鉆孔灌注樁在橋梁樁基工程中的施工方法研究

摘 要：在高速公路建設(shè)中，橋梁樁基工程占有重要地位，只有穩(wěn)定、高質(zhì)量的樁基工程，才能保證整個(gè)高速公路建設(shè)的健康發(fā)展。本文結(jié)合廣深沿江高速公路K9+074～K38+100段的橋梁工程實(shí)際情況，對(duì)高速公路橋梁樁基工程的鉆孔灌注樁施工方法進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：高速公路橋梁；樁基工程；鉆孔灌注樁；施工方法

廣州至深圳沿江高速公路起于黃埔經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，接G107國(guó)道，終于深圳市南山區(qū)月亮灣接深港西部通道，是繼廣深高速公路之后粵港的第二條南北通道。其中A1合同段起于廣州市黃埔區(qū)雙沙，與107國(guó)道相接（起點(diǎn)樁號(hào)K0+000），終點(diǎn)為環(huán)保路高架橋（終點(diǎn)樁號(hào)K38+100），路線全長(zhǎng)38.1km，合同工期32個(gè)月。其中K9+074～K38+100段路基、橋梁工程（全長(zhǎng)29.026km）由廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司負(fù)責(zé)施工。下面結(jié)合K9+074～K38+100段橋梁樁基工程的施工經(jīng)驗(yàn)，談?wù)劸唧w的橋梁樁基工程中鉆孔灌注樁的施工方法。

1 樁基放樣

在施工準(zhǔn)備階段及施工過程中熟悉勘測(cè)設(shè)計(jì)單位所提交的樁志。在點(diǎn)交過程中進(jìn)行復(fù)核，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)提出處理。根據(jù)設(shè)計(jì)資料在施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)測(cè)量控制網(wǎng)和施工水準(zhǔn)點(diǎn)，用型全站儀采用坐標(biāo)法直接放樣至每個(gè)樁基的中心。在鉆孔的護(hù)筒四周埋好固定護(hù)樁，又叫騎馬樁或十字樁，用兩根線十字交叉，交叉點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)樁中心點(diǎn)，再用鋼卷尺量出（等或不等）距離并做好記錄以備在鉆孔過程中隨時(shí)檢查樁孔的中心偏位。

2 埋設(shè)護(hù)筒

根據(jù)橋梁工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，護(hù)筒采用鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒根據(jù)鉆孔樁的直徑用5mm厚鋼板卷制而成。護(hù)筒內(nèi)徑大于樁徑300mm。將鋼護(hù)筒吊裝入孔內(nèi)后定位，在護(hù)筒外側(cè)四周與孔壁間填充粘土夯實(shí)。在護(hù)筒埋設(shè)過程中一定要控制好護(hù)筒的中心位置偏差，垂直度偏差。護(hù)筒的頂端高程，埋置深度，與樁線的偏差符合技術(shù)規(guī)范要求。

護(hù)筒頂端高程，高出地面0.3或水面1.0～2.0m。一般情況埋置深度為2～4m，特殊情況加深以保證鉆孔和灌注砼的順序進(jìn)行。有沖刷影響的河床，要沉入局部沖刷線以下不小于1.0～1.5m。

3 搭設(shè)鉆孔平臺(tái)

在平整施工場(chǎng)地后，在每個(gè)樁孔除護(hù)筒范圍外，縱向每隔50cm鋪設(shè)一根枕木，鋪設(shè)長(zhǎng)度要比鉆機(jī)稍長(zhǎng)，鋪設(shè)的枕木的標(biāo)高誤差不得超過2cm。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件差時(shí)，可用幾層枕木縱向和橫向交差鋪設(shè)。當(dāng)平臺(tái)搭好以后，用25t汽車吊把鉆機(jī)吊到平臺(tái)上，調(diào)整平穩(wěn)固定以后再試機(jī)。

4 泥漿的制備及泥漿循環(huán)系統(tǒng)

