公路橋梁鉆孔灌注樁施工工藝研究

史亞平

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000）

1 公路橋梁鉆孔灌注樁施工特點(diǎn)

1.1 不影響周圍環(huán)境

鉆孔灌注樁施工過程中不會產(chǎn)生很大噪聲。施工機(jī)械設(shè)備振動頻率不高，在建筑物相對集中的地區(qū)施工不會影響周邊居民的正常生活。

1.2 全面提高工程質(zhì)量

鉆孔灌注樁施工技術(shù)在使用過程中必須保證入土深度符合要求，以全面提高樁基礎(chǔ)的平穩(wěn)性。采用樁身擴(kuò)擠施工方法可提高側(cè)向樁體的承載負(fù)荷力。同時(shí)，鉆孔灌注樁施工技術(shù)中樁長設(shè)置方法具有很強(qiáng)的靈活性，可有效控制樁的不規(guī)則沉降，全面提高建設(shè)質(zhì)量，最終達(dá)到理想的樁基礎(chǔ)施工效果。

2 公路橋梁鉆孔灌注樁施工工藝

2.1 工程概況

本文以150m長的公路橋梁工程為研究對象。該公路橋梁上部采用縱向應(yīng)力結(jié)構(gòu)，箱梁采用單箱結(jié)構(gòu)拼接組成，橋梁下面的架狀結(jié)構(gòu)主要為橋墩。但在整個(gè)結(jié)構(gòu)中，它是以拼接形式呈現(xiàn)的，起著基礎(chǔ)作用。其他兩側(cè)的結(jié)構(gòu)為橋墩，是一種遠(yuǎn)端、實(shí)體結(jié)構(gòu)的橋墩。由于該工程涉及許多有關(guān)樁孔的施工，因此，施工單位經(jīng)過綜合考慮后慎重選擇，在施工中采用灌注樁樁體。

2.2 鉆孔灌注樁施工工藝

2.2.1 護(hù)筒的制作和埋設(shè)

在公路橋梁工程施工中，為了使鉆孔灌注樁能夠垂直鉆孔，同時(shí)避免在孔口周圍施工時(shí)產(chǎn)生較強(qiáng)的荷載和沖擊力而導(dǎo)致孔洞塌陷，必須在鉆孔前安裝鋼護(hù)筒。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，先根據(jù)護(hù)筒的大小用挖掘機(jī)挖出相應(yīng)的坑。使用旋挖機(jī)鉆孔時(shí)，必須保證鉆孔超過鉆頭直徑20cm，護(hù)筒的長度需根據(jù)水位情況與樁位處地質(zhì)情況進(jìn)行綜合考慮后確定。護(hù)筒頂部與地面之間保持0.3m以上的距離，以保證孔內(nèi)泥漿面始終高于孔外水位。護(hù)筒埋設(shè)樁位的允許偏差要小于5cm，埋設(shè)斜度小于1%。當(dāng)灌注樁的混凝土強(qiáng)度占設(shè)計(jì)強(qiáng)度比例超過25%時(shí)，可拆卸護(hù)筒。

2.2.2 成孔工藝

該工藝主要包括泥漿護(hù)壁工藝、鉆孔施工和嚴(yán)格檢驗(yàn)孔徑與樁孔的垂直度。

①泥漿護(hù)壁工藝。泥漿護(hù)壁的施工規(guī)律：泥漿護(hù)壁工藝是指在孔內(nèi)放進(jìn)相應(yīng)密度的泥漿，因孔壁受到靜水壓力的影響會出現(xiàn)一層泥皮，能夠加大對孔壁的保護(hù)力度，避免孔壁坍塌，所以，如果需要在礫石土、砂類土、黏砂土和卵石土的夾層中鉆孔時(shí)，需要使用泥漿加強(qiáng)對孔壁的保護(hù)。根據(jù)泥漿的性能，在鉆孔灌注樁成孔施工過程中要嚴(yán)格泥漿的配合比例，并且在施工過程中要及時(shí)檢測泥漿指標(biāo)，如果泥漿指標(biāo)與要求不相符，則需要進(jìn)行調(diào)整。表1為泥漿的性能指標(biāo)。

表1 泥漿性能指標(biāo)

