高速鐵路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制要點(diǎn)分析

孫偉

（中鐵二十二局集團(tuán)第二工程有限公司）

1 工程概況

牡丹江至佳木斯鐵路站前工程MJZQSG-9 標(biāo)段，起訖里程DK356+139.53～ZXK579+732.198，全長(zhǎng)37.56km。沿線施工中新建雙線橋梁11 座，總長(zhǎng)10.47km；新建單線橋梁2 座，總長(zhǎng)2.241km。以跨佳富鐵路1 號(hào)特大橋樁基為背景，分析該橋梁鉆孔灌注樁（反循環(huán)鉆機(jī)成孔）的施工技術(shù)以及關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制要點(diǎn)。

2 施工準(zhǔn)備

⑴現(xiàn)場(chǎng)清理。由裝載機(jī)全面清理施工范圍內(nèi)的樹(shù)根、雜草等各類雜物，使現(xiàn)場(chǎng)維持潔凈的狀態(tài)；待平整度滿足要求后，安排鉆機(jī)就位，檢測(cè)設(shè)備的姿態(tài)，糾正偏差，并用適量的枕木調(diào)整。本工程地表為黏性黑土，為保證鉆機(jī)穩(wěn)固，采用山皮石填筑4m×6m 施工平臺(tái)。

⑵以設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)，利用GPS 儀器測(cè)放樁位，作為后續(xù)施工的參照基準(zhǔn)，同時(shí)樁點(diǎn)引出十字護(hù)樁。

3 鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析

3.1 護(hù)筒的埋設(shè)

本工程采用鋼護(hù)筒，原材料選用厚度為1.0cm 的鋼板，直徑大于樁徑30cm，考慮東北地區(qū)春季凍土融化和雨季基礎(chǔ)軟化，加長(zhǎng)護(hù)筒長(zhǎng)度，按2.5m 設(shè)置。利用挖埋下沉的方法將鋼護(hù)筒安裝至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，護(hù)筒周圍夯填密實(shí)，護(hù)筒頂端超出地面部分30cm，樁體傾斜度偏差控制≤1%。護(hù)筒埋設(shè)無(wú)誤后，則用十字護(hù)樁拉出十字線，復(fù)測(cè)護(hù)筒中心（所用裝置為鉛錘），對(duì)其質(zhì)量情況做出判斷，靈活調(diào)整。

3.2 泥漿的制備

泥漿的制備至關(guān)重要，本工程采用膨潤(rùn)土加燒堿、聚丙烯酰制備，待泥漿制備完成，檢測(cè)泥漿性能指標(biāo)合格后，采用泵送入孔；泥漿制備和鉆孔階段要加強(qiáng)漿液質(zhì)量的檢測(cè)與控制，以便充分發(fā)揮出泥漿的護(hù)壁性能優(yōu)勢(shì)[1]。表1 為泥漿性能檢驗(yàn)指標(biāo)及方法。

表1 泥漿性能檢驗(yàn)指標(biāo)及方法

此外，在兩個(gè)承臺(tái)間開(kāi)挖泥漿池，泥漿池外周用沙袋堆碼成型，并設(shè)置安全防護(hù)欄桿；在樁位處開(kāi)挖溝槽（尺寸按照深度1m、寬度1.3m 加以控制），泥漿在溝槽內(nèi)循環(huán)使用。本工程在泥漿池底部鋪設(shè)塑料油布，防止泥漿中水分過(guò)快滲入地下。

3.3 鉆進(jìn)成孔

3.3.1 鉆機(jī)就位

安裝鉆機(jī)時(shí)要求底部墊平，穩(wěn)定牢固，不得產(chǎn)生位移和沉陷。調(diào)整鉆頭的姿態(tài)，鉆頭與護(hù)筒中心偏差不得＞50mm，再緩慢放入孔內(nèi)，調(diào)節(jié)鉆桿，使其滿足垂直度要求。

本工程大部分樁長(zhǎng)約30m，底層為花崗巖（σ0=300KPa），考慮地質(zhì)情況，采用大功率的FXZ-350車載反循環(huán)鉆機(jī)，如圖1 所示。在成孔過(guò)程中，分階段依次開(kāi)展各項(xiàng)工作。首先，利用鉆頭回轉(zhuǎn)，依靠設(shè)置在鉆頭底部的斗齒切削作用，有效破碎土樣，與此同時(shí)施加適當(dāng)?shù)膲毫?，將破碎的土體融入到泥漿內(nèi)，通過(guò)鉆機(jī)頂部的泥漿泵，將破碎土體抽入泥漿池中，按照此方法循環(huán)施工，直至鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度位置為止。在鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)避免鉆進(jìn)速度過(guò)快造成塌孔[2]。