鉆孔樁泥漿一般由水、粘土及添加劑組成，根據(jù)鉆孔經(jīng)驗(yàn)和地層情況，采用高效聚丙烯銑氨不分散低固相泥漿。

5 鉆孔

本標(biāo)段位于廣州市黃埔區(qū)及東莞市，主要為三角洲平原地貌，局部見低矮殘丘。鉆孔施工時(shí)采取了以下措施：（1）鉆機(jī)的基礎(chǔ)場(chǎng)地堅(jiān)實(shí)、平整，鉆機(jī)底座調(diào)整平穩(wěn)牢固。（2）鉆機(jī)安裝完畢后，連接好泥漿循環(huán)系統(tǒng)，確認(rèn)各項(xiàng)工作正常后，方可開始鉆進(jìn)。（3）鉆進(jìn)作業(yè)分班連續(xù)進(jìn)行，堅(jiān)持交接班制度，做好交接班記錄，交代鉆進(jìn)情況及下一班應(yīng)注意事項(xiàng)。（4）鉆進(jìn)時(shí)，先向孔內(nèi)運(yùn)送泥漿，再開動(dòng)鉆機(jī)。泥漿從護(hù)筒口流入，然后從鉆頭的鉆桿下吸進(jìn)，通過鉆桿中心排至沉淀池內(nèi)，泥漿在沉淀池內(nèi)沉淀后再流入孔內(nèi)，如此循環(huán)反復(fù)。初鉆時(shí)，應(yīng)慢速以小沖程鉆進(jìn)，待導(dǎo)向部位或鉆頭全部進(jìn)入地層后，方可加速鉆進(jìn)。（5）根據(jù)不同的地質(zhì)條件，選擇適當(dāng)?shù)臎_程，以便達(dá)到最佳的鉆進(jìn)效果。在通過堅(jiān)硬密實(shí)卵石層時(shí)采用高沖程，在通過松散砂、礫類土或卵石夾土層中時(shí)宜采用中沖程，以防止沖程過高，對(duì)孔底振動(dòng)過大，引起塌孔。在易坍塌地段采用小沖程，并提高泥漿的粘度和相對(duì)密度。（6）在開孔和整個(gè)鉆進(jìn)過程中，應(yīng)隨時(shí)注意孔內(nèi)的水位，經(jīng)常測(cè)量泥漿的相對(duì)密度和粘度，保持穩(wěn)定流量。（7）在通過漂石或巖層時(shí)，如表面不平整應(yīng)先投入粘土、小片石，將平面墊平，再?zèng)_擊鉆進(jìn)，防止發(fā)生斜孔、坍孔事故。（8）要注意均勻地松放鋼絲繩的長(zhǎng)度，并隨時(shí)檢查鋼絲繩的完好情況，磨損、斷絲超過規(guī)定時(shí)，禁止使用，必須更換新品。

6 成孔

先用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)掃去覆蓋層，到達(dá)護(hù)筒底口后，改為沖擊鉆，在護(hù)筒底口分層拋填粘土、片石。反復(fù)沖填（3次以上），以護(hù)好護(hù)筒底口，防止?jié)B水、漏砂、塌孔。進(jìn)入巖層后，視巖石硬度情況確定沖程，若巖石強(qiáng)度較低，沖程應(yīng)略低（2.5～3M左右）。穿越溶洞頂板時(shí)，低沖程進(jìn)尺，防止打空錘。派專人觀察孔口液面，一旦發(fā)現(xiàn)漏水，溶洞頂板打穿，立即補(bǔ)水，快速拋填足夠的片石、粘土填充封堵，待液面穩(wěn)定后繼續(xù)沖擊。

斜面開孔、溶槽、石筍等情況，也應(yīng)拋填強(qiáng)度比巖石稍高的片石，反復(fù)沖擊處理，保證成孔垂直度。

整個(gè)沖進(jìn)過程中均嚴(yán)格加強(qiáng)管理，經(jīng)常觀察。防止沖成十字孔。繩卡，吊桿等關(guān)鍵部位每隔一小時(shí)提鉆檢查一次，防止掉鉆、卡鉆。嚴(yán)密的施工組織管理是成敗的關(guān)鍵。鉆孔過程中，試驗(yàn)室應(yīng)及時(shí)實(shí)地做好鉆孔芯樣采集工作。

