冬期樁基礎(chǔ)施工的幾個(gè)要點(diǎn)

【摘 要 】以山西某高速公路橋梁樁基礎(chǔ)施工為例，從施工機(jī)具的選擇、鋼筋籠的制作及混凝土施工控制三個(gè)方面介紹在冬期施工條件下，應(yīng)因地制宜選擇合理的施工機(jī)具:掌握冬期混凝土灌注樁施工的方法和溫度控制辦法;在不同氣溫情況下采取有效的加熱水溫、材料保溫、運(yùn)輸保溫等措施，就能保證灌注質(zhì)量，加快工程進(jìn)度。

【關(guān)鍵詞】冬期施工;樁基礎(chǔ);混凝土施工;溫度控制

【中圖分類號(hào)】TU744【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

1 工程概述

1.1 地形、地質(zhì)及水文條件

　　該工程地段為平原微丘地貌，地勢(shì)平坦開(kāi)闊，上覆第四系全新統(tǒng)粉質(zhì)黏土;沖洪積粉質(zhì)貓土;上更新統(tǒng)洪積層粉質(zhì)黏土 、 細(xì)砂、粗砂、碎石土;上更新統(tǒng)坡殘積層粉質(zhì)黏土。該地段無(wú)地表 水，地下水豐富，埋藏淺，一般為17-20 m，對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。

1.2 氣候條件

　　該地區(qū)屬高寒區(qū)，1月中旬最低氣溫為一23℃，平均氣溫 一7℃ 。最冷月為1月份，平均氣溫一11.3℃。在此期間中， 混 凝 土的施工應(yīng)按冬期施工技術(shù)規(guī)定進(jìn)行。

1.3 工程概況

　　該合同段共有大中橋5座，跨線立交3座。鉆孔灌注樁累計(jì)達(dá)32(X)m，全部設(shè)計(jì)為摩擦樁。合同工期13個(gè)月，從9月份到次年10月份。在任務(wù)重的情況下，樁基礎(chǔ)成了咽喉工程 ， 為 保證工期就必須在冬期完成全部樁基工程。

2 施工機(jī)具的選擇

　　通過(guò)對(duì)地形地質(zhì)條件、氣候條件及工期等因素綜合分析后，決定采用旋挖鉆作為樁基成孔施工的主要機(jī)具。采用旋挖鉆，主要是考慮其有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

　　(1) 旋挖鉆機(jī)的機(jī)、電、液一體化高度集中，結(jié)構(gòu)緊湊，操縱靈活方便，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)可自行移動(dòng)、自立桅桿，移動(dòng)、對(duì)孔位方便、快捷。而且采用伸縮式鉆桿，節(jié)省了人力和加接鉆桿的時(shí)間，時(shí)間利用率高。

　　(2) 配置了許多電子監(jiān)測(cè)設(shè)備，如孔深、孔斜等，更能保證成孔質(zhì)量。此外旋挖鉆機(jī)鉆孔挖出的幾乎是原狀土，便于對(duì)地層的判定。有利于保證樁的質(zhì)量。

　　(3) 鉆進(jìn)效率高:旋挖鉆機(jī)可根據(jù)地層情況配置不同的鉆頭，在勃性土層可使用長(zhǎng)鉆筒，加快鉆進(jìn)速度;對(duì)于砂卵石含量較大的地層可使用短鉆筒，配置泥漿護(hù)壁，控制鉆速;對(duì)于含孤石、漂石及較硬巖石地層可換用長(zhǎng)、短螺旋鉆頭進(jìn)行處理，松動(dòng)后再換上鉆筒繼續(xù)鉆進(jìn)。與常規(guī)鉆機(jī)相比，旋挖鉆機(jī)回轉(zhuǎn)扭矩大，并可根據(jù)地層情況自動(dòng)調(diào)整。鉆壓大，并易于控制。同時(shí)由于旋挖鉆進(jìn)時(shí)鉆頭直接從孔內(nèi)提取巖土，故其鉆進(jìn)速度非常高。一般情況下，在土層、砂層的鉆進(jìn)速度可達(dá)10m/h，在勃土層可達(dá)4一6m/h，是普通回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的3一5倍，甚至更高。這樣就可以加快工程進(jìn)度，盡量避免將工期拖到平均氣溫最低的1月份。

　　(4)成樁質(zhì)量好:旋挖鉆進(jìn)對(duì)地層擾動(dòng)小，孔壁泥皮薄，形成的孔壁為粗糙型，有利于增加樁側(cè)摩阻力，保證樁基設(shè)計(jì)承載力。

　　(5)由于旋挖鉆孔僅需補(bǔ)充泥漿護(hù)壁，因此，與傳統(tǒng)鉆孔相比不會(huì)產(chǎn)生大量的泥漿，對(duì)環(huán)境污染小。同時(shí)孔底沉渣少，易于清孔，提高樁端承載力。

