橋梁工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)探討

文 / 山東省單縣湖西路橋建筑有限公司 于雷鵬

引言

基礎(chǔ)施工質(zhì)量對(duì)橋梁工程的總體質(zhì)量有很大影響，保證基礎(chǔ)施工質(zhì)量，才能更好地提升橋梁工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

在橋梁工程基礎(chǔ)施工中，有很多可用的施工技術(shù)，但相比而言，鉆孔灌注樁施工技術(shù)在施工質(zhì)量、施工效率、施工成本、文明施工等方面有很大優(yōu)勢(shì)。但鉆孔灌注樁施工技術(shù)的工序比較多，任何一個(gè)細(xì)節(jié)看著不當(dāng)，都會(huì)影響橋梁工程基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和質(zhì)量。基于此，開(kāi)展橋梁工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)的探討就顯得尤為必要。

工程概述

某橋梁工程，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1.68km，為標(biāo)準(zhǔn)的雙向6車(chē)道橋梁工程，基礎(chǔ)為軟土地基，強(qiáng)度比較差，承載力不足，需要進(jìn)行加固處理，才能滿足橋梁工程建設(shè)要求。為加快施工進(jìn)度，保證質(zhì)量，控制對(duì)周?chē)h(huán)境造成的影響，在規(guī)定的工期內(nèi)高質(zhì)量完成了施工質(zhì)量，值得類(lèi)似工程參考借鑒。

鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

和強(qiáng)夯法、粉噴樁等基礎(chǔ)施工技術(shù)相比，鉆孔灌注樁施工技術(shù)在很多方面都有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，和預(yù)制樁、粉噴樁相比，鉆孔灌注樁建設(shè)孔徑更大，樁身長(zhǎng)度更長(zhǎng)，能夠滿足多種地質(zhì)條件橋梁工程基礎(chǔ)施工的要求。

第二，和其他基礎(chǔ)相比，鉆孔灌注樁施工技術(shù)能夠更好的適用于低洼、地下水位比較高的地質(zhì)環(huán)境中。尤其是不受地下水位的影響，是鉆孔灌注樁施工技術(shù)區(qū)別于其他施工技術(shù)的關(guān)鍵，也是鉆孔灌注樁施工技術(shù)能夠成為建筑、橋梁、水利工程基礎(chǔ)施工主流技術(shù)的主要原因。

第三，鉆孔灌注樁埋入深度非常大，而且和土壤、砂石之間具有很好的摩擦阻力，可有效抵抗凍害形成的基礎(chǔ)變形問(wèn)題，具有良好的抗凍性，即便是在高寒地區(qū)，也可以很好的應(yīng)用。

鉆孔灌注樁施工技術(shù)在橋梁工程基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用要點(diǎn)

施工準(zhǔn)備

雖然鉆孔灌注樁施工技術(shù)在很多方面都有顯著的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)施工的連續(xù)性有很高的要求，必須切實(shí)做好施工準(zhǔn)備工作，主要包括人員準(zhǔn)備、設(shè)備準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備。

測(cè)量放線

在應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)之前，需要嚴(yán)格按照業(yè)主提供的測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行多次復(fù)測(cè)，再以此為基礎(chǔ)，布設(shè)鉆孔灌注樁施工測(cè)量控制導(dǎo)線網(wǎng)。

案例工程規(guī)模比較大，為保證施工質(zhì)量，平面控制網(wǎng)分兩級(jí)布設(shè)，一級(jí)控制網(wǎng)是在業(yè)主提供導(dǎo)地線基礎(chǔ)之上，進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)點(diǎn)加密測(cè)量。二級(jí)控制網(wǎng)是在已經(jīng)布設(shè)好的平面控制網(wǎng)之上，以四等水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量的精度要求，測(cè)量出加密各點(diǎn)高程，作為高程首級(jí)控制網(wǎng)。為方便后期施工，可插入一定數(shù)量穩(wěn)定可靠而且不容易被破壞的水準(zhǔn)點(diǎn)

埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒在鉆孔灌注樁施工中具有非常重要的作用，既能控制鉆頭，也可以避免發(fā)生塌孔問(wèn)題。在案例工程施工中，護(hù)筒由5mm鋼板制作而成，控制護(hù)筒的直徑略大于鉆孔灌注樁的直徑，高出地面1.2～1.5m。

在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)最好采取人工埋設(shè)法，護(hù)筒中心必須和樁位中對(duì)準(zhǔn)，在同一條直線上。人工先開(kāi)挖出一個(gè)比護(hù)筒直徑大10～20cm的圓坑，再放入護(hù)筒，護(hù)筒周?chē)谜惩粱靥?，并進(jìn)行夯實(shí)處理，控制護(hù)筒的傾斜度不超過(guò)1%。

制備泥漿

在鉆孔灌注樁施工中泥漿的作用主要有兩個(gè)，其一是護(hù)壁，其二是懸浮土渣，對(duì)成樁質(zhì)量有很大影響。本工程地質(zhì)條件為軟土地基，泥漿可采用黏性土在泥漿池中制備，通過(guò)專(zhuān)用的泥漿泵，將泥漿泵入到鉆孔中。

在正式鉆進(jìn)施工前，需要制備足夠的泥漿。制備好的泥漿需要進(jìn)行試驗(yàn)，確定泥漿各項(xiàng)性能和指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

鉆孔和清孔

本工程基礎(chǔ)為軟土地基，在鉆孔施工中，采取了沖擊鉆成孔施工技術(shù)，在不同地層鉆進(jìn)的施工參數(shù)需要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。比如：在進(jìn)行地表雜填土施工中，鉆速要控制在40～70轉(zhuǎn)/分之間，泥漿比重控制在1.3～1.35之間；在粘土鉆進(jìn)中，鉆速要控制在48～90轉(zhuǎn)/分之間，泥漿比重不超過(guò)1.2；在淤泥質(zhì)土鉆進(jìn)施工中，鉆速要控制在48～90轉(zhuǎn)/分之間，泥漿比重不超過(guò)1.2；含角礫粘土鉆進(jìn)施工中，鉆速要控制在40～70轉(zhuǎn)/分之間，泥漿比重控制在1.3～1.35之間。

在清孔時(shí)為保證清孔，要分兩次進(jìn)行。第一次清孔需要在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度之后，采用3PN泥漿泵，全泵量往孔內(nèi)注入優(yōu)質(zhì)泥漿，通過(guò)正循環(huán)的方法，將孔內(nèi)的沉渣及時(shí)排出，第一次清孔的標(biāo)準(zhǔn)為：能夠準(zhǔn)確測(cè)量出鉆孔的深度，而且鉆孔內(nèi)部沒(méi)有泥塊懸浮，并控制清孔時(shí)間不少于30分鐘。第二次清孔的主要目的是保證孔底沉渣的厚度在設(shè)計(jì)允許的范圍之內(nèi)。完成鋼筋籠吊裝之后，混凝土灌注之前，需要進(jìn)行二次清孔，案例工程在二次清孔中采取了氣舉排渣法，主要利用氣舉排渣器，實(shí)現(xiàn)液氣混合，再通過(guò)密度差排出孔底沉渣。

制作和安裝鋼筋籠

在鋼筋籠制作中，通過(guò)焊接的方法，將每根鋼筋連接成一個(gè)整體，控制焊縫的寬度不小于0.7倍鋼筋的直徑，厚度不小于0.3倍鋼筋的直徑。鋼筋籠主筋之間要通過(guò)單面焊進(jìn)行焊接，主筋和加強(qiáng)筋之間可通過(guò)點(diǎn)焊的方法進(jìn)行連接。鋼筋籠保護(hù)塊需要每隔4.0m布設(shè)一組，沿著圓周進(jìn)行均勻布置，鋼筋籠保護(hù)層厚度不小于50mm，成型的鋼筋籠平臥堆放在干凈的地面之上，且堆放的厚度不能超過(guò)2層。

