橋梁基樁成孔技術(shù)淺析

楊國英 袁 梓

（西峽縣公路管理局，河南 西峽 474500）

樁基礎(chǔ)是深基礎(chǔ)的一種，其特點是能穿越不良地質(zhì)層以堅實土層或巖層作為持力層。因此，它在修建橋梁中發(fā)揮了重要作用。橋梁樁基深埋在地表下，樁基的質(zhì)量一般都較難以控制，樁基質(zhì)量將直接影響橋梁的整體質(zhì)量。我們在具體的施工中主要采用人工挖孔和鉆孔法。

人工挖孔樁施工方便、速度較快、不需要大型機(jī)械設(shè)備，造價節(jié)省。從而在公路、民用建筑中得到廣泛應(yīng)用。但挖孔樁井下作業(yè)條件差、環(huán)境惡劣、勞動強(qiáng)度大，安全和質(zhì)量顯得尤為重要。挖孔樁施工工藝流程為:樁位放樣→開挖→護(hù)壁→定位檢查→挖孔→成孔檢查→吊裝鋼筋籠→安裝導(dǎo)管→灌注砼→成樁檢測。

人工開挖基樁主要工藝:

施工前準(zhǔn)備:布置好場地，包括出渣道路及機(jī)料堆放處，平整場地；作業(yè)面四周挖排水溝，作好排水系統(tǒng)。放出孔樁中心點，定出樁孔準(zhǔn)確位置，放樣完畢后，對附近相鄰孔樁相互位置進(jìn)行拉距，校核樁位。

第一節(jié)開挖:采用從上到下逐層用鎬、鍬進(jìn)行開挖，遇堅硬土或大塊孤石采用錘、釬破碎，挖土順序為先挖中間后挖周邊，按設(shè)計樁徑加30cm控制截面大小?？變?nèi)挖出的渣土裝入吊桶，采用自制提升設(shè)備將渣土垂直運輸?shù)降孛?，堆積到指定地點，防止污染環(huán)境。注意挖孔過程中，不必將孔壁修成光面，要使孔壁稍有凹凸不平，以增加樁的摩擦力?？讟睹抗?jié)開挖都須做護(hù)壁，以保持孔壁穩(wěn)定，以確保安全。第一節(jié)混凝土圓形護(hù)壁徑向厚度為≥20cm，宜高出地面至少30cm，使其成為井口鎖口圈，以阻擋井上土石及其它物體滾入井下傷人，并且便于擋水和定位。

護(hù)壁模板采用組合式弧形鋼模，鋼模板面板的厚度不得小于4mm，模板高度可根據(jù)施工需要取0.5～1m?；炷磷o(hù)壁應(yīng)采用下喇叭口型，其成型幾何尺寸為:上口壁厚不小于15cm，下口壁厚不小于10cm。

澆筑護(hù)壁混凝土:護(hù)壁鋼筋模板安裝就位并檢查合格后應(yīng)立即澆筑混凝土。澆灌護(hù)壁砼時，敲擊模板進(jìn)行搗固，護(hù)壁混凝土強(qiáng)度等級與樁身砼相同，坍落度宜控制在7～9cm之間。在灌注護(hù)壁砼前，必須吊線檢查，調(diào)整固定模板后合格后方可灌注砼，護(hù)壁施工中應(yīng)確保護(hù)壁厚度，發(fā)現(xiàn)不足時應(yīng)及時修鑿孔壁。

施工時，下節(jié)護(hù)壁砼必須嵌入上節(jié)護(hù)壁5cm，以確保節(jié)段接縫密合不漏水。施工過程中，每下挖1m進(jìn)行一次護(hù)壁。如遇地質(zhì)情況不好時，可適當(dāng)減小每次護(hù)壁的高度，下挖0.5m或0.3m進(jìn)行護(hù)壁，其結(jié)構(gòu)尺寸必須嚴(yán)格按照圖紙要求。

