高速公路沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)探討

摘要 沖擊鉆鉆孔灌注樁以施工簡單、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢在高速公路工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用。文章針對沖擊鉆鉆孔灌注樁施工進(jìn)行研究，并結(jié)合實(shí)例項(xiàng)目對沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)特點(diǎn)和施工要點(diǎn)、施工常見問題及解決措施等進(jìn)行分析。實(shí)踐證明，采用沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)，不僅能保證工程質(zhì)量，還有助于控制工程造價，提高施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞 高速公路;沖擊鉆鉆孔灌注樁;施工技術(shù);經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號 U445.551 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）12-0068-03

收稿日期：2022-04-26

作者簡介：肖明鈞（1984—），男，本科，高級工程師，從事高速公路新（改擴(kuò)）建項(xiàng)目施工管理工作。

0 引言

高速公路工程建設(shè)中，沖擊鉆鉆孔灌注樁以其施工簡單、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢，被廣泛用于工程領(lǐng)域。灌注樁屬于隱蔽工程，多在水下、復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行，質(zhì)量影響因素多，監(jiān)管難度大。需要相關(guān)人員充分了解每道工序的關(guān)鍵點(diǎn)，嚴(yán)格把控每個環(huán)節(jié)，保證施工質(zhì)量，提高施工單位的經(jīng)濟(jì)和社會效益[1]?；诖?，文章結(jié)合某實(shí)例項(xiàng)目從沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)的特點(diǎn)及施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行以下探討。

1 工程案例

項(xiàng)目為雙向四車道，車速120 km/h，汽車荷載：公路-Ⅰ級。內(nèi)設(shè)有大、中橋3 009 m/14座;隧道7 032 m/5座;路基挖方233萬m3、路基填方280萬m3、路基換填79.5萬m3、防護(hù)及排水工程24.38萬m3;涵洞、通道共3 304 m/96道;樞紐互通2處。擬建工程場區(qū)及附近未見崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，工程場區(qū)范圍內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為巖溶。

2 沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)的特點(diǎn)

該標(biāo)段地勢相對平坦，工程地質(zhì)情況比較良好，交通便利，樁基基本采用旋挖鉆機(jī)開挖成孔，常家大橋、栗木大橋A匝道橋部分樁基擬采用沖擊鉆機(jī)開挖成孔，技術(shù)特點(diǎn)如下：

2.1 固定性強(qiáng)

沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)的固定性強(qiáng)，適用于大跨度的路橋工程，既能增強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，又能提高施工質(zhì)量[2]。

2.2 施工周期長

施工中，沖擊鉆鉆孔灌注樁施工周期較長，從工程立項(xiàng)到施工方案的制定、施工準(zhǔn)備，要花費(fèi)很長的時間。這種施工工藝能獲得較理想的施工效果，有效提高工程質(zhì)量。因沖擊鉆鉆孔灌注樁施工周期較長，需要相關(guān)人員在正式施工前做好施工方案設(shè)計、預(yù)算編制等工作，在保證工程施工的前提下，盡可能地縮短施工周期，減少施工成本。

3 沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工工藝（如圖1）

3.2 施工要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

常家大橋、栗木大橋A匝道橋部分樁基沖擊鉆鉆孔灌注樁施工前準(zhǔn)備工作：

（1）進(jìn)行施工現(xiàn)場勘察和調(diào)研，結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)，制定施工規(guī)范。

（2）根據(jù)工程情況和需求，科學(xué)選擇施工機(jī)械設(shè)備，充分考慮工程經(jīng)濟(jì)性等要素，為工程的順利施工創(chuàng)設(shè)條件。

（3）清理施工場地的草皮、腐殖土等，清除后按相關(guān)規(guī)定，就近轉(zhuǎn)至廢土場堆放。

（4）鉆孔操作前，在施工場地設(shè)置樁基標(biāo)識牌，將渣樣盒擺放在明顯的位置，地質(zhì)勘察資料中的柱狀圖復(fù)印后放在現(xiàn)場，規(guī)范擺放鋼筋籠探孔器，做好相應(yīng)的防護(hù)措施[3]。

3.2.2 測量放樣

根據(jù)施工圖紙的水準(zhǔn)點(diǎn)、坐標(biāo)點(diǎn)和樁位平面圖，對樁位和軸線進(jìn)行放線，將主要軸線引測點(diǎn)放在軸線外，做好標(biāo)記。放樣完成后，將結(jié)果交由負(fù)責(zé)人進(jìn)行檢驗(yàn)，驗(yàn)收合格后，上報監(jiān)理人員檢驗(yàn)，審核通過后方可進(jìn)行后續(xù)施工。

3.2.3 護(hù)筒埋設(shè)

