淺談鉆孔灌注樁施工

吳國強(qiáng)

（中鐵建港航局集團(tuán)路橋工程有限公司，廣東 廣州510000）

0 背景

小岡大橋擴(kuò)建工程全長(zhǎng)1.5Km，位于新會(huì)區(qū)雙水鎮(zhèn)，起點(diǎn)位于梅岡沙，樁號(hào)K3+900，途中跨越潭江水道，終點(diǎn)至勝岡，樁號(hào)為K5+400，橋梁沿舊橋位置河流上游單側(cè)加寬，新舊橋間隔2.0m，設(shè)計(jì)采用水下鉆孔灌注樁施工，其中19-26#墩為水中墩，鉆孔樁采用在搭設(shè)的鋼平臺(tái)上施工。

1 施工準(zhǔn)備

（1）合理規(guī)劃布置施工便道，保證樁機(jī)及其他的施工機(jī)械安全就位和沉渣的及時(shí)外運(yùn)，并保證在施工中不互相干擾。

（2）合理布置鉆孔施工的用水、用電設(shè)施以及泥漿池、排渣等其他設(shè)施，全面滿足施工工作的要求。小岡大橋0#臺(tái)～18#墩、27～42#臺(tái)施工電纜均埋設(shè)至地面以下，19～26#墩施工電纜采用掛設(shè)的方式，固定在舊橋靠近線路中心側(cè)梁體翼緣板下。

（3）對(duì)樁位處的場(chǎng)地進(jìn)行清表平整工作，必要時(shí)進(jìn)行換填碾壓處理，保證場(chǎng)地地基強(qiáng)度，防止鉆機(jī)沉陷。

（4）由項(xiàng)目部測(cè)量人員放出樁孔的位置，根據(jù)樁位中心拉十字線引出四個(gè)護(hù)樁，每個(gè)方向兩個(gè)，并對(duì)護(hù)樁做好保護(hù)工作，防止施工過程中擾動(dòng)，護(hù)樁作為后續(xù)工程準(zhǔn)確的就位的基準(zhǔn)。

2 護(hù)筒安裝

2.1 水中樁基礎(chǔ)施工

（1）為了不相互影響鉆孔，埋設(shè)與設(shè)計(jì)要求一致的樁基鋼護(hù)筒，分節(jié)制作，單節(jié)長(zhǎng)度為1.8m，單節(jié)卷制完成后進(jìn)行節(jié)與節(jié)之間的焊接，由3節(jié)焊接成長(zhǎng)5.4m的鋼護(hù)筒串，加工好后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)。利用浮吊起吊，將分節(jié)護(hù)筒接高、下沉。在護(hù)筒快要落入河床時(shí)，調(diào)好垂直度，自然下放切入河床。當(dāng)鋼護(hù)筒下放到河床面后利用雙夾DZ120振動(dòng)錘振動(dòng)入巖，直至護(hù)筒再無明顯進(jìn)尺為止，下沉深度與設(shè)計(jì)施工圖紙一致。為減少護(hù)筒下沉阻力，可利用空氣吸泥機(jī)輔助下沉。在護(hù)筒下沉過程中采取導(dǎo)向槽鋼箍住措施確保護(hù)筒垂直度。

（2）護(hù)筒就位采用專用導(dǎo)向架，護(hù)筒沉放時(shí)，按樁位準(zhǔn)確地定出位置，在導(dǎo)向架的導(dǎo)向作用下，將鋼護(hù)筒慢放就位，然后在鋼護(hù)筒頂連接DZ-120型雙夾振動(dòng)錘振動(dòng)下沉至粘土層。在施打過程中注意隨時(shí)調(diào)整鋼護(hù)筒的垂直度。鋼護(hù)筒頂面標(biāo)高應(yīng)與施工平臺(tái)一致，確保水頭高度。護(hù)筒下沉后應(yīng)檢查護(hù)筒內(nèi)有無突出物，有無漏水。

（3）單根鋼護(hù)筒沉放工藝流程如下：

導(dǎo)向架安裝定位→首節(jié)鋼護(hù)筒入導(dǎo)向架→測(cè)量校核→首節(jié)振動(dòng)下沉→測(cè)量校核→第二節(jié)接長(zhǎng)、焊縫檢驗(yàn)→第二次振動(dòng)下沉→移走上導(dǎo)向架→繼續(xù)振動(dòng)下沉到位→防護(hù)方案。

當(dāng)鋼護(hù)筒著河床時(shí)，鋼護(hù)筒內(nèi)的水基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，可以通過浮球的位置來判斷鋼護(hù)筒底口位置是否偏離設(shè)計(jì)位置。

