淺析公路橋梁鉆孔灌注樁的施工及控制技術(shù)

張 帥 白露露

盡管鉆孔灌注樁在公路橋梁中是關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，但在實(shí)際施工操作上卻是十分方便的。施工單位只需將人員、設(shè)備安排到位，然后則可以開始施工。一般單樁施工時(shí)間短、承載能力強(qiáng)，在其他工程方面的運(yùn)用也很廣。鉆孔灌注樁施工最大的難點(diǎn)在于其屬隱蔽工程，施工期間會受到地質(zhì)水位、天氣、機(jī)械狀況、混凝土供應(yīng)等因素的影響，這就需要施工人員能控制好施工環(huán)節(jié)，把握好各方面施工質(zhì)量，對鉆孔灌注樁可能發(fā)生的質(zhì)量事故采取必要的防范策略。

1 工程實(shí)例

某橋梁是一座簡支梁橋，形式為2跨20 m鋼筋混凝土，每臺(墩)φ1500樁基8根(共計(jì)24根)。設(shè)計(jì)樁為端承樁，樁尖嵌入中風(fēng)砂巖層(持力層)大于2 m，橋長19 m～21 m。從現(xiàn)場勘查的情況看，施工現(xiàn)場內(nèi)各土層界線十分清晰，層厚變化幅度較小，未出現(xiàn)異常地質(zhì)狀況。這一工程整體施工條件簡單，地區(qū)地下水對混凝土未能造成侵蝕問題。從多個(gè)角度考慮之后，決定選擇MT-150全護(hù)筒鉆機(jī)成孔。

2 鉆孔灌注樁的施工技術(shù)

2.1 成孔

1)監(jiān)理人員對樁軸線檢查之后則安排鉆孔設(shè)備，其通常用吊車配合安裝第一節(jié)護(hù)筒，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)需要調(diào)整。2)結(jié)合鉆機(jī)前部液壓裝置在鉆進(jìn)粘土層、砂夾石層、強(qiáng)風(fēng)化砂巖層過程中把其壓入護(hù)筒，再結(jié)合抓斗把護(hù)筒內(nèi)泥土抓出來?？紤]到液壓裝置在進(jìn)入中風(fēng)化砂巖層時(shí)難以壓入護(hù)筒，此時(shí)可結(jié)合沖擊錘把孔底巖石擊碎，再結(jié)合抓斗把泥土抓出。當(dāng)2號臺1號樁鉆進(jìn)并距孔底達(dá)4 m之后，孔底巖石則很難擊碎了，工程相關(guān)部門應(yīng)在現(xiàn)場勘查商討，及時(shí)制定有效的方案處理，一切施工方案都必須符合工程建造標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 制作鋼筋籠

1)考慮到保證和護(hù)筒內(nèi)徑大小相同，此次工程經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)部門共同研究后決定，將墩臺樁鋼筋籠外徑從1390 mm調(diào)整為1300 mm，無需鋼筋定位，剩下鋼筋尺寸則需有效地調(diào)整即可。2)把整節(jié)鋼筋籠制作為需要的形狀，這樣可以避免焊接過程中出現(xiàn)主筋和骨架筋扭曲問題，不僅要結(jié)合地坪，還要制作合適的定位夾具，在焊接完成鋼筋溫度達(dá)到正常溫度之后再松開。3)待鋼筋籠檢查合格之后才能實(shí)施吊裝。另外，還要選擇20 t吊車大小鉤完成作業(yè)，各自吊一端(大鉤吊頂端)，先一同升起，保證了鋼筋籠平離地面，然后當(dāng)其到達(dá)相應(yīng)的位置后再做調(diào)整。

