橋梁樁基工程鉆孔灌注樁施工及其控制研究

曾昭鑒

（龍巖交通建設集團有限公司，福建 龍巖 364000）

0 引言

樁基礎是橋梁工程中最為常見的基礎結構形式，樁基礎施工方式具有操作簡潔、施工周期較短且技術較為成熟等優(yōu)勢，目前在橋梁工程中的應用較廣。鉆孔灌注樁施工技術是樁基工程中常用的技術之一。鉆孔灌注樁技術在施工過程中會受到周邊地質條件、地形地貌狀況、施工設備等諸多因素的影響，鉆孔過程中便不可避免地會出現(xiàn)斷樁或樁身傾斜等問題。為了有效避免鉆孔灌注樁施工技術在應用過程中出現(xiàn)質量問題，施工團隊應該對鉆孔灌注樁施工技術要點進行進一步的探討，結合實際施工條件，對施工方案進行靈活調整，同時不斷積累施工經(jīng)驗，進而有效保證樁基工程的整體施工質量。

1 工程概況

該工程涉及的東坑大橋左幅全長140m，右幅全長129.5m，上跨原省道203 以及小河溝。橋梁的左幅中心樁號為K4+452.5，右幅的中心樁號為K4+461.5。施工過程中采用的橋墩結構為柱式墩結構，其余墩臺采用的是樁基礎結構。施工區(qū)域地質調查情況顯示，該公路橋梁的施工位置主要位于河床谷地，周邊的地基結構主要為卵石層、微風化巖層結構，且普遍距離地表的深度較淺，該地區(qū)的降水量受季節(jié)變化的影響較大，加之水位變化受降水量的影響較大，存在水位暴漲暴跌的特征。在干旱季節(jié)，該地區(qū)的河流水位較低，但在雨水季節(jié)，該地區(qū)的河流水位就會暴漲。

2 橋梁樁基工程中鉆孔灌注樁技術的施工流程

2.1 護筒的設置

在施工正式開始之前需要用挖掘機對施工場地進行平整處理。在鉆孔之前需要將護筒埋設到提前設定好的樁位中，護筒采用δ=6mm 厚鋼板焊制，其直徑比樁徑大200mm。為保證護筒埋設質量，需要先挖坑再埋設，且需要將護筒底部與周邊區(qū)域的填土逐層夯實。除此之外，護筒埋設的深度也要控制在合理范圍內。深度的設置需要根據(jù)周邊的地質條件以及地下河流的狀況來確定。通常情況下，深度要高于2m 但不超過4m，且應高出地面0.3m，至少高出地下水位線1m。特殊情況下，在保證鉆孔灌注樁順利施工的前提下，可以適當加深護筒埋設深度。埋設時需注意，在連接部位不允許出現(xiàn)突出物。

2.2 泥漿的調制和選擇

泥漿材料制備過程中，需要先準備充足的黏土，根據(jù)施工需求，少量多次地進行配比試驗。泥漿的原材料大多為黏土，最終制成的材料膠體率應該超過95%，配比過程中還應該控制內部含砂率，整體的酸堿性及含水量，保證泥漿材料能夠滿足鉆孔灌注樁施工要求。

2.3 鉆孔

鉆孔是十分關鍵的施工環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的施工質量不僅與工程進度息息相關，對最終結構的穩(wěn)定性也有重要影響。鉆孔力度控制不當或速度控制不當，都有可能造成坍塌或報廢的問題。為了避免無效施工，可通過科學合理的保存方式，將預先制備成功的泥漿置于施工現(xiàn)場附近備用，充分發(fā)揮泥漿對孔壁的保護作用價值。施工過程中，必須保證泥漿的準備量充足，可以根據(jù)施工條件以及鉆孔需求等，在泥漿中適當添加碳酸鈉等物質，以提升泥漿的黏稠度，加大對周邊孔壁的保護力度，還可以根據(jù)施工場地的條件靈活調整泥漿配比，有效保證鉆孔質量。鉆孔施工中，為確保最終的成孔質量，應遵循以下幾項鉆孔原則。

第一，在成孔過程中通過泥漿保護孔壁并排出土渣，這樣能加大摩擦力，降低機械設備對孔壁的沖擊影響。

第二，在持續(xù)施工過程中，需要控制護筒內的水位，水位要始終高于地下水位一定的高度，但不能超過護筒的頂端，在清除雜質之后，為避免水分流失，還應該及時補充泥漿。

第三，在不同類型的地質條件下進行沖擊成孔時，應結合不同地質的特性，合理控制沖擊強度與泥漿的黏稠度。如砂層區(qū)域的整體結構較為疏松，應該選擇較小的沖擊力度進行反復沖擊，以加強對孔壁的保護，保證施工質量。如果是在硬質的地層中進行沖擊成孔，可以通過判斷沖擊后石子碎粒的直徑來調整泥漿的黏稠度，如果沖擊過后，石子碎顆粒的直徑較小，說明沖擊力過大，泥漿的黏稠度不足，需要進一步控制沖擊力度、調整泥漿的黏稠度。

