關(guān)于公路橋梁施工中鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用分析

王明哲

（北京市政路橋股份有限公司工程總承包一部，北京 102206）

1 鉆孔灌注樁概述

1.1 鉆孔灌注樁的含義

灌注樁指的主要是施工階段打在地基當(dāng)中的樁孔。這些樁孔的施工要求較高，具體施工過程中包含了鉆孔、擠土、灌注混凝土等一系列工序，操作較為復(fù)雜。灌注樁施工技術(shù)按照成孔工藝的不同劃分為鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、沉管灌注樁等類型，但在工程中應(yīng)用推廣最廣泛的即鉆孔灌注樁。在施工過程中可以通過泥漿護(hù)壁施工法和套筒施工法等方法展開施工，需要具體問題具體分析。

1.2 鉆孔灌注樁的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

鉆孔灌注樁的最大特點(diǎn)是工程施工過程中利用率高、施工作業(yè)噪音小。鉆孔灌注樁鉆孔作業(yè)時(shí)的振動(dòng)頻率相對(duì)錘擊法要低，產(chǎn)生的噪音對(duì)周圍的生活環(huán)境影響也相對(duì)較小。和預(yù)制樁相比，鉆孔灌注樁的施工空間更大，在后續(xù)施工過程中操作非常便利，而且能夠匹配不同類型的地基。在施工準(zhǔn)備過程中，不需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行操作，而且施工時(shí)不需要多次打孔，能夠大幅度加快工程進(jìn)度，對(duì)控制整體成本具有很大的幫助。

2 工程概況

某橋梁施工過程中，需要建設(shè)橋梁鉆孔樁基礎(chǔ)共264 根，橋臺(tái)鉆孔樁直徑為1.2m；30、35 米跨徑樁直徑1.60m；40 米跨徑樁直徑1.80m，墩臺(tái)鉆孔樁3～6 根數(shù)量不等，樁長(zhǎng)為35m～60m 不等，共計(jì)12336m。

2.1 施工部署

根據(jù)工程需要，本工程投入旋挖鉆機(jī)兩臺(tái)，少量回旋鉆配合。在孔口位置設(shè)置鋼護(hù)筒，并且通過泥漿進(jìn)行護(hù)壁，而后分別進(jìn)行鋼筋籠的加工。加工完成后送入現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備后續(xù)的施工，并且做好混凝土的拌和，通過混凝土攪拌車運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)。鉆孔灌柱樁設(shè)備如圖1。

圖1 鉆孔灌注樁設(shè)備示意圖

2.2 施工方案、方法

2.2.1 施工工藝及方法

鉆孔樁主要通過大孔徑旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工。該設(shè)備的施工精度較高，在實(shí)際應(yīng)用過程中通過全電腦進(jìn)行控制，而且具有較高的效率。在設(shè)備運(yùn)行過程中，或采用履帶式進(jìn)行行走移位，這種方式速度輕快，且作業(yè)相對(duì)簡(jiǎn)單方便。

2.2.2 施工準(zhǔn)備

在施工準(zhǔn)備過程中，首先需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行勘測(cè)，了解場(chǎng)地的具體情況，并且進(jìn)行場(chǎng)地平整，搭設(shè)相關(guān)的臨時(shí)設(shè)施，而后測(cè)量、放樣樁位，對(duì)臨時(shí)便道供水、供電系統(tǒng)進(jìn)行合理布設(shè)，并且加強(qiáng)泥漿循環(huán)、凈化、儲(chǔ)備、排放設(shè)施的建設(shè)，準(zhǔn)備好相應(yīng)的混凝土攪拌機(jī)具和相關(guān)材料，以便后續(xù)施工管理。首先需要平整場(chǎng)地，并且清理現(xiàn)場(chǎng)的垃圾，其次需要對(duì)場(chǎng)地標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)，做好施工現(xiàn)場(chǎng)的管理。在鉆孔灌注樁施工前對(duì)成套機(jī)械配套設(shè)備和相關(guān)的工藝參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)。在泥漿護(hù)壁成孔的過程中，需要采取針對(duì)性的措施處理泥漿，另外還需要對(duì)機(jī)具設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，保證機(jī)具組裝試運(yùn)行符合要求，并且進(jìn)行相關(guān)記錄，交由監(jiān)理工程師簽字確認(rèn)，而后才能施工。

