鐵路橋梁鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

陳玉杰（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，遼寧遼陽(yáng)111000）

鐵路橋梁鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

陳玉杰（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，遼寧遼陽(yáng)111000）

作為廣泛應(yīng)用于鐵路橋梁建設(shè)工程中的重要樁基技術(shù)，鉆孔灌注樁的施工工藝正在日趨成熟，然而，由于該技術(shù)施工的工藝流程較為復(fù)雜，不可預(yù)見(jiàn)的影響因素多，因此成樁質(zhì)量不佳導(dǎo)致的工程問(wèn)題也相當(dāng)常見(jiàn)。本文在理論分析的基礎(chǔ)上結(jié)合筆者多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，首先介紹了樁基的概念和鉆孔灌注樁施工技術(shù)，然后詳細(xì)介紹了鉆孔灌注樁施工過(guò)程中的工藝流程，最后提出了鉆孔灌注樁施工中較常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題及其處理對(duì)策，為確保鐵路橋梁工程的整體質(zhì)量提供了有力的技術(shù)支持。

鐵路建設(shè)；橋梁施工；鉆孔灌注樁

引言

伴隨新世紀(jì)的到來(lái)，各行各業(yè)的現(xiàn)代化高科技化發(fā)展也拉開(kāi)帷幕，將視角聚集鐵路橋梁樁基礎(chǔ)又會(huì)有怎樣的變化？社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下，我國(guó)鐵路橋梁工程建設(shè)發(fā)展迅速，在復(fù)雜路段需要進(jìn)行樁基施工，鐵路橋梁中樁基礎(chǔ)的施工工藝、施工技術(shù)影響著鐵路橋梁工程的質(zhì)量和安全，因此對(duì)于鐵路橋梁工程樁基礎(chǔ)技術(shù)的改善改進(jìn)將成為我國(guó)鐵路交通發(fā)展的重要一部分。

1 樁基及鉆孔灌注樁施工技術(shù)簡(jiǎn)介

高速鐵路的橋梁總體設(shè)計(jì)由于要達(dá)到技術(shù)的要求標(biāo)準(zhǔn)，必須要與周邊的實(shí)際情況協(xié)調(diào)，做到科學(xué)設(shè)計(jì)以及科學(xué)建構(gòu)，減輕噪音污染。橋梁的樁基作為高速鐵路軌道的下半部分結(jié)構(gòu)組織，必須要具有高穩(wěn)定性、高安全性、高舒適性等優(yōu)點(diǎn)，橋梁樁基結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦?，?huì)有不同的形式，要保證這些設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)能夠科學(xué)地建造，就必須要求非常高的橋梁技術(shù)，做好橋梁樁基的施工工作是一切橋梁施工工作的基礎(chǔ)。高速鐵路橋梁所具有的特點(diǎn)如下：①以高架橋梁的樁基為主，且采用混凝土材質(zhì)。高速鐵路橋梁一般分為低谷橋梁、高架橋梁以及特殊結(jié)構(gòu)的橋梁三種結(jié)構(gòu)形式，每一種結(jié)構(gòu)的樁基構(gòu)造都是很重要的，但整體上仍以高架橋的樁基構(gòu)造為主，且在建造橋梁時(shí)一般采用混凝土材質(zhì)，加強(qiáng)上身橋梁的剛度以及強(qiáng)度，增強(qiáng)橋梁的穩(wěn)定性，提升抗壓能力，保證高速鐵路的安全?；炷劣泻脦追N分類(lèi)，例如高強(qiáng)度混凝土、輕質(zhì)混凝土和流動(dòng)性混凝土等，每種混凝土都有不同的作用，要根據(jù)不同的情況采用不一樣的混凝土材質(zhì)，以保證高速鐵路的質(zhì)量。②橋梁數(shù)量多，且跨度較大，樁基工作難度系數(shù)大。由于地理?xiàng)l件的限制，往往需要建造很多的橋梁以保證高速鐵路的正常通行，例如日本高速鐵路線路鐵路總長(zhǎng)3000km，橋梁就占到46%；我國(guó)京滬高速鐵路總長(zhǎng)1318km，橋梁數(shù)量占到61%。而且在建造橋梁時(shí)，橋梁的跨度較大，這無(wú)疑加大了高速鐵路橋梁樁基建設(shè)的難度系數(shù)。既要減少用地，也要保證施工質(zhì)量。在挑戰(zhàn)高速鐵路的跨度時(shí)，很多國(guó)家還是很謹(jǐn)慎的。

