市政橋梁工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

陳賢濤

（廣東如一建設(shè)科技有限公司）

0 引言

市政橋梁工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，在橋梁工程的建設(shè)中，基礎(chǔ)部分的施工對于工程項(xiàng)目質(zhì)量具有關(guān)鍵影響。在市政橋梁工程基礎(chǔ)施工過程中，鉆孔灌注樁施工技術(shù)屬于一種應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)類型，在其應(yīng)用過程中，需要充分把握其中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)概述

鉆孔灌注樁施工技術(shù)是指在施工過程中，在基坑內(nèi)部通過鉆孔并放置鋼筋籠、澆筑混凝土等方法制樁，增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的施工方式，在路橋工程施工等方面應(yīng)用較為廣泛，其中灌注樁可以根據(jù)成孔方法的區(qū)別分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁以及挖孔灌注樁等類型[1]。此種施工技術(shù)的主要優(yōu)勢在于成本較低、適用性強(qiáng)、抗震性能與承載能力高，能夠適用于多數(shù)橋梁工程的施工。鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)在于保持基坑平整，而對土質(zhì)與氣候條件的要求相對較低，因此可以應(yīng)用于河道、海床位置的橋梁工程。應(yīng)用此技術(shù)前，需要事先對施工現(xiàn)場土質(zhì)條件與周邊環(huán)境等因素作出詳細(xì)考察，同時保證施工現(xiàn)場基層的平整度，確保灌注管樁與基坑保持垂直。并根據(jù)實(shí)際施工要求設(shè)置鉆孔深度。鉆孔灌注樁施工流程如下：

場地準(zhǔn)備→樁位放樣→埋設(shè)護(hù)筒→制備泥漿→鉆架與鉆機(jī)就位→鉆孔→終孔并第一次清孔→安放鋼筋籠并下導(dǎo)管→第二次清孔→混凝土澆筑→成樁

2 現(xiàn)階段市政橋梁工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

市政橋梁工程基礎(chǔ)施工中應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)時，需要對其中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行充分把握，以便提升工程質(zhì)量。根據(jù)不同的施工步驟，主要包含以下技術(shù)要點(diǎn)。

2.1 施工準(zhǔn)備工作

市政橋梁工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工開始前，應(yīng)事先做好前期準(zhǔn)備工作。在前期考察階段應(yīng)充分掌握施工現(xiàn)場工程地質(zhì)與水文地質(zhì)資料，充分了解地下管線布局等信息。對施工過程中所需鋼筋、水泥、砂、碎石、泥漿等材料與機(jī)械設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量檢查。施工開始前，需確保相關(guān)技術(shù)文件與施工方案編制全部完成并通過審核，施工技術(shù)人員及操作人員全部到位，并進(jìn)行技術(shù)交底，還要對工程質(zhì)量、安全、工期與環(huán)保等要求作出充分明確。施工場地準(zhǔn)備過程中，應(yīng)確保施工場地平整，施工場地坡度應(yīng)小于6%，同時要保證樁基所在位置的整潔度，對場地內(nèi)雜物進(jìn)行清理，開展鉆孔樁樁位放樣，可以采用全站儀坐標(biāo)法對樁位坐標(biāo)加以明確，并作出相應(yīng)的標(biāo)記。

2.2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒在鉆孔灌注樁施工過程中的作用主要包括固定樁孔位置、保護(hù)孔口、隔離地面水、防止塌孔與提高孔內(nèi)水壓力等，成孔過程中能夠?qū)︺@頭方向進(jìn)行有效引導(dǎo)。護(hù)筒的制作材料一般包括鋼材與鋼筋混凝土材料兩種，應(yīng)根據(jù)工程具體需求作出合理選擇，通常情況下鋼制護(hù)筒厚度為4mm～8mm，鋼筋混凝土護(hù)筒厚度為8cm～10cm，在護(hù)筒上部應(yīng)設(shè)置1～2 個溢漿孔。護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)確保大于鉆孔樁設(shè)計(jì)直徑200mm 以上，其中在采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆孔時應(yīng)加大200mm～300mm；采用沖擊鉆與沖抓鉆進(jìn)行鉆孔時應(yīng)加大300mm～400mm。護(hù)筒的埋設(shè)過程中，埋設(shè)深度一般在2m～4m，深度的設(shè)置上還應(yīng)充分考慮橋梁設(shè)計(jì)要求以及樁位的水文地質(zhì)條件。為了防止孔口周圍受到水浸導(dǎo)致塌孔，護(hù)筒頂面應(yīng)超過地面0.2m～0.5m，高度上應(yīng)滿足孔內(nèi)泥漿面高度要求。埋設(shè)護(hù)筒時可以采用挖埋、錘擊、振動、加壓等埋設(shè)方法，埋設(shè)過程中應(yīng)避免孔口的開裂與傾斜問題，埋設(shè)結(jié)束后要對孔口周圍進(jìn)行分層填壓夯實(shí)。