沖擊鉆鉆孔灌注樁施工中，護(hù)筒埋設(shè)比較關(guān)鍵，起導(dǎo)向和定位作用，應(yīng)選擇質(zhì)量合格的護(hù)筒材料，防止護(hù)筒變形[4]。結(jié)合大橋樁基實(shí)際情況，使用厚6 mm、長約2 m的鋼護(hù)筒，采用挖埋法處理。埋設(shè)護(hù)筒時，先明確護(hù)筒的中心位置，確保其豎直線和樁位中心相重合，平面偏差≤50 mm，傾斜度≤1%。待護(hù)筒就位后，在周圍填筑回填土，分層加固夯實(shí)，防止護(hù)筒下沉或偏移。

3.2.4 泥漿配制

泥漿的功能是浮渣、護(hù)壁，在防止堵漏、塌孔的基礎(chǔ)上，泥漿的粘稠度直接影響著護(hù)壁作用的發(fā)揮。例如：若泥漿偏稀，不僅會導(dǎo)致護(hù)壁厚度不滿足要求，還會使孔壁塌孔，孔徑增大。應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際合理配制泥漿。工程所用泥漿為膨潤土造漿或優(yōu)質(zhì)粘土，在施工現(xiàn)場對泥漿性能進(jìn)行檢驗(yàn)，確保其符合技術(shù)規(guī)范。泥漿性能指標(biāo)為：含沙土率<4%，響度密度1.20～1.40，黏度22～30 Pa·s，pH值8～11，失水率13～15 mL，膠體率>95%。應(yīng)注意，現(xiàn)場施工時，從泥漿配制到鉆孔作業(yè)，認(rèn)真檢測泥漿的粘稠度，并結(jié)合地下水、地層情況實(shí)時調(diào)整，保證泥漿護(hù)壁的質(zhì)量。

3.2.5 鉆孔

鉆孔施工前，結(jié)合常家大橋、栗木大橋A匝道橋部分樁基情況選擇鉆機(jī)，一般為吊裝鉆機(jī)，保證鉆機(jī)底座牢固、平穩(wěn)，防止鉆進(jìn)作業(yè)出現(xiàn)偏移。根據(jù)設(shè)計方案控制鉆進(jìn)速度，到達(dá)設(shè)計深度后，對鉆頭、樁基中心進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)格控制護(hù)筒、鋼絲繩之間的差距，通常不能超過2 cm。同時，控制升墜頭，使其平穩(wěn)前進(jìn)，避免觸碰孔壁、護(hù)壁。鉆孔作業(yè)應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，做好相關(guān)記錄，實(shí)時檢測鉆孔泥漿，出現(xiàn)偏差及時修正，充分制備泥漿;每鉆進(jìn)3～5 m檢查1次鉆孔的豎直度和直徑，密切觀察地層的變化情況，并合理選擇鉆進(jìn)方式，鉆進(jìn)易液化砂層時，應(yīng)適當(dāng)放緩鉆進(jìn)速度，保證成孔質(zhì)量。鉆孔作業(yè)初步完成后，認(rèn)真檢查內(nèi)壁的圓順度和質(zhì)量，出現(xiàn)卡鉆情況后及時停止鉆進(jìn)并排渣、清孔。

應(yīng)注意，受護(hù)筒漏水、泥漿配比不合理、鉆頭沖程大、溶洞等因素影響，鉆孔施工容易出現(xiàn)坍孔的情況，需要相關(guān)人員結(jié)合情況查明原因，針對性處理：若樁基成孔時坍孔，應(yīng)在孔內(nèi)添加卵石、黏土等，增強(qiáng)孔壁的穩(wěn)定性和強(qiáng)度[5]。比如，用吸泥機(jī)將孔內(nèi)的泥土吸出，若處理后未繼續(xù)坍孔，應(yīng)恢復(fù)灌注;若坍孔繼續(xù)或面積擴(kuò)大，應(yīng)拔出導(dǎo)管，回填粘土。

3.2.6 成孔檢測和沖孔

第一，成孔檢測。鉆孔深度符合要求后，對成孔進(jìn)行檢測，合格后再清孔。一般來講，成孔檢測內(nèi)容為：孔的傾斜度、中心位置、直徑、深度等。其中，中心位置±100 mm，傾斜度<1%，孔徑>樁徑，孔深>設(shè)計規(guī)定。