鉆孔灌注樁施工指的是：利用機(jī)械鉆孔的方式按照設(shè)計(jì)要求在指定位置形成一定尺寸和深度的樁孔，然后灌入泥漿保護(hù)孔壁，經(jīng)過(guò)泥漿循環(huán)排除所有殘?jiān)?，放置鋼筋籠并灌注混凝土，混凝土凝固之后就得到了樁基。該施工技術(shù)的特點(diǎn)如下：①應(yīng)用范圍廣泛，適用于各種地質(zhì)條件下的樁基施工；②施工流程簡(jiǎn)便快捷，可以有效提升施工進(jìn)度；③穩(wěn)定性好，成本低。隨著鉆孔灌注樁施工技術(shù)的不斷成熟，其已被廣泛應(yīng)用到各類(lèi)鐵路橋梁施工過(guò)程中。

2 鉆孔灌注樁施工的工藝流程

鉆孔灌注樁施工的一般工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→鉆機(jī)就位→鉆孔取樣→成孔驗(yàn)收→泥漿的制備與應(yīng)用→一次清孔→鋼筋籠的安裝→鉆機(jī)移位→二次清孔→水下混凝土灌注→成樁質(zhì)量檢測(cè)。

2.1 施工前的準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工前，要做好各類(lèi)準(zhǔn)備工作。具體來(lái)講：①要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行全面細(xì)致的勘查，根據(jù)勘查結(jié)果和地質(zhì)報(bào)告，在符合施工規(guī)范和工程要求的條件下設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的施工方案；②準(zhǔn)備施工材料。在施工前要統(tǒng)計(jì)并準(zhǔn)備好各項(xiàng)施工材料，防止施工過(guò)程中因材料短缺而延誤工期；同時(shí)，要保證施工材料的質(zhì)量，堅(jiān)決杜絕劣質(zhì)材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)而影響工程質(zhì)量；③器具選擇。鉆孔機(jī)具應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件加以選擇，如砂土層宜選用沖擊鉆鉆機(jī)，巖石層和碎石層則應(yīng)選擇十字形的實(shí)心鉆頭，其直徑還應(yīng)與設(shè)計(jì)樁徑一致。鉆孔前應(yīng)設(shè)置堅(jiān)固、不漏水的孔口護(hù)筒，護(hù)筒頂面宜高出施工水位或地下水位2m，在旱地或筑島時(shí)應(yīng)高出施工地面0.5m。

2.2 鉆機(jī)就位與泥漿調(diào)制

鉆機(jī)的安裝應(yīng)水平、穩(wěn)固，并用水平尺及測(cè)錘校驗(yàn)，確保鉆頭與護(hù)筒中心及設(shè)計(jì)樁位中心成一垂線。泥漿通常是由膨潤(rùn)土、添加劑與水以適當(dāng)比例調(diào)制而成的，調(diào)制中首先應(yīng)注意對(duì)粘度和比重指標(biāo)的控制，并及時(shí)檢測(cè)和調(diào)整泥漿的其他各項(xiàng)指標(biāo)，以調(diào)制出性能優(yōu)異的泥漿確?？妆诜€(wěn)定防止塌孔。為提高鉆孔效率，施工人員要注意排除孔內(nèi)鉆渣，并認(rèn)真清理泥漿地溝中的沉淀物。

2.3 鉆孔環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)

鉆孔初時(shí)宜采用小沖程，使成孔堅(jiān)實(shí)、圓順，對(duì)繼續(xù)鉆孔起導(dǎo)向作用。鉆進(jìn)深度超過(guò)鉆頭全高加沖程后方可進(jìn)行正常沖擊，沖程以2.0～3.0m為宜。應(yīng)使起落鉆頭速度保持均勻，并經(jīng)常檢查鉆頭轉(zhuǎn)向裝置，使鉆頭能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。處理孔內(nèi)事故或因故停鉆，必須將鉆頭提出孔外，并對(duì)孔口加蓋。最后，應(yīng)對(duì)樁孔的孔深、孔徑、傾斜度進(jìn)行檢測(cè)，符合要求才能終孔。

2.4 清孔

清孔指的是清除樁孔中的殘?jiān)苑乐蛊溆绊憳痘|(zhì)量。清孔的方式各種各樣，主要包括：抽渣法、吸泥法和換漿法。不同的清孔方法有不同的適用范圍，其中，抽渣法主要用于沖擊成孔的摩擦樁，也可以用于不穩(wěn)定地層條件；吸泥法主要應(yīng)用于巖層地質(zhì)條件，也可以應(yīng)用到土層結(jié)構(gòu)較為密實(shí)不易坍塌的工程中；換漿法主要應(yīng)用于由正循環(huán)鉆進(jìn)所形成的樁孔中。

2.5 制作安裝鋼筋籠

鋼筋籠的制作和安裝是整個(gè)施工流程中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)該注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：①必須嚴(yán)格按照鋼筋圖紙下料加工鋼筋籠，鋼筋規(guī)格數(shù)量型號(hào)要與設(shè)計(jì)要求相匹配；②在下放鋼筋籠時(shí)一定要保持其垂直度；③在安裝完鋼筋籠后必須及時(shí)加固防止其脫落。