2.2.3 測(cè)量定位

通過混凝土對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行牢固固定，并且做好針對(duì)性的保護(hù)措施，在放樣過程中主要使用全站儀等設(shè)備進(jìn)行精確放樣，以確保施工位置的準(zhǔn)確性，按照設(shè)計(jì)標(biāo)高引入臨時(shí)水，嚴(yán)格測(cè)量護(hù)筒口標(biāo)高并記錄好相關(guān)測(cè)量工作。

2.2.4 埋設(shè)護(hù)筒

在進(jìn)行護(hù)筒等設(shè)備埋設(shè)時(shí)，需要依照要求進(jìn)行定位，控制偏差在5 厘米左右，并且確保護(hù)筒的豎直位置符合要求。其次進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)首先需要挖出超過護(hù)筒外徑80～100 厘米的圓坑，并且填住一定的厚粘土，分層進(jìn)行夯實(shí)，接著在鉆孔樁附近按照設(shè)計(jì)要求布設(shè)十字控制樁并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)定位，在坑底標(biāo)出鉆孔的中心位置，緩慢調(diào)入準(zhǔn)備好的護(hù)筒，同時(shí)按照標(biāo)出的中心位置定位護(hù)筒的中心位置，通過十字線完成定位工作，保證鉆孔中心和護(hù)筒中心能夠有效垂直。通過水平尺或垂球進(jìn)行檢測(cè)，保證護(hù)筒的垂直性，而后回填粘土，保證護(hù)筒周圍填土的密實(shí)度，并進(jìn)行分層夯實(shí)作業(yè)進(jìn)行密實(shí)鞏固。在夯實(shí)過程中要注意護(hù)筒不能出現(xiàn)偏斜，要求護(hù)筒頂端位置一定要高出地面0.3m，避免在日后的地面水等雜物進(jìn)入護(hù)筒內(nèi)，同時(shí)護(hù)筒要高出地下水位距離兩米以上，以免造成塌孔現(xiàn)象。

2.2.5 鉆機(jī)就位

在鉆孔就位前，需要做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，主要包含機(jī)具設(shè)備的維護(hù)處理，在設(shè)定鉆機(jī)位置后需要注意加強(qiáng)底盤、底座、頂端等位置的控制，保證平穩(wěn)性，不能出現(xiàn)位移等現(xiàn)象，同時(shí)確保護(hù)筒中心與鉆頭中心保持垂直，起重滑輪中心線也要與護(hù)筒同處于垂直方向，保證各設(shè)備處于合理狀態(tài)，使鉆機(jī)就位，而后進(jìn)行沖鉆。

2.2.6 鉆孔

在鉆孔過程中需要在孔內(nèi)灌注泥漿，依照土層的情況合理設(shè)置泥漿的相對(duì)密度。在開孔和鉆井過程中保證孔內(nèi)水位高度超出地下水位1 米，另外需要比護(hù)筒頂面低0.3 米，避免出現(xiàn)溢出等情況。在掏渣結(jié)束后，及時(shí)做好補(bǔ)水工作，如果發(fā)現(xiàn)有松散土層還需要進(jìn)行針對(duì)性的處理。通過小沖程、濃泥漿高頻率不斷進(jìn)行鉆孔沖砸，以便保證鉆孔的效率。另外還是要注意如果在弱風(fēng)化泥灰?guī)r或微風(fēng)化泥灰?guī)r層施工時(shí)，需要投入一定量的小片式或粘土，墊平表面，而后再進(jìn)行沖砸，防止出現(xiàn)斜孔、坍孔等情況。表1 為鉆孔成樁允許偏差值。

