橋梁灌注樁施工技術(shù)的改進(jìn)探討

王世江 蔣雪峰

摘 要：灌注樁是橋梁工程最重要的受力構(gòu)件之一，鉆孔灌注樁具有成本低、適用廣、技術(shù)成熟及操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，被廣泛用于公路、市政及鐵路橋梁的施工建設(shè)中。鉆孔灌注樁的施工環(huán)境較為隱蔽，工序環(huán)環(huán)相扣，稍有疏忽便可能引起縮徑、斷樁等病害。本文探討了橋梁灌注樁的施工技術(shù)要點(diǎn)，以及質(zhì)量控制策略。

關(guān)鍵詞：橋梁;灌注樁;施工技術(shù);改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.551 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

在橋梁工程的基礎(chǔ)施工中，鉆孔灌注樁是應(yīng)用最為廣泛的一種施工技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、承載力大的特點(diǎn)，而且施工成本低，能夠充分保障施工質(zhì)量，提升橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。當(dāng)然，對(duì)于基礎(chǔ)這種隱蔽工程，很容易因成樁環(huán)節(jié)較多而引發(fā)施工事故。正因如此，才要嚴(yán)格控制鉆孔灌注樁施工流程，充分發(fā)揮這一施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高成樁質(zhì)量。

1 鉆孔灌注樁的施工技術(shù)要點(diǎn)

1.1 護(hù)筒制作及埋設(shè)

護(hù)筒采用鋼板卷制，護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)大于設(shè)計(jì)樁徑不少于20 cm。某橋樁徑設(shè)計(jì)為1.2 m鉆孔樁，使用鋼板（8 mm）

材料制作直徑1.5 m的護(hù)筒，與設(shè)計(jì)樁相比，樁徑超出30 cm。為了讓護(hù)筒的剛度滿足施工要求，護(hù)筒的上下兩端均采取加焊與加勁肋的處理方式。精準(zhǔn)設(shè)置4根護(hù)樁，將護(hù)樁用混凝土固定，要求護(hù)筒的四周與底部緊緊貼在一起，用粘土回填后，充分搗實(shí)。誤差控制：護(hù)筒傾斜度<1%;護(hù)筒和樁位中心<5 cm。護(hù)筒的頂面高出工作平臺(tái)面0.3 m或者水面1～2 m，高于設(shè)計(jì)樁頂高程至少1 m。特殊工況應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，保證護(hù)筒埋置符合要求。護(hù)筒的埋深要求，如表1所示：

1.2 鉆孔

在導(dǎo)向或者鉆頭完全進(jìn)入地層之前，都要用緩慢的速度鉆進(jìn)。鉆頭要保持勻速起落，不可鉆進(jìn)過(guò)猛，或者突然改變速度。如果使用沖擊鉆，則需要應(yīng)用小沖程開(kāi)孔的方式，維持孔壁的垂直與圓順，提高孔壁的堅(jiān)實(shí)度。沖擊鉆鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)采取措施防止坍孔，出渣或停鉆時(shí)，加強(qiáng)泥漿循環(huán)補(bǔ)充漿液，保持水頭壓力。

1.3 鉆孔泥漿配制

泥漿的配合比和配制方法應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)選定，泥漿的相對(duì)密度、黏度、含砂率、膠體率等指標(biāo)應(yīng)與鉆孔方法、土層情況相適應(yīng)?？蓞⒄障卤韴?zhí)行。鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)檢查其指標(biāo)，不符合要求時(shí)及時(shí)調(diào)整配置。同時(shí)，泥漿可以采用泥沙分離器進(jìn)行重復(fù)循環(huán)利用，有效排除鉆渣，提高鉆孔效率。

表2 泥漿性能主要指標(biāo)

1.4 成孔、清孔與鋼筋籠制作、吊裝

鉆孔施工結(jié)束后，使用專(zhuān)業(yè)的測(cè)繩測(cè)量孔的深度，并且驗(yàn)收孔徑，檢查孔底的沉渣厚度以及孔的傾斜度是否符合標(biāo)準(zhǔn)。傾斜度通過(guò)鉆桿測(cè)斜法檢測(cè)，初始測(cè)量點(diǎn)為鉆孔的平臺(tái)頂面，一直測(cè)量到孔底，滿足施工標(biāo)準(zhǔn)再清孔，嚴(yán)格控制孔內(nèi)的水頭壓力，以免清孔過(guò)程中出現(xiàn)塌孔問(wèn)題。應(yīng)用換漿法清孔，泥漿的最大泵量循環(huán)設(shè)置10～20 min、泥漿密度1.05～1.15 g/cm3。停止清孔后，用測(cè)繩測(cè)量孔沉渣。最終各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：①泥漿的相對(duì)密度：1.03～1.10 g/cm3。②泥漿黏度：17～20 Pa·s。③含砂率：<2.0%。④膠體率：>98.0%。

