橋梁樁基嵌巖樁施工技術(shù)分析

王劍卿

（江西省現(xiàn)代路橋工程集團有限公司，江西 上饒 334000）

0 引言

橋梁樁基嵌巖樁施工技術(shù)有著較高先進性，其優(yōu)勢體現(xiàn)在承載性能高、抗震性能好、樁基沉降量小等方面。

在施工環(huán)節(jié)將基樁直接嵌入巖層結(jié)構(gòu)，而后進行注漿施工，能夠讓基層結(jié)構(gòu)承載力得到提升。但是由于單樁軸向容許承載力在一定范圍內(nèi)與樁基底處巖石的強度和嵌入巖層的深度有直接聯(lián)系，故而在成孔時需要做好相關(guān)的參數(shù)控制，以保證后續(xù)基樁施工時基樁外力能均勻分布。

1 嵌巖樁的荷載傳遞特點

經(jīng)過分析嵌巖樁荷載傳遞特點，發(fā)現(xiàn)其樁體承載力主要由樁側(cè)摩阻力與樁端阻力構(gòu)成。在這兩種作用力同時作用下，會導致樁土發(fā)生相對位移。嵌巖樁開始受到荷載作用時，上部結(jié)構(gòu)的混凝土會發(fā)生收縮反應，樁土界面會存在相對位移，提高樁身上部樁周土層的樁側(cè)摩阻力，隨著荷載的持續(xù)增加，樁身軸作用力從上往下傳輸，混凝土結(jié)構(gòu)持續(xù)發(fā)生壓縮變形，進而使得樁周阻力發(fā)揮出應有的作用，直到最終的樁身軸力傳輸?shù)綐抖瞬课?，使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。樁側(cè)摩阻力發(fā)揮出應有的作用后，持續(xù)增加樁頂荷載，就會出現(xiàn)樁端位移變化，進而激發(fā)出樁端阻力。樁端摩阻力以及樁端阻力的發(fā)揮并不是同時實現(xiàn)的，由于樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮需要的樁土相對位移比較小，所以在樁端達到極限承載力之前，很多的樁側(cè)土層側(cè)阻力都能夠發(fā)揮出應有的作用，但是因為沉渣的影響，樁端阻力的發(fā)揮需要的相對位移較大，所以在很多情況下，位移量無法達到樁端阻力的激發(fā)要求，也會影響樁體穩(wěn)定。

2 嵌巖樁施工要求

2.1 嵌巖樁的成孔設(shè)備選擇

隨著我國嵌巖樁施工技術(shù)的高速發(fā)展，可以選擇的成孔設(shè)備也越來越多。以不同的排渣方式分類，包含正循環(huán)、反循環(huán)等方式；以固定形式分類，包含座樁、座平臺等形式。目前，在橋梁樁基嵌巖樁施工中，應用比較普遍的是平臺式氣舉反循環(huán)排渣成孔作業(yè)方式，其優(yōu)勢是經(jīng)濟性好、操作方便，移機時不需要輔助吊船，且排渣性能良好。但是該方式也有一定的缺陷，比如斜孔的斜率最大不能超過5∶1，且鉆桿對正軸線的難度較高、精度較差。在現(xiàn)場施工中，如果斜率超過5∶1，國內(nèi)很多鉆機都難以滿足要求，需要采購進口設(shè)備，成本較高，維護與管理難度也比較大。因此，在橋梁樁基嵌巖樁施工中，應該結(jié)合實際情況選擇合適設(shè)備，以實現(xiàn)施工質(zhì)量與經(jīng)濟效益的平衡。

2.2 鋼管樁沉樁的收錘標準

鋼管樁沉樁的收錘標準應由勘查、設(shè)計、施工、監(jiān)理協(xié)商，結(jié)合最后貫入度、最后1m 錘擊數(shù)、持力層進入深度等指標確定。

2.3 嵌巖樁深度的控制

嵌巖樁深度的控制極為重要，其嵌入巖體的深度要求直接進入新鮮巖體或微風化巖體中；經(jīng)分析，嵌入中等風化巖層也能夠產(chǎn)生非常好的效果。設(shè)計方案要求收集全部的物探以及鉆探資料，以初步確定嵌巖段的長度；但是從實際操作角度出發(fā)，因為巖石巖性、巖石頂面高程改變，鋼管樁間高程與設(shè)計方案存在偏差，所以在具體的施工中，嵌巖樁的深度滿足設(shè)計要求有著較高的難度。為解決該問題，可以在現(xiàn)場設(shè)置鉆孔進行檢驗，沉樁收錘貫入度如果超出標準，則將貫入度最大的一根應用鉆孔取芯的方法來確定嵌巖樁深度。

2.4 嵌巖樁混凝土澆筑質(zhì)量檢測

嵌巖樁施工中，混凝土澆筑的質(zhì)量關(guān)系到樁體的承載性能。因此，需要加強樁基結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測。目前廣泛應用的有超聲波、低應變動力、鉆孔取芯等檢測方式。通常而言，混凝土芯柱進入鋼管樁的深度應在7～10m 之間。