7 清孔

鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定深度后，且成孔質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求應(yīng)立即進(jìn)行清孔。清孔時(shí)，孔內(nèi)水位保持在地下水位或河流水位以上1.5～2m，以防止鉆孔內(nèi)的任何塌陷。

清孔時(shí)，將附著于護(hù)筒壁的泥漿清洗干凈，并將孔底鉆渣及泥砂等沉淀物清除。鉆孔在終孔和清孔后，對(duì)孔徑、孔形、孔松、傾斜度，應(yīng)采用專用儀器測(cè)定。如經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有缺陷，例如中心線不符、超出垂直線、直徑減小、橢圓截面、孔內(nèi)有飄石等，立即采取適當(dāng)措施，要妥善處理。

8 鋼筋籠制作和安裝

8.1 鋼筋制作。鋼筋骨架在鋼筋棚中統(tǒng)一制作，然后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。每個(gè)樁基的鋼筋籠根據(jù)樁基設(shè)計(jì)長(zhǎng)度和鋼筋的搭接長(zhǎng)度分幾節(jié)加工成型，存放于干燥的地方并墊設(shè)枕木，同時(shí)每組鋼筋籠用標(biāo)志牌寫明墩號(hào)、節(jié)號(hào)和長(zhǎng)度存放在一起，以便使用時(shí)按順序裝車運(yùn)出。

8.2 鋼筋骨架的起吊和就位。鋼筋骨架起吊時(shí)采取有效的措施防止骨架變形。當(dāng)骨架下放至最后一個(gè)加勁箍時(shí)，可用型鋼等穿過加勁箍的下方，將骨架臨時(shí)支承于孔口，再吊來第二節(jié)骨架，進(jìn)行焊接，接頭焊好后將骨架徐徐下落，如此循環(huán)，使全部骨架降至設(shè)計(jì)標(biāo)高為止。鋼筋骨架就位后，用鐵絲綁扎或焊接定位鋼筋方式將骨架固定在孔位中心，最后檢測(cè)鋼筋骨架的底標(biāo)高是否與設(shè)計(jì)相等。

9 混凝土的灌注

灌注混凝土所需的導(dǎo)管（采用絲口連接的快速接頭導(dǎo)管）、漏斗、溜槽、儲(chǔ)料斗、工作平臺(tái)、隔水栓、閥門等需準(zhǔn)備好，下導(dǎo)管前必須做水密性試驗(yàn)。混凝土的運(yùn)輸時(shí)間和距離應(yīng)盡量縮短，以迅速、不間斷為原則，防止在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生離析，灌注前混凝土坍落度的損失（比出罐時(shí)）不超過2cm。導(dǎo)管管徑視樁徑大小而定，由內(nèi)徑200～350mm的管子組成，用裝用墊圈的法蘭盤連接管節(jié)。導(dǎo)管進(jìn)行水密、承壓和接頭抗拉試驗(yàn)。在灌注砼開始時(shí)，導(dǎo)管底部至孔底有250～400mm的空間。首批灌注砼的數(shù)量能滿足導(dǎo)管初次埋置深度≥1.0m和填充導(dǎo)管底部間隙的需要。

灌注砼時(shí)，溢出的泥漿引流至適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)處理，以防止污染或堵塞河道和交通。

