橋梁施工中大直徑鉆孔樁施工技術(shù)探討

文/陶甜、徐聲進(jìn)

1 前言

當(dāng)前，我國(guó)大直徑鉆孔樁施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于橋梁工程中，其有著非常強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并發(fā)揮著巨大作用。要想確保橋梁具備較長(zhǎng)的運(yùn)行周期，滿足交通運(yùn)行的需要，就要合理應(yīng)用大直徑鉆孔施工技術(shù)，以此降低成本，延長(zhǎng)橋梁使用壽命，從而發(fā)揮出該技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值，避免施工中發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。

2 工程案例

2.1 工程概況

某公路工程項(xiàng)目的總里程為42km，其中所包含的橋梁工程長(zhǎng)度達(dá)1300m，本次工程項(xiàng)目中的鉆孔灌注樁采用的是北錨碇樁基礎(chǔ)形式，樁長(zhǎng)尺寸為26m，數(shù)量16根。

2.2 沿線地形特征

2.2.1 地形、地貌

根式空心管樁基礎(chǔ)采用的是北錨碇結(jié)構(gòu)形式，樁體直徑5m、長(zhǎng)度26m。根據(jù)設(shè)計(jì)方案需要在樁基底部與頂部6m處布置實(shí)心結(jié)構(gòu)；而北錨碇應(yīng)該布置在沖積平原上，錨碇則設(shè)置到水塘內(nèi)。

2.2.2 地質(zhì)情況

河堤填土、耕植土是整個(gè)橋梁的具體覆蓋地區(qū)。北錨碇根式空心樁體結(jié)構(gòu)在施工環(huán)節(jié)，要深入分析施工地點(diǎn)的土質(zhì)條件，依據(jù)淤泥粉土、種植土等進(jìn)行施工。本次工程所處地區(qū)為亞熱帶季風(fēng)氣候，整個(gè)地區(qū)年平均氣溫僅為17℃，一年內(nèi)環(huán)境最高溫度處于7月份，溫度最高可達(dá)29℃。夏季為多雨季節(jié)，從水文資料中可以發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的地下水位處于0.4～3.9m 之間。

3 大直徑鉆孔樁施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 前期準(zhǔn)備工作非常關(guān)鍵，在大直徑鉆孔樁施工前，要以項(xiàng)目的實(shí)際情況為出發(fā)點(diǎn)，全面勘察地質(zhì)，并結(jié)合實(shí)際情況，確定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，確保其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都能夠達(dá)到工程要求；此外，施工人員還要按照工程的施工要求，選擇科學(xué)合理的應(yīng)急預(yù)案，即使發(fā)生突發(fā)事件，也不會(huì)給工程造成嚴(yán)重不利的影響；最后，還需要對(duì)施工人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)和教育，使其具備較高的安全防范意識(shí)，確保工程方案能有效地運(yùn)行下去，全面提升工程質(zhì)量、效率[1]。

3.1.2 嚴(yán)控材料質(zhì)量與樁基質(zhì)量。施工材料是工程的基礎(chǔ)，因此在材料采購(gòu)環(huán)節(jié)，施工單位需要加強(qiáng)材料的質(zhì)量管理和控制，確保工程的各項(xiàng)性能達(dá)標(biāo)；此外，在確定樁位時(shí)，應(yīng)加大管理和控制力度，將偏差控制在合理范圍內(nèi)，保證樁體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)，并嚴(yán)格按照施工工藝和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，組織人員做好施工過(guò)程的記錄，以此保證數(shù)據(jù)達(dá)到完整性、準(zhǔn)確性、真實(shí)性的要求。

3.2 泥漿

3.2.1 泥漿拌制和循環(huán)

大直徑鉆孔樁在施工時(shí)，由于場(chǎng)地空間有限，所以泥漿制備時(shí)要按照工程的具體要求做出必要地調(diào)整。該橋梁工程項(xiàng)目應(yīng)用集中攪拌泥漿的制作方式，可以滿足施工材料的使用需要；此外，工程中電能沉渣池、泥漿管道等都是重要的基礎(chǔ)設(shè)備，對(duì)于工程質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，因此需要嚴(yán)格控制。