3 鋼筋籠的制作

3.1 鋼筋的冷拉和冷彎

　　(1) 鋼筋冷拉溫度不宜低于一20℃。

　　(2 )鋼筋負(fù)溫冷拉方法可采用控制應(yīng)力方法或控制冷拉率方法。

　　(3 )在負(fù)溫條件下采用控制應(yīng)力方法冷拉鋼筋時(shí)，由于伸長(zhǎng)率隨溫度降低而減少，如控制應(yīng)力不變，則伸長(zhǎng)率不足，鋼筋強(qiáng)度將達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此在負(fù)溫下冷拉的控制應(yīng)力應(yīng)較常溫提高。而冷拉率的確定應(yīng)與常溫施工相同。

　　(4) 鋼 筋 冷拉設(shè)備儀表和液壓工作系統(tǒng)油液應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度選用，并應(yīng)在使用溫度條件下進(jìn)行配套校驗(yàn)。

　　(5 )當(dāng)溫度低于一20℃時(shí)，嚴(yán)禁對(duì)低合金Ⅱ、Ⅲ班級(jí)鋼筋進(jìn)行冷彎操作，以避免在鋼筋彎點(diǎn)處發(fā)生強(qiáng)化，造成鋼筋脆斷。[Page]

3.2 鋼筋焊接

　　(1) 冬期在負(fù)溫條件下焊接鋼筋，應(yīng)盡量安排在室內(nèi)進(jìn)行。如必須在室外焊接，其環(huán)境溫度不宜低于一20℃，風(fēng)力超過(guò)3級(jí)時(shí)應(yīng)有擋風(fēng)措施。焊后未冷卻的接頭，嚴(yán)禁碰到冰雪。

　　(2 )負(fù)溫閃光對(duì)焊。負(fù)溫下，鋼筋端面比較平整時(shí)，宜采用預(yù)熱閃光焊;端面不平整時(shí)，宜采用閃光一預(yù)熱一一閃光焊。

　　(3) 負(fù)溫電弧焊。焊接時(shí)，必須防止產(chǎn)生過(guò)熱、燒傷、咬肉和裂紋等缺陷，在構(gòu)造上應(yīng)防止在接頭處產(chǎn)生偏心受力狀態(tài)。

　　(4) 負(fù)溫自動(dòng)電渣壓力焊。焊接步驟與常溫相同，但應(yīng)適當(dāng)增加焊接電流，加長(zhǎng)通電時(shí)間。接頭藥盒拆除的時(shí)間宜延長(zhǎng)2min左右，接頭的渣殼宜延長(zhǎng)5min方可打渣。冬季鋼筋焊接前，必須根據(jù)施工條件進(jìn)行試焊，經(jīng)試驗(yàn)合格后，方可正式施焊。

4 混凝土的施工控制

4.1 冬期施工混凝土對(duì)原材料的要求

　　(1) 水泥優(yōu)先選用硅酸鹽水泥、普通硅酸水泥，應(yīng)注意其中摻合材料對(duì)混凝土抗凍、抗?jié)B等性能的影響，水泥強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于42.5MPa，水泥最小用量不應(yīng)少于30kg/3，水灰比不應(yīng)大于0.6。

　　(2) 所用骨料必須清潔，不得含有冰雪等凍結(jié)物及易凍裂的礦物質(zhì)。在摻用含有鉀、鈉離子防凍劑的混凝土中，骨料中不得混有活性材料，以免發(fā)生堿一骨料反應(yīng)。

　　(3) 在冬季澆筑的混凝土工程，根據(jù)施工方法，合理選用各種外加劑。應(yīng)注意含氯鹽外加劑對(duì)鋼筋的銹蝕作用，宜使用無(wú)氯鹽防凍劑。

　　(4) 拌合水，一般飲用的自來(lái)水及潔凈的天然水都可作為拌制混凝土用水，污水、工業(yè)廢水、pH值小的酸性水、硫酸鹽含量超過(guò)1%的水，不得用于混凝土中。為了減少凍害，應(yīng)將配合比中的用水量降低至最低限度。辦法是:控制塌落度，加人減水劑，優(yōu)先選用高效減水劑。

4.2 混凝土的挽拌

　　(1) 用料的加熱方法。冬期施工中拌制混凝土用的材料(如:砂、石子、水)都應(yīng)保持正溫，一般應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)加熱，使混凝土達(dá)到要求的溫度。加熱材料，應(yīng)優(yōu)先考慮加熱水。因?yàn)樗臒崛萘枯^大，加熱也方便，只有當(dāng)水加熱到規(guī)定的最高溫度還達(dá)不到要求時(shí)，再考慮對(duì)砂石的加熱。如石子比較干，只加熱砂即可。水泥不能加熱，宜使用暖棚中保存的水泥。水加熱時(shí) ，可以用爐火燒水，也可以直接用蒸汽通人水箱，使水升溫，還可用電熱棒加熱法。砂石加熱，一般是將蒸汽管直接插人砂堆中通蒸汽加熱，或在施工現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)臨時(shí)暖棚，用暖棚內(nèi)的熱氣使砂蓄熱。如用量不大，也可以將砂、石子放在架空的鐵板上用火烘烤來(lái)加熱，但不能用火焰直接加熱骨料。