灌注混凝土是鉆孔灌注樁施工的重要工序，灌注前對(duì)孔底沉淀層再進(jìn)行一次測(cè)定，檢測(cè)合格后立即灌注首批水下混凝土，剪球、拔塞及開閥，將首批混凝土灌入孔底后，立即測(cè)探孔內(nèi)混凝土面高度，計(jì)算出導(dǎo)管埋深，探測(cè)泥漿面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，通常采用繩系重錘吊入孔中，使之通過泥漿沉淀層而停留在混凝土表面或表面10～20cm，根據(jù)測(cè)繩所示錘的沉入深度計(jì)算混凝土的灌注深度，本法完全靠探測(cè)者手中所提測(cè)錘在接觸混凝土頂面以前與接觸混凝土頂面以后不同重力的感覺判斷。一般要求測(cè)錘重一些為好，測(cè)繩經(jīng)常用鋼尺校核其刻度，每根樁在灌注混凝土前至少校核一次。

灌注開始后，應(yīng)緊湊、連續(xù)進(jìn)行，嚴(yán)禁中途中斷。在灌注過程中，防止混凝土從漏斗溢出或從漏斗外掉入孔底，使泥漿內(nèi)含有水泥而變稠凝結(jié)，以致探測(cè)不準(zhǔn)確。同時(shí)注意管內(nèi)混凝土下降和孔內(nèi)水位升降情況，及時(shí)測(cè)量孔內(nèi)混凝土面高度，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除。灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管埋入混凝土的深度控制在2～6米范圍內(nèi)，當(dāng)混凝土內(nèi)摻有緩凝劑、灌注速度較快、導(dǎo)管較堅(jiān)固并有足夠的起重能力時(shí)，可適當(dāng)加大埋深，但最好不要超過6米。導(dǎo)管提升時(shí)應(yīng)保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。拆管時(shí)，暫?；炷恋墓嘧?，先取走漏斗，重新系牢井口的導(dǎo)管，并掛上升降設(shè)備，然后松動(dòng)導(dǎo)管的快速接頭，同時(shí)將起吊導(dǎo)管用的吊鉤掛上待拆的導(dǎo)管上端的吊環(huán)，待快速接頭拆除后，吊起待拆的導(dǎo)管，徐徐放在地上或平臺(tái)上，然后將漏斗重新插入井口的導(dǎo)管內(nèi)，校正位置，繼續(xù)灌注。拆除導(dǎo)管的動(dòng)作要快，時(shí)間一般不超過15分鐘，已拆下的導(dǎo)管要立即清洗干凈，堆放整齊。當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿含有空氣時(shí)，后續(xù)混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和導(dǎo)管，以免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊，破壞快速接頭內(nèi)的橡皮箍，而使導(dǎo)管漏水。

當(dāng)混凝土面升至鋼筋骨架下端時(shí)，為防止鋼筋骨架被混凝土頂托上升，適當(dāng)增加混凝土的流動(dòng)性，當(dāng)混凝土面接近和初進(jìn)入鋼筋骨架時(shí)，應(yīng)使導(dǎo)管底口處于鋼筋籠底口3米以下和1米以上，并徐徐灌注混凝土，以減小混凝土從導(dǎo)管底口出來后向上的沖擊力，當(dāng)孔內(nèi)混凝土進(jìn)入鋼筋骨架4～5米以后，適當(dāng)提升導(dǎo)管，減小導(dǎo)管埋置長(zhǎng)度，以增加骨架在導(dǎo)管口以下的埋置深度，從而增加混凝土對(duì)鋼筋骨架的握裹力。為了確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上應(yīng)加灌一定的高度，以便灌注結(jié)束后將次段混凝土清除。在灌注快結(jié)束時(shí)，由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高度減小，超壓力降低，而導(dǎo)管外的泥漿及所含渣土稠度增加，相對(duì)密度增大，出現(xiàn)混凝土頂升困難，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注工作順利進(jìn)行。在拔出最后一段導(dǎo)管時(shí)，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導(dǎo)管下形成泥心。

10 結(jié)束語(yǔ)

總之，在施工過程中，應(yīng)做好灌注前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作和原材料的選用，以及灌注過程中各道工序的密切配合工作是鉆孔灌注成樁質(zhì)量的保證。

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作者簡(jiǎn)介：毛新（1975.11- ），男，漢族，廣東五華人，2004年畢業(yè)于廣東工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)就職于廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，路橋工程師。研究方向：橋梁工程。