本工程鋼筋籠長(zhǎng)度比較大，為降低度孔壁造成的碰撞損壞，采取了兩臺(tái)吊機(jī)聯(lián)合起吊的方法。安裝鋼筋籠時(shí)，需要對(duì)準(zhǔn)孔位中心緩慢下放。遇阻時(shí)可采取正旋轉(zhuǎn)和反旋轉(zhuǎn)，相互結(jié)合的方法緩慢下沉，切不可猛提、猛放。鋼筋籠下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，及使用直徑為14mm的吊筋焊接將其固定在孔口之上。本工程鉆孔深度比較大，一節(jié)鋼筋籠難以滿足施工要求，采取了分節(jié)拼裝的方法，在進(jìn)行兩節(jié)鋼筋籠對(duì)接操作中，需要進(jìn)行兩邊同時(shí)焊接，焊接的接頭需要同截面不能超過(guò)配筋的50%，且間距至少需要錯(cuò)開(kāi)35倍鋼筋直徑，但不能超過(guò)50cm。

混凝土灌注

在案例工程混凝土灌注中，采取了水下混凝土灌注方法，混凝土配制材料為32.5普通硅酸鹽水泥，中砂，粒徑在2～4cm之間的卵石，可飲用的自來(lái)水。配合比通過(guò)多次試驗(yàn)配比進(jìn)行確定，用JZC-350型雙錐反轉(zhuǎn)擊料式混凝土攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，拌和時(shí)間不能小于90s，以保證拌和好的混凝土具有良好的和易性，控制坍落度在18～22cm之間。并且水下混凝土灌注時(shí)，需要混凝土具有良好的保水性和比較小的泌水率。比如：2小時(shí)內(nèi)的泌水量不能超過(guò)混凝土體積的1.5%，控制泌水率小于4%，初凝時(shí)間不早于45分鐘，終凝時(shí)間不超過(guò)12小時(shí)，密度不小于2100kg/m。

本工程注漿管采取了直徑為25cm的導(dǎo)管，單節(jié)導(dǎo)管的長(zhǎng)度為2.5m，底部和混凝土澆筑的導(dǎo)管長(zhǎng)度不小于4m，并配置多根不同長(zhǎng)度的短管，用于導(dǎo)管短接。每節(jié)導(dǎo)管之間的連接必須緊密。為保證首批混凝土灌注的深度能夠超過(guò)0.8m，可照以下公式計(jì)算出首批混凝土的灌注量：

此公式中，V表示首批混凝土灌注量（m）；d表示導(dǎo)管的內(nèi)徑（m）；h1表示鉆孔中混凝土高度到Hc時(shí)導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱和導(dǎo)管外部水壓平衡，導(dǎo)管內(nèi)的混凝高度（m）；其計(jì)算公式如下

其中Hc表示鉆孔中首批混凝土灌注需要混凝土面主孔底高度（m）；ra表示混凝土泥漿的重度（KN/m）；rc表示混凝土中拌合物的重度（KN/m）；Hw表示鉆孔中液面到初灌需要的混凝土距離；D表示鉆孔的直徑（m）。通過(guò)計(jì)算可知，直徑為800mm鉆孔灌注樁，首批混凝土灌量為2.5m，直徑為700mm的鉆孔灌注，首批混凝土的灌注量為2m。

在進(jìn)行混凝土灌注中，混凝土的初灌量必須滿足導(dǎo)管埋入混凝土的深度在1.0m以上，確保灌注樁的成樁質(zhì)量。在具體灌注中，導(dǎo)管埋入混凝土中的深度要始終控制在2～6m之間，并且在導(dǎo)管提升時(shí)嚴(yán)禁脫離混凝土表面，邊灌注，邊提升導(dǎo)管，混凝土灌注量要略高于設(shè)計(jì)高度，以控制浮漿對(duì)鉆孔灌注施工質(zhì)量造成的不良影響。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在橋梁工程基礎(chǔ)施工中，科學(xué)合理地應(yīng)用鉆孔灌注施工技術(shù)，可大幅提升基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、承載力，從而更好地保證橋梁工程的總體質(zhì)量。但鉆孔灌注樁施工技術(shù)的工藝比較多，為保證施工質(zhì)量，最大限度上發(fā)揮出鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，必須結(jié)合工程特點(diǎn)，制定合適的施工方案和工藝，保證各道工序施工質(zhì)量，才能更好提升的橋梁工程基礎(chǔ)施工質(zhì)量。