2.3 泥漿制備

鉆孔灌注樁施工過程中，采取泥漿護(hù)壁對于提升樁基施工質(zhì)量具有顯著效果。進(jìn)行泥漿制備時，需要對泥漿的組成成分加以準(zhǔn)確控制。泥漿的制備原料主要包括水、粘土與添加劑。其中制備用水的PH 值應(yīng)在7～8 之間，并控制好雜質(zhì)含量。粘土或膨潤土的塑性指數(shù)應(yīng)大于25；粒徑在0.005mm 以內(nèi)；顆粒含量應(yīng)大于總量的50%；相對密度在1.1～1.5 范圍內(nèi)。添加劑可以選擇純堿、丹寧、拷膠液等，能夠起到促進(jìn)顆粒分散、防止凝聚下沉、降低粘度等作用。制備過程中水土比例通常在l：l 左右。泥漿制備完成后應(yīng)做好比重、粘度與含砂量的檢測，確保符合工程要求。粘度上一般地層應(yīng)在16～20s，松散地層為18～28s；新制泥漿含砂率在4%以下[2]。

2.4 鉆孔及清孔施工

2.4.1 鉆孔

在鉆孔施工開始前，應(yīng)事先安裝好鉆架與鉆機(jī)。鉆架確保能夠承受鉆具及其他輔助設(shè)備的重量，并保證鉆孔過程中成孔中心能夠?qū)?zhǔn)樁位中心，同時保持鉆架的穩(wěn)定性，避免施工過程中出現(xiàn)沉降或位移。鉆架安裝就位后，應(yīng)將底座用枕木塞實(shí)，頂部采用纜風(fēng)繩進(jìn)行固定。鉆孔施工技術(shù)可以根據(jù)施工工藝分為沖擊鉆機(jī)鉆孔、全套管沖抓成孔、正循環(huán)鉆孔、反循環(huán)鉆孔、旋挖鉆機(jī)鉆孔等技術(shù)類型。具體施工過程中應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件對成孔方式與所用設(shè)備作出合理選擇。成孔方式與適用土質(zhì)條件如表1 所示。

鉆孔施工過程應(yīng)根據(jù)施工工藝的差別選用不同的質(zhì)量控制方法。例如在應(yīng)用沖擊鉆成孔技術(shù)時，需要采用低錘密擊施工方法，確保保持孔內(nèi)泥漿面穩(wěn)定，并采用必要措施防止發(fā)生擾動孔壁、塌孔、擴(kuò)孔、卡鉆、泥漿流失等事故。每鉆進(jìn)4m～5m 應(yīng)進(jìn)行一次驗(yàn)孔，同時在更換鉆頭前以及容易發(fā)生縮孔位置也應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)孔并記錄。沖孔時如果出現(xiàn)斜孔、梅花孔與塌孔等情況，應(yīng)在處理完成后才能繼續(xù)進(jìn)行施工。而在應(yīng)用正、反循環(huán)鉆孔時，應(yīng)根據(jù)泥漿補(bǔ)給情況控制鉆進(jìn)速度，保持鉆機(jī)穩(wěn)定。在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)保證孔底沉渣厚度符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)未作要求的情況下，端承型樁沉渣厚度應(yīng)在100mm 以內(nèi)；摩擦型樁沉渣厚度應(yīng)在300mm 以內(nèi)。