圖1 反循環(huán)鉆機(jī)接長(zhǎng)導(dǎo)管

鉆孔期間密切關(guān)注土層的特性，遇土層性質(zhì)變化時(shí)，及時(shí)在泥漿泵出漿口處撈取渣樣，如圖2 所示，做好標(biāo)記，檢測(cè)后確定巖土體的實(shí)際特性，完整記錄數(shù)據(jù)，并將其與地質(zhì)剖面圖做對(duì)比分析，判斷兩者是否具有一致性。

圖2 渣樣存入渣樣盒

隨鉆孔施工進(jìn)程的推進(jìn)，待其距離設(shè)計(jì)標(biāo)高約1m時(shí)，加強(qiáng)對(duì)鉆進(jìn)速度和實(shí)際深度的檢測(cè)與控制，可適度減小鉆進(jìn)速度，提高鉆進(jìn)作業(yè)的精細(xì)化水平，避免超鉆。待鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置后，對(duì)鉆孔質(zhì)量做詳細(xì)的檢查，包含孔位、孔徑、孔深等，先自檢再由監(jiān)理方加強(qiáng)檢驗(yàn)，確保無(wú)誤。

3.3.2 清孔

經(jīng)檢查后，若鉆孔質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，則利用抽漿換漿法清孔。鉆頭適當(dāng)向上提起，距孔底10～15cm 時(shí)停止，以慢速的狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭，反循環(huán)以便向孔外排出鉆渣，期間及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)充漿液，目的在于調(diào)控孔內(nèi)水位，使其始終高出地下水水面1.5～2.0m，用于維持鉆孔的穩(wěn)定性，以防塌孔。清孔期間及時(shí)檢測(cè)出漿口的泥漿，若其比重≤1.1%，黏度17～20s，膠體率＜95%且含砂率＜2%，則可以結(jié)束清孔作業(yè)。按前述方法清孔后，檢測(cè)孔內(nèi)沉渣厚度。實(shí)測(cè)結(jié)果滿足要求后，有序拆除鉆機(jī)鉆桿，準(zhǔn)備下放鋼筋籠[3]。清孔原理圖如圖3 所示。

圖3 清孔原理圖

3.3.3 鉆孔施工各階段的注意事項(xiàng)

在鉆孔施工前先做好準(zhǔn)備工作，例如鉆機(jī)精準(zhǔn)就位、鉆桿姿態(tài)的調(diào)整等，為后續(xù)的正式鉆孔創(chuàng)設(shè)基礎(chǔ)條件。鉆孔施工期間，各員工在自身崗位處參與相應(yīng)工作，未經(jīng)許可不得擅自離崗，當(dāng)班結(jié)束后，對(duì)孔口處采取遮蓋措施，起到防護(hù)的作用，避免外部雜物進(jìn)入孔內(nèi)而加大沉渣厚度或是損傷孔壁；鉆進(jìn)期間，操作人員密切關(guān)注設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，控制鉆進(jìn)速度，若有異常隨即暫停鉆進(jìn)，分析原因并采取處理措施。鉆孔施工后，用抽漿換漿法清理沉渣，要求排出的泥漿滿足前述所提的各項(xiàng)指標(biāo)要求，同時(shí)孔內(nèi)沉渣厚度得到有效的控制[4]。

3.4 鋼筋籠的制作與吊裝

3.4.1 鋼筋籠的制作

本工程在鋼筋加工場(chǎng)內(nèi)，采用滾籠焊機(jī)方式制作鋼筋籠，以保證鋼筋籠加工質(zhì)量。主筋采用搭接焊的連接方法，同一垂直斷面杜絕同時(shí)存在2 個(gè)焊接頭?？紤]到吊裝、運(yùn)輸期間鋼筋籠的穩(wěn)定性要求，采取加強(qiáng)措施，即在兩端和中間部位增設(shè)剪刀撐，通過(guò)此類裝置的應(yīng)用提高其剛度。在鋼筋籠的外側(cè)按照每2m 設(shè)4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)配套混凝土圓形墊塊，該部分材料的強(qiáng)度與樁身一致。

3.4.2 鋼筋籠的吊裝

鋼筋籠制作成型后做質(zhì)量檢查，滿足要求則用加長(zhǎng)平板車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)用于吊裝。以吊車為主要作業(yè)裝置，人工輔助調(diào)整。將鋼筋籠吊起后，使其呈豎直的狀態(tài)，若有變形現(xiàn)象則加以調(diào)整，隨后將其緩慢下放至孔內(nèi)。在下放過(guò)程中視實(shí)際進(jìn)度及時(shí)拆除預(yù)先設(shè)置的內(nèi)撐結(jié)構(gòu)，最終將鋼筋籠穩(wěn)定置于指定位置。此后取2 根鋼筋，對(duì)鋼筋籠做接長(zhǎng)處理，使其可穩(wěn)定在護(hù)筒上，檢測(cè)鋼筋籠并調(diào)整位置，使其恰好處于孔位的中心區(qū)域，實(shí)現(xiàn)鋼筋籠的精準(zhǔn)就位。

