市政橋梁工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

趙佳康

（秦皇島市政建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 秦皇島 066000）

0 引言

隨著鉆孔灌注樁基礎(chǔ)技術(shù)在市政技術(shù)中的不斷應(yīng)用，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)技術(shù)的施工技術(shù)日趨成熟。在具體的施工過程中，建筑資源的利用也較高，施工速度比其他技術(shù)快。對于技術(shù)含量大、規(guī)模大的城市橋梁，有利于快速、有序地完成工程，使橋梁基礎(chǔ)更加穩(wěn)定[1]。建設(shè)一個項(xiàng)目的成本在一定程度上降低了。與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，在相同的投資條件下，鉆孔技術(shù)可以延長工程工期，提高工程質(zhì)量。

在市政橋梁施工中，應(yīng)用鉆孔灌注樁技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)與其他施工環(huán)節(jié)的無縫對接，大大提高了施工工程的整體承載力。此外，在基礎(chǔ)土層連接處設(shè)置鉆孔灌注樁，還能夠有效地實(shí)現(xiàn)土層與上部橋梁之前的銜接，能夠?yàn)樯喜繕蛄禾峁┝己玫牡鼗休d力，從而進(jìn)一步加強(qiáng)上部橋梁的安全性能，提高其抗拉強(qiáng)度。

1 市政工程采用鉆孔灌注樁技術(shù)進(jìn)行施工

1.1 施工準(zhǔn)備與定位

首先，要保證根據(jù)地的環(huán)境清潔有序，清除根據(jù)地的泥沙垃圾，保持地面平整。在施工開始前，必須仔細(xì)閱讀有關(guān)資料，如建筑行業(yè)水文地質(zhì)條件、地下管線布置等，用人工程序確定地下管線的位置信息，確保鉆孔深度大于3 m，并保證施工安全，采用鉆孔法測量3 m以下的深度，用全站儀等工具確定桿位，用鋼絲繩檢查桿位縱橫坐標(biāo)，保證鉆孔位置與設(shè)計(jì)桿位偏差大于50 mm。進(jìn)行騎馬樁位置定位和進(jìn)行日常維護(hù)施工效果更佳。

1.2 鉆孔護(hù)筒埋設(shè)

在護(hù)筒埋設(shè)的過程中，可以采用人工輔助小型挖掘機(jī)的作業(yè)形式進(jìn)行施工[2]。需要注意的是，所挖出的圓坑深度必須大于護(hù)筒深度的0.3 m～0.5 m，在圓坑直徑方面，也應(yīng)該超過護(hù)筒直徑的0.4 m～1.0 m。在筒坑挖掘完畢后，需要在坑底填充泥漿并夯實(shí)，同時(shí)還應(yīng)該在坑底鉆孔的位置進(jìn)行標(biāo)記，然后將護(hù)筒放到挖好的坑底，然后再用十字線加線墜標(biāo)出護(hù)筒的位置，為了保證護(hù)筒中心與坑底中心點(diǎn)相一致，需要不斷地對護(hù)筒放置位置進(jìn)行微調(diào)[3]。

1.3 泥漿制作

預(yù)拌砂漿的泥漿量應(yīng)該事先進(jìn)行檢測，合理選擇，以保證泥漿量是樁混凝土用量的2倍，同時(shí)應(yīng)考慮根據(jù)不同地層調(diào)整泥漿比重。

1.4 沖擊鉆進(jìn)成孔

1.4.1 靠近護(hù)筒鉆孔

在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，應(yīng)該將密度為1.4～1.5的泥漿填充到護(hù)筒內(nèi)，同時(shí)要注意進(jìn)尺。在護(hù)筒刃腳鉆孔時(shí)，需要采用短沖程鉆孔的方法，為刃腳處的堅(jiān)固提供保障。當(dāng)鉆孔深度超過一定的高度范圍后，就可以按照正常沖程根據(jù)土壤條件進(jìn)行作業(yè)。

1.4.2 砂巖層的鉆孔

泥質(zhì)砂巖層的鉆探應(yīng)該采用低壓錘沖擊。應(yīng)該考慮側(cè)刃的高沖擊力。沖擊波高度應(yīng)盡量增大，在不影響設(shè)備能力的情況下，盡量用相對密度為1.1～1.2的泥漿填孔。每推進(jìn)2 m，就需要采集鉆孔鉆渣，確定土壤類型，保證數(shù)據(jù)記錄要準(zhǔn)確，及時(shí)清理鉆孔，更換泥漿，更換正常的錐體作業(yè)。

1.5 驗(yàn)孔與清孔

在探測鉆孔時(shí)，首先在螺栓孔的頂部綁上測井繩，然后用鋼絲慢慢固定螺栓鉆孔裝置。錨鉆到井底后，用米尺量出樁心與鋼絲之間的距離，并記錄下測井繩讀數(shù)。利用繩索測定樁基的標(biāo)高。保證鉆進(jìn)中心平面位置在50 mm以內(nèi)，傾斜角度大于1%，設(shè)計(jì)樁孔徑大于50 mm且不小于50 mm的設(shè)計(jì)樁深。