表1鉆孔樁鉆孔允許誤差

2.2.7 檢孔

在鉆進(jìn)過程中，需要通過檢孔器進(jìn)行檢孔。檢孔器的主要作用在于了解孔的具體情況，其由鋼筋籠組成，外徑略超鉆孔樁。對(duì)于一些易縮孔層或者在更換鉆錘前，都需要進(jìn)行相應(yīng)的檢孔活動(dòng)。在鉆進(jìn)作業(yè)中，新焊補(bǔ)的鉆錐也要采用檢孔器對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格檢孔工作，而后才能繼續(xù)鉆進(jìn)。當(dāng)檢孔器不能到達(dá)原鉆進(jìn)的深度時(shí)，可能鉆孔出現(xiàn)了斜孔、縮孔等情況，需要進(jìn)行有效控制和管理[1]。

2.2.8 清孔

當(dāng)鉆進(jìn)工作達(dá)到設(shè)計(jì)要求即孔深達(dá)到要求時(shí)，要通過檢孔器檢測(cè)孔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，并記錄好相關(guān)數(shù)據(jù)。檢測(cè)符合標(biāo)準(zhǔn)后采用抽碴筒對(duì)孔內(nèi)進(jìn)行清理，將雜物清除干凈后，使孔底與水下混凝土完全接觸，以保證樁將孔底泥漿及鉆渣沉積物清除干凈，使水下混凝土與孔底完全接觸，以確保樁施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)承載力。清孔結(jié)束后再次測(cè)量孔底標(biāo)高，并再次檢測(cè)孔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)是否達(dá)到方案設(shè)計(jì)要求。清孔作業(yè)中，嚴(yán)禁采用深鉆孔底的方式來代替清孔作業(yè)。

2.2.8.1 鋼筋籠制作安裝

選用質(zhì)量合格具有質(zhì)量保證書的鋼筋制作鋼筋籠。鋼筋籠的制作偏差范圍控制要求如下：

主筋間距： ±20mm

箍筋間距： 0，-20mm

鋼筋籠長(zhǎng)度：±10mm

鋼筋骨架直徑：±5mm

2.2.8.2 鋼筋籠保護(hù)層

在鋼筋籠主筋外設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)層，本工程中采用用水泥砂漿制成的混凝土墊塊作為其保護(hù)層，這些墊塊每間隔2-4 米為一組，用主筋將墊塊固定牢中固在鋼筋籠上[2]。

2.2.8.3 鋼筋籠入孔固定

依照要求進(jìn)行鋼筋籠標(biāo)高和孔口標(biāo)高位置的設(shè)置，并且通過鋼筋固定鋼筋籠，使其處于孔口機(jī)架底盤上，并且在孔口位置設(shè)置定位圈筋，掛于十字線對(duì)中位置，保證鋼筋籠能夠有效地下入孔中。在混凝土灌注作業(yè)時(shí)，注意混凝土料漿的溢出，并關(guān)注孔內(nèi)水位的位置以及其升降情況，且隨時(shí)測(cè)量孔內(nèi)混凝土的高度，按照實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)調(diào)整導(dǎo)管的高度并確定是否拆除。拆除導(dǎo)管的過程中要對(duì)拆除現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，嚴(yán)禁雜物導(dǎo)入孔內(nèi)，對(duì)施工效果造成影響。另外，在灌注水下混凝土?xí)r要?jiǎng)蛩倬徛M(jìn)行澆筑，且隨時(shí)關(guān)注控制，防止鋼筋籠隨混凝土面上升而影響后續(xù)施工[3]。

2.2.9 水下混凝土灌注

2.2.9.1 灌注工藝

灌注樁施工技術(shù)中澆筑水下混凝土是關(guān)鍵工藝之一，需要嚴(yán)格控制其工藝質(zhì)量。當(dāng)成孔質(zhì)量達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)后，方可開展灌注作業(yè)。

2.2.9.2 計(jì)算初灌量后導(dǎo)管埋入混凝土中的深度

初灌量的效果直接影響水下混凝土灌注的質(zhì)量，需要對(duì)初灌量進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算分析。