②鉆孔施工。當(dāng)采用泵吸反循環(huán)成孔時(shí)，如果鉆機(jī)可以正常推進(jìn)，則孔中不會出現(xiàn)大量鉆渣。施工完成后，施工人員可輕易地清理孔渣。當(dāng)鉆孔與施工設(shè)計(jì)要求、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符時(shí)，需要立即停止施工，同時(shí)向上微微提起鉆桿，確保鉆頭與孔底之間保持10cm的縫隙進(jìn)行空轉(zhuǎn)，泥漿密度控制在1.05～1.15為最佳。施工人員也可在最大泵量循環(huán)約20min后終止清孔操作，最后用標(biāo)準(zhǔn)測量繩測量空沉渣。如果沉渣測量結(jié)果不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則必須持續(xù)操作直至沉渣達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，才能完成施工，轉(zhuǎn)移鉆機(jī)。

③嚴(yán)格檢驗(yàn)孔徑與樁孔垂直度。鋼筋籠吊放之前，必須嚴(yán)格檢測樁徑和樁孔的垂直度。該施工過程主要采用以下幾種方法檢測樁徑和樁孔的垂直度：一是重新定位鉆頭，保證鉆頭的垂直度，然后將鉆頭從樁頂垂直插到底，如果在插進(jìn)過程中沒有遇到阻礙，表示樁孔和孔徑的垂直度與要求相符，如果遇到阻礙，則需要深入分析原因，再重新鉆孔。二是在檢驗(yàn)前根據(jù)樁徑長度制作一個(gè)長度相同的鋼筋籠，用吊車將其吊放其中。在試驗(yàn)期間如果沒有遇到阻礙，表示孔徑和樁徑的垂直度與要求相符，如果鋼筋籠不能放進(jìn)其中，表示發(fā)生縮頸現(xiàn)象。

2.2.3 鋼筋籠制作及安裝

①鋼筋籠制作平臺。鋼筋籠平臺制作時(shí)，第一步需要硬化場地，第二步用鋼筋焊接成簡單支架。

②鋼筋籠的吊裝。本工程施工過程中，鋼筋籠不是在施工場地加工。為了能快速將鋼筋籠運(yùn)到施工現(xiàn)場，可將鋼筋籠分為兩個(gè)部分進(jìn)行制作，等運(yùn)至施工現(xiàn)場后，使用機(jī)械將其連接到一起。此工藝可全面提高施工效率、減少鋼筋籠的安放時(shí)間、降低塌孔發(fā)生的概率。

③吊筋的布置與計(jì)算。鋼筋籠的吊筋一般使用HPB235圓鋼，直徑為6mm，具有良好的可焊性。經(jīng)過計(jì)算，6mm圓鋼的起吊能力大約為15 260.4N，與鋼筋籠吊放的要求一致。吊筋需設(shè)置在加強(qiáng)箍上，采取雙面焊方法在鋼筋籠的主筋上牢牢固定。吊筋的另一端應(yīng)焊接成圓環(huán)，便于后期轉(zhuǎn)運(yùn)。

鋼筋籠吊裝時(shí)應(yīng)使用25t汽車吊，吊放設(shè)置雙吊點(diǎn)。在起吊過程中需要在加勁箍位置設(shè)置吊點(diǎn)。鋼筋籠吊裝時(shí)要瞄準(zhǔn)孔位，同時(shí)嚴(yán)格控制鋼筋籠的垂直度，徐徐下落，不能強(qiáng)行放入鋼筋籠，以免造成鋼筋籠變形。

2.2.4 選擇旋挖樁清孔工藝

該工藝主要包括首次清孔工藝、二次清孔工藝和第二次清孔選擇。

①選擇首次清孔工藝。首次清孔工作未對沉渣厚度提出嚴(yán)格要求，主要是排出孔中的顆粒狀物體，采用正循環(huán)清孔工藝嚴(yán)格控制泥漿密度在1.2～1.4之間，使其符合相關(guān)要求。圖1為正循環(huán)清孔施工圖。

圖1 正循環(huán)清孔

②二次清孔。當(dāng)泥漿比例降至1.1～1.2時(shí)，可進(jìn)行二次清孔。本工程主要采用氣舉型反循環(huán)、正循環(huán)和泵吸反循環(huán)3種方式進(jìn)行二次清孔，深入分析其清孔效果，通過對比檢測結(jié)果，選擇合適的清孔工藝。表2為清孔方式對比檢測結(jié)果。

表2 清孔方式對比檢測結(jié)果

通過對表2數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析可知，該工程通過對直徑為1 200mm的旋挖樁采用正循環(huán)清孔方式進(jìn)行5h的清孔，檢測后得知沉渣厚度大約是70mm，與旋挖樁清孔的要求不一致；根據(jù)表2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，采用氣舉反循環(huán)清孔工藝和泵吸反循環(huán)清孔工藝檢測獲得的沉渣厚度均小于50mm，與旋挖樁清孔質(zhì)量的要求相符。另外，氣舉反循環(huán)清孔技術(shù)和泵吸反循環(huán)相比，不僅能減少時(shí)間，而且沉渣厚度不高。結(jié)果表明，氣舉反循環(huán)清孔的質(zhì)量更好，且清孔速度非?？臁?/p>

