公路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工技術措施

楊忠武

摘要 文章對公路橋梁工程中鉆孔灌注樁進行探討，結合工程實際案例對相關施工技術進行分析和要點總結，了解各類指標參數(shù)，獲取固定的參數(shù)，結合實際做好施工準備處理工作，并開展荷載控制以及布局優(yōu)化，最后結合實際制定實施規(guī)劃方案，完善后續(xù)鉆孔的加固處理，有效解決公路橋梁施工承載力不足的問題，從而保證項目的建設質量。

關鍵詞 公路橋梁工程;樁基施工;鉆孔灌注樁施工技術

中圖分類號 U445.551 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）03-0156-03

0 前言

隨著科學技術的不斷發(fā)展，公路建設的各項技術日益成熟，但鉆孔灌注樁施工也可能存在風險，如人員、結構、工藝、處理等仍然存在問題，工程在投入使用后難以滿足標準要求。為進一步提高公路橋梁工程質量，對公路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工技術進行分析和探索，根據(jù)工程自身的特點合理選擇施工技術，做好后續(xù)的處理等工作，為行業(yè)發(fā)展提供有效推動力。

1 公路橋梁工程中鉆孔灌注樁分析

1.1 公路橋梁工程概況

新疆生產(chǎn)建設兵團第一師十團—十二團大橋項目為區(qū)域內的重點工程，起點與北岸阿拉爾市主城區(qū)規(guī)劃環(huán)城東路連接，終點在南岸與第一師阿拉爾-上游水庫公路相接，項目區(qū)多為廣闊平坦的荒漠戈壁或農(nóng)田區(qū)，部分荒漠地段因受塔克拉瑪干沙漠的影響，分布有不多的新月形低矮風積沙丘、沙壟和沙包，其高度一般在5～10 m，多有植被覆蓋，基本穩(wěn)定，整體坡度<1%。工程樁基樁長主要為60～74 m（0#、29#設計為42 m），11#墩原地面距樁頂約10 m，其余樁位2～5 m，樁基施工孔深約為62～84 m，屬于深孔樁，鉆孔灌注樁施工易引起垂直度難以保證，沉渣厚度大、塌孔、縮頸或其他問題發(fā)生;且均穿越粉細砂土層（地面20 m范圍砂層呈液化狀態(tài)、砂層為中密-稍密狀態(tài)），地表水較淺、滲透系數(shù)較高，地質復雜，對鉆機及鉆頭的性能要求均較高，為此在實際建設中對樁基礎工程加大了關注力度，結合當前現(xiàn)狀制定了有效的措施，符合既定要求。

1.2 鉆孔灌注樁施工分析

該項目工程起訖樁號為K0+500.00～K3+500.00，路線橋梁全長3.0 km，設計速度80 km/h，主線路基及橋梁標準段寬度32 m，由于填料性質差異大、級配相差大，樁基施工承載能力不足，最終出現(xiàn)了沉降的問題。不同工程選用的路基填料有所不同，單路段橋面寬31.5 m雙向4車道。為此該工程對施工加大關注，主橋主墩（11#墩）采用直徑Φ2.0 m樁基;輔助墩（10/12#墩）采用直徑Φ1.8 m樁基;（9/13#墩）選擇直徑Φ1.5 m樁基，樁體沉入土中的深度為1.5～2.0 m，然后通過松夾具上升后夾緊再施工，以此避免沉降問題的出現(xiàn)。

1.3 鉆孔施工原則編制

鉆孔施工需要貫徹“安全第一、質量為本”原則，預先了解合同文件，通過現(xiàn)場踏勘獲取相關參數(shù)信息，隨后繪制出工程圖紙送審，在編制中必須進一步加強監(jiān)控量測和信息反饋，用科學數(shù)據(jù)指導施工，全過程堅持規(guī)范化管理、標準化作業(yè)，保證公路橋梁工程設計與實際需求相符合。同時，推廣應用“四新”成果，嚴格執(zhí)行新疆生產(chǎn)建設兵團第一師建設行政主管部門下發(fā)的有關工程施工的安全、文明、環(huán)保、衛(wèi)生健康等管理條例，確保工程質量全面創(chuàng)優(yōu)。施工全過程考慮本標段工程特點和周邊施工環(huán)境，要求完善項目的管理方法、施工機械設備、施工工藝和方法，從而避免后續(xù)施工建設發(fā)生風險。

