橋梁工程樁基礎(chǔ)施工技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

【摘 要】 橋梁樁基屬于地下隱蔽工程，施工技術(shù)比較復(fù)雜，它對(duì)橋梁的安全使用和工程造價(jià)有很大的影響。本文首先介紹了橋梁工程樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，然后簡(jiǎn)要談?wù)剺痘A(chǔ)施工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】 橋梁工程；樁基礎(chǔ)；施工技術(shù)

隨著基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，混凝土橋梁的規(guī)模越來(lái)越大，這就對(duì)樁基基礎(chǔ)的要求越來(lái)越高，需要提高其承載力。橋梁的樁基施工是每個(gè)橋梁施工中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。樁基礎(chǔ)按承受荷載的工作原理不同分為摩擦樁、柱樁、嵌巖樁。按施工方法不同又可分為鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、打入樁等，鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁應(yīng)用最為廣泛。

一、鉆孔灌注樁施工技術(shù)

鉆孔灌注樁由于其施工速度快，質(zhì)量穩(wěn)定，受氣候環(huán)境影響小，因而被普遍采用，但其施工前的準(zhǔn)備工作十分重要，只有條件充分才能保證施工順利進(jìn)行。要認(rèn)真進(jìn)行施工放樣，埋設(shè)護(hù)筒，并制備泥漿。在鉆孔之前或者鉆孔的同時(shí)要制作好鋼筋籠，以便成孔、清孔后盡快灌注混凝土，防止塌孔事故發(fā)生。

采用沖抓錐鉆進(jìn)，施工時(shí)使三腳立架固定滑輪，繞過(guò)滑輪的鋼絲繩下端吊著由三塊鋼錐片組成的錐頭，錐頭張開(kāi)的最大外圍尺寸與樁孔直徑相同，該方法所需機(jī)械簡(jiǎn)單，成本較低，但施工自動(dòng)化程度低，需人工操作，施工速度慢。沖擊鉆孔方法適用于砂礫石和巖石地層，施工時(shí)應(yīng)注意以小沖程開(kāi)孔，使初成孔堅(jiān)實(shí)、豎直、圓順并起向?qū)ё饔茫@進(jìn)深度超過(guò)鉆錐全沖程后才能施行正常沖擊，若遇堅(jiān)硬漂卵石層，可采用中、大沖程，但最大沖程不宜超過(guò)4～6m。鉆進(jìn)沖程中及時(shí)排除鉆渣，并添加黏土造漿，防止塌孔和沉積，使鉆錐經(jīng)常沖擊新鮮地層。沖擊表面不平整的漂石、硬巖時(shí)，應(yīng)先投入黏土夾小片石，將表面墊平后再鉆進(jìn)，防止出現(xiàn)偏孔、斜孔。正循環(huán)鉆進(jìn)施工是用鉆頭旋轉(zhuǎn)切削土體鉆進(jìn)，泥漿泵將泥漿壓進(jìn)鉆桿頂部泥漿籠頭，通過(guò)鉆桿中心從鉆頭噴入鉆孔內(nèi)，泥漿攜帶鉆渣沿鉆孔上升，從護(hù)筒頂部排漿孔排出至沉淀池，鉆渣在此沉淀而泥漿流入泥漿池循環(huán)使用。該方法適用于淤泥、黏性土、砂土以及礫卵石粒徑小于10cm，含量少于20%的碎石土。其優(yōu)點(diǎn)是鉆進(jìn)與排渣同時(shí)連續(xù)進(jìn)行，在適用的土層中鉆進(jìn)速度較快，但需設(shè)置泥漿槽，沉淀池等，施工占地較多且機(jī)具設(shè)備較復(fù)雜。反循環(huán)鉆機(jī)施工是與正循環(huán)法不同的是泥漿輸入鉆孔內(nèi)，然后從鉆頭的鉆桿下口吸進(jìn)，通過(guò)鉆桿中心排出至沉淀池內(nèi)。

在鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，檢查孔徑、樁孔垂直度、樁底地層情況與設(shè)計(jì)相符，達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求后，即應(yīng)進(jìn)行清孔。其目的是將孔內(nèi)鉆渣清除干凈，保證孔底沉淀土層厚度滿(mǎn)足要求。灌注混凝土之前，應(yīng)先探測(cè)孔底泥漿沉淀厚度。如果大于規(guī)定，要再次清孔，但應(yīng)注意孔壁的穩(wěn)定，防止塌孔。運(yùn)至樁位的混凝土應(yīng)檢查均勻性和坍落度，如不符合要求，應(yīng)進(jìn)行第二次拌合。灌注開(kāi)始后，必須連續(xù)進(jìn)行，無(wú)論白天黑夜、刮風(fēng)下雨都必須連續(xù)作業(yè)，提升拆除導(dǎo)管的時(shí)間要盡可能縮短。在灌注過(guò)程中，應(yīng)將井孔內(nèi)溢出的泥漿引流至適當(dāng)位置，防止污染環(huán)境及河流。灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出0.5～1.0 m，待開(kāi)挖基坑澆承臺(tái)時(shí)鑿除（俗稱(chēng)破樁頭），目的是將孔內(nèi)泥漿全部排除，保證樁體成樁質(zhì)量。混凝土灌完后要拔除護(hù)筒，處于地面及樁頂以下的井口整體式剛性護(hù)筒，應(yīng)在灌注完混凝土后立即拔除；處于地面以上，能拆卸的護(hù)筒，須待混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后才能拆除。

二、挖孔灌注樁施工

挖孔灌注樁多用人工開(kāi)挖和小型爆破、配合小型機(jī)具成孔，灌注混凝土形成樁基。適用于無(wú)水或極少水的較密實(shí)的各類(lèi)土層，樁徑不小于1.2 m，孔深不宜大于15 m。其特點(diǎn)是設(shè)備投入少、成本低，成孔后可直觀(guān)檢查孔內(nèi)土質(zhì)狀況，基樁質(zhì)量有可靠保證；缺點(diǎn)是施工速度較慢。

位于無(wú)水地層的樁基，埋好護(hù)筒后，可用人工直接開(kāi)挖，遇巖石采用淺層小藥量電雷管爆破，人工清渣掘進(jìn)，用轆轤將渣石吊運(yùn)出井，手推車(chē)運(yùn)送棄渣。位于有水地基時(shí)要邊開(kāi)挖邊用水泵排水。在過(guò)深的井孔中作業(yè)時(shí)，要用鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)傳風(fēng)管向孔底吹入新鮮空氣，保障施工安全。在孔壁可能坍塌、有滲水的情況下，應(yīng)及時(shí)增加護(hù)壁。護(hù)壁方法有安裝木框架、竹籬、柳條、荊笆、預(yù)制混凝土井圈或鋼井圈支護(hù)、現(xiàn)澆或噴射混凝土護(hù)壁等，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況慎重選用。

灌注混凝土的方法與鉆孔樁相同。無(wú)水、空氣中灌注的樁如為摩擦樁應(yīng)在灌注過(guò)程中逐步由下至上拆除支護(hù)。井中有水時(shí)，要采用水中灌樁法先向孔中灌水，至少與地下水位相同，用導(dǎo)管灌注混凝土。隨著灌注混凝土升高，孔內(nèi)水位上升時(shí)逐層拆除支護(hù)。柱樁、嵌巖樁的混凝土護(hù)壁可以不拆除。

三、樁基的檢測(cè)與質(zhì)量要求

樁基礎(chǔ)屬隱蔽工程，對(duì)其質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格掌握。鉆（挖）孔在終孔和清孔后應(yīng)使用儀具對(duì)成孔的孔位、孔深、孔形、孔徑、豎直度、泥漿相對(duì)密度、孔底沉淀厚度、有否縮孔、坍塌等進(jìn)行檢驗(yàn)