3 工程概況

某橋梁設(shè)計為T 梁形式，總長度為212.5m，包含80 片T 梁。橋梁所處地區(qū)為丘陵地貌，地勢變化比較明顯，山體以北東方向為主，上部植被茂密，以喬灌木為主。結(jié)合水文地質(zhì)條件進行分析，設(shè)計人員確定應用嵌巖樁作為橋梁樁基，數(shù)量為38 根，嵌入中風化砂巖內(nèi)，樁徑設(shè)計為1200～1800mm，采用沖擊鉆孔方式施工。

4 橋梁樁基嵌巖樁技術(shù)應用分析

4.1 護筒埋設(shè)

其一，護筒埋設(shè)工作開始前，先進行樁位的確定，從縱橫方向進行護樁引測作業(yè)，護筒中心與樁中心保持重合，平面誤差不超過2.0cm。

其二，護筒的制作材料為薄鋼板，高度超過2.0m。為了確保護筒結(jié)構(gòu)的剛度性能合格，防止在埋設(shè)、施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)變形的問題，護筒制作時，在上、中、下三個部位分別焊接加勁肋，以提高結(jié)構(gòu)強度。

其三，護筒制作結(jié)束后，立即開挖埋設(shè)。護筒底部應用黏土填充處理，分層壓實施工，頂部稍微超出地面表層，避免地表水涌入。根據(jù)設(shè)計方案的要求，合理確定護筒埋設(shè)深度，在有特殊地層條件影響時，應適當加大埋設(shè)深度。

4.2 樁孔鉆設(shè)

4.2.1 鉆機就位

選擇合適尺寸的鉆機底盤，根據(jù)護樁結(jié)構(gòu)的要求，確定底盤位置?，F(xiàn)場進行鉆機軌道安裝后，再次檢測底盤位置，以確保樁孔鉆設(shè)精度。

4.2.2 孔位鉆進

鉆孔是橋梁樁基嵌巖樁施工的關(guān)鍵工序，對樁體質(zhì)量存在直接影響，必須加強監(jiān)督與管理。操作中應注意如下四點：

其一，橋梁樁基位置的土層主要是砂類土，有些是黏土。因此，鉆進作業(yè)中，需要應用慢速正循環(huán)方式。在鉆入泥漿面以下15cm 左右時，調(diào)整為泵吸反循環(huán)的方式。鉆孔作業(yè)過程中，采用減壓法提高重錘的應用效果，確保垂直度達到標準。

其二，土層鉆進作業(yè)中，鉆機應采用刮刀鉆頭，結(jié)合地層條件，控制泥漿比重、鉆進速度，防止發(fā)生塌孔現(xiàn)象。鉆孔工作開始后，每進尺1.0m，或者地層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，選取鉆渣樣品并編號。

其三，需要接長鉆桿時，應停止鉆進，并提升鉆頭到距孔底2.0m 左右位置，同時泥漿循環(huán)10min 左右，將沉渣清理干凈，防止發(fā)生出渣口堵塞現(xiàn)象，然后再接長鉆桿。接長操作時，使用螺栓擰緊，并確保密封圈的密封效果合格。

其四，鉆孔設(shè)置結(jié)束后，需要及時利用基樁檢測儀開展質(zhì)量檢測工作，控制偏差符合技術(shù)標準，即樁體中心部位偏差在50mm 以內(nèi)，實際孔徑通常應小于設(shè)計孔徑。

4.3 孔底沉渣清理

樁孔鉆入達到規(guī)定深度標準后，應及時清理孔底沉渣。操作步驟如下：

其一，鉆入設(shè)計深度后停止鉆進，拆除鉆桿，下入檢孔器開展檢測，確保深度滿足設(shè)計要求后，才能開始沉渣清理工作。

其二，采用換漿法進行沉渣清理工作，當泥漿濃度達到1.1g/m時，應及時停止換漿。為保證樁身混凝土與底部巖層有效黏結(jié)，還要開展二次清孔。

其三，清孔后，確保泥漿內(nèi)不存在2.0～3.0mm 粒徑的顆粒，泥漿比重不超過1.1，含砂率在2%以內(nèi)。

其四，孔底沉渣清理結(jié)束后，應及時開展灌注施工。

4.4 鋼筋籠制作安裝

其一，鋼筋籠制作之前，應加強鋼筋的驗收與管理，保證鋼筋質(zhì)量合格，并防止鋼筋出現(xiàn)銹蝕的問題。如果不得不露天存放，應布置墊塊結(jié)構(gòu)，避免鋼筋與地面直接接觸而發(fā)生銹蝕，導致其性能下降。

其二，及時清理鋼筋表面的油漬、漆皮、銹跡等污物，如果發(fā)現(xiàn)鋼筋彎曲，應及時調(diào)直。在下料前，要做好長度與外形的檢測與控制，確保無明顯的裂紋等質(zhì)量問題，達到要求后，才能進入施工現(xiàn)場。