第四，在沖擊成孔過程中，作業(yè)人員應根據(jù)實際鉆進進度調整主鋼絲繩的長度，使鋼絲繩在沖擊過程中始終處于繃緊的狀態(tài)；并注意控制鋼絲繩的放進速度及放進量，避免鋼絲繩過于松弛或過度緊繃，導致鉆孔位置偏移或其他問題。

第五，即使是在良好的施工條件下，最大沖程也要控制在6m 之內，為了準確把控沖程，可以在鋼絲繩上記錄長度標志。

2.4 成孔與終孔

第一，應該根據(jù)記錄情況靈活控制鉆孔進度。記錄的指標包括鉆孔時間、高程位置、進尺狀況等。

第二，每次鉆進一段距離后，如果該地段的地層結構變動較大，應該對石渣碎粒的形態(tài)進行記錄，通過這些顆粒判斷該地段的土質狀況。

第三，完成鉆孔之后，一般需要進行孔徑、孔深、垂直度檢測。檢測時需要配備專門的檢孔儀器，也可以根據(jù)施工經(jīng)驗自行制作檢孔儀器，可用廢棄的鋼筋材料焊接成檢孔儀器，需要將檢孔儀器的外徑與鋼筋籠的外徑進行對比，通常情況下，檢孔儀器的外徑等于鋼筋籠外徑+100mm。檢測過程中，需要借助移動機械設備，將檢孔儀器慢慢放入孔洞內并沉入底部，這樣所得到的各項結果才是精準的。通過檢測，確?？咨钸_到設計深度，即可停止鉆孔施工。

2.5 清孔

在鉆孔過程中，在沖擊力作用下所產(chǎn)生的碎渣會有一部分沉入孔底，另外一部分體質較輕的則會懸浮在液體表面，還有部分碎渣會黏附在孔壁上。隨著時間的推移，這些碎渣在吸收水分后自身質量加重將會持續(xù)下沉，會在孔底形成堆積。因此，在灌注混凝土之前，必須將這些堆積物質清理干凈。通常情況下都是采用二次清孔法，鉆孔質量經(jīng)檢驗合格后，需要立即進行第一次清孔，清孔之后需要下放鋼筋籠，如沉渣厚度超過規(guī)定值，就必須再次進行清孔。在施工過程中，需要采用換水的方式進行持續(xù)清孔，通過抽水泵的作用力持續(xù)向內注入質地較稀的泥漿，將孔內原本黏稠的泥漿全部置換完畢后，清孔工作才能結束。

2.6 加工、安放鋼筋籠

由于鋼筋籠的自重較大，因此需要通過大型的起吊裝置以及機塔架等設備輔助施工。如果出現(xiàn)超長或超重鋼筋籠無法同批次運輸?shù)膯栴}，可以考慮通過分段運輸?shù)姆绞降踹\鋼筋籠。到達運輸?shù)攸c后，按照鋼筋籠原本的組裝方式，對分段部位進行二次焊接。分段長度應根據(jù)鋼筋籠的整體剛度、鋼筋長度以及起重設備的有效高度等因素確定，在運輸過程中，應將分段鋼筋籠固定，防止其在運輸過程中移動，確保運輸過程的安全性。

為了防止鋼筋籠內部的十字支撐架出現(xiàn)位置偏移問題，還應該在吊裝之前從內側捆綁與鋼筋籠等長的鋼管。正式吊裝之前，還需要對鋼筋籠的骨架結構以及穩(wěn)定性進行檢查，確保鋼筋籠的規(guī)格、骨架結構及穩(wěn)定性滿足質量要求。鋼筋籠的運輸以及二次焊接工作必須根據(jù)相關施工標準、操作規(guī)范來進行。同時，由于鋼筋籠的安裝位置與整體結構的穩(wěn)定性相關，因此必須保證安裝位置精準。由于樁孔的直徑較小，且成孔之后容易受到外力的影響，導致成孔的角度與基準角度之間存在度數(shù)差，因此鋼筋籠吊放施工通常會占據(jù)較長的施工周期，很容易拖慢整體施工進度?？紤]到這一問題，在安裝鋼筋籠前必須對孔徑、孔深、孔型及沉渣厚度進行檢查，確認合格后方可吊裝鋼筋籠，吊放鋼筋籠時要對準孔位，垂直輕放，慢放入孔，并采取相應的加固措施，有效避免鋼筋籠位置偏移。如果在施工過程中采用的是焊接方式進行鋼筋籠接頭，在正式焊接施工之前需要將接頭的頂部向焊接變形的相反方向偏折，以免焊接部位在吊裝過程中出現(xiàn)彎折或折斷的問題。