2.6 混凝土的灌注

灌注環(huán)節(jié)的導(dǎo)管埋深以2～6m為宜，每根樁的灌注時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，中間不得停頓，并保證混凝土頂面灌注到樁頂設(shè)計(jì)高程以上1m左右。當(dāng)混凝土灌到孔口不再返出泥漿時(shí)，說(shuō)明混凝土壓力≤其在樁內(nèi)頂升的阻力，此時(shí)應(yīng)提升導(dǎo)管；若需提高0.5～1.0m以上才能灌入混凝土，則此時(shí)應(yīng)拆除一些導(dǎo)管，以減小導(dǎo)管埋深。

2.7 樁基質(zhì)量檢測(cè)

混凝土冷卻以后，接下來(lái)進(jìn)行一項(xiàng)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，即樁基質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)是整個(gè)施工流程的最后一環(huán)，也承載著把控樁基質(zhì)量的重要責(zé)任，因此必須要按照規(guī)范嚴(yán)格進(jìn)行。要做好混凝土質(zhì)量的檢查和驗(yàn)收工作，同時(shí)對(duì)原材料和混凝土進(jìn)行取樣。

3 鉆孔灌注樁施工過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

在整個(gè)施工過(guò)程中，最常見(jiàn)的問(wèn)題包括：成孔問(wèn)題（如出現(xiàn)擴(kuò)孔、塌孔、斜孔）、導(dǎo)管堵塞問(wèn)題、斷樁問(wèn)題以及浮籠問(wèn)題等。施工人員一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必須在第一時(shí)間找出原因并及時(shí)補(bǔ)救。下面針對(duì)各種問(wèn)題作簡(jiǎn)要分析并提出相應(yīng)的處理措施。

3.1 塌孔問(wèn)題

塌孔問(wèn)題多是由于護(hù)筒底部及周?chē)从谜惩粱靥罨蚝粚?shí)不足，或在松軟砂土層中鉆孔時(shí)進(jìn)尺過(guò)快，泥漿護(hù)壁形成較慢，導(dǎo)致孔壁滲水等原因所致，此時(shí)應(yīng)以粘土夯填護(hù)筒出漿孔處，并重新選擇鉆進(jìn)速度。若遇到較嚴(yán)重的塌孔情況，則應(yīng)將鉆孔全部回填，待其穩(wěn)定后重新鉆孔。

3.2 導(dǎo)管堵塞問(wèn)題

導(dǎo)管堵塞是灌注混凝土過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的一個(gè)問(wèn)題，導(dǎo)致該問(wèn)題的原因是多種多樣的。如果在混凝土灌注初期就發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管存在滲漏水現(xiàn)象，此時(shí)堅(jiān)決不能遷就施工，而應(yīng)該及時(shí)對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行處理，之后重新清孔并灌注混凝土；如果導(dǎo)管堵塞情況發(fā)生在混凝土灌注到3～4m時(shí)，此時(shí)應(yīng)將導(dǎo)管提出并清理掉已經(jīng)灌注的混凝土，然后重新下管重新灌注混凝土，必要時(shí)應(yīng)將鋼筋籠提出，將之前灌注的混凝土清理掉，千萬(wàn)不能強(qiáng)行灌注導(dǎo)致斷柱現(xiàn)象或者影響工程質(zhì)量。

3.3 斷樁問(wèn)題

因混凝土坍落度小、和易性差，或電機(jī)意外停工等情況造成斷樁問(wèn)題時(shí)，可用粗鋼筋在導(dǎo)管內(nèi)沖擊，同時(shí)用錘敲擊導(dǎo)管側(cè)壁，把堵塞的混凝土沖開(kāi)，重新將導(dǎo)管下至混凝土里面，并用抽水機(jī)抽干導(dǎo)管里的水，將導(dǎo)管提升約10mm后，采用高壓泵從導(dǎo)管內(nèi)下送到混凝土里注入水泥漿，再繼續(xù)澆筑。為提高樁基質(zhì)量，還應(yīng)對(duì)所有鉆孔樁樁身（每根提取須≥2試件）混凝土進(jìn)行超聲波檢測(cè)，確保其性能符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，鐵路橋梁的建設(shè)也如火如荼地進(jìn)行，鉆孔灌注樁施工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)越來(lái)越高，為了滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要以及整個(gè)社會(huì)對(duì)交通系統(tǒng)的要求，高速鐵路橋梁的樁基施工技術(shù)必須不斷開(kāi)拓創(chuàng)新，積極學(xué)習(xí)外國(guó)的先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)設(shè)備，提高高速鐵路橋梁樁基建設(shè)的質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)的現(xiàn)代化交通建設(shè)更好更快的發(fā)展，緩解我國(guó)的交通壓力。

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U445

A

2095-2066（2016）05-0194-02

2016-1-20

陳玉杰（1979-），女，助理工程師，本科，主要從事技術(shù)資料工作。