采用平均轉(zhuǎn)速，將污泥比重控制在1.03～1.10，滿足膠體率大于98%以上的條件，一般換漿后取3%～5%的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，以確定試樣在試樣區(qū)域中的黏度是否小于2%，含砂量是否小于2%。

1.6 鋼筋籠制作及下放

對鋼筋籠的制作，應(yīng)參照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行制作。對于接合部位需要錯開的，還應(yīng)注意同一縫線區(qū)內(nèi)評定斷面總斷面的不得超過1/2。

鋼筋籠吊放步驟有以下7點(diǎn)：1） 應(yīng)根據(jù)孔頂標(biāo)高在鋼筋籠的頂部設(shè)置吊筋。2） 在起吊時(shí)，要在直徑的方向上拴牢吊點(diǎn)，為了避免鋼筋籠發(fā)生形變，吊起后需要使鋼筋籠保持平直狀態(tài)。3） 在鋼筋籠吊裝時(shí)，對孔要輕放、慢放。如果遇到阻礙，則隨起隨落，正反旋而下。4） 不高起猛落，用力下墜，以免碰到孔壁造成塌孔。5） 下料時(shí)，對孔內(nèi)水位情況進(jìn)行時(shí)刻監(jiān)測，如有異常，立即停止施工，檢查是否存在塌孔問題。6） 將混凝土墊塊綁扎在鋼筋籠骨架外側(cè)，墊塊應(yīng)該布置均勻，一般設(shè)置8處，墊塊之間的間隔2 m，以此來對混凝土保護(hù)層厚度進(jìn)行控制。7） 鋼筋籠下降到標(biāo)高之后，應(yīng)該檢查其是否為中心偏斜。

1.7 安裝導(dǎo)管

在安裝管道時(shí)，要確保管道內(nèi)部平滑，一致的內(nèi)徑和固定的接口。并且在使用前要進(jìn)行測試，例如試拼或連接拉力等，并給它編號。裝配完畢后應(yīng)注意，偏差不得超過0.5%，且不得﹥10 cm。

1.8 灌注混凝土

1.8.1 首批封底混凝土

在第一遍混凝土灌注中，需要根據(jù)護(hù)筒埋深（≥1.0 m）和導(dǎo)管底部填充時(shí)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定混凝土灌注數(shù)量，具體可以通過式（1）進(jìn)行計(jì)算。

式中：V為首批混凝土灌注所需數(shù)量，m3；D為樁孔直徑，m；H為樁孔底至導(dǎo)管底端間距，0.4 m；H2為導(dǎo)管初次埋置深度，m；d為導(dǎo)管內(nèi)徑，m；h為當(dāng)樁孔內(nèi)的混凝土達(dá)到埋深H2時(shí)管內(nèi)混凝土柱的要求高度，m，由管外壓力來平衡。

在該基礎(chǔ)上，對鉆孔底部沉降層的地層厚度進(jìn)行了再測量。如果厚度符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該立即灌注混凝土。

1.8.2 水下混凝土澆灌

水底澆注混凝土?xí)r，鋼網(wǎng)應(yīng)放在混凝土儲液罐內(nèi)，防止管路堵塞。在第一次灌裝時(shí)，將漏斗填滿，然后澆注材料，保證第一次灌裝完成。在澆注時(shí)要避免鉆底混凝土脫落，確保灌裝結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)要時(shí)刻注意管路中混凝土的起落情況及管路內(nèi)水位的變化，及時(shí)安裝，以更好的拆除和提升管路。

1.9 泥漿處理與樁基檢測

鉆孔樁施工過程中會有大量的泥漿產(chǎn)生，為了保持施工區(qū)域環(huán)境整潔，必須通過污泥分離器處理后，將其運(yùn)至專用儲存場貯存。

2 鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制

質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

3 工程概況

該工程的總長為44.65 km，填方32.87萬m3，路基挖路4.21萬m3，共有2座大橋、1座小橋、涵洞3道，長、中、短隧1座。其中，橋梁上部為預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，樁身為單柱式、雙柱式樁身及鉆孔灌注樁（134根）等，樁身結(jié)構(gòu)為“U”形擴(kuò)寬肋式樁身和肋式樁身。項(xiàng)目于2015年5月開工，2019年1月正式竣工。