鉆孔樁水下混凝土的質(zhì)量應(yīng)符合以下要求：（1）強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度。除用預(yù)留試塊做抗壓強(qiáng)度外，還應(yīng)鑿平樁頭，并取樁頭試塊做抗壓試驗(yàn)。（2）樁身混凝土不能有斷層或夾層。應(yīng)仔細(xì)檢查分析混凝土記錄，并用無(wú)破損方法檢驗(yàn)樁身，對(duì)質(zhì)量可疑的樁，要鉆芯取樣進(jìn)行試驗(yàn)。（3）樁頭鑿除預(yù)留部分不能有殘余松散層和薄弱混凝土層，嵌入承臺(tái)或蓋梁內(nèi)的樁頭及錨固鋼筋長(zhǎng)度要符合規(guī)范要求。

四、樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

樁基礎(chǔ)施工技術(shù)發(fā)展中至少有以下一些趨勢(shì)值得人們關(guān)注。（1）樁的尺寸向長(zhǎng)、大方向發(fā)展?；诖笮蜆蛄航ㄖ锍休d的需要，樁徑越來(lái)越大，樁長(zhǎng)越來(lái)越長(zhǎng)。南京長(zhǎng)江二橋主塔墩基礎(chǔ)反循環(huán)鉆成孔灌注樁直徑為3000mm，深度150m；廈門(mén)某工程人工挖孔樁長(zhǎng)度為73m，樁徑1.8m。（2）向高強(qiáng)度樁方向發(fā)展。隨著對(duì)打入式預(yù)制樁的要求越來(lái)越高，諸如高承載力、穿透硬夾層、承受較高的打擊應(yīng)力及快速交貨等要求，RC樁滿(mǎn)足不了上述要求，故PC樁和PHC樁使用越來(lái)越多。（3）向多種樁身材料方向發(fā)展。以灌注樁為例，樁身材料種類(lèi)亦出現(xiàn)多樣化趨勢(shì)，如普通混凝土、超流態(tài)混凝土、無(wú)砂混凝土及微膨脹混凝土等。打入式樁亦有組合材料樁，例如鋼管外殼加混凝土內(nèi)壁的合成樁。（4）向組合式工藝樁方向發(fā)展。由于承載力的要求、環(huán)境保護(hù)的要求及工程地質(zhì)與水，文地質(zhì)條件的限制等，采用單一工藝的樁型往往滿(mǎn)足不了工程要求，實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)組合式工藝樁。例如，鉆孔擴(kuò)底灌注樁有成直孔和擴(kuò)孔2個(gè)工藝；樁端壓力注漿樁有成孔成樁與成樁后向樁端地層注漿2個(gè)工藝；預(yù)鉆孔打入式預(yù)制樁有鉆孔、注漿、插樁及輕打（或壓入）等工藝。（5）向擴(kuò)孔樁方向發(fā)展。普通直徑鉆孔擴(kuò)底灌注樁（樁身直徑300～400mm、擴(kuò)底直徑800～1200mm）的靜載試驗(yàn)結(jié)果表明，與相同樁身直徑的直孔樁相比，前者的極限荷載為后者的1.7～7.0倍，前者的單位樁體積的極限荷載為后者的1.4～3.0倍。大直徑鉆（挖）孔擴(kuò)底樁具有承載力高、成孔后出土量少、承臺(tái)面積小等顯著優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)的鉆孔擴(kuò)底樁種類(lèi)有20種以上，日本的大直徑鉆擴(kuò)樁工法近30種。擴(kuò)孔的成型工藝除鉆擴(kuò)外，還有爆擴(kuò)、夯擴(kuò)、振擴(kuò)、錘擴(kuò)、壓擴(kuò)、沖擴(kuò)、注擴(kuò)、擠擴(kuò)和挖擴(kuò)等種類(lèi)。另外，有些傳統(tǒng)的施工方法，在施工時(shí)噪音大、振動(dòng)大和油污飛濺等缺點(diǎn)，在城區(qū)的住宅群及公共建筑群等施工中受到很大限制，因此靜壓式鋼筋混凝土預(yù)制樁施工技術(shù)在國(guó)內(nèi)得到業(yè)主的青睞，已顯現(xiàn)出用液壓打樁錘取代筒式柴油錘的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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