2 公路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工要點

2.1 施工準備工作

新疆生產(chǎn)建設兵團第一師十團—十二團大橋項目，在圖紙設計中樁基設置為半籠，底部懸空18 m，主筋頂部錨入承臺1.2 m，上部23 m主筋規(guī)格為40Φ28（HRB400），下部24 m主筋規(guī)格為20Φ28（HRB400），呈正方形對稱布置，提前進行勘察獲取地質數(shù)據(jù)，包括水文信息、氣候、地理條件等方面，項目區(qū)地層為第四系全新統(tǒng)Qhal+ch 沖積、化學堆積層，主要由黃色（上部）～灰色（下部）粉土、粉質黏土、粉砂、細砂、中砂等構成，厚度達150 m以上，主要分布在塔里木河流域范圍，最佳樁端持力層的側阻力特征為120 kPa，要求強度較低的區(qū)域不可作為地基持力層。該工程在落實基本持力層的選擇以技術條件為基礎，最終選用了Ф400樁徑的預制管樁，以此保證建設工程的整體穩(wěn)定性[1]。

2.2 深孔樁基施工

工程中0#、29#設計為42 m，樁基樁長主要為60～74 m，樁基施工孔深約為62～84 m，鉆孔灌注樁施工易引起塌孔、縮頸等問題，且由于區(qū)域地表水較淺、滲透系數(shù)較高，10 kN·m以下的鉆孔樁施工難以達到施工要求。為此根據(jù)相關施工經(jīng)驗及地層特點，工程擬采用GF-400車載反循環(huán)回旋鉆機進行施工建設，套選用Φ325&16高強度螺紋連接鉆桿，鉆頭選用三翼合金鉆頭，鉆頭錐角≥120°，從而避免發(fā)生鉆桿斷裂、掉鉆事故。

2.3 灌注鋼筋籠控制

灌注樁長40～74 m，樁基鋼筋籠總長為29～53 m，灌注過程中為了避免發(fā)生上浮現(xiàn)象，現(xiàn)場擬采用兩根Φ22作為鋼筋籠吊筋，要求材料含砂率宜采用40%～50%，吊筋一旦上升隨即停止現(xiàn)場澆注并上報，確?；炷吝B續(xù)供應，混凝土坍落度為180～220 mm。同時，需要優(yōu)先選用初凝時間較長的水泥品種，將導管埋深控制在2～6 m，在灌注至鋼筋籠底約1 m時恢復灌注速度。

2.4 樁基荷載控制

樁基荷載控制十分重要，需要預先判斷當前區(qū)域的穩(wěn)定性，如工程施工地點位于塔里木河流域沖積平原上，區(qū)域整體地形開闊、地勢變化較小，海拔在1 008.00

～1 010.00 m之間，為此樁基要求預先進行觸探試驗，將原始數(shù)據(jù)引入到預測系統(tǒng)進行處理，后續(xù)在基面設置了2%的排水橫坡，使沉降速率能夠符合<10 mm要求，便于范圍內的水及時排走。同時，樁基鋼筋籠擬采取陸上一次性制作成型、分段吊裝下放方式，籠與籠之間采用直螺紋機械連接，用平板式振動器進行振搗，混凝土層做出2%～4%橫坡排水，提高工程的整體施工質量[2]。

2.5 護筒埋設控制

護筒埋設控制對于公路橋梁工程項目十分重要，考慮到本地區(qū)地質條件復雜，要求建設中所采用鋼板卷制內徑必須超出設計樁徑20～30 cm，并適當加長鋼護筒壁厚，結合地下水位埋深淺，確定護筒保持圓筒狀≥10 mm。同設計樁徑相比，旱地或水深小于3 m且無軟弱土層時采用明挖法施工，在水深>3 m時利用工作平臺和導向架輔助，河灘范圍內直徑2.2 m樁采用≥3 m長鋼護筒，填黏性土必須分層夯實;11#主橋墩鉆孔樁鋼護筒加長到設計鉆孔樁的樁頂以下不少于0.5 m，初步設計4 m長鋼護筒，要求底腳能夠高于地下水位1.5 m。

2.6 樁基護筒控制

公路橋梁樁基需要預先進行分析，利用擴展計算方式明確情況，對負荷承載下的矩形基礎比值進行計算，要求結合實際靈活安裝不同直徑的鋼護筒。如預先根據(jù)簡化的彈性理論法計算出位移情況，在振動錘和鋼護筒重力的作用下，獲取深基礎高承臺下的群樁參數(shù)，注意周圍剪應力變化，最終明確基礎底面位置。履帶吊吊掛電動或液壓振動錘夾持護筒，采取“十”字線交叉的方式進行對位，關注鋼護筒插入到預定的深度，澆筑完混凝土后2 h左右開始拔護筒，中心和樁位中心的偏差應≤50 mm，總體抗力平衡公式為：

