橋梁樁基施工技術(shù)應(yīng)用淺談

黃福斌

（貴州路橋集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

隨著我國橋梁產(chǎn)業(yè)的不斷向前發(fā)展，在橋梁工程施工過程中施工規(guī)模和施工量也在不斷加大，同時(shí)所使用的工程施工技術(shù)手段和方法也在不斷創(chuàng)新。樁基工程的施工質(zhì)量影響著橋梁的結(jié)構(gòu)安全，是決定橋梁建設(shè)成敗的重要因素。因此，樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量受到橋梁施工單位的高度重視。樁基礎(chǔ)是指由樁基和承臺(tái)共同組成的一個(gè)構(gòu)件，它起著承上啟下的作用。在遇到嚴(yán)重地層時(shí)，鉆孔灌注樁施工有著很大的困難。

1 樁基施工常見故障與解決措施

1.1 卡鉆

卡鉆是指在打孔期間由于鉆頭不經(jīng)常使用導(dǎo)致孔的直徑越來越小，在更換新的鉆頭之后，鉆頭的直徑相對于孔的直徑來說過大，鉆頭就容易卡在孔洞里面，這就造成了卡鉆的現(xiàn)象。為避免這種現(xiàn)象，鉆孔時(shí)應(yīng)選擇合適的鉆頭并及時(shí)更換鉆頭。如果工作的過程中出現(xiàn)卡鉆了，可以采用下面兩個(gè)方法來解決，一是在水下割下護(hù)簡底口擋住鉆頭部分；二是將鋼護(hù)簡上拔或頂起一定高度，騰出空間，將鉆頭拉出[1]?？ㄣ@還有可能是因?yàn)樽o(hù)簡底變形而引起，這時(shí)可拋填片石反復(fù)沖砸，將變形部位擠出，或水下切割變形部位，然后再將鉆頭斜拉上來，這樣就可以解決卡鉆問題。

1.2 埋鉆

埋鉆是地下鉆孔最常見的一種故障問題。埋鉆的發(fā)生主要是由于鉆孔時(shí)未顧及到鉆孔頂部的薄弱層，直接將頂部鉆穿或鉆薄，導(dǎo)致頂部支持力不夠，從而導(dǎo)致孔洞的塌陷，從而將鉆頭埋在了地下。

1.3 斜孔、彎孔

產(chǎn)生斜孔、彎孔的原因有以下兩個(gè)方面。

（1）斜孔的產(chǎn)生是由于在溶洞的前面開口時(shí)沒有按照正確的施工方法，沒有正確的技術(shù)，由于拋填粘士不及時(shí)，溶洞的位置測量的不準(zhǔn)確，鉆孔的位置凹凸不平，以至鉆頭沿著軟的部位下滑，最終造成了斜孔。

（2）彎孔的產(chǎn)生是由于鉆孔的地方有很多隔層相向的探頭石，在鉆頭鉆進(jìn)時(shí)碰到石頭導(dǎo)致鉆頭呈豎向的“s”形，從而造成了彎孔的產(chǎn)生。如果工作的過程中出現(xiàn)斜孔、彎孔，可以糾正斜孔、彎孔的方向。為避免斜孔的發(fā)生，應(yīng)該在鉆孔時(shí)放緩速度，一邊填充片石黏土，一邊控制鉆頭直向前進(jìn)。為避免彎孔的產(chǎn)生，應(yīng)該提前勘測好需要鉆孔的地方，遇到堅(jiān)硬的抵擋物時(shí)，應(yīng)更換鉆頭或放緩速度。

2 橋梁工程樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

2.1 灌注樁施工技術(shù)

橋梁工程樁基礎(chǔ)中常見的灌注樁技術(shù)能夠保證樁基礎(chǔ)質(zhì)量，提升建筑的穩(wěn)定性。橋梁工程采用的灌注樁技術(shù)有兩種，即鉆孔灌注樁技術(shù)與沉管灌注樁技術(shù)。鉆孔灌注樁技術(shù)是在地層上進(jìn)行開孔，而后使用漿液進(jìn)行灌注，鉆孔灌漿中可通過人工或者機(jī)械方式成孔，不同成孔方式的成本和難易程度不同，實(shí)際施工中需要根據(jù)建筑工程所述的環(huán)境不同，進(jìn)行鉆孔灌注樁的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整，比如綜合分析橋梁工程施工地點(diǎn)地質(zhì)水文條件等。沉管灌注樁技術(shù)采用鋼管成孔方式進(jìn)行灌注，將鋼管下放至土層中，利用鋼管與土層之間的作用力，增加二者的土層摩擦力，提升樁基穩(wěn)定性。灌注樁施工技術(shù)如圖1所示。