2.3 灌注混凝土

1)為了避免鋼筋籠上浮，在鋼筋籠吊入孔內(nèi)后必須檢查并校對它在頂端的位置并定位。2)試拼導(dǎo)管，在檢驗(yàn)水密性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后，將漏斗底口用砂袋封住，記住要在砂袋上預(yù)留一根繩子。使用吊車將導(dǎo)管下入孔內(nèi)，導(dǎo)管底端離孔底距離40 cm，灌注漏斗底口與孔內(nèi)水位高度相差4 m～6 m，逐一將導(dǎo)管的長度和根數(shù)記錄下來。3)第一批灌注混凝土的數(shù)量必須滿足以下要求:掩埋導(dǎo)管的深度要超過1 m和導(dǎo)管內(nèi)要留有一定量混凝土，導(dǎo)管埋深應(yīng)低于 4 m。經(jīng)過計(jì)算得出:Vmin=2.86 m3，Vmax=8.16 m3，在現(xiàn)場實(shí)際灌注用量為3 m3～5 m3能輕易滿足要求。4)將混凝土坍落度嚴(yán)格控制在18 cm～20 cm之間，先裝滿漏斗，再將混凝土灌注吊斗裝滿，將吊斗底口與準(zhǔn)漏斗上口相對準(zhǔn)，將漏斗底口的砂袋迅速提出，此時(shí)快速將漏斗內(nèi)混凝土注入孔底，在漏斗內(nèi)留有一定量后，打開吊斗通過漏斗連續(xù)注入混凝土，將底部沉渣頂出去。

3 施工中的控制技術(shù)

3.1 粘鉆或卡鉆

3.1.1 原因

1)受到鉆頭異板階梯形方齒因素的影響，在正循環(huán)螺旋鉆頭對土層鉆井期間，常常會發(fā)生粘稠泥漿粘鉆等不利現(xiàn)象，使吊裝鉆進(jìn)速度與標(biāo)準(zhǔn)情況不一致。2)鉆進(jìn)過程碰到各種雜物，如:碎石，這就會造成孔內(nèi)形成梅花孔眼，阻礙了鉆進(jìn)的有序進(jìn)行。3)因鉆頭尺寸存在差異，導(dǎo)致了最終的鉆頭卡壁尺寸不達(dá)標(biāo)。

3.1.2 控制技術(shù)

1)根據(jù)鉆頭異板階梯形的具體位置，選擇合適的焊粗鋼筋頭，從而把原先的鉆頭調(diào)整成針刺形鉆齒的螺旋形鉆頭以處理好上卡現(xiàn)象。

2)使用上下提升、搖動、拔移等方案處理上卡問題。當(dāng)下卡操作無法順利進(jìn)行時(shí)，則應(yīng)采用卷揚(yáng)機(jī)提拉外，或者采用千斤頂?shù)仍O(shè)備進(jìn)一步處理，把各類障礙物徹底清除之后，則能運(yùn)用梅花孔眼以提升鉆井效率，維持鉆井過程的順利進(jìn)行。

3.2 孔壁坍塌

3.2.1 原因

1)若操作人員在施工中出現(xiàn)失誤，如提降鉆頭沖抓錘、掏渣或下放鋼筋籠時(shí)碰撞孔壁。

2)護(hù)筒沒有按照標(biāo)準(zhǔn)埋至密實(shí)硬土層以下50 cm～100 cm深度，同時(shí)封填土不密實(shí)導(dǎo)致漏水松軟使筒體不固定。

3)泥漿水位高度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，在孔壁壓力上不足。4)松軟砂層的鉆進(jìn)速度過快，且進(jìn)給深度控制不佳。5)向孔內(nèi)加水的流速過大，對孔壁造成巨大的沖擊。

3.2.2 控制技術(shù)

1)施工單位應(yīng)做好操作人員的專業(yè)培訓(xùn)，提升他們鉆孔施工的技能。同時(shí)根據(jù)操作規(guī)程詳細(xì)施工，維持樁機(jī)的穩(wěn)定進(jìn)行，確保轉(zhuǎn)盤水平符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2)焊接鋼筋籠時(shí)應(yīng)維持各節(jié)籠體處于標(biāo)準(zhǔn)位置，對前后左右選擇垂球吊線定位，下放鋼筋籠則選擇3根～4根定位護(hù)壁鋼管，經(jīng)過這樣處理后可避免碰撞孔壁。