表1 成孔方式與適用土質(zhì)條件

2.4.2 驗(yàn)孔與清孔

開展驗(yàn)孔工作時，需要事先將測量繩捆綁于栓孔器頂部，并利用鋼絲將栓孔器向井底下方，在栓孔器到達(dá)井底后通過米尺對樁基中心與鋼絲強(qiáng)間距離進(jìn)行測量，而后除以測繩讀數(shù)求出孔斜率[3]。其中，要利用鋼尺對樁基平面位置作出確定，確?？字行钠矫嫖恢貌怀^50mm；傾斜度＜1%同時不超過50cm；孔徑應(yīng)大于設(shè)計(jì)樁徑，孔深超過設(shè)計(jì)深度50mm 以上。在驗(yàn)孔合格后可以采用換漿法進(jìn)行清孔工作，向孔內(nèi)壓入比重為1.03～1.10 的泥漿，對原有泥漿進(jìn)行置換，并保證置換后泥漿粘度在17～20s，膠體率＞98%。置換過程一般需要3～5h，最后應(yīng)對比重進(jìn)行檢測，確保含砂率＜2%。清孔完成后需要立即開展鋼筋籠下放施工。

2.5 鋼筋籠與導(dǎo)管安裝

進(jìn)行鋼筋籠的制作時，需要充分重視鋼筋接頭施工，施工過程應(yīng)確保符合JGJ 107－2016《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。接頭鋼筋截面的面積應(yīng)小于總截面面積1/2，同時在進(jìn)行連接時，混凝土保護(hù)層厚度也應(yīng)確保符合規(guī)定，連接間距不應(yīng)小于鋼筋直徑。鋼筋籠制作完成后，應(yīng)采用兩點(diǎn)吊裝方式進(jìn)行吊裝，其中第一吊點(diǎn)應(yīng)位于骨架下部，第二吊點(diǎn)位于骨架中部。起吊時按照先起吊第一吊點(diǎn)，后起吊第二吊點(diǎn)的順序進(jìn)行。在吊放鋼筋籠入孔時，應(yīng)避免與孔壁發(fā)生碰撞，就位后應(yīng)采取加固措施對鋼筋籠進(jìn)行固定。導(dǎo)管安裝時應(yīng)選用直徑20cm～30cm、節(jié)長2m 的導(dǎo)管，確保導(dǎo)管內(nèi)壁光滑、接口密封性良好。導(dǎo)管軸線偏差應(yīng)在孔深的0.5%以內(nèi)，同時不超過10cm。安裝前應(yīng)對導(dǎo)管性能進(jìn)行測試，確保不存在漏水現(xiàn)象。在鋼筋籠下放結(jié)束后對導(dǎo)管進(jìn)行連接并下放，深度在導(dǎo)管口底部距離孔底0.3cm～0.5m位置。吊放應(yīng)盡可能保證導(dǎo)管垂直，并且位于孔中間位置。

2.6 混凝土施工

混凝土施工主要包括混凝土的配比與灌注兩部分。其中應(yīng)用于灌注樁的水下灌注混凝土應(yīng)選用預(yù)拌混凝土，骨料粒徑應(yīng)在40mm 以內(nèi)，坍落度在180mm～220mm范圍內(nèi)。在進(jìn)行灌注前，應(yīng)事先進(jìn)行二次清孔，對樁底部沉渣進(jìn)行清理。開始灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管底部至孔底距離應(yīng)在300mm～500mm；導(dǎo)管首次埋入混凝土灌注面以下不應(yīng)小于1m，并且導(dǎo)管埋入混凝土深度應(yīng)處于2m～6m范圍內(nèi)。在灌注水下混凝土過程中，需要保證連續(xù)施工，對提拔導(dǎo)管速度進(jìn)行控制，應(yīng)注意避免將導(dǎo)管提出混凝土灌注面以外。樁頂混凝土澆筑完成后應(yīng)高出設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m～1m，確保樁頭浮漿層鑿除后樁基面混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。此外，混凝土澆筑后應(yīng)對溫度進(jìn)行合理控制，在氣溫低于0℃時應(yīng)采取保溫措施，而在氣溫超過30℃時應(yīng)適當(dāng)采取緩凝措施。

3 結(jié)論

市政橋梁工程建設(shè)是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要部分，在其基礎(chǔ)施工過程中，鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有良好的應(yīng)用效果。具體應(yīng)根據(jù)工程的設(shè)計(jì)要求，采用合理的施工技術(shù)，從而最大程度提高工程質(zhì)量。