圖1 浮球法測(cè)鋼護(hù)筒底面位置及垂直度

（4）護(hù)筒采用鋼護(hù)筒，采用厚度不小于10mm的鋼板卷制，護(hù)筒頂端設(shè)15cm寬的鋼板條加勁箍和吊環(huán)，護(hù)筒內(nèi)徑比樁徑大20cm為宜，高度不小于2m。

2.2 陸上鋼護(hù)筒施工

（1）根據(jù)護(hù)筒的直徑和埋置深度，在鉆頭安裝擴(kuò)孔器或用人工開孔，至要求深度后，用樁機(jī)的副卷揚(yáng)機(jī)吊勾將護(hù)筒吊起慢慢放入孔內(nèi)。

（2）在護(hù)筒就位的過程中，中心偏差通過護(hù)樁進(jìn)行控制。

（3）護(hù)筒就位后，應(yīng)保持護(hù)筒頂面高出地面30cm為宜，并用3%左右的灰土或粘土將護(hù)筒周圍回填夯實(shí)，以防孔口坍塌和地表水流入孔內(nèi)。

2.3 護(hù)筒埋設(shè)回填密實(shí)后，沿十字護(hù)樁進(jìn)行掛線，在與護(hù)筒相交處做好標(biāo)記，測(cè)量出十字交點(diǎn)（鉆孔樁中心）至護(hù)筒標(biāo)記點(diǎn)的距離，并認(rèn)真填寫護(hù)筒偏位記錄。

3 泥漿池設(shè)置

3.1 布置原則

泥漿池原則上布置在便道的相對(duì)側(cè)，陸上樁每?jī)蓚€(gè)墩位設(shè)置一處泥漿池（泥漿池包括沉淀池、循環(huán)池），泥漿池的排列要整齊、有序，在施工便道跨越線路地段，泥漿池位置可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況作適當(dāng)調(diào)整。

陸上樁基礎(chǔ)泥漿池采用4個(gè)墩位共用一處泥漿池考慮，泥漿池（含沉淀池、循環(huán)池）尺寸為12m*4m*1.5m，橋臺(tái)位置單獨(dú)設(shè)置一處泥漿池，尺寸為6m*4m*1.5m。沉淀池與循環(huán)池之間預(yù)留1m厚隔墻，隔墻頂設(shè)置0.5m*0.5m流漿口，開挖時(shí)嚴(yán)格按要求施工。

3.2 水中樁基礎(chǔ)施工泥漿循環(huán)系統(tǒng)

鉆孔過程中，為保證泥漿的正常循環(huán)，采用相鄰護(hù)筒作為泥漿循環(huán)池和儲(chǔ)漿池，泥漿凈化后循環(huán)使用，并用泥漿泵進(jìn)行循環(huán)。鉆碴排放至沉淀池，晾曬后運(yùn)至指定棄碴場(chǎng),禁止將掘土或泥漿倒入河道中。

水上樁基施工泥漿循環(huán)系統(tǒng)見下圖2：

圖2 泥漿循環(huán)示意圖

3.3 泥漿池防護(hù)

泥漿池旁邊應(yīng)設(shè)置明顯的警示牌和剛性的安全防護(hù)措施。泥漿池防護(hù)欄設(shè)置距泥漿池邊緣不能小于50cm，露出地面凈高120cm，立桿間距為200cm，要求立桿打入深度不少于50cm，在立桿上設(shè)置兩道橫桿，橫豎向連接處采用扣件連接固定，并按要求安裝安全網(wǎng)。

3.4 泥漿的排放

為保護(hù)環(huán)境和文明施工，鉆孔棄碴（廢泥漿）放置到指定地方，不得任意堆砌在施工場(chǎng)地內(nèi)或直接向河流排放，以避免污染環(huán)境。廢泥漿用罐車送到處理場(chǎng)進(jìn)行處理；鉆碴待沉淀后運(yùn)到棄土場(chǎng)。

4 沖孔施工

沖孔機(jī)具有以下特點(diǎn)：1）自重輕，適合在承載力小的平臺(tái)上施工，但成孔速度較慢。2）鉆孔產(chǎn)出的泥漿較多，不利于環(huán)保。其操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)如下：

（1）開始沖進(jìn)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)控制進(jìn)尺，在施工到護(hù)筒下1m后，可根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整沖程。如護(hù)筒土質(zhì)松軟發(fā)現(xiàn)漏漿時(shí)，可提起錘，向孔中倒入粘土，然后使膠泥擠入孔壁堵住漏漿孔隙，泥漿穩(wěn)定后繼續(xù)沖進(jìn)。

（2）在粘土中沖進(jìn)，由于泥漿粘性大受阻力也大，易卡錐，用采用小沖程、大泵量、稀泥漿沖進(jìn)，在沙土或軟土層中沖進(jìn)時(shí)，易坍空孔?？刂七M(jìn)尺，輕，低檔速度，大泵量，稠泥漿沖進(jìn)。