圖1 灌注樁施工技術(shù)

2.2 振動(dòng)沉樁施工技術(shù)

橋梁工程樁基礎(chǔ)中常用振動(dòng)沉樁施工技術(shù)進(jìn)行施工。振動(dòng)沉樁施工的特點(diǎn)在于進(jìn)入樁階段時(shí)通過振動(dòng)方式讓基層結(jié)構(gòu)充分融合，振動(dòng)沉樁技術(shù)的應(yīng)用使得樁身能夠更好地融入土層中，施工穩(wěn)定性與便捷性良好。振動(dòng)沉樁施工通常采用振動(dòng)器對樁體進(jìn)行處理，作業(yè)時(shí)振動(dòng)沉樁機(jī)使樁與周圍土壤產(chǎn)生振動(dòng)，從而減少樁面的摩擦力，樁桿克服樁面和樁尖阻力下沉最終到達(dá)目的地。振動(dòng)沉樁技術(shù)是一種穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，振動(dòng)沉樁不僅讓樁體得以順利進(jìn)沉降，施工過程中的共振原理可進(jìn)一步提升沉樁質(zhì)量，確保樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性，振動(dòng)沉樁的施工便捷度比較高，可使用小型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工，操作難度低，消耗成本比較小，是現(xiàn)階段樁基礎(chǔ)施工中的常用技術(shù)。振動(dòng)沉樁施工技術(shù)如圖2所示。

圖2 振動(dòng)沉樁施工技術(shù)

2.3 靜力壓樁施工技術(shù)

靜力壓樁技術(shù)是橋梁工程樁基礎(chǔ)施工中比較優(yōu)質(zhì)的施工技術(shù)。靜力壓樁最大的特點(diǎn)在于施工時(shí)靜音無噪，不容易對周邊環(huán)境造成噪聲影響。靜力壓樁更適應(yīng)于軟土地基的施工環(huán)境，在黏性土層中應(yīng)用靜力壓樁技術(shù)可以發(fā)揮比較好的施工效果。靜力壓樁施工原理是樁體自身重量的反作用力與側(cè)阻力和摩擦力相互抵消的沉樁技術(shù)，在沉樁過程中，靜力壓樁可通過反作用力與側(cè)阻力等作用影響快速沉降，準(zhǔn)確到達(dá)施工部位。靜力壓樁在施工中通常采用分段預(yù)制的方式進(jìn)行工程施工，通過逐段壓入預(yù)制樁更加高效的完成樁基礎(chǔ)施工。在壓樁過程中需要注意持續(xù)性與角度的控制，保證樁基的質(zhì)量[2]。

2.4 沉管灌注樁施工技術(shù)

沉管灌注樁技術(shù)在土建工程樁基礎(chǔ)施工中比較常見，適用范圍廣，應(yīng)用效果良好。沉管灌注樁是將與樁尺寸相適應(yīng)的鋼管端部套上尖后沉入土中，而后套管內(nèi)放置鋼筋骨架，澆筑混凝土的同時(shí)錘擊拔管，從而完成混凝土搗實(shí)，進(jìn)而完成灌注樁施工的一種樁基礎(chǔ)施工技術(shù)。沉管灌注樁的樁基礎(chǔ)施工可適用于各種相對復(fù)雜的土層環(huán)境，對于存在地下水、流砂、淤泥等情況的土層，或者稍密的碎石土地基，都可以采用沉管灌注樁技術(shù)進(jìn)行施工。沉管灌注樁施工技術(shù)在應(yīng)用時(shí)需要注意縮頸、斷樁、樁身夾泥等問題的預(yù)防，同時(shí)控制好下方角度以及標(biāo)高，避免插斜、下沉等情況影響工程質(zhì)量。

3 工程概況

某橋梁總長82.92m，主體圍護(hù)樁樁徑1.2m，樁長為21～25m，主體圍護(hù)樁共28根。

3.1 地質(zhì)條件

橋梁地勢較平坦，起伏不大，地形平緩，地層主要為雜填土2.5m，黏土5m，細(xì)砂2m，砂卵石15.5m。橋梁底板及圍護(hù)樁底部均位于密實(shí)卵石層中。圍護(hù)樁施工期間，由于地下管線較多，地質(zhì)復(fù)雜，局部有大卵石，地層松散，在外力作用下易發(fā)生垮塌，造成塌孔。