2.2.9.3 第灌注量達(dá)到第一批設(shè)計(jì)要求后，即完成首次孔底混凝土澆筑，及時(shí)對(duì)首次澆筑混凝土高度進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算分析出導(dǎo)管的初次埋深，當(dāng)初次埋深滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，即可進(jìn)行下一步的正常灌注。當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)水位急速升高出現(xiàn)進(jìn)水情況，則表明灌注非正常，應(yīng)迅速進(jìn)行應(yīng)對(duì)處理。

2.2.9.4 灌注注意事項(xiàng)

對(duì)孔底沉渣厚度再一次進(jìn)行測(cè)定，未達(dá)到要求時(shí)應(yīng)二次清孔。經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能開始灌注水下混凝土。二次清孔作業(yè)時(shí)，要確保滿足沉渣厚度要求，同時(shí)時(shí)刻關(guān)注泥漿的性能指標(biāo)，終止清孔泥漿指標(biāo)相對(duì)密度一般需要控制在.05～1.10 之間、粘度為16～20S 以及含砂率<3%的范圍內(nèi)。如果在測(cè)量過程中發(fā)現(xiàn)沉渣厚度以及泥漿的性能指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，即可開展下一步的水下混凝土灌注作業(yè)[4]。水下混凝土通常選擇C30 水泥，同時(shí)混凝土坍落度的控制范圍在180～220mm。水下混凝土灌注作業(yè)前需要確定導(dǎo)管底部與孔底之間保持一定的距離大約在0.3m 左右，初次灌注的導(dǎo)管埋深要滿足設(shè)計(jì)要求且大于0.8m。在安裝導(dǎo)管前由專業(yè)人員進(jìn)行水密試驗(yàn)。初次灌柱混凝土其澆筑量為3m3，在澆筑過程中需要根據(jù)樁長(zhǎng)的差異有0.2m3量的浮動(dòng)；其中導(dǎo)管長(zhǎng)度要大于樁長(zhǎng)，且導(dǎo)管長(zhǎng)度要根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)與測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行精確計(jì)算，根據(jù)設(shè)計(jì)要求導(dǎo)管埋深范圍控制在2-6m。澆筑過程中控制混凝土勻速灌注量，當(dāng)灌注達(dá)到樁頂標(biāo)高位置時(shí)，進(jìn)行鑿樁作業(yè)，確保樁頂混凝土的澆筑質(zhì)量。澆注面需要超出樁頂設(shè)計(jì)高程1.0m，詳細(xì)記錄澆筑過程中的數(shù)據(jù)。導(dǎo)管選擇無縫鋼管，鋼管規(guī)格：Ф219×2.5mm。采用螺旋絲口加固導(dǎo)管之間的連接，要求具有良好的密封性以及剛性，且不易變形。螺旋絲口在應(yīng)用前要進(jìn)行各項(xiàng)嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，由工作人員嚴(yán)格檢查絲扣是否緊密，清除導(dǎo)管內(nèi)的殘留物。在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)從混凝土中隨機(jī)取料并制作試塊進(jìn)行定期抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。待澆筑完成結(jié)，再用砂石將空隙進(jìn)行回填，以免影響后結(jié)相鄰樁作業(yè)施工及施工安全。灌注施工作業(yè)中，嚴(yán)格控制混凝土的澆筑質(zhì)量，尤其是灌注速度，時(shí)刻關(guān)注及導(dǎo)管距離孔底的位置、混凝土的質(zhì)量以及導(dǎo)管埋深等容易造成塌孔事故的關(guān)鍵要素，保證水下混凝土的成樁質(zhì)量[5]。

結(jié)束語(yǔ)

伴隨路橋交通設(shè)施的建設(shè)，鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。在施工過程中，需要充分領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖，不斷優(yōu)化施工作業(yè)方案，通過優(yōu)化和改進(jìn)使整個(gè)施工方案滿足科學(xué)合理、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，這樣才能在施工過程中有效地保證施工的整體質(zhì)量。因此相關(guān)技術(shù)人員需要深入分析鉆孔灌注樁技術(shù)，加強(qiáng)施工管理，在施工中與實(shí)際情況相結(jié)合，合理地使用，提升交通工程施工的整體質(zhì)量。