3.4.3 吊裝注意事項(xiàng)

⑴起吊前加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，即鋼筋籠下方作業(yè)范圍內(nèi)不可出現(xiàn)人員滯留的情況。

⑵在現(xiàn)場(chǎng)安排專員指揮，與吊裝工作人員密切溝通，協(xié)同將鋼筋籠吊裝到位。

⑶鋼筋籠的起吊應(yīng)做到緩慢、平穩(wěn)。鋼筋籠吊裝的時(shí)間較長(zhǎng)，若出現(xiàn)因機(jī)械設(shè)備運(yùn)行異常、操作方法不當(dāng)?shù)仍蚨鴮?dǎo)致鋼筋籠吊裝作業(yè)失控的情況時(shí)，易誘發(fā)質(zhì)量問(wèn)題甚至安全事故。對(duì)此，若出現(xiàn)突發(fā)故障，工作人員需理性應(yīng)對(duì)，及時(shí)做出調(diào)控，將鋼筋籠轉(zhuǎn)移至安全區(qū)域并下落，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，減小對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的干擾，規(guī)避安全事故。

⑷安全防控是鋼筋籠吊裝施工中的重點(diǎn)內(nèi)容，鋼絲繩為吊裝的關(guān)鍵裝置，在選用時(shí)需考慮到其直徑、強(qiáng)度等方面的實(shí)際情況，確保材料的可靠性，并穩(wěn)定連接鋼絲繩以免脫落。

3.4.4 導(dǎo)管的安裝

本工程以內(nèi)徑為300mm 的鋼管為原材料，制作導(dǎo)管。節(jié)段含兩類，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)度3m，適配適量長(zhǎng)度為0.5～1m 不等的輔助節(jié)，以便根據(jù)需求靈活調(diào)整導(dǎo)管的長(zhǎng)度。導(dǎo)管安裝采用法蘭栓接的方法，用密封膠墊處理接頭部位，做水壓試驗(yàn)，全過(guò)程中水壓力穩(wěn)定在0.4～0.6MPa，分析導(dǎo)管的密封性。導(dǎo)管下放遵循緩慢的原則，不可與鋼筋籠發(fā)生碰觸。以H 型鋼為原材料制作混凝土澆筑架，用于支撐懸吊導(dǎo)管。

3.5 混凝土澆筑

⑴根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及施工部位靈活控制混凝土強(qiáng)度等級(jí)。跨佳富鐵路1 號(hào)特大橋0#牡方臺(tái)～2#墩為C40混凝土，34#～62#墩為C35 混凝土，其他墩號(hào)均為C30混凝土。在施工過(guò)程中，考慮溫度影響，3 月份施工用混凝土較設(shè)計(jì)提高一個(gè)標(biāo)號(hào)。拌和、澆筑期間加強(qiáng)混凝土質(zhì)量檢測(cè)，塌落度控制在180～220mm，出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象嚴(yán)禁灌注。

⑵澆筑施工環(huán)節(jié)，控制首批封底混凝土數(shù)量?；炷料侣鋾r(shí)有一定的沖擊能量，能把泥漿從導(dǎo)管中排出，并能把導(dǎo)管下口埋入混凝土≥1m 深。足夠的沖擊能量能夠把樁底沉渣盡可能地沖開(kāi)，以控制樁底沉渣，減少工后沉降。而后放慢澆筑速度，防止速度過(guò)快而造成鋼筋籠上浮。導(dǎo)管最后拔出時(shí)要慢慢拔出，防止樁頭造成混漿。樁頂標(biāo)高超灌，控制在1～1.5m，考慮地層、氣溫等影響，本工程部分樁頂超灌1.8～2.0m。

⑶混凝土澆筑遵循連續(xù)性原則，以保證樁體的完整性，施工現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)人員及時(shí)與拌和站人員取得溝通，生產(chǎn)適量混凝土，使混凝土供應(yīng)具有及時(shí)性。

4 結(jié)束語(yǔ)

鉆孔灌注樁應(yīng)用效果較佳，但對(duì)施工技術(shù)有較高的要求，合理應(yīng)用施工技術(shù)并加強(qiáng)對(duì)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制至關(guān)重要。