3.2 施工難度

橋梁樁基均為摩擦性樁，根據(jù)地勘資料，圍護(hù)樁位置位于雜填土、細(xì)砂及砂卵石地層，且樁基深度較深，若不能合理的選擇泥漿護(hù)壁，可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的塌孔現(xiàn)象。本工程節(jié)點(diǎn)工期短，工期壓力較大，在保證工期的同時(shí)堅(jiān)決不能忽視質(zhì)量及安全。施工區(qū)域?qū)儆隰[市區(qū)，環(huán)保要求高，場地狹小，不具備施工泥漿池的條件。部分圍護(hù)樁與管線相鄰或處于廢棄管線上，施工時(shí)必須保證地層的穩(wěn)定，保證管線的安全。

4 化學(xué)泥漿的實(shí)際施工應(yīng)用分析

4.1 化學(xué)泥漿

在實(shí)際施工的過程當(dāng)中所使用的化學(xué)泥漿通常情況下都是化學(xué)聚合物泥漿，屬于一種經(jīng)過人工合成的聚合物。其主要的特點(diǎn)在于可以在相對較低的濃度的前提下為旋挖鉆孔樁提供一個(gè)較好的黏度環(huán)境，從而能夠使其更好的工作。由于化學(xué)泥漿本身是由長度很長的分子鏈通過呈現(xiàn)卷狀無序的分散在泥漿當(dāng)中，當(dāng)使用化學(xué)泥漿時(shí)，其中的分子鏈會(huì)因?yàn)槭艿郊羟辛Φ挠绊懚诱归_來，因?yàn)榉肿渔滈L度很長，因此展開以后形成的連接橋可以互相吸附，當(dāng)旋挖鉆孔樁工作時(shí)發(fā)揮其作用，從而能夠在極大程度上提升護(hù)壁效果，加強(qiáng)了周圍地層的穩(wěn)定性，避免了地層坍塌的現(xiàn)象。與此同時(shí)，化學(xué)泥漿還可以將工作過程當(dāng)中所產(chǎn)生的鉆屑進(jìn)行吸附，使鉆頭能夠持續(xù)性工作，從而大大提升了旋挖鉆孔樁的工作效率?；瘜W(xué)泥漿性能指標(biāo)要求如表1所示[3]。

表1 化學(xué)泥漿性能指標(biāo)要求

4.2 施工現(xiàn)場準(zhǔn)備

橋梁樁基礎(chǔ)施工前的相關(guān)準(zhǔn)備工作是保證樁基礎(chǔ)施工順利以及穩(wěn)定的關(guān)鍵。橋梁樁基礎(chǔ)施工現(xiàn)場條件并不一定完全滿足樁基礎(chǔ)的施工要求，這種情況下需要對施工現(xiàn)場進(jìn)行整理和準(zhǔn)備，清理施工現(xiàn)場內(nèi)雜物，對施工現(xiàn)場土層進(jìn)行平整處理，保證施工現(xiàn)場的平整度能夠使用樁基礎(chǔ)施工要求，更好的保證樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量。在施工現(xiàn)場土層平整工作基本完成后，還需要做好各坐標(biāo)控制點(diǎn)和軸線控制點(diǎn)的放線工作，根據(jù)樁基礎(chǔ)施工圖紙對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的檢測，確保放線準(zhǔn)確，在后續(xù)施工中，也應(yīng)認(rèn)真檢查了解樁基礎(chǔ)施工位置的準(zhǔn)確性，確保其平面尺寸合乎規(guī)范要求。

4.3 鉆進(jìn)成孔

當(dāng)旋挖鉆孔樁的護(hù)筒內(nèi)注滿泥漿之后，進(jìn)行鉆進(jìn)工作，在鉆進(jìn)工作的過程當(dāng)中，施工人員不斷注入化學(xué)泥漿，并且使其水頭高度保持在護(hù)筒高度的1/2，能夠有效的提升地層的穩(wěn)定性。在施工期間，要做到對鉆具的鉆進(jìn)速度進(jìn)行合理的控制，當(dāng)旋挖提鉆到孔口時(shí)，需要對泥漿的干擾情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，從而能夠使施工過程當(dāng)中的鉆屑沉降效果加速，有利于保持孔壁的穩(wěn)定性。