鋼筋籠的制作方法為長(zhǎng)線法，參考設(shè)計(jì)的樁長(zhǎng)來(lái)決定分節(jié)段加工長(zhǎng)度。對(duì)于15 m以下的樁長(zhǎng)可以一次性制作完成，如果樁長(zhǎng)>15 m，則需要分段制作，并且要讓骨架剛度滿足施工要求，錯(cuò)開(kāi)布置主筋的接頭。將墊塊放置在主筋上，讓混凝土保安層的厚度符合要求，墊塊之間的豎向距離控制在2 m以內(nèi)，橫向距離≥4塊墊塊。采用25 t的吊機(jī)安裝鉆孔灌注樁的鋼筋籠，設(shè)置對(duì)稱吊點(diǎn)，妥善固定護(hù)筒。配合吊架，在指定位置安裝好鋼筋籠。鋼筋籠不得直接支撐在孔底，應(yīng)將其吊掛在鋼護(hù)筒上，或設(shè)置專(zhuān)門(mén)的裝置承受鋼筋籠自身重量，并精準(zhǔn)定位，保證鋼筋籠中心與樁位中心基本重合。

1.5 導(dǎo)管安裝

根據(jù)施工要求選擇導(dǎo)管，檢查導(dǎo)管的規(guī)格、質(zhì)量以及拼接構(gòu)造，導(dǎo)管長(zhǎng)度應(yīng)符合澆筑施工的要求，還要對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行試壓和試拼。水密試驗(yàn)壓力不小于孔內(nèi)水壓的1.3倍。所有導(dǎo)管都要標(biāo)號(hào)，以便區(qū)分，導(dǎo)管的性能必須正常，不影響正常使用。緩慢的下放導(dǎo)管，下放過(guò)程中始終保持垂直，下放數(shù)量與長(zhǎng)度均要記錄在案，并且應(yīng)滿足施工要求，一切正常后稍微上提導(dǎo)管，讓導(dǎo)管的底口距離孔底約30 cm，然后安裝導(dǎo)管。需要在監(jiān)理工程師的指導(dǎo)下進(jìn)行二次清孔，以更好的滿足后續(xù)施工。

1.6 灌注施工

橋梁樁基礎(chǔ)的質(zhì)量、性能均與灌注施工質(zhì)量密切相關(guān)，灌注施工應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①根據(jù)橋梁工程混凝土結(jié)構(gòu)的使用要求，確定混凝土的配合比，選擇質(zhì)量良好的原材料，以保證混凝土的和易性、強(qiáng)度符合要求，通過(guò)加入適量的緩凝劑、粉煤灰來(lái)提高混凝土的和易性，保證良好的工作性能，坍落度18～22 cm，擴(kuò)展度控制在450～550 mm。同時(shí)，水下混凝土配制強(qiáng)度應(yīng)比設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高10%～20%，規(guī)定水泥最小用量不得少于300 kg/m3。②控制混凝土的初凝時(shí)間>4 h、要求整根樁混凝土的灌注時(shí)間不得超過(guò)首批混凝土的初凝時(shí)間。③導(dǎo)管的埋深深度為2～6 m，整個(gè)施工過(guò)程必須連續(xù)、無(wú)間斷。第一次混凝土的灌注量應(yīng)維持在導(dǎo)管初次埋進(jìn)混凝土的1 m以上。計(jì)算方法如下：

式中：V—灌注首批混凝土所需數(shù)量（m3）;D—樁孔直徑（m）;H1—樁孔底至導(dǎo)管底端間距（m），一般為0.3～0.4 m;H2—導(dǎo)管初次埋置深度（m）;d—導(dǎo)管內(nèi)徑（m）;h1—樁孔內(nèi)混凝土達(dá)到埋置深度H2時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土平衡導(dǎo)管外（或泥漿）壓力所需的高度（m），即h1=;Hw—樁孔內(nèi)水或泥漿的深度（m）;—樁孔內(nèi)水或泥漿的重度（kN/m3）;—混凝土拌合物的重度（24 kN/m3）。