安裝出碴起重裝置:出碴起重設(shè)備必須采用由不低于1t電動卷揚機(jī)構(gòu)成的輕型吊機(jī)。在安裝輕型起重吊機(jī)時，一方面必須對吊機(jī)安裝基座范圍進(jìn)行平整夯實處理，確保吊機(jī)在使用過程中不發(fā)生底座沉陷而導(dǎo)致吊機(jī)歪斜；另一方面要注意嚴(yán)格控制吊機(jī)起吊點中心與樁孔中心基本重合，誤差不得大于5cm，以避免出碴桶升降過程中接觸孔壁而發(fā)生安全事故，且吊鉤必須有鎖扣，以保證出渣桶在起吊和下降的過程中不會脫落。吊機(jī)使用前必須嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行靜、動載試驗驗收（靜載系數(shù)1.2，動載系數(shù)1.25），合格后方可投入使用。在使用過程中，必須經(jīng)常對其進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷及時進(jìn)行處理或更換。

第二節(jié)開挖:待第一節(jié)段護(hù)壁混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的85%后，方可拆除模板及加固支撐，開始第二節(jié)段樁孔的開挖工作?？變?nèi)棄碴則利用垂直提升設(shè)備運輸至孔口，然后棄碴處理。

當(dāng)?shù)诙?jié)段樁基開挖成型并經(jīng)檢查合格后，安裝第二節(jié)段護(hù)壁模板，第二節(jié)護(hù)壁徑向厚度為10～15cm。具體要求與上一節(jié)護(hù)壁相同。

澆筑第二節(jié)護(hù)壁混凝土:從第二節(jié)護(hù)壁開始，混凝土等材料均采用吊桶進(jìn)行運輸。護(hù)壁混凝土施工與上一節(jié)相同。循環(huán)以上作業(yè)步驟，將樁基開挖至設(shè)計標(biāo)高。

巖層地質(zhì)開挖處理:在弱風(fēng)化巖層中進(jìn)行挖孔，當(dāng)風(fēng)鎬無法開挖時，可采取孔內(nèi)淺眼松動爆破。爆破施工前先進(jìn)行爆破試驗，以確定合理的爆破參數(shù)，確保爆破安全和施工進(jìn)度。爆破參數(shù)調(diào)整合適方可正式施工。一般炮眼深度不大于1m;裝藥量為炮眼深度的1/3，采用毫秒微差雷管引爆，嚴(yán)禁使用導(dǎo)火索。

爆破前，對炮眼附近的護(hù)壁應(yīng)采取保護(hù)措施。護(hù)壁混凝土強(qiáng)度尚未達(dá)到2.5MPa時，不宜進(jìn)行爆破作業(yè)。孔口采用50mm厚木板封蓋，在其上堆壓土袋，并在周圍設(shè)置安全警戒線，派專人警戒，以防止爆炸產(chǎn)生的飛石造成傷害事故。

放炮后，必須由爆破員確認(rèn)是否有啞炮。當(dāng)確認(rèn)無啞炮之后，可用高壓風(fēng)管或電動鼓風(fēng)機(jī)放入孔底吹風(fēng)等措施迅速排煙，當(dāng)煙排盡并確認(rèn)安全后施工人員方可下井作業(yè)。

鉆孔灌注樁施工的主要工序有:埋設(shè)護(hù)筒、制備泥漿、鉆孔、清底、鋼筋籠制作與吊裝以及灌注水下混凝土等。

埋設(shè)護(hù)筒:護(hù)筒能穩(wěn)定孔壁、防止坍孔，還有隔離地表水、保護(hù)孔口地面、固定樁孔位置和起到鉆頭導(dǎo)向作用等。

護(hù)簡要求堅固耐用，不漏水，其內(nèi)徑應(yīng)比鉆孔直徑大(旋轉(zhuǎn)鉆約大20cm，潛水鉆、沖擊或沖抓錐約大40cm)，每節(jié)長度約2～3m。一般常用鋼護(hù)筒，在陸上與深水中均能使用，鉆孔完成，可取出重復(fù)使用。在深水中埋設(shè)護(hù)筒時，先打入導(dǎo)向架，再用錘擊或振動加壓沉入護(hù)筒。護(hù)筒人土深度視土質(zhì)與流速而定。護(hù)筒平面位置的偏差不得大于5cm，傾斜度不得大于1%。