λT=（Rck+Rfk）/（Fck+Ffk）=1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

其中Rck是核心筒承載力;Rfk是框架柱總承載力特征值;Fck是核心筒標準組合值;Ffk是外框架標準組合值，確定不同指數(shù)下群樁樁基沉降的量化關系，修正墩基礎的參數(shù)值，避免護筒出現(xiàn)沉降的情況。

3 公路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工技術應用

3.1 鉆孔灌注樁施工

3.1.1 鋼筋籠制作

該工程樁長40～74 m，樁基鋼筋籠總長為29～53 m，采用C15混凝土硬化長30 m×寬8 m，模具采用兩塊長2 m、寬1.5 m、厚1.5 cm鋼板制作，兩塊鋼板采用鎖扣連接。在鋼板半圓內逐一標記出主筋位置，在固定鋼板上的鎖扣位置安裝主筋，鋼板在拼接后形成一封閉的圓，根據(jù)所畫標志綁扎螺旋筋，加工平臺如圖1所示。

3.1.2 聲測管安裝

為確保灌注混凝土聲測管不變形，將聲測管對稱設置在鋼筋籠上，樁基主筋鋼筋隨聲測管加長至樁底，在加工鋼筋籠時需要加大對聲測管的關注力度，要求底節(jié)聲測管底端用Φ70×4 mm 厚鋼板焊接封堵，樁徑≤1 500 mm采用3根，樁徑>1 500 mm采用4根，呈正方形布置，具體如圖2所示。

3.1.3 灌注混凝土

灌注樁混凝土強度等級為水下C35抗硫混凝土，混凝土拌和采用強制式攪拌機拌合，水泥<±2%，砂石料<±3%，控制混凝土配合比及和易性。根據(jù)混凝土灌注情況，初凝時間≥12 h，坍落度值控制在180～220 mm。灌注混凝土前必須進行二次清孔，確保混凝土能夠連續(xù)供應且速度符合施工建設要求，按下式計算：

V=D2（hc+h）+d2h1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

在該式中V為初灌量，m3;h為導管埋深;hc為導管底口距離孔底的距離，m;h1為壓力平衡高度;D為樁直徑，m，準確測量混凝土面高度時，應灌至自然地面標高以上2 m，以進一步提高施工效果。

3.2 灌注樁樁基檢測

樁基礎施工荷載向深處高承載力土層的有效傳遞，樁頂附加荷載作用下，地基豎向附加應力Q會隨之變化，為此需要對樁頭檢測加大關注，基本單元附加應力的公式為：

Q'z.sr=K'sr? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

式中Q'z.sr為應力計算點附加應力，kl為分布阻力，dkl為均化系數(shù)，如在設計標注以下應注意處理，保證樁體長度符合要求，且主筋與承臺鋼筋必須進行綁扎焊接，上述工程在施工后由監(jiān)理單位進行一次審核，然后委托檢測單位開展工作，最后未發(fā)現(xiàn)任何違規(guī)問題。

3.3 樁基沉降處理

預制管樁考慮安全性及受力的合理性，在沉降處理中需要合理利用水泥漿液進行封堵，讓其能夠充分滲透到樁基的內部，通過完成填充、擠密提高土體在應用中的承載力。同時，在10#及12#橋墩沉降段的加固施工中，需要將原樁基與新增加樁基連接，在原樁基樁側面增設鉆孔樁，以承臺為基礎開展施工作業(yè)，從而保證鉆孔灌注樁受力性能的穩(wěn)定性。

4 結語

為促進我國公路橋梁工程建設行業(yè)發(fā)展，結合新疆生產(chǎn)建設兵團第一師十團—十二團大橋項目實例，對當前存在的相關問題進行分析，注重施工準備、深孔樁基施工、灌注鋼筋籠控制、樁基荷載控制、護筒埋設控制與樁基護筒控制，結合現(xiàn)狀進行優(yōu)化，在鉆孔灌注樁施工中需要結合我國建設標準不斷優(yōu)化和完善施工方案，要求預先從鋼筋籠制作、聲測管安裝、灌注混凝土方面入手，使承載力能夠滿足后續(xù)投入使用需求。未來公路橋梁工程鉆孔灌注樁施工，仍然需要強化檢測與沉降處理內容，從而避免建設發(fā)生風險。

參考文獻

[1]施峰雷.公路橋梁工程施工中的鉆孔灌注樁技術研究[J].中小企業(yè)管理與科技，2019（28）：161-162.

[2]張彥文.鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁施工中的應用[J].四川建材，2021（7）：132-133.