.结束语
桥梁的深桩基础若是在软土地基上进行施工,桩基质量事故就会频频发生,负面影响也会很大。工程技术人员对此类问题重视的程度和施工队伍的相关施工经验,对预防今后类似质量事故的发生起着十分重要的作用。只要技术人员能够坚定自己的科学态度,认真对工程进行分析和探讨,就能够防止质量事故的发生,保证工程顺利进行。
参考文献:
[1]蔡文盛.软土地基钻孔灌注桩施工质量通病与防治[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2000
[2]刘金砺.邱明兵.软土中群桩承载变形特性与减沉复合疏桩基础设计计算[J].岩土工程学报,2008
【关键词】 软土地基;桩基础;施工技术
前言:
桩基础施工与地质情况有着直接的关系,是地下基础施工的范畴。近年来,随着国内社会经济的高速发展,桥梁工程的数量不断增多,很多工程项目需要在软土地基上组织施工。特别是在桥梁桩基础施工中,遇到软土地基处理问题时,必须进行较为详尽的工程地质与水文地质等项目的勘测,工程技术人员要全面了解项目所在地的软土地质与工程特性,以便制定科学、合理的施工技术方案。在软土地基上布置构造物时,必须选择适当的结构类型,以保证桥梁工程设计与施工的有机结合。另外,在橋梁桩基础施工中,技术人员对于软土地基的强度、变形与稳定等系数要进行科学的计算,避免在施工中出现基础沉降过大、不均匀沉降、开裂、失稳、倾斜、位移及严重损坏等质量与安全事故。本文结合某工程实例的桥梁深桩基础施工,在软土地基中对桥梁深桩基础的施工技术等进行一些探讨。
1.工程实例
本工程桥梁位于我国某地区的高速公路上,高速公路总里程数为3.9km,全段有两座特大型的桥梁,总长度为3.6km,共有548根桩基础,桩基础最深82m,最浅45m,大多数桩基础深度在68m以上。本工程全标段地质状况较差,大部分都为软土层,砂土中液化类型的深度有12m,软土厚度达到29m,本工程桩基的设计终孔达到27m岩石风化层的深度。本次的工程实例中桥梁的桩基础从上到下依次穿过软弱土层、黏性土层、中细砂土层及风化的岩石层等。
2.桥梁桩的基础施工工艺分析
由于本桥梁桩基础的深度较大,若某一桩基础质量出现问题,就会影响后期的桥墩、盖梁及架梁的施工,需要更多的时间来对其进行弥补。根据该标段桩基础的施工特征要求施工单位从具体的机械配置,原材料的供应、管理人员及施工人员的配备等方面都要严格把关,同时加快施工效率。
(1)本工程实例的钻机选择
根据本工程实际施工区域的相关地质状况及笔者之前的施工经验,在上部土层中,决定选用国际上最先进的旋挖式钻机对其进行钻探及施工,土层与岩石层交接处以下采用冲击钻进行相应的施工作业。对选择使用旋挖式钻机有以下三点理由:首先是钻机的底盘能够实现伸缩及自动进行调整等,塔的垂直度和钻孔深度都是可以通过操作板显示的。其次,旋挖式钻机有着很快的钻进速度,钻孔的形成时间短并且可以根据不同的土层来选择适合的钻头进行施工。最后,该钻机可以放在履带式自行移动的安装底盘上,使根桩之间的移动较为容易,短时间内就能到位,节约了施工时间。当旋挖机钻进至土层与石层的交界处时,根据工程实例的具体地质情况,旋挖钻机在石层因为没有冲击钻的速度,首先要穿越较强的风化层,然后再到比较弱的风化层,中间穿越的石层的厚度比较大,最后把旋挖钻机移到下一桩位,使用大型汽车吊,配合冲击钻到指定的位置,进行根桩置换作业,能够比较有效的确保施工的安全和进度。
(2)施工场地的平整
根据施工现场的相关地质情况,在软土层地基上进行施工,要使质量得到保障的条件之一就是场地的平整性。在工程施工过程中,钻机因为是位于软土层地基上面的,而软土层地基的承载能力又不够强,进而就会出现钻机偏移甚至下沉等状况,最后使桩位出现偏移现象。在实际的施工当中,桩基偏位的后果是很严重的,针对这种状况,应该根据地质的实际情况,在钻机就位的底部用大块回填碎石对上部软土层其进行换填、碾压,并铺设钢板,保证钻机施工过程中处于十分平稳的状态。