④在混凝土灌注施工中，需要采取科學(xué)措施來(lái)避免鋼筋骨架的上浮。

嚴(yán)格控制樁頂泥漿的密度，如果密度太大，則會(huì)形成泥團(tuán)，影響樁頂混凝土的密實(shí)度。灌注即將完成后，認(rèn)真檢查混凝土的使用量與樁身的高度，計(jì)算擴(kuò)孔系數(shù)。以設(shè)計(jì)樁頂作為參考依據(jù)，灌注混凝土的高程≥0.5 m，在樁檢之前處理掉超灌的部分，保證混凝土表面足夠密實(shí)，不存在松散層，混凝土的強(qiáng)度滿足等級(jí)要求。

2 灌注樁施工質(zhì)量改進(jìn)措施

2.1 樁孔縮徑的控制

軟塑狀的亞黏土地層中尤其容易發(fā)生樁孔縮徑現(xiàn)象，選擇與鉆孔直徑相匹配的鉆頭。泥漿護(hù)壁施工所用的膨潤(rùn)土，應(yīng)滿足無(wú)分散、黏度強(qiáng)、固相和失水率低的要求。施工工藝為氣舉反循環(huán)鉆孔工藝，使用低壓鉆，保持中速成孔，嚴(yán)格控制進(jìn)尺的深度。參考鉆進(jìn)情況、試樁工藝的孔徑來(lái)合理調(diào)整鉆孔參數(shù)，發(fā)現(xiàn)縮徑現(xiàn)象時(shí)，可以在允許范圍內(nèi)調(diào)整泥漿的性能指標(biāo)，通過(guò)降低失水率增強(qiáng)孔壁的穩(wěn)定性。

2.2 斷樁的防范措施

導(dǎo)管的埋置深度應(yīng)達(dá)到2～6 m，可有效避免樁身混凝土斷裂，通過(guò)重錘實(shí)測(cè)或者現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督的方式來(lái)測(cè)量混凝土面的高度，通過(guò)計(jì)算混凝土的灌注量來(lái)準(zhǔn)確確定混凝土面的高度，將較低的數(shù)值作為拔管長(zhǎng)度的參考依據(jù)。

2.3 堵管的防范措施

安裝導(dǎo)管之前檢查導(dǎo)管，保證導(dǎo)管接頭的封閉性、厚度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)灌注導(dǎo)管采取接頭抗拉試驗(yàn)、水密承壓試驗(yàn)，以保證其質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)拌和、運(yùn)輸混凝土，以免混凝土中摻入了大塊的卵石造成卡管現(xiàn)象。此外還應(yīng)嚴(yán)格檢查灌注用到的設(shè)備，以免混凝土中導(dǎo)管的留置時(shí)間太長(zhǎng)造成堵管。

2.4 漏漿的防范措施

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泥漿面，如果發(fā)現(xiàn)漏漿問(wèn)題，應(yīng)第一時(shí)間停工，通過(guò)循環(huán)泥漿方法提高泥漿黏度、比重等參數(shù)，再采取補(bǔ)漿措施，解決泥漿液面下沉問(wèn)題，然后繼續(xù)施工。如果漏漿問(wèn)題始終無(wú)法有效控制，可以將適量的鋸末摻入漿液中，在反復(fù)的注入過(guò)程中堵塞空隙。如果漏漿部位出現(xiàn)在護(hù)筒頂端，可以增加護(hù)筒的長(zhǎng)度，然后填充粘土。

2.5 掉鉆的防范措施

引起掉鉆的主要原因是安裝鉆桿時(shí)不夠緊密，因此影響了鉆桿結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果沒(méi)有及時(shí)處理卡鉆問(wèn)題，很可能會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩斷裂，引起掉鉆。此外，接觸不良也是引起卡鉆的重要原因，所以應(yīng)定期檢查設(shè)備性能，及時(shí)更換老化、損壞的零部件。遇到卡鉆問(wèn)題，禁止強(qiáng)行、粗暴的拉扯鉆頭;如果遇到掉鉆問(wèn)題，應(yīng)使用專(zhuān)業(yè)工具進(jìn)行打撈。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，橋梁工程通常都會(huì)涉及水下施工，而鉆孔灌注樁技術(shù)能夠很好的適應(yīng)外界環(huán)境，提高橋梁的穩(wěn)定性。具體施工中，應(yīng)該根據(jù)施工區(qū)域的樁基情況、地質(zhì)特點(diǎn)以及水文條件來(lái)合理安排機(jī)械設(shè)備、鉆機(jī)數(shù)量，避免設(shè)備閑置，造成不必要的資源浪費(fèi)。同時(shí)還應(yīng)合理配備人力資源，詳細(xì)記錄施工過(guò)程。

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