　　(2) 混凝土的攪拌。冬期混凝土攪拌應(yīng)制定合理的投料順序，使混凝土獲得良好的和易性和使拌和物溫度均勻，有利于強(qiáng)度發(fā)展。其投料順序一般先投人骨料和粉狀外加劑，干拌均勻再投人加熱的水，等攪拌一定時(shí)間后，水溫降至40℃左右時(shí)投人水泥，拌合均勻。注意攪拌時(shí)要絕對(duì)避免水泥過(guò)熱出現(xiàn)假凝現(xiàn)象。冬期施工為保證混凝土和易性，流動(dòng)性，應(yīng)延長(zhǎng)拌合時(shí)間，較常溫增加50%。出罐溫度一般控制在13℃一18℃。若考慮到因氣溫低出現(xiàn)堵管現(xiàn)象進(jìn)行處理占用時(shí)間，可適當(dāng)提高溫度，但不高于25℃。[Page]

　　由于該地區(qū)溫差較大，為了保證混凝土出罐溫度一般控制在13℃一18℃，所以對(duì)不同的氣溫條件下的原材料進(jìn)行拌合試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)得出:砂、碎石人機(jī)溫度不宜低于5℃，水加熱后的溫度應(yīng)控制在40℃一60℃之間。

4.3 混凝土的運(yùn)輸

　　混凝土攪拌時(shí)，因材料加熱而得到的熱量，在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)盡量減少熱量損失。應(yīng)注意選用大小合適的，最好帶保溫設(shè)施的運(yùn)輸工具;減少運(yùn)輸次數(shù)，縮短運(yùn)距;合理組織裝人、運(yùn)輸和卸出混凝土的工作;混凝土灌筑溫度一般應(yīng)控制在10℃以上。

　　在混凝土運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，我們采用4輛混凝土運(yùn)輸車，外加保溫措施。這樣直徑1.5m樁長(zhǎng)在40 m以內(nèi)的灌注樁，在16車次的情況下就可以澆注完畢。根據(jù)運(yùn)距、運(yùn)輸時(shí)間、混凝土攪拌時(shí)間、澆注時(shí)間、拔卸導(dǎo)管時(shí)間等一系列過(guò)程時(shí)間進(jìn)行計(jì)算分析，從而合理安排洽理組織，使混凝土在保證人孔溫度的同時(shí)連續(xù)澆注，以保證樁基礎(chǔ)的質(zhì)量。

4.4 混凝土的施工

　　實(shí)際施工過(guò)程中，結(jié)合該地區(qū)溫差較大，灌注長(zhǎng)度40 m以內(nèi)直徑1.5m的樁最長(zhǎng)需4h的特點(diǎn)，為了更有利于保持溫度，盡量把開(kāi)灌時(shí)間全部安排在下午。

　　前期工序采用時(shí)間倒推法進(jìn)行施工，具體時(shí)間安排如下。

　　(1) 鉆孔機(jī)具采用旋挖鉆機(jī)，通過(guò)控制鉆進(jìn)速度，成孔時(shí)間控制在早晨9:0一10:0左右。

　　(2) 檢孔后開(kāi)始清孔，清孔時(shí)間一般為lh，清孔完畢控制在10:0一11:0。

　　(3) 下鋼筋籠，一般需lh一2h，如清孔時(shí)間延長(zhǎng)，應(yīng)增加焊工加快下籠速度。

　　(4) 下導(dǎo)管和灌注前準(zhǔn)備工作lh，通過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，開(kāi)灌時(shí)間控制在12:0一13:0。

　　橋梁灌注樁基為地下工程，灌注后對(duì)最大凍土深度以上段落，通過(guò)回填覆蓋的保溫措施，就能保證樁基質(zhì)量。

4.5 混凝土試件的留設(shè)

　　按規(guī)范應(yīng)較常溫至少多留置2組同條件養(yǎng)護(hù)試件，一組用來(lái)測(cè)定混凝土受凍前的強(qiáng)度即臨界強(qiáng)度，另一組用作檢驗(yàn)28d的強(qiáng)度?；炷猎噳K應(yīng)在澆筑現(xiàn)場(chǎng)制作。試壓前試件應(yīng)在擁有正溫條件的室內(nèi)停放，解凍后再進(jìn)行試壓，停放時(shí)間需4一12b。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)樁基礎(chǔ)無(wú)破損檢測(cè)，樁基礎(chǔ)全部合格，而且優(yōu)良率達(dá)到95%。實(shí)踐證明:在冬期施工過(guò)程中，由于氣候、工期等條件的特殊性，選擇旋挖鉆雖然增加了初期成本，但是加快了工程進(jìn)度、保證工程質(zhì)量，從整體效益上來(lái)講，還是比較成功的?；炷恋氖┕た刂谱鳛槎跇痘┕さ闹攸c(diǎn)，其中每一個(gè)環(huán)節(jié)都是非常重要的。掌握了冬期混凝土灌注樁施工的方法和溫度控制方法，在不同氣溫情況下采取有效的加熱水溫、材料保溫、運(yùn)輸保溫等措施，就能保證灌注質(zhì)量，加快工程進(jìn)度。

參考文獻(xiàn)

　　[1]JTJ041-2004公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[5].

　　[2]JTGF80/l-2004科公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[5].