其三，主筋內(nèi)側(cè)應布置加強箍筋，同時與外側(cè)鋼筋組合形成環(huán)形筋的形式，并確保箍筋與主筋穩(wěn)定連接，焊接的質(zhì)量合格。環(huán)形筋連接時，應采用鋼筋綁扎的方式。為了預防鋼筋籠變形，焊接后于其內(nèi)部設(shè)置十字撐，以增加其穩(wěn)定性。

其四，鋼筋籠分節(jié)段加工處理，每個節(jié)段長度以方便吊入施工為準。吊運節(jié)段，加強鋼筋籠防護管理，不能存在扭轉(zhuǎn)、彎曲等問題。

4.5 混凝土灌注

4.5.1 拌制

其一，混凝土拌制環(huán)節(jié)，應達到均勻性的要求。拌制工作開始前，對骨料進行全面檢測，確保含水率符合標準要求。降雨季節(jié)應該加大檢測的頻率，隨時根據(jù)實際情況調(diào)整含水率參數(shù)。在混合料的制作中，加強配合比的控制，粗骨料、細骨料加入偏差控制在±2%以內(nèi)，其他材料偏差控制在±1%以內(nèi)。

其二，添加外加劑時，應加強攪拌，達到均勻一致性要求，顏色正常，沒有離析、泌水等問題。拌制結(jié)束后，應檢測混凝土坍落度，運輸?shù)浆F(xiàn)場后還需要再次檢測。同時還要保證其保水性、黏聚性滿足要求，質(zhì)量不達標的混凝土材料不能投入工程應用，避免其對工程的安全和質(zhì)量造成不利影響。

4.5.2 灌注

其一，在該橋梁嵌巖樁混凝土灌注施工中，采用吊車吊裝導管，導管埋設(shè)深度超過1.0m；灌注作業(yè)前，做好混凝土和易性檢測，達到技術(shù)標準后才能開展灌注施工；灌注開始后，保持連續(xù)灌注作業(yè)，并加強水頭高度的控制，導管埋深處于2.0～6.0m 之間；灌注作業(yè)中，需要連續(xù)進行位置檢測，保證導管埋深符合要求；為了防止鋼筋籠上浮，應做好固定處理。

其二，灌注混凝土達到設(shè)計標高后，還要多灌注50～100cm 的高度，以提高結(jié)構(gòu)的整體性，超出部分在施工后可以切割掉；孔內(nèi)溢出的泥漿應引流到規(guī)定地點，不能隨處存放處理，防止影響周邊環(huán)境；灌注作業(yè)中，應避免混凝土溢出漏斗，操作人員應隨時了解導管內(nèi)混凝土液面變化情況，檢測混凝土液面高度，以及時進行導管拆除與提升作業(yè)；提升導管過程中，要做好長度計算與檢測工作，確保數(shù)據(jù)精度合格，防止影響灌注效果。

其三，拆除導管的時間應盡量縮短，通常不超過5min，操作環(huán)節(jié)要做好防護管理，防止工具遺落，拆除導管后及時進行清洗。

其四，為了保證嵌巖樁施工質(zhì)量，現(xiàn)場應該選擇合適的導管材料，確保其內(nèi)壁光滑，內(nèi)徑符合工程要求。并做好混凝土試驗檢測工作，隨時抽檢混凝土坍落度，保證其處于180～220mm 之間。灌注施工中，應組織人員統(tǒng)一指揮與管理，且各級人員分工明確，落實工作職責，以確保施工順利進行。

5 提高樁基嵌巖樁施工質(zhì)量的主要措施

第一，降低成孔成本。組織專業(yè)技術(shù)人員展開全面深入的探索和研究，加強施工技術(shù)創(chuàng)新，并積極利用先進技術(shù)，培養(yǎng)高水平的人才，購置現(xiàn)代化的機械設(shè)備，以提高施工效率與質(zhì)量，降低成孔成本。

第二，應意識到收錘的重要性。任何工程項目都有明確的標準與程序，所以應加強施工人員的培訓與教育，使其具備足夠的專業(yè)素質(zhì)，對于現(xiàn)場施工有足夠的了解。尤其應意識到收錘的重要性，嚴格執(zhí)行工藝技術(shù)標準，落實現(xiàn)場管控措施，有序展開沉樁作業(yè)。

第三，選擇合理的嵌巖樁深度檢測方法。為了保證檢測工作順利實施，現(xiàn)場質(zhì)檢人員應選擇最佳的檢測方法，使嵌巖樁深度測量達到高效、精準的要求。

第四，避免鉆孔存在質(zhì)量問題。為了有效預防現(xiàn)場作業(yè)時出現(xiàn)塌孔、漏漿等情況，現(xiàn)場管理人員應針對施工狀況展開分析并采取有效措施，比如適當?shù)卦黾幼o筒埋深、提高填土密實度、控制水位等，以保證施工質(zhì)量符合設(shè)計方案的要求。

6 結(jié)語

綜上所述，橋梁樁基嵌巖樁施工技術(shù)非常先進，對現(xiàn)場施工有較高的要求，需要加強各個環(huán)節(jié)的管控，消除不利因素，保證樁孔質(zhì)量合格，進而確保橋梁工程性能達標，滿足交通運行要求。