道路橋梁工程灌注樁施工技術(shù)要點研究

覃文武

(廣西壯族自治區(qū)航務(wù)工程處，廣西 南寧 530021)

0 引言

灌注樁施工技術(shù)具有施工難度較小、施工工程周期較短及成本投入較低等優(yōu)勢，在道路橋梁的施工中被廣泛運用。在施工技術(shù)開展的整個周期中，需要采用鉆孔方式實施灌注樁施工，以便保證道路橋梁工程建設(shè)的順利完成。本文結(jié)合實踐經(jīng)驗對道路橋梁灌注樁施工的技術(shù)要點進行分析。

1 道路橋梁灌注樁施工技術(shù)概述

灌注樁施工技術(shù)工藝成熟被廣泛認可，在工程建設(shè)中占據(jù)著重要的地位。該技術(shù)不受灌注樁孔深的限制，且對于非常復(fù)雜的地勢同樣適用。目前，灌注樁施工技術(shù)主要可以分為四種：(1)人工挖孔施工技術(shù)，主要由人工開展施工，這對于淤泥地區(qū)是顯然不適用的，需要進行規(guī)避；(2)回旋鉆施工技術(shù)，該技術(shù)成孔的質(zhì)量一般比較好，固定結(jié)實，且不容易受外部環(huán)境破壞，但是其技術(shù)在復(fù)雜地形條件下不能適用；(3)旋挖鉆孔技術(shù)，此技術(shù)成孔速度快，施工效率一般是比較高的。但該項技術(shù)在實施前需要投入大量成本對地形進行探測了解及分析，成本較高；(4)沖擊鉆施工，對于各種地形都是比較適用，成孔的旋轉(zhuǎn)速度一般比較快，但是在成孔過程中會出現(xiàn)大量的泥漿，降低施工的效率。

1.2 灌注樁施工技術(shù)的重要性

道路橋梁灌注樁技術(shù)伴隨著國家的發(fā)展也在不斷地進步，工程技術(shù)人員在歷經(jīng)實踐過程中不斷總結(jié)和探索，成熟的灌注樁施工工藝可以有效降低施工成本，提高施工質(zhì)量。灌注樁技術(shù)大大推動了社會的進步與發(fā)展，在現(xiàn)階段道路橋梁工程項目建設(shè)過程中具有舉足輕重的作用。

2 道路橋梁灌注樁施工技術(shù)的要點分析

本文以某高速公路某大橋樁基施工對道路橋梁灌注樁施工技術(shù)的要點進行分析，并提出了施工過程所需要注意的事項。

2.1 項目概況

本橋左線橋梁中心樁號K79+876，橋跨為4×25 m PC連續(xù)T梁，橋梁全長107.5 m，平面位于R=4 200的圓曲線路段上，縱斷面位于-1.5%下坡段上；右線橋梁中心樁號K79+838.5，橋跨為7×25 m PC連續(xù)T梁，橋梁全長182.5 m，平面位于R=4 200的圓曲線路段上，縱斷面位于-1.5%下坡段上。上部構(gòu)造主梁直梁設(shè)置，橋面縱橫坡通過蓋梁、臺帽橫坡及橋面鋪裝的厚度共同調(diào)整。橋墩采用柱式墩，基礎(chǔ)采用灌注樁基礎(chǔ)。橋臺采用U型臺、柱式臺。基礎(chǔ)采用灌柱樁基礎(chǔ)兩橋臺處設(shè)置D-80伸縮縫，分聯(lián)墩處設(shè)置D-160伸縮縫，左幅終點臺、右幅起點臺處設(shè)置L=8 m搭板，左幅起點臺、右幅終點臺處設(shè)置L=5 m搭板。

本橋上跨村道改造路，村道兩側(cè)均設(shè)置防撞護欄，并在對應(yīng)的橋跨設(shè)置集中排水。本橋位處構(gòu)造剝蝕丘陵溝谷地貌區(qū)，區(qū)內(nèi)丘頂標高約390～410 m，丘頂平緩，丘脊多呈尖棱狀，丘陵間凹溝呈枝丫狀發(fā)育。擬建橋位跨越一小型河溝，河溝寬2～4 m，水深0.2～0.5 m，兩側(cè)橋臺坡度約25°～35°，坡面多被開墾為階梯狀，為蜜柚種植區(qū)。橋址區(qū)處構(gòu)造剝蝕丘陵斜坡地貌區(qū)，橋址區(qū)未發(fā)現(xiàn)新近構(gòu)造活動跡象，區(qū)域穩(wěn)定性好。橋址區(qū)無各種不良地質(zhì)現(xiàn)象，場地穩(wěn)定性良好，適宜公路橋梁工程建設(shè)。