3.1 施工前準(zhǔn)備

為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工提供更多的方便，施工單位在施工之前，應(yīng)該對施工區(qū)域的環(huán)境、地形、水文以及氣候等進(jìn)行徹底勘察，然后根據(jù)勘察結(jié)果判斷施工方案和圖紙是否有缺陷，在方便后期施工的同時(shí)，對施工圖紙和方案的可行性進(jìn)行驗(yàn)證分析。嚴(yán)格按照施工要求對現(xiàn)場垃圾、雜草、碎石塊等進(jìn)行全面清理。如果有軟土路基，就需要進(jìn)行加固處理，可以采用強(qiáng)夯技術(shù)進(jìn)行加固；對施工過程中所用設(shè)備和材料進(jìn)行檢查，確保二者符合施工要求，減少后期施工因設(shè)備或材料停頓或質(zhì)量下降的可能性；根據(jù)施工圖紙和方案，明確各樁位的具體位置，做好檢查工作，避免放樣錯誤；采用全站儀輔助鉆機(jī)定位，定位后要用水平尺和定位錘來檢查，從而保證后期施工順利進(jìn)行，如圖1所示。

3.2 護(hù)筒制作和埋設(shè)

護(hù)筒埋設(shè)具有確定樁位的作用，一般情況下，護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)大于樁直徑，二者之間相差20 cm左右，將護(hù)筒高度控制在3 m左右，如果樁所在位置地質(zhì)條件較差，可以適當(dāng)增加護(hù)筒高度；為了方便泥漿循環(huán)，在護(hù)筒頂部，需要設(shè)置高35 cm，寬18 cm的出漿口，在護(hù)筒埋設(shè)上，其埋設(shè)方式以挖孔模式為主。在孔深達(dá)到規(guī)定要求后置入護(hù)筒，將講護(hù)筒上部位置與地下水位的間距控制在1.6 m左右，用黏土填塞護(hù)筒壁與基坑之間的空隙，然后檢查樁位，樁位偏差應(yīng)該＜4 cm，傾斜度為0～1.2%，當(dāng)護(hù)筒埋設(shè)位置在水中時(shí)，需要使用專業(yè)的機(jī)械設(shè)備將其置入河床，以此來減少在后期鉆孔施工中護(hù)筒漏漿或塌陷問題的產(chǎn)生概率。

3.3 鉆孔施工

在施工之前，要檢查鉆機(jī)是否平滑，各部分是否完好，運(yùn)轉(zhuǎn)位置是否靈活，潤滑油是否充足，確保鉆機(jī)不會發(fā)生塌方和移位。在鉆孔前檢查無誤。具體鉆孔作業(yè)中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：控制沖擊錘鋼絲繩與護(hù)筒中間線位置的偏差為0 cm～4.5 cm；沖孔時(shí)，在鉆孔時(shí)，需要每鉆2 m的深度就對鉆機(jī)垂直度進(jìn)行一次測量，以此保證鉆孔過程中的垂直程度，避免過大誤差出現(xiàn)，為了便于連續(xù)鉆孔，需要在鉆進(jìn)過程中做好相關(guān)記錄，同時(shí)要定時(shí)檢測鉆孔泥漿的性能，如有不符合規(guī)定的現(xiàn)象，應(yīng)立即更換；保證護(hù)筒底口位置低于水頭，2個護(hù)筒之間的距離應(yīng)在50 cm左右。

圖1 鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工流程圖

3.4 成孔和清孔

成孔后，就可以進(jìn)行清孔作業(yè)，用34 cm～45 cm的小沖程攪動孔底沉渣。攪拌沉渣后進(jìn)行第一次清孔，完成時(shí)需要提升鉆機(jī)錘頭高度，并將其與孔底間距控制在8 cm～16 cm。該工藝要求泥漿始終處于正循環(huán)狀態(tài)，然后壓入純度較高的泥漿，取代孔洞內(nèi)的泥漿；在澆注混凝土之前，還要對孔洞內(nèi)的泥漿進(jìn)行二次清理，使其泥漿比重為1.00～1.18，含砂率小于1.72%，如圖2所示。

圖2 循環(huán)排渣示意圖

3.5 鋼筋籠放置

安裝鋼筋籠前，必須嚴(yán)格地檢查鋼筋籠的質(zhì)量、性能等，如有問題，請用吊車吊到指定位置。鋼筋籠安裝完畢后立即置入孔洞中，應(yīng)檢查其安裝位置、水平度和垂直度等，確保鋼筋籠底面高程偏差小于50 mm。在達(dá)到規(guī)范要求后，用2 m左右的加強(qiáng)箍對鋼筋籠進(jìn)行加固處理；此外，還需要合理地設(shè)置防浮管，以減少后期灌注施工時(shí)鋼筋籠出現(xiàn)上浮的可能性。

4 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合實(shí)際情況，嚴(yán)格管理和控制各施工環(huán)節(jié)，不斷創(chuàng)新和優(yōu)化市政工程基礎(chǔ)工程的施工工藝，是今后市政工程建設(shè)和發(fā)展的必然趨勢。所以對于市政工程關(guān)鍵領(lǐng)域的鉆孔灌注樁施工技術(shù)，相關(guān)部門需要更加重視投資，不斷優(yōu)化投資結(jié)構(gòu)，從而保證市政工程基礎(chǔ)工程實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展。