淺析鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工若干要點(diǎn)

（葛洲壩新疆工程局（有限公司），新疆 烏魯木齊 830049）

一、工程概述

新建漢宜線上的祖師殿特大橋長1846.77米，共有472根鉆孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁徑為1米，設(shè)計(jì)樁長21～24.5米，基礎(chǔ)工程地質(zhì)比較簡(jiǎn)單，從上往下主要為粘土、粉土、砂、粗圓礫土及卵石土層，變化幅度不大，鉆孔灌注樁的一般施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→鉆機(jī)就位鉆孔→清孔→下放安裝鋼筋籠→水下混凝土灌注→樁頭處理。

二、施工要點(diǎn)

（一）鉆孔設(shè)備選型

鉆孔樁成孔方法可分為沖擊鉆孔、回轉(zhuǎn)鉆孔、旋挖鉆孔，施工中常用的鉆機(jī)為沖擊鉆機(jī)、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、旋挖鉆機(jī)。沖擊鉆孔主要適用于卵石土、漂石土、巖層中，正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔適用于黏土，粉土，細(xì)、中、粗砂等。反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔適用于黏性土、砂性土、砂卵石和風(fēng)化巖層。旋挖鉆孔適用于砂性土、砂卵石、風(fēng)化巖層。正確合理選擇鉆孔方法是能否成孔的關(guān)鍵，選定方法進(jìn)行試樁工藝性試驗(yàn)，根據(jù)所得參數(shù)驗(yàn)證并改善施工方案。本文橋梁中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況綜合使用了沖擊、旋挖鉆孔方法。

（二）鉆孔順序安排

不同的橋梁樁基礎(chǔ)布置不盡相同，根據(jù)其自身特點(diǎn)合理制定鉆孔順序?qū)痘|(zhì)量和施工進(jìn)度影響重大，祖師殿特大橋每個(gè)橋墩基礎(chǔ)由八根鉆孔灌注樁組成共同支撐上部結(jié)構(gòu)。在鉆孔施工順序安排上，采用跳樁法鉆孔，如圖1所示，盡量避免在灌注成樁的短時(shí)間內(nèi)臨近鉆孔。需要在成樁臨近鉆孔時(shí)，特別注意要等到已灌鉆孔樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5Mpa以上方可鉆孔施工。以免臨近鉆孔擾動(dòng)，影響成樁質(zhì)量。

圖1 鉆孔順序

（三） 護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒作用：（1）定位。（2）保護(hù)孔口以及防止地面石塊掉入孔內(nèi)。（3）保持泥漿水位并防止坍孔。（4）樁頂標(biāo)高控制依據(jù)之一。（5）防止鉆孔過程中的沉渣回流。護(hù)筒要求堅(jiān)固耐用且不漏水，一般常用鋼護(hù)筒，用6-14mm的鋼板卷成，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。利用十字形護(hù)樁校訂樁的中心位置，護(hù)筒中心豎直線應(yīng)與樁中心線重合，控制護(hù)筒中心位置與設(shè)計(jì)樁位偏差不超過50mm，護(hù)筒垂直度偏差不超1/100。旱地、筑島處護(hù)筒可采用挖坑埋設(shè)法，護(hù)筒底部和四周所填粘質(zhì)土必須分層夯實(shí)。水域護(hù)筒設(shè)置應(yīng)嚴(yán)格注意平面位置、豎向傾斜和兩節(jié)護(hù)筒的連接質(zhì)量均需符合上述要求，沉人時(shí)可采用壓重、振動(dòng)、錘擊并輔以筒內(nèi)除土的方法。在埋入過程中應(yīng)檢查護(hù)筒是否垂直，若發(fā)現(xiàn)偏斜，應(yīng)及時(shí)糾正。