橋址區(qū)環(huán)境類型為Ⅱ類。地下水主要包括賦存于巖層風(fēng)化帶中的裂隙水。主要接受大氣降水補給，受裂隙開啟性及充填物等因素制約，滲透性較差，水量貧乏。橋址區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對混凝土中的鋼筋也具有微腐蝕性。

2.2 前期準備工作

各項工序在施工前都應(yīng)當(dāng)做好各項準備，才可以保證施工的效率、質(zhì)量，保證施工人員的安全。施工企業(yè)在施工之前對將要施工的地形進行全面的勘查，相關(guān)人員需要根據(jù)現(xiàn)場的地形作出詳細的地形分析報告。對于管道水電及勘查報告等，則應(yīng)按照施工參數(shù)及施工合同的相同規(guī)定，選出合適的施工機械設(shè)備及建設(shè)施工中的各種材料，并做好應(yīng)對風(fēng)險的應(yīng)急方案及各項工作：(1)對鉆孔樁位進行確定，提升鉆孔的準確率及保障施工項目的順利進行；(2)若發(fā)現(xiàn)鉆孔位置處于干旱地區(qū)且施工環(huán)境的地下水位置位于原地面參照物以下1 m，則應(yīng)當(dāng)對地理環(huán)境進行填埋處理，全面更換軟土，將場地整平；(3)若發(fā)現(xiàn)鉆孔地區(qū)位于坡道，則應(yīng)將場地弄平整，挖成平坡，以便為鉆孔做好充分的準備。

進場后對施工中涉及的工程材料進行現(xiàn)場調(diào)查，并結(jié)合工程規(guī)模和施工進場安排確定倉儲數(shù)量，選擇好的供應(yīng)商和生產(chǎn)商，落實好材料管理中“源頭把關(guān)，過程控制”的各個環(huán)節(jié)。建立工程材料管理臺賬，記錄材料的生產(chǎn)廠家、出廠日期、進場日期、數(shù)量、規(guī)格、批號及使用部位。材料驗收合格后，根據(jù)材料的性能和用途合理選擇存放場所，規(guī)范碼放。灌注樁樁基施工材料見表1。

表1 灌注樁樁基施工材料一覽表

根據(jù)地勘鉆孔柱狀圖資料揭示，全線橋址范圍地質(zhì)分布大致為素填土、粉質(zhì)黏土、中砂、全風(fēng)化粉砂巖、強風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化粉砂巖。借鑒以往類似施工經(jīng)驗，采用SR280RC8-SR型旋挖鉆機鉆進成孔方式施工。SR280RC8-SR型旋挖鉆機工作重量72 t、最大鉆孔深度84 m、動力頭扭矩285 kN·m。其性能可靠性高、穩(wěn)定性高、高效率且強入巖，適應(yīng)地質(zhì)復(fù)雜條件施工。樁基鋼筋普遍長度均在30.0 m以上，總重4.5～7.4 t不等。通過比較，為保證吊裝高度和重量，選用QY25K型汽車吊，其起吊高度為39 m，起吊重量為25 t，滿足要求。其它主要機械設(shè)備投入見表2。

表2 擬投入樁基施工設(shè)備一覽表

注：未進場設(shè)備根據(jù)現(xiàn)場施工情況選擇合適時間進場

2.3 施工準備工作

施工前應(yīng)平整鉆機工作平臺，夯填密實。由于采用SR280RC8-SR型旋挖鉆機，其自身重量達到90 t以上，為保證鉆機安置于密實的平臺上，鉆孔前應(yīng)在平臺上鋪設(shè)3 cm厚鋼板，避免發(fā)生不均勻沉降，造成樁孔傾斜。針對大橋有涉水、臨水施工，施工前先要搭設(shè)施工平臺。平臺搭設(shè)應(yīng)先施工圍堰，圍堰采用“U”型鋼板樁圍堰，圍堰內(nèi)側(cè)填充黏土，起到隔水效果。拉伸鋼板樁選用FSP-IV型，選用Z550液壓振動打樁插打，鋼板樁長度選擇9 m，打入深度不低于樁長1/2。為保證施工平臺的整體穩(wěn)定性，在鋼板樁上端頭距離頂部20 cm處架設(shè)一道橫檁，橫檁選材采用雙拼25B工字鋼，同時在施工平臺上下游兩端將圍檁與既有駁岸線內(nèi)側(cè)鋼板樁焊接牢固，以保證整體的穩(wěn)定性。在樁基礎(chǔ)施工的同時，于施工平臺鋪設(shè)3 cm厚鋼板，減少局部壓力對圍堰的沖擊，臨水一側(cè)加設(shè)高1.2 m的鋼管圍欄(見圖1)。