2.7 灌注水下混凝土

灌注工作開始后，需要保證灌注的連續(xù)性，并采用探測儀器實時檢測孔洞內部的混凝土面的位置（高度），根據(jù)探測數(shù)據(jù)靈活調整導管的深度，盡可能以最高的效率拆除導管，避免中間間隔過長影響灌注質量。通常情況下，導管埋設的深度需要超過2m，并控制在6m 內。灌注過程中，需要始終探測孔內的水位高度，為避免鋼筋籠在浮力作用下不斷上移，當灌注的混凝土頂面距鋼筋籠底部的距離小于1m 時，應該立刻放緩灌注速度。當混凝土拌和物上升到鋼筋籠底口4m 以上時，應適當調整導管位置，調整完成后，可以將灌注速度調整為正常速度。為了保證灌注樁的施工質量，通常情況下，灌注樁的樁頂標高應該比設計的樁頂標高高出1m 左右，多余的部分需要在連接之前完全鑿除，也就是砍樁頭。在灌注施工快結束時，應核對混凝土的灌入數(shù)量，以確定所測混凝土的灌注高度是否正確。若發(fā)現(xiàn)混凝土的灌入量少于或多于計算量，要及時向上反映并查明原因。需要注意的是，灌注施工采用的為普通的硅酸鹽水泥材料，等級強度以及坍落度必須符合標準規(guī)范和設計要求，其中所配置的粗骨料也有所要求，通常情況下為直徑小于40mm 的碎石材料，而內部的細骨料為河砂，水灰比也需要控制在0.55 左右。

2.8 泥漿的排放

需要通過集中收集和運輸?shù)姆绞脚欧拍酀{，當泥漿沉淀距離地面標高1.5m 左右時，就需要利用挖掘機等設備，將廢棄泥漿收集并轉運到指定地點。

3 橋梁樁基鉆孔灌注樁技術的質量控制措施

3.1 防止樁位偏移的保護措施

做好地面平整、壓實等準備工作，為后續(xù)的樁位固定提供便利。尤其是在軟土地段，應該通過換填硬土的方式加固地基，確保后期施工過程中的穩(wěn)定性。除此之外，需要采用專業(yè)的儀器測量灌注樁的中心位置，并設置不同的節(jié)點，對該位置的施工穩(wěn)定性進行試驗。為保證灌注樁的穩(wěn)定性，可以通過設置十字護樁的方式對其進行穩(wěn)固。十字護樁的設置數(shù)量不得低于兩個。施工人員還需要定期檢測保護樁，及時排查是否存在偏移或其他細節(jié)問題，一旦發(fā)現(xiàn)位置偏移應及時采取妥善方式進行處理。在鉆孔正式開始之前，還應檢測中軸線的位置情況，在監(jiān)理人員確認參數(shù)合格后，才能進行鉆孔操作。如果施工過程中發(fā)現(xiàn)鉆桿與中軸線的位置差距過大，應及時排查原因，調整鉆桿位置。為避免位置偏移問題，可在放線定位完成后立即進行標注并盡快施工，避免因外力作用影響而導致位置偏移。

3.2 避免出現(xiàn)坍塌問題的質量控制措施

在鉆孔過程中，為了確保周邊結構的穩(wěn)定性，防止坍塌現(xiàn)象，必須選擇質量達標的護壁泥漿，制備的護壁泥漿黏度以及密度應該滿足設計標準和實際施工要求。除此之外，護筒的埋設深度以及埋設牢固性也必須有保障，護筒的底部與周邊應回填黏土并夯實，避免施工過程中外部的水體滲入孔內。鉆孔過程中，必須通過相應裝置，加強護筒與封底結構間的作用力，避免護筒被沖擊力破壞。如果在松散的黏土層進行鉆孔工作，應該合理控制鉆孔速度，避免鉆孔速度過快而引發(fā)孔位坍塌問題。

3.3 混凝土灌注質量的保障措施

第一，要保證孔內的泥漿性能滿足施工指標，確保試驗結果滿足工程規(guī)范要求，且需要經(jīng)過工程監(jiān)理簽字同意后，才能夠進行混凝土灌注施工。

第二，正式灌注施工開始之前，還應該對導管進行壓力試驗，導管接口的緊密性達標才能進行施工。

第三，在灌注過程中，應該安排專門的記錄人員隨時測量孔深，并掌握混凝土在灌注管道內部的上升高度和速度。并且，在混凝土灌注施工過程中，必須確保灌注的連貫性，在混凝土發(fā)生初凝之前，應該結束第一批次的混凝土施工。混凝土的灌注高度應該高于設計頂?shù)臉烁?，通常情況下，可以高出80～100m，然后再拆除導管，并清除導管內部的泥漿及其他雜質。

4 結語

綜上所述，采用鉆孔灌注樁施工技術可以滿足橋梁樁基工程要求，全面掌握鉆孔灌注樁技術的應用流程及施工過程中的質量控制方法，能夠有效保證施工質量及橋梁結構的穩(wěn)定性，該技術在橋梁樁基工程中有推廣應用的價值。