（四）泥漿配制

泥漿的性能直接影響到鉆孔質(zhì)量，確保不塌孔。泥漿的主要性能有：相對(duì)密度、粘度、含砂率、膠體率、酸堿度等。泥漿的相對(duì)密度增大，對(duì)孔壁的側(cè)壓力也相應(yīng)增大，孔壁越穩(wěn)定，懸浮攜帶鉆渣的能力也越大，但是相對(duì)密度過大又會(huì)增加泥漿原料的消耗并給清孔和灌注砼造成困難。所以合理選擇泥漿性能指標(biāo)至關(guān)重要。本文樁基沖擊鉆進(jìn)施工時(shí)根據(jù)不同地層條件及時(shí)調(diào)整泥漿稠度和鉆進(jìn)沖程確保不塌孔。如通過砂、砂礫石、或含砂量較大的卵石層時(shí)，就適當(dāng)加大泥漿稠度，采用1～2m中、小沖程。通過含砂率低粘土質(zhì)層時(shí)，因土層本身可以造漿，就適當(dāng)降低泥漿稠度，采用1-1.5小沖程。當(dāng)然了不同的鉆進(jìn)方法有不同的泥漿性能指標(biāo)，合理正確選用并根據(jù)不同地層隨時(shí)調(diào)整泥漿性能參數(shù)是正常鉆進(jìn)的有利保障。泥漿的原材料應(yīng)以水化快、造漿能力強(qiáng)、粘度大的膨潤土或接近地表經(jīng)過凍融的粘土為好，但應(yīng)盡量就地取材，就地取材原料因：（1）自然風(fēng)干后用手不易掰開捏碎。（2）用刀切開時(shí)，切面光滑，顏色較深。（3）水浸潤后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm的細(xì)長泥條，用手搓感覺沙粒不多，浸水后大量膨脹。采用正反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)一般要求泥漿質(zhì)量較高，應(yīng)使用更為優(yōu)質(zhì)泥漿。

（五）鉆孔要點(diǎn)

（1）鉆進(jìn)過程要注意鉆進(jìn)速度。開始鉆孔時(shí)，鉆機(jī)鉆進(jìn)速度應(yīng)先輕壓、慢轉(zhuǎn)并及時(shí)注漿，鉆頭鉆至護(hù)筒底口時(shí)，保持低轉(zhuǎn)速暫停進(jìn)尺，使有無護(hù)筒臨界處有較堅(jiān)硬的泥皮護(hù)壁。鉆進(jìn)進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，逐漸加大轉(zhuǎn)速和鉆壓，均勻進(jìn)尺?？旖K孔時(shí)，降低轉(zhuǎn)速，加大注入泥漿量。（2）各種鉆孔方法都會(huì)可能發(fā)生塌孔，施工工注意及時(shí)調(diào)整進(jìn)尺速度和泥漿性能。注意孔內(nèi)外水頭差異，及時(shí)調(diào)整護(hù)筒高度以及孔內(nèi)水頭高度。避免鉆機(jī)碰撞護(hù)筒造成孔口坍塌。（3）發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)底座產(chǎn)生不均勻沉降和位移，鉆桿彎曲、接頭不正應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，容易造成斜孔。（4）沖擊鉆進(jìn)容易卡鉆，應(yīng)防止孔口墜落雜物、控制使用大沖程、高稠度泥漿，大繩松緊適度。旋挖鉆卡鉆主要是地層地質(zhì)和人為操作因素，施工前因認(rèn)真審核地質(zhì)構(gòu)造圖，掌握地層情況，操作手動(dòng)作應(yīng)規(guī)范，應(yīng)慢提慢放，盡量減少對(duì)孔壁的擾動(dòng)，不要一味求快，造成卡鉆。

（六）清孔

清孔主要有抽渣法、吸泥法、換漿法，合理選用，抽渣法適用于沖擊成孔的摩擦樁和不穩(wěn)定地層，吸泥法適用于巖層和密實(shí)不易坍塌的土層，換漿法適用正循環(huán)鉆進(jìn)。本文沖擊鉆孔選用抽渣法，旋挖鉆孔選用換漿法清孔。重點(diǎn)說明換漿法，清孔指標(biāo)主要包括泥漿比重、黏度及含砂率。三大指標(biāo)可通過比重儀、黏度計(jì)、量砂杯檢測(cè)。清孔必須保持孔內(nèi)水頭、嚴(yán)格控制輸入的泥漿密度，剛開始時(shí)采用泥漿比重稍大些的泥漿，其包裹攜渣能力強(qiáng)，有利于排渣。泥漿比重過大、過稠會(huì)降低泥漿流動(dòng)性，泥漿比重過小，泥漿護(hù)壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用，導(dǎo)致塌孔，清孔一定時(shí)間后首先檢測(cè)泥漿比重，比重檢測(cè)合格后，再檢測(cè)其他兩個(gè)指標(biāo)，直至泥漿中各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到規(guī)范要求停止清孔。清孔后應(yīng)在30分鐘內(nèi)灌注混凝土，若超過應(yīng)從新測(cè)定孔底沉淤厚度。