圖1 鉆孔灌注樁施工立面示意圖(單位：m)

圖2 混凝土灌注樁施工工藝流程圖

2.4 施工流程

鉆孔樁施工順序為：測量定位→制作、埋設(shè)護筒→制備泥漿→鉆機就位→鉆進→清孔→檢測→吊裝鋼筋籠→吊裝導(dǎo)管→灌注水下混凝土→開挖基坑、處理樁頭→樁基檢測。具體的施工工藝見圖2，各項工序見表3。

表3 各項工序一覽表

圖3 泥漿池工作區(qū)示意圖

2.5 泥漿準備

在灌注施工的過程中，泥漿是一種非常重要的施工材料，需要切實做好泥漿的各項準備工作。橋梁承載力及施工環(huán)境的不同對泥漿的需求是不同的。相關(guān)專業(yè)人員應(yīng)根據(jù)橋梁的各項參數(shù)及地形所在地區(qū)的氣候天氣進行一個綜合的考量，估量橋梁承載力對泥漿的需求，盡可能符合施工的要求。在泥漿的配置過程中，應(yīng)按照國家標準用料及標準的流程進行攪拌、加水和使用合格的添加劑等。泥漿配置完成后應(yīng)進行泥漿成品的檢驗，成品通過檢測之后才可以正式用于橋梁的建筑中。泥漿配備完成，要進行灌注樁的造漿處理，確保泥漿的指標達到實際灌注樁的需求，確保工程質(zhì)量(見圖3和表4)。

表4 泥漿質(zhì)量指標表

2.6 護筒的埋設(shè)

此項工程主要是為灌注樁施工打下扎實的基礎(chǔ)。在選擇護埋參數(shù)時，一定要保證內(nèi)徑不得小于樁徑，具體數(shù)值要根據(jù)鉆機類型確定。為確保護埋的質(zhì)量及施工的質(zhì)量，護筒埋設(shè)的深度要分旱地或淺水、深水、河床軟土、淤泥層、河卵石層等分別設(shè)置，一定要>150 cm，同時要滿足護筒剛度和強度的要求，多節(jié)護筒連接時接縫處要牢固、不漏水，筒內(nèi)連接處無突出物。不同的地形護筒埋設(shè)的要求是不一樣的，旱地、岸灘、表層土地松軟地區(qū)是各不相同的，對此專業(yè)人員需要根據(jù)地形的需要做好護埋的工作，以便達到護筒四周回填黏土，同時做到分層務(wù)實。吊放鋼筋籠及灌注水下混凝土?xí)r不得撞擊護筒。

2.7 鉆孔

鉆孔是灌注樁施工技術(shù)的關(guān)鍵工序。在鉆孔前，專業(yè)的工程師需要對地質(zhì)層進行各種參數(shù)的分析，以便根據(jù)考量結(jié)果選定合適的鉆頭、鉆進壓力、鉆速及泥漿比重等。鉆孔一旦開始則應(yīng)持續(xù)進行，并時刻保證有相應(yīng)的人員對此進行監(jiān)督，以防出現(xiàn)人為或是自然環(huán)境的意外因素對工程質(zhì)量造成影響。對此，鉆孔工程需要分班進行，時刻保持對鉆孔泥漿與鉆機對位情況的檢測，及時發(fā)現(xiàn)地表層出現(xiàn)意外情況或是其他問題，并得到及時有效的解決。

2.8 清孔

鉆孔結(jié)束，可以利用電子孔斜儀或檢孔器等各種準確合格的儀器對鉆孔進行各項參數(shù)的檢查，在符合相關(guān)要求之后則應(yīng)及時卸下鉆孔機，實施清孔的工作，避免出現(xiàn)重新掃孔的問題。鉆孔過程中需要對地形進行填埋或掃平等處理的工作后再開發(fā)孔洞。在清孔時則需要保證在孔內(nèi)加入新鮮的泥漿或者清水，以便可以保證孔內(nèi)水位達到相關(guān)的要求。