（3）沖進(jìn)過程中，每進(jìn)尺2～3m，應(yīng)檢查鉆孔直徑和豎直度，檢查工具可用圓鋼筋籠（外徑D等于設(shè)計(jì)樁徑，長(zhǎng)度4～6m）吊入孔內(nèi)，使鋼筋籠中心與沖孔中心重合，如上下各處均無掛阻，則說明沖孔直徑和數(shù)值度符合要求。

（4）沖孔完成后，必須檢測(cè)孔深、直徑和傾斜度，其中孔徑和孔深必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求，要求傾斜度不得大于1%。

5 成孔檢測(cè)及清孔

（1）成孔達(dá)到設(shè)計(jì)后，必須核實(shí)地質(zhì)情況并通知監(jiān)理和設(shè)計(jì)院相關(guān)人員進(jìn)行地質(zhì)確認(rèn)，同時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)主管技術(shù)人員測(cè)量孔深，測(cè)繩采用鋼卷尺進(jìn)行量測(cè)。

（2）吊裝鋼筋籠之前采用換漿法進(jìn)行清孔。清孔應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：泥漿比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度控制在18～20s，沉渣厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求:本項(xiàng)目柱樁不大于5cm，摩擦樁不大于10cm。

（3）清孔完成后進(jìn)行成孔檢測(cè)，對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)測(cè)，對(duì)孔徑、孔深、傾斜度、沉渣厚度進(jìn)行檢測(cè)，確保成孔后質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（4）檢孔器的制作應(yīng)符合以下要求：

檢孔器采用Φ18鋼筋制作，其外形似鋼筋籠，每2m加一道Φ20加強(qiáng)箍筋，防止在使用過程中發(fā)生變形。對(duì)于1.0m的樁徑，檢孔器外徑取0.98m，有效段長(zhǎng)度為5米。對(duì)于1.25m的樁徑，檢孔器的外徑取1.23m，有效長(zhǎng)度為6m。

6 灌注水下混凝土

（1）基礎(chǔ)砼按耐久性設(shè)計(jì)，施工時(shí)參考耐久性的相關(guān)規(guī)定在水泥品種、摻和料的性能指標(biāo)、骨料特性、外加劑等方面依規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行。

（2）采用直升導(dǎo)管法灌注水下砼。導(dǎo)管上設(shè)料斗，料斗下設(shè)隔水栓。開始時(shí)漏斗中儲(chǔ)備足量的砼，其數(shù)量要保證在切斷隔水栓首批砼灌注下去后，使導(dǎo)管下口埋入砼中1～3m。之后采用連續(xù)快速灌注，混凝土通過導(dǎo)管進(jìn)入已灌好的混凝土中，并始終保持導(dǎo)管口埋入砼中（控制在2m～6m范圍內(nèi)）。使灌好的混凝土頂托著上面的泥漿和水逐步上升。為使灌注工作順利進(jìn)行，應(yīng)盡量縮短灌注時(shí)間，使整個(gè)灌注工作在首批砼初凝之前完成。

砼初灌量應(yīng)由下列公式計(jì)算確定：

式中:V——砼初灌量（m3）；

D——樁孔直徑（m）；

H1——孔底至導(dǎo)管底端間距，取0.35m；

H2——導(dǎo)管首盤料埋置深度（≥1.0m）；

d——導(dǎo)管的內(nèi)徑（0.3m）；

h1——樁孔內(nèi)混凝土達(dá)到埋置深度H2時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外（或泥漿）壓力所需的高度（m），即h1=HWγW/γC；

HW——井孔內(nèi)泥漿的深度（m）；

γW——井孔內(nèi)泥漿的重度（kN/m3）；

（3）導(dǎo)管壁厚8mm，直徑300mm，中間節(jié)長(zhǎng)1.6m，底節(jié)長(zhǎng)4m，為了保證導(dǎo)管搭配，導(dǎo)管上部有1m和0.5m兩種形式，接頭用法蘭盤連接，底節(jié)導(dǎo)管下端不得有法蘭盤。導(dǎo)管使用前應(yīng)試壓，不得漏水。

（4）水下砼的坍落度應(yīng)采用18～22cm，混凝土由拌合站集中供應(yīng)，用料斗接料送入導(dǎo)管漏斗。

（5）在砼灌注過程中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)經(jīng)常測(cè)量導(dǎo)管埋入深度，并做好記錄，用來控制拆管長(zhǎng)度，并應(yīng)保證混凝土頂面澆注到樁頂設(shè)計(jì)高程以上80cm左右，以保證樁頭質(zhì)量。