(3)钻孔的相关注意事项
在进行钻孔时要注意以下几个方面:首先鉴于工程的桩基础深度较大,施工过程中使用的钢丝绳为了防止断丝现象特别要加强;其次要保证中心距离5m之内的每一根桩的混凝土在浇筑完成24h后再进行钻孔,防止出现窜孔现象;开始钻孔作业时,控制好进入的尺度与速度,软土地基施工中容易出现塌孔的现象,所以钻孔过程必须缓慢、低速进行;最后,当钻进到粘土沙砾风化岩石层时,由于此处的土层比较坚硬,容易造成钻头跳动等情况,较为容易出现偏离钻孔或是钻头被破坏的现象,所以要选择较慢的速度低档进行,并且配合优质、合格的泥浆。
(4)关于超前钻的技术
根据施工区地质的相关状况,一定要实施超前钻,因为个别钻孔位桩底会出现夹层或空洞,如果在施工时没有发现这个状况,等检测时候才发现时,处理起来就会变得很麻烦。
(5)对于深桩钢筋笼的制作
在制作钢筋笼的过程中,因为桩基础长度较大,所以除了根据设计图纸的设计进行以外,还要加大钢筋笼的对接以及焊接的相关工作,节与节之间采用双面搭接焊,对准根桩的中心位置,严格控制好焊接质量,仔细检查,防止出现漏焊或者焊接不达标现象。
(6)施工中的清孔
成孔工作验收之后实施第一次清孔,在进行清孔时要采用换浆法,提升冲锤离钻孔底部约20cm,然后用密度相对较低的泥浆对其进行施压,逐渐的就会把钻孔里面的一些密度较大的泥浆及钻渣置换出来。在进行清孔时,现场技术人员要及时正确的反映孔底内部的实际情况,以免加入过多的置换水,造成大量的泥浆沉淀。由于本工程桩基较深,清孔工作就会显得更为重要。
(7)混凝土的浇筑
工程在进行二次清孔时要认真检查泥浆沉淀的厚度,反复测量孔底的标准高度,判断准确是否达到混凝土浇筑的相关要求;从而判断是否达到混凝土浇筑的需求。本工程实例的钻孔桩使用C25型混凝土,用导管对钻孔的底部进行扰动应在浇筑步骤之前,能够更好的降低泥浆的沉淀量。由于本工程是深桩基础,因此要尽可能的减少浇筑的时间,来保证浇筑的一致性及连续性。
3.在软土地基上的深桩基础施工事故的预防
(1)做好桩基夹层和断桩的预防工作
如果在实施软土层灌注时泥浆的比重没有控制好,就会致使软土层的塌陷,进而工程的质量就会得不到保证;对于深度较大的根桩基础,如果是混凝土坍落度没有得到较好的控制或者是混凝土没有及时的实现供应,以及浇筑的时间过长都可能造成桩基的混凝土流动性的降低减弱,从而造成灌注时翻浆不够到位而导致断桩事故。预防事故发生需要尽量减少在高温环境下施工,合理的处理好施工安排,配置充足的运输机械,加强搅拌工作,做好混凝土的监管试验工作。
(2)施工中出现的钻孔缩孔偏斜
导致钻孔缩孔偏斜的几方面原因有:一是钻进过程中碰到了较大的石块;二是打桩机底部的硬化达不到要求;三是在有倾斜度的软硬土层的交界处造成了钻头受力不够均匀;四是操作的不正确。预防此类事故的措施有:经常检查钻杆接头;钻进时应采用减压低速钻入;钻进的场地要硬化好等。
(3)施工中出现的掉钻
出现的掉钻主要是因为在钻进的过程中强提硬扭,钻头接触不良,或是根桩基础的施工深度偏大,采用的钢丝绳高强度的工作要求得不到很好的保证等。预防掉钻事故需要在钻孔时注意安全操作,可以使用打捞叉、钩等器具,按照一定的钻孔深度进行钢丝绳的承受能力计算,选择材质较好的钢丝绳施工装配。
4.结束语
桥梁的深桩基础若是在软土地基上进行施工,桩基质量事故就会频频发生,负面影响也会很大。工程技术人员对此类问题重视的程度和施工队伍的相关施工经验,对预防今后类似质量事故的发生起着十分重要的作用。只要技术人员能够坚定自己的科学态度,认真对工程进行分析和探讨,就能够防止质量事故的发生,保证工程顺利进行。
参考文献:
[1]蔡文盛.软土地基钻孔灌注桩施工质量通病与防治[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2000
[2]刘金砺.邱明兵.软土中群桩承载变形特性与减沉复合疏桩基础设计计算[J].岩土工程学报,2008