泥漿制備:鉆孔泥漿由水、黏土（膨潤土）和添加劑組成，具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內(nèi)外滲流，防止坍孔的作用。通常采用塑性指數(shù)大于25，粒徑小于0.005mm的黏土顆粒含量大于50%的黏土，通過泥漿攪拌機(jī)或人工調(diào)和，貯存在泥漿池內(nèi)，再用泥漿泵輸入鉆孔內(nèi)。

鉆孔:一般采用螺旋鉆頭或沖擊錐等成孔，或用旋轉(zhuǎn)機(jī)具輔以高壓水沖成孔，常用的方法是:正循環(huán)回轉(zhuǎn)法，反循環(huán)回轉(zhuǎn)法；潛水電鉆法，沖抓錐法，沖擊錐法。

正循環(huán)回轉(zhuǎn)法:系利用鉆具旋轉(zhuǎn)切削土體鉆進(jìn)，泥漿泵將泥漿壓進(jìn)泥漿籠頭，通過鉆桿中心從鉆頭噴人鉆孔內(nèi)，泥漿挾帶鉆渣沿鉆孔上升，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人泥漿池循環(huán)使用。其特點是鉆進(jìn)與排渣同時連續(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)回轉(zhuǎn)法: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)，通過鉆桿中心排出至沉淀池內(nèi)。其鉆進(jìn)與排渣效率較高，但接長鉆桿時裝卸麻煩，鉆渣容易堵塞管路。另外，因泥漿是從上向下流動，孔壁坍塌的可能性較正循環(huán)法的大，為此需用較高質(zhì)量的泥漿。

孔徑檢查與清孔:鉆孔的直徑、深度和孔形直接關(guān)系到成樁質(zhì)量，是鉆孔樁成敗的關(guān)鍵。為此，除了鉆孔過程中嚴(yán)謹(jǐn)操作、密切觀測監(jiān)督外，在鉆孔達(dá)到設(shè)計要求深度后，應(yīng)采用適當(dāng)器具對孔深、孔徑、孔形等認(rèn)真檢查。

清孔的方法:有抽漿法、換漿法、掏渣法、噴射清孔法以及用砂漿置換鉆渣清孔法等，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求、鉆孔方法、機(jī)具設(shè)備和地質(zhì)條件決定。其中抽漿法清孔較為徹底，適用于各種鉆孔方法的灌注樁。對孔壁易坍塌的鉆孔，清孔時操作要細(xì)心，防止塌孔。

清孔的質(zhì)量要求:對摩擦樁；孔底沉淀土的厚度，中，小橋不得大于(0.4～0.6)d(d為樁的直徑)，大橋按設(shè)計文件規(guī)定。清孔后的泥漿性能指標(biāo)，含砂率為 4%～8%，相對密度為 1.10～1.25，黏度為 18～20s。對支承樁（柱樁、嵌巖樁），宜用抽漿法清孔，并宜清理至吸泥管出清水為止。灌注混凝土前，孔底沉淀土厚度不得大于50mm。若孔壁易坍塌，必須在泥漿中灌注混凝土?xí)r，建議采用砂漿置換鉆渣清孔法，清孔后的泥漿含砂率不大于4%。其他泥漿性能指標(biāo)同摩擦樁要求。對于沉淀土厚度的測量，用沖擊、沖抓錘時，沉淀土厚度從錐頭或抓錐底部所到達(dá)的孔底平面算起。沉淀土厚度測量方法可在清孔后用取樣盒(開口鐵盒）吊到孔底，待到灌注混凝土前取出，直接量測沉淀在盒內(nèi)的沉渣厚度。

隨著公路建設(shè)的飛速發(fā)展，公路橋梁在基礎(chǔ)選擇時，樁基礎(chǔ)以其承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量少、用料省、施工簡便和改善勞動條件等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用。掌握好這項施工技術(shù)是橋梁施工中必須具備的。