第二，清孔。鉆孔施工結(jié)束后，對孔進(jìn)行清理，保證孔內(nèi)無雜質(zhì)，為下道工序施工奠定基礎(chǔ)，通常進(jìn)行2次清孔。第一次清孔，在終孔完成后、混凝土灌注前進(jìn)行，徹底清除孔底沉渣，使沉渣厚度、泥漿含渣符合要求，為混凝土澆筑施工創(chuàng)設(shè)條件。換漿清孔法使用期間，應(yīng)在換渣前投入1～2袋水泥，用沖錘錘擊使其混合，加快清渣速度。清孔操作應(yīng)符合該規(guī)定：孔內(nèi)泥漿相對密度1.03～1.10，粘度17～20 Pa·s，含砂率<2，膠體率>98%。第二次清孔，待第一次清孔符合要求后，應(yīng)在鋼筋籠、導(dǎo)管安裝完成后進(jìn)行第二次清孔。使用泥漿泵將孔底沉淀物從導(dǎo)管口吸出，孔深符合要求，泥漿比重達(dá)標(biāo)。清孔結(jié)束后，立即澆筑混凝土。在清孔操作中，射漿管應(yīng)插入孔底，避免塌孔，嚴(yán)禁使用鉆孔深度加深的方式取代清孔。結(jié)束后，對相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行檢驗(yàn)。

3.2.7 鋼筋籠制作與安裝

第一，鋼筋籠制作。為保證鋼筋籠的質(zhì)量，應(yīng)在鋼筋使用之前進(jìn)行檢驗(yàn)，清除表面繡皮，確保表面干凈、整潔;結(jié)合孔樁的深度，分段加工鋼筋籠，主筋接頭錯開布置，接頭用套管連接;在加工廠集中加工，使用滾焊機(jī)加工。若鋼筋籠過長，應(yīng)分節(jié)段加工。鋼筋籠制作過程中，結(jié)合圖紙尺寸制作加勁筋圈，用滾焊機(jī)對主筋進(jìn)行定位。加工結(jié)束后，用超聲波進(jìn)行檢測，檢查鋼筋籠布設(shè)是否均勻。鋼筋籠底部用鋼板焊接，接頭牢固、密實(shí)的焊接，防止混凝土填塞。運(yùn)輸鋼筋籠時，可使用平板車運(yùn)至現(xiàn)場，將其牢固地綁扎在平板車上，避免車輛行駛時鋼筋籠滾落。運(yùn)到現(xiàn)場后，使用下墊上蓋的形式，在鋼筋籠上方蓋彩條布，下方鋪墊墊木，間距1 500 mm，高度200 mm以內(nèi)，防止鋼筋籠污染或銹蝕。

第二，鋼筋籠安裝。鋼筋籠起吊前做好準(zhǔn)備工作，例如：將吊機(jī)開到起吊位置，在鋼筋籠上安裝卡環(huán)、鋼絲繩，檢查鋼絲繩的受力情況等。待鋼筋籠起吊至和地面相距0.3 m后，對鋼筋籠進(jìn)行檢查，緩慢起鉤（主吊），副吊配合，確保鋼筋籠始終和地面垂直。鋼筋籠下放時，一旦出現(xiàn)卡孔的現(xiàn)象，應(yīng)立即對孔位進(jìn)行檢查，排除故障后再吊放，嚴(yán)禁強(qiáng)行入孔。第一節(jié)鋼筋籠安裝結(jié)束后，將第二節(jié)鋼筋籠起吊至孔口和主筋相連，待所有主筋都連接后，監(jiān)理人員進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后才能下放。最上面的鋼筋籠吊至孔口后，先用槽鋼臨時支撐，然后用水準(zhǔn)儀測量標(biāo)高，根據(jù)標(biāo)高測算吊筋長度，在主筋上焊接吊筋，在吊筋上掛吊鉤，緩慢下放到設(shè)計的位置[6]。在頂?shù)跞?nèi)放入槽鋼（兩根，平行放于枕木），將籠體吊掛在兩端的方木上，保證鋼筋籠高度、位置精準(zhǔn)。最后，焊接主筋、預(yù)埋鋼筋，防止混凝土灌注施工時出現(xiàn)浮籠。鋼筋籠吊裝示意見圖2。

常家大橋樁基鋼筋籠安裝過程中，主筋間距、鋼筋骨架長度等項(xiàng)目應(yīng)實(shí)時檢查，保證其偏差不超過規(guī)定。具體包括：主筋間距，用尺量，每段測2個斷面，允許偏差±10 mm;鋼筋骨架長度，用尺量，每個骨架測2處，允許偏差±100 mm;箍筋或螺旋筋間距，用尺量，每段測10個間距，允許偏差±20 mm;鋼筋骨架底端高程，用水準(zhǔn)儀檢查，測頂端高程，允許偏差±50 mm;鋼筋骨架外徑或厚、寬，用尺量，每段測2個斷面，允許偏差±10 mm;保護(hù)層厚度，用尺量，測每段鋼筋骨架外和定位筋，允許偏差+20，10 mm。需要注意的是，鋼筋籠安裝時未采用固定措施，混凝土進(jìn)入鋼筋籠底部時，灌注速度比較快，或灌注量過大等，都會導(dǎo)致鋼筋籠上浮。為防止該現(xiàn)象，在灌注混凝土之前，應(yīng)先在護(hù)筒上固定鋼筋籠，第一批混凝土灌注時，應(yīng)緩慢灌注，待鋼筋籠徹底埋入混凝土后，再將導(dǎo)管提升起來。