（七）鋼筋籠加工和安裝

鋼筋籠按照鋼筋圖紙下料加工，鋼筋的數(shù)量規(guī)格型號(hào)與設(shè)計(jì)一致。鋼筋接長采用閃光對(duì)焊，箍筋與主筋點(diǎn)焊加固，加強(qiáng)箍筋與主筋全部焊接。分節(jié)鋼筋籠拖至現(xiàn)場(chǎng)吊裝后單面焊接，焊縫長度不小于10d，d為鋼筋直徑，鋼筋籠起吊點(diǎn)加一道加強(qiáng)箍筋。鋼筋籠下放時(shí)，注意不要碰觸孔壁。吊放受阻時(shí)，不能加壓強(qiáng)行下放，觀察和分析受阻原因，以免造成塌孔、鋼筋籠變形等問題。下放到底鋼筋籠容易傾向一側(cè)，為此需將鋼筋籠稍微提升懸空，保持對(duì)中，提高幅度控制在50mm內(nèi)。

（八）水下混凝土灌注施工

水下混凝土灌注施工通常采用豎向?qū)Ч芊ㄟM(jìn)行施工。導(dǎo)管是灌注水下砼的重要工具，適用前應(yīng)認(rèn)真檢查并做拼接、承壓、水密和接頭抗拉試驗(yàn)，防止導(dǎo)管變形、漏水。導(dǎo)管下放以下端距孔底渣0.3～0.5m為 宜。砼坍落度以18～22mm為宜，坍落度太小流動(dòng)性差易堵管，坍落度太大砼易離析。首批砼初凝時(shí)間不早于樁身全部砼灌注所需時(shí)間，且首批砼要保證導(dǎo)管埋入砼的深度至少不少于1m。首批砼根據(jù)需要可摻入緩凝劑。

灌注過程要連續(xù)不中斷，中途任何原因不能中斷30min， 導(dǎo)管埋深一般控制在2～4m，在無鋼筋段灌注應(yīng)盡量加快，當(dāng)砼上升至鋼筋籠底部的時(shí)候，應(yīng)保持較深的埋管，放慢澆筑速度，防止砼頂托鋼筋籠。當(dāng)砼進(jìn)入鋼筋籠后，又要減少導(dǎo)管埋深。導(dǎo)管提升應(yīng)保持軸線豎直位置居中。為預(yù)防埋管可在導(dǎo)管上端安裝附著式振搗器。當(dāng)導(dǎo)管中砼不滿有空氣時(shí)，后灌的砼不能整斗大量的灌入導(dǎo)管，應(yīng)徐徐灌入，以免形成高壓氣囊。澆筑標(biāo)高應(yīng)高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高1米。

（九）樁頭處理

樁頭破除一直是一個(gè)難題?，F(xiàn)在工程施工中，基本還一直采用傳統(tǒng)的人工破除或人工輔助小型機(jī)械破除，目前推廣使用鉆孔樁樁頭整體破除法。簡(jiǎn)單介紹下：（1）鋼筋綁扎完成后，在樁頭鋼筋安裝PE保護(hù)管，樁頭砼不與樁頭鋼筋握裹，起到樁頭砼容易與樁頭鋼筋分離作用。澆筑樁身砼，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，開挖樁頭。（2）采用小型鉆孔設(shè)備（風(fēng)鎬等），在設(shè)計(jì)樁頂高程沿樁基周長均勻鉆取6個(gè)楔子孔插入楔子。（3）擊打楔子，使樁頭與樁基分離，同時(shí)，采用反鏟將分離的樁頭進(jìn)行晃動(dòng)，確保樁頭與鋼筋和樁基砼完全分離。（4）采用反鏟或者裝載機(jī)或者其他吊裝設(shè)備將完全分離的樁頭吊起。此法方便快捷性，極大地提高了樁頭破除的效率，降低了施工成本使樁基鋼筋不受損傷，確保了樁基鋼筋質(zhì)量，破除后樁基頂面平順、美觀。

結(jié)語

隨著我國高速公路及高速鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的迅速發(fā)展，橋梁工程越來越多，鉆孔灌注樁因其質(zhì)量可靠，地層適應(yīng)性強(qiáng)，被廣泛地應(yīng)用于橋梁工程中。鉆孔灌注樁作為基礎(chǔ)處理的主要措施之一，相對(duì)于預(yù)制樁有其自身優(yōu)勢(shì)，本文對(duì)其若干要點(diǎn)進(jìn)行闡述，對(duì)技術(shù)人員指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工意義較大。 鑒于作者經(jīng)驗(yàn)水平，僅對(duì)關(guān)注到的施工中比較突出的問題做出闡述。

[1]客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南（TZ213-2005）[Z].