3.2.2 泥漿性能指標(biāo)

沖擊鉆孔在施工過(guò)程中，泥漿的主要作用是護(hù)壁，所以在泥漿制作時(shí)要選擇符合要求的土質(zhì)，以此保證泥漿的各項(xiàng)性能達(dá)到規(guī)定要求，提升護(hù)壁效果，避免在施工中造成孔壁出現(xiàn)塌陷等質(zhì)量問(wèn)題。具體的泥漿性能指標(biāo)詳見(jiàn)下表1所示[2]。

表1 泥漿性能指標(biāo)

3.3 鉆孔施工

3.3.1 根據(jù)工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，施工中應(yīng)用KTY400型液壓鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)，具體就是使用2.5m的刮刀來(lái)進(jìn)行初步成孔施工，然后應(yīng)用直徑5m 滾刀完成擴(kuò)孔操作。通常來(lái)說(shuō)，鉆孔應(yīng)該通過(guò)如下方式完成：?jiǎn)苇h(huán)四翼刮刀的形式，對(duì)于砂石、黏土等地質(zhì)條件效果比較好；滾刀鉆頭形式，在泥質(zhì)砂巖鉆進(jìn)方面效果好。鉆進(jìn)時(shí)，如果該地區(qū)屬于膨潤(rùn)土的地質(zhì)條件，則根據(jù)需要增大泥漿比重，以提升鉆進(jìn)效果。本次工程中泥漿密度為1.8t/m3，含砂率要≥4%，膠體率在95%以上。本次項(xiàng)目使用大直徑鉆頭施工，鉆機(jī)中都安裝有ZX-250型號(hào)的泥漿分離器，以此保證泥漿達(dá)到平衡性的要求；同時(shí)還需要使用器具反循環(huán)，鉆具位置上應(yīng)該布置兩個(gè)空氣混合室，并合理增大鉆進(jìn)油壓力，以確保鉆孔工程的效率與質(zhì)量達(dá)標(biāo)[3]。

3.3.2 清孔和成孔檢測(cè)。大直徑鉆孔樁鉆孔結(jié)束后，要立即組織人員開(kāi)始清孔施工，并檢查鉆孔質(zhì)量。在完成第一次清孔后，該項(xiàng)目應(yīng)用的是泥漿循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)置換，并把孔底位置上的泥漿全部抽離，連續(xù)清孔超過(guò)1h 后，要針對(duì)孔洞上、中、下3個(gè)部分測(cè)試泥漿質(zhì)量，保證其質(zhì)量符合工程的需要。在大直徑成孔檢測(cè)過(guò)程中，相關(guān)人員要應(yīng)用DM-84型號(hào)超聲波探測(cè)儀測(cè)定孔深、孔徑、孔傾斜度等參數(shù)，并檢查其是否存在指標(biāo)不合理的情況；在第二次清孔環(huán)節(jié)，需要應(yīng)用氣舉反循環(huán)的方式進(jìn)行有效處理，同時(shí)還需要將風(fēng)壓調(diào)整為≤8bar。