在進(jìn)行鉆進(jìn)成孔的過程當(dāng)中，傳統(tǒng)膨潤土泥漿需要不斷造漿，在場地有限的市政工程施工中問題突出?；瘜W(xué)泥漿則具有用量少，只要有水就可開鉆，添加方便，在施工過程中將泥漿粉順著噴射的水流沖入孔內(nèi)，即可形成良好的護(hù)壁漿液的特點(diǎn)。膨潤土用量少時(shí)容易塌孔，用量大事容易削弱樁基承載力；化學(xué)泥漿在砂卵石地層中，能夠把砂礫粘結(jié)一體，向外滲透，從而起到更好砂卵石及砂層護(hù)壁作用。

4.4 泥漿造壁法

泥漿造壁法，顧名思義就是指用泥漿澆筑出一塊護(hù)壁。因?yàn)槿芏搭愄畛湮锓N類的不同與它們流速性的不同，所以使用的泥漿也是不同的。用于護(hù)壁施工的優(yōu)質(zhì)泥漿，它的比例是有一定規(guī)定的，它的成分包括有燒堿、水泥、鋸木屑、草袋、碎石等混合材料，利用鉆頭的沖擊搗固作用，將填充材料同稠密的泥漿一起擠入孔洞中，在轉(zhuǎn)孔周邊產(chǎn)生連帶強(qiáng)硬效果，在接續(xù)的鉆孔工序中形成孔壁封閉環(huán)，達(dá)到泥漿護(hù)壁的效果。

4.5 二次清孔

由于化學(xué)泥漿本身是由高分子聚合物組成的，其附著性較強(qiáng)。在進(jìn)行鉆孔工作過程當(dāng)中，可以對鉆屑進(jìn)行有效的吸附，從而在成孔時(shí)，鉆孔周圍的鉆屑大大減少。如果使用傳統(tǒng)的泥漿，在進(jìn)行鉆孔工作之后，仍然需要進(jìn)行二次清孔工作。化學(xué)泥漿省略了這一個(gè)工作環(huán)節(jié)，大大節(jié)省了整體工程的工作量并且提高了工程的工作效率和質(zhì)量水平?；瘜W(xué)泥漿的使用將成孔的效率和速度有效的改善，相比膨潤泥漿來說性能更加完善。

4.6 檢孔

鉆孔完成后，需要進(jìn)行檢孔，檢孔是用檢孔器來完成的，如果孔洞不合格，我們就需要思考造成不合格的原因，從而想出對策。如果發(fā)現(xiàn)了不合格的地方可以使用高強(qiáng)度的錘齒，從根本上減少偏孔的出現(xiàn)概率，假如出現(xiàn)了偏孔也是容易很容易糾正過來的。

4.7 化學(xué)聚合物泥漿的排放

化學(xué)泥漿本身相比膨潤泥漿更加環(huán)保和清潔，主要原因在于化學(xué)泥漿的組成成分是高分子聚合物，容易降解，能夠直接拋棄不需要進(jìn)行處理就可以排放，對環(huán)境保護(hù)工作來說具有積極意義。不過現(xiàn)階段很多工廠在進(jìn)行化學(xué)泥漿排放工作的過程當(dāng)中還是會(huì)使用一些次氯酸鈉溶液以及過氧化氫溶液進(jìn)行處理，其目的在于能夠使排放的化學(xué)泥漿進(jìn)行充分的氧化。然后將經(jīng)過處理后的化學(xué)泥漿進(jìn)行排放到周圍的排水溝中。

4.8 實(shí)行下鋼護(hù)筒方案

使用有一定剛度的，8mm厚的鋼護(hù)筒，將它的底部制作成鋸齒狀，這樣可以增加剛護(hù)筒的穩(wěn)定性。下放剛護(hù)筒的作用很重要，因此要確保下放鋼護(hù)筒不容易變形傾斜，這樣就需要在接頭處增加一圈鋼筋作箍，為避免重心偏移導(dǎo)致其錯(cuò)位，應(yīng)該保證受力均勻。

5 結(jié)語

根據(jù)上文對樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的描寫，我們對于樁基礎(chǔ)有了基本了解與認(rèn)識(shí)，根據(jù)上文總結(jié)施工所需要注意的事項(xiàng)可以看出，樁基礎(chǔ)施工是根據(jù)不同的地質(zhì)條件實(shí)施不同的方案，更好地了解到樁基礎(chǔ)施工的困難。施工隊(duì)付出了很多努力，才取得了理想效果，保證了施工質(zhì)量和進(jìn)度。