2.9 鋼筋籠的制作及安裝

鋼筋籠的制造需要統(tǒng)一在鋼筋加工場地完成，并且需要對材料進行嚴格的篩選，切實保證制作材料不僅符合國家的規(guī)定，還應(yīng)當(dāng)符合地形的需求。鋼筋籠制作的每一個步驟都應(yīng)按照國家的標準流程執(zhí)行。鋼筋籠制作完成之后在下放的過程中一定要對下放速度進行嚴格控制，不得對孔壁造成損害，否則有可能會造成鋼筋籠的變形，進而縮短道路橋梁的使用壽命，更嚴重的是在投入使用之后會影響人民的生命及財產(chǎn)安全。

2.10 鉆孔灌注樁混凝土灌注

主要應(yīng)做好三個方面的工作：(1)安裝導(dǎo)管。在灌注樁施工的過程中，為保證質(zhì)量的安全一般會選擇有厚實度的螺旋絲扣導(dǎo)管。導(dǎo)管在正式投入使用前需要對導(dǎo)管的性能進行檢測，并注意做好試拼導(dǎo)管的工作；按照鉆孔深度等相關(guān)的參數(shù)確定導(dǎo)管的拼接長度，注意導(dǎo)管下放的安全，同時注意控制導(dǎo)管與孔底之間的距離。(2)灌注水下混凝土。需要在拆管之前對混凝土面的深度進行檢測，以便可以確保導(dǎo)管埋入混凝土面以下約2～6 cm處。澆筑前則是需要確保孔底沉渣厚度符合標準，并且需要將隔水塞放入倒漏斗中，再灌注混凝土，混凝土的量足夠則可連續(xù)進行澆筑工作。(3)破樁頭及樁基的檢測。這項工作主要是利用空壓機配風(fēng)鎬，由外向內(nèi)進行?；炷翝仓细裰筮M行樁基的檢測，測量標準如下：確保護筒堅實可靠，不出現(xiàn)漏水的情況；鋼筋位置固定且結(jié)實；灌注水下混凝土?xí)r則應(yīng)確保導(dǎo)管出料口埋于混凝土2 m以上。

3 灌注樁施工過程的質(zhì)量控制措施

3.1 風(fēng)險控制

道路橋梁在灌注樁施工的過程中必然會面臨各種人為及自然環(huán)境造成的風(fēng)險，在項目施工之前應(yīng)當(dāng)做好強化風(fēng)險的管控工作，將可能出現(xiàn)的風(fēng)險控制至最低，主要是控制灌注風(fēng)險。要應(yīng)對這一風(fēng)險的出現(xiàn)則需對泥漿的質(zhì)量進行嚴格檢查，在泥漿的配置過程中切實做好監(jiān)督檢查工作，泥漿攪拌的時間嚴格按照國家標準執(zhí)行，并且使用合格的添加劑。在灌注的過程中一定確保是專業(yè)的人員進行操作，灌注的速度需要勻速進行，不損害孔壁。現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)按照相關(guān)的施工要求保障自身安全，同時不得做出危害他人的舉措。

3.2 注意事項

道路橋梁灌注樁施工過程中是比較容易出現(xiàn)人身傷害的，施工安全管理人員需要事先對相關(guān)施工人員做好安全培訓(xùn)工作，每個工程環(huán)節(jié)都應(yīng)需要按照規(guī)范的流程進行。在鉆孔的過程中，根據(jù)成孔方式的不同，可以將灌注樁分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、爆擴灌注樁等。灌注過程中都是需要遵循一定的流程規(guī)律實施完成，各個流程之間也是需要緊密地結(jié)合。除上述因素，專業(yè)施工團隊需要不斷加強道路橋梁的安全管理。管理人員需要對施工人員的工作進行大力度的管理，保證各個施工隊伍在項目開展的過程中聽從指揮，人員之間可以做到相互照應(yīng)，避免出現(xiàn)人員傷害的事件。同時，對于施工過程中出現(xiàn)的事故，相關(guān)人員在事后需要對事故進行緊急及系統(tǒng)的應(yīng)急管理，及時安置受傷害的人員，找出發(fā)生事故的原因及可能對施工項目造成的損害，并盡可能將損害降至最低，避免處理不當(dāng)對施工單位造成不良的影響和此類事件的再次發(fā)生。

4 結(jié)語

綜上所述，道路橋梁施工項目是關(guān)乎民生及社會發(fā)展的重大事件，相關(guān)施工技術(shù)人員需要切實做好灌注樁的作業(yè)，確保工程質(zhì)量。筆者通過某高速公路實際案例分析，充分做好灌注樁的準備工作及施工技術(shù)指導(dǎo)的工作，對工程進行有力度的監(jiān)督，以便施工的順利完成。