3.4 鋼筋籠施工

該橋梁項(xiàng)目中的鋼筋籠長(zhǎng)度尺寸為30m，重量約36t。從工程實(shí)際操作的情況來(lái)分析，我們需要將鋼筋籠分成3 節(jié)，單節(jié)重量最高達(dá)12t。鋼筋籠加工過(guò)程中，要采用長(zhǎng)線法來(lái)加工制作，另外還需要制作臺(tái)座。在具體操作環(huán)節(jié)，應(yīng)該保證接頭搭接位置達(dá)到要求，能夠?yàn)楹罄m(xù)施工提供基礎(chǔ)條件；在大直徑鋼筋籠施工環(huán)節(jié)，可以選擇使用槽鋼圓環(huán)施工方式，將鋼筋籠長(zhǎng)度為2～3m處布置一道坎，以此確保吊裝時(shí)不出現(xiàn)偏移嚴(yán)重的問(wèn)題；吊裝階段，要使用2臺(tái)設(shè)備同時(shí)完成，然后使用槽鋼圓環(huán)制作成鋼筋加強(qiáng)箍裝置，每個(gè)裝置之間間隔2～3m，通過(guò)履帶吊車逐漸將鋼筋籠吊起，并且合理布置樁位，然后按照要求進(jìn)行安裝[4]。

3.5 混凝土灌注

3.5.1 導(dǎo)管安裝

鋼筋籠下放到規(guī)定位置后，要直接放入導(dǎo)管中。安裝完成后，需測(cè)試其抗拉性能與水密性，同時(shí)還需要檢查導(dǎo)管是否達(dá)到了通暢性的要求。導(dǎo)管的下放施工應(yīng)逐段進(jìn)行，以確保其與孔底位置相隔40cm，避免導(dǎo)管尺寸過(guò)長(zhǎng)的情況。

3.5.2 二次清孔

導(dǎo)管安裝結(jié)束且質(zhì)量檢查全部合格后，施工人員需要使用測(cè)繩檢查孔底沉渣厚度；灌注施工開(kāi)始前，需要將孔底沉渣徹底清除，保證其厚度不能超過(guò)5cm。如果不能達(dá)到技術(shù)要求，則需要實(shí)施二次清孔處理，直至達(dá)到工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求為止。清孔施工結(jié)束后，需安排監(jiān)理工程師對(duì)其進(jìn)行全面檢查，全部達(dá)到規(guī)定要求后才能將清孔設(shè)備移走，并在準(zhǔn)備充足后開(kāi)始灌注施工。

3.5.3 澆筑水下混凝土

樁基混凝土澆筑階段，應(yīng)用C30 水泥制作混凝土，并在澆筑施工前檢測(cè)塌落度，保證其不超過(guò)20cm，且緩凝時(shí)間不能超過(guò)600min。與此同時(shí)，導(dǎo)管安裝前應(yīng)該檢查其密封性，確保導(dǎo)管和孔底保持至少80cm的間距，然后在導(dǎo)管上部安裝8m3的漏斗，再應(yīng)用吊車將8m3的混凝土封灌固定處理[5]。上述工序結(jié)束后，就能夠保證澆筑連續(xù)進(jìn)行，實(shí)施水下澆筑施工。另外，還要嚴(yán)格控制澆筑施工的壓力，確保其在技術(shù)要求范圍內(nèi)，澆筑結(jié)束后，應(yīng)用振搗棒進(jìn)行攪拌處理，以達(dá)到樁基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與完整性。除此之外，在澆筑施工環(huán)節(jié)還需要保證混凝土澆筑與樁身的間隔距離為5m，控制漏斗口與混凝土面距離≥5m，以更好地保證樁頭混凝土質(zhì)量達(dá)到要求，滿足大直徑鉆孔樁施工的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

大直徑鉆孔樁施工技術(shù)是當(dāng)前公路橋梁中的關(guān)鍵性技術(shù)，其對(duì)于提高工程經(jīng)濟(jì)效益、滿足交通運(yùn)輸需要起到了積極的促進(jìn)作用，并且被大量應(yīng)用到實(shí)踐中。在具體操作的過(guò)程中，施工人員需要全面深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)勘察，嚴(yán)格控制材料、設(shè)備，提升人們的安全防范意識(shí)，切實(shí)提高橋梁工程的基礎(chǔ)穩(wěn)定性，充分發(fā)揮出大直徑鉆孔樁施工技術(shù)的效果，最終提升橋梁工程的質(zhì)量和效率，促進(jìn)我國(guó)公路橋梁事業(yè)的發(fā)展。