③第二次清孔選擇。氣舉反循環(huán)和泵吸反循環(huán)兩種清孔工藝符合清孔質(zhì)量要求。經(jīng)過比較，泵吸反循環(huán)能夠減少清孔費(fèi)用，且具有非常高的安全性。根據(jù)安全性與造價(jià)等因素，可以采用泵吸反循環(huán)清孔工藝進(jìn)行施工。圖2為泵吸反循環(huán)清孔施工流程。

圖2 泵吸反循環(huán)清孔示意圖

在進(jìn)行二次清孔時(shí)，不僅要求沉渣厚度符合質(zhì)量要求，而且要注意泥漿的性能指標(biāo)，終止清孔泥漿指標(biāo)相對密度一般控制在1.05～1.10之間，含砂率低于3%。如果沉渣和泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到質(zhì)量要求時(shí)，必須立即進(jìn)行水下混凝土灌注施工。

2.2.5 聲測管安裝

公路橋梁橋墩鉆孔樁的樁長度一般超過40m，所有樁基均采用聲波透射法檢測。每根樁基需在樁底埋設(shè)3根聲測管，無鋼筋籠段，與聲測管相對應(yīng)的樁主筋與加強(qiáng)箍筋必須延伸到樁底，以便于對聲測管進(jìn)行固定。固定的主筋中有一根為接地鋼筋，需要做相應(yīng)標(biāo)記。聲測管安裝的技術(shù)要求主要包括以下幾方面：

①聲測管為金屬材質(zhì)，通常內(nèi)徑應(yīng)超過40mm、壁厚大于4mm。聲測管運(yùn)至施工場地后，必須嚴(yán)格檢查其韌性、強(qiáng)度和剛度，符合要求后才可使用。

②主筋內(nèi)側(cè)采用綁扎形式固定，確保聲測管在保持垂直的前提下相對平行。間隔一個(gè)定位鋼筋骨架焊接一個(gè)聲測管定位環(huán)，定位環(huán)直徑應(yīng)超過聲測管外徑10mm，聲測管應(yīng)使用套管互相連接。

③聲測管的上端加蓋、下端封閉，管中不能出現(xiàn)任何雜物。兩個(gè)聲測管相連處應(yīng)保持光滑，不能漏水。另外，聲測管需要保持高度一致，超過樁頂面最少30cm。

在檢測過程中，接受檢驗(yàn)的樁基混凝土強(qiáng)度應(yīng)高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%，樁身強(qiáng)度要高于15 MPa。檢測工作完成后，需要徹底清理鋼管中的水，同時(shí)注入水泥砂漿，規(guī)定填充的水泥砂漿必須比樁身混凝土強(qiáng)度高。

2.3 基坑支護(hù)

2.3.1 選擇基坑支護(hù)形式

公路橋梁工程選擇基坑支護(hù)的類型時(shí)，需要結(jié)合工程的地質(zhì)條件和周圍施工環(huán)境，根據(jù)不同支護(hù)類型施工的特征，綜合考量造價(jià)等因素。由于該工程的工期較短，基坑深度較小，施工場地受到限制，因此使用鋼板樁支護(hù)工藝。

2.3.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

該工程以樁承臺基礎(chǔ)為主，因?qū)υ摴こ滔潞拥澜亓鲿r(shí)使用的是涵管，筑島底標(biāo)準(zhǔn)高度與原來的河道河床標(biāo)準(zhǔn)高度一致。本工程是原狀人工素填土和粉質(zhì)黏土開挖，開挖到條形承臺底為4.5m。在這個(gè)范圍中，使用長度為拉森Ⅳ型鋼板樁垂直支護(hù)方法。

3 結(jié)語

鉆孔灌注樁施工作為公路橋梁建設(shè)中不可缺少的內(nèi)容，決定著公路橋梁的建設(shè)質(zhì)量。施工人員通過學(xué)習(xí)，熟練掌握鉆孔灌注樁施工技術(shù)要求，嚴(yán)格按照要求檢測驗(yàn)收工程質(zhì)量，及時(shí)解決工程項(xiàng)目存在的問題，可以實(shí)現(xiàn)理想的鉆孔灌注樁施工效果，防止公路橋梁存在質(zhì)量問題，保證公路橋梁結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性和牢固性，減少維修費(fèi)用，延長公路橋梁的使用壽命，同時(shí)為車輛的安全通行提供有力保障。