3)對粘質(zhì)土層穩(wěn)定性強(qiáng)的砂礫土層鉆進(jìn)時(shí)，則要選擇反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆進(jìn)，或者選擇清水提高水頭(≥2 m)維護(hù)孔壁，以保持正常的鉆進(jìn)速度。

4)對于地理位置復(fù)雜的區(qū)域，施工過程中要保持地下水位與標(biāo)準(zhǔn)狀況一致，對于可能出現(xiàn)的異常問題提前處理。若有需要?jiǎng)t應(yīng)添加PHP高粘度泥漿，維持孔壁處于穩(wěn)定狀態(tài)后持續(xù)進(jìn)行。

3.3 擴(kuò)孔及縮孔

3.3.1 原因

1)若施工人員在作業(yè)期間沒有對泥漿護(hù)壁實(shí)施牢固處理，造成機(jī)械設(shè)備作業(yè)時(shí)出現(xiàn)孔壁坍塌。

2)鉆桿中心達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，在鉆進(jìn)期間發(fā)生失衡現(xiàn)象。

3)縮孔問題造成鉆孔難以持續(xù)進(jìn)行，此問題多數(shù)是因?yàn)殂@錘補(bǔ)焊不及時(shí)、磨耗后的鉆錘直徑縮小、地層中夾有軟塑土等因素造成。

3.3.2 控制技術(shù)

1)在擴(kuò)孔作業(yè)里存在失穩(wěn)現(xiàn)象后，應(yīng)不斷改變鉆孔位置，控制好粘土回填擴(kuò)孔的操作，這些問題處理之后才能繼續(xù)作業(yè)。

2)對縮孔一般采取上下反復(fù)掃孔的方式加大孔徑。若孔徑調(diào)整難度較大時(shí)，則應(yīng)對孔內(nèi)的雜物清理。

3.4 鉆孔偏斜

3.4.1 原因

1)鉆孔土層軟硬不均，內(nèi)含大孤石或探頭石，導(dǎo)致鉆頭鉆進(jìn)時(shí)局部受阻，不垂直而偏位。

2)鉆機(jī)架不穩(wěn)，機(jī)件磨耗松動，導(dǎo)架鉆桿不垂直。

3)鉆孔土層遇到較堅(jiān)硬的傾斜基巖下臥層。

4)擴(kuò)孔較大處，鉆頭擺動偏位。鉆桿彎曲或接頭不正。

3.4.2 技術(shù)控制

1)夯實(shí)加固整平鉆機(jī)架下土基，墊穩(wěn)方枕木，必要時(shí)在樁基定位后在機(jī)架管承支座與枕木間加打削尖木楔，確保鉆機(jī)牢固穩(wěn)定，另外對導(dǎo)架鉆桿的水平和垂直度進(jìn)行校正，一般采用水平尺檢驗(yàn)轉(zhuǎn)盤面是否水平，控制鉆桿采用吊線錘校正導(dǎo)架。

2)孔內(nèi)藏有探頭石或孤石時(shí)，可采用沖孔機(jī)低錘擊碎。對于傾斜基巖，可用低標(biāo)號混凝土(一般用C20)填平待凝固后(為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí))再鉆。

3)擴(kuò)孔較大處，為避免鉆頭搖擺偏位，擬采用碎石粘土填實(shí)重鉆。

4 結(jié)語

鉆孔灌注樁時(shí)橋梁工程的重要結(jié)構(gòu)，在施工過程中應(yīng)掌握好每個(gè)環(huán)節(jié)的控制，確保各部分施工達(dá)標(biāo)后才能繼續(xù)完成后期施工。

[1]路橋集團(tuán)第一公路工程局.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社，2005.

[2]文德云.公路施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社，2004.

[3]陳新梅，王慶柏，楊道敏，等.淺談鉆孔灌注樁施工中常見質(zhì)量問題的原因及對策[J].治淮，2006(11):26-28.

[4]張振明.橋梁工程大直徑嵌巖鉆孔灌注樁施工技術(shù)探討[J].山西建筑，2010，36(19):314-315.