3.2.8 導(dǎo)管安裝

導(dǎo)管使用無縫鋼管，直徑φ300×6 mm，用絲扣連接。導(dǎo)管安裝前，進(jìn)行接頭抗拉、水密承壓試驗(yàn)，檢查卡口、密封圈是否良好，內(nèi)部是否光滑。水密試驗(yàn)期間，水壓不能少于水深1.3倍的壓力。結(jié)合孔底標(biāo)高、孔口架的距離，對導(dǎo)管長度進(jìn)行確定，預(yù)留40 cm的懸空高度。拼裝過程中，對導(dǎo)管內(nèi)部進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，保證內(nèi)部干凈、無雜質(zhì)。

3.2.9 混凝土灌注

混凝土灌注施工前，先核算混凝土用量，結(jié)合導(dǎo)管內(nèi)徑、樁孔直徑核算。以工程情況為基準(zhǔn)，嚴(yán)格控制運(yùn)輸時間，防止混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象。灌注施工時，用吊車將其放入儲料斗，和導(dǎo)管連接，在儲料斗底部設(shè)置隔水栓，裝滿后將隔水栓取出，為混凝土的精準(zhǔn)降落提供保障。待混凝土灌注至樁頂后，采取合適的措施保持混凝土壓力，防止混凝土出現(xiàn)松散、不密實(shí)等現(xiàn)象;檢查混凝土的灌注量，檢查高度是否正確。待其接近標(biāo)高時，計算數(shù)量通知拌和站按需拌制，避免浪費(fèi)。導(dǎo)管埋設(shè)過程中，保證其深度為4 m。導(dǎo)管拆除后，觀察拆除后的深度，使其在2 m以內(nèi)。

在混凝土灌注中，斷樁、夾泥是常見現(xiàn)象，形成原因有：導(dǎo)管和孔底距離比較近，第一批混凝土澆筑時未埋住導(dǎo)管;混凝土灌注施工時，導(dǎo)管提升多，速度快，使混凝土出現(xiàn)分割層;導(dǎo)管接頭滲漏，泥漿進(jìn)入混凝土內(nèi)部;坍孔未及時處理，造成斷樁。對于此現(xiàn)象，可采取以下措施處理：對于已出現(xiàn)的斷裂、夾泥現(xiàn)象的樁，用鉆機(jī)鉆芯取樣，分析原因[7]。對于一般樁，若出現(xiàn)混凝土松散、夾泥量大等問題，應(yīng)采用壓漿補(bǔ)強(qiáng)的方式處理;若斷樁比較嚴(yán)重，安排專人檢測，在原樁外側(cè)補(bǔ)樁處理。

4 結(jié)語

高速公路施工中采用沖擊鉆鉆孔灌注樁施工工藝，既能保證工程質(zhì)量，又能有效減少施工成本。該文針對實(shí)際案例，從施工準(zhǔn)備、測量放樣、護(hù)筒埋設(shè)、泥漿配制、鉆孔清孔、鋼筋籠制作和安裝等方面，探討了沖擊鉆鉆孔灌注樁施工工藝，并針對常見的施工問題提出了解決對策，希望能在保證樁基質(zhì)量的同時，為相關(guān)人員提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]肖志國. 橋梁樁基中沖擊鉆鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J]. 四川水泥， 2021（12）： 127-128.

[2]胡志群. 淺述橋梁沖擊鉆孔灌注樁鋼筋籠上浮的質(zhì)量控制[J]. 居業(yè)， 2021（11）： 103-104.

[3]羅聿曼. 沖擊鉆施工荷載對既有橋梁結(jié)構(gòu)的影響研究[J]. 工程技術(shù)研究， 2021（19）： 11-13.

[4]佘彪， 蔣文洋， 張波波. 高填方區(qū)鉆孔灌注樁施工工藝的探究[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計， 2021（16）： 137-138+144.

[5]周永強(qiáng). 橋梁樁基礎(chǔ)工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析[J]. 交通世界， 2021（16）： 87-89.

[6]張成發(fā)， 唐海峰. 變質(zhì)砂巖地質(zhì)沖擊鉆鉆孔灌注樁過程控制簡析[J]. 港工技術(shù)， 2020（5）： 80-82.

[7]閻磊. 橋梁基礎(chǔ)施工中沖擊鉆鉆孔樁的應(yīng)用探討[J]. 建筑技術(shù)開發(fā)， 2020（7）： 129-130.