鉆孔灌注樁技術(shù)在路橋施工中的應用分析

楊淵

（秭歸縣公路管理局，湖北 宜昌 443600）

0 引言

近年來，在國家社會經(jīng)濟高速發(fā)展的背景下，作為基礎(chǔ)建設領(lǐng)域的重要建筑類型，路橋工程的建設數(shù)量不斷增加。鉆孔灌注樁技術(shù)是目前應用于路橋建設領(lǐng)域的重要技術(shù)，其具有施工工序簡單、操作便捷、適應能力強、施工成本不高等優(yōu)勢。要保證樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量，采用該技術(shù)施工時必須嚴格執(zhí)行施工工藝標準、把握施工要點。

1 鉆孔灌注樁技術(shù)概述

鉆孔灌注樁技術(shù)主要是指，通過機械設備鉆孔、鋼管擠土或者人力挖掘等方式形成樁孔，之后在樁孔中下放鋼筋籠、灌注混凝土形成樁體的施工技術(shù)。目前，該技術(shù)分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等不同的成孔施工方式。與傳統(tǒng)的沉入樁施工相比，鉆孔灌注樁施工不需要使用錘擊法施工，現(xiàn)場施工產(chǎn)生的噪聲和震動較小，對周圍環(huán)境的影響不大。該技術(shù)在不同地基結(jié)構(gòu)上都可應用，能建造直徑較大的樁體，比預制樁的應用范圍更廣泛。但鉆孔灌注樁的現(xiàn)場施工工序比較多，成孔速度不快，施工時間較長，鉆孔產(chǎn)生的泥渣存在污染環(huán)境的風險，因此在施工過程中需要做好施工管理工作。此外，由于采用混凝土澆筑的方式進行樁體施工，因此要保證混凝土材料的質(zhì)量，以免材料質(zhì)量不達標影響樁體的承重性能。

2 鉆孔灌注樁施工管理要點

為保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，必須強化現(xiàn)場施工管理，從施工細節(jié)入手，減少安全生產(chǎn)風險，提高現(xiàn)場安全管理、施工管理的有效性。要在正式鉆孔之前，對相關(guān)設備進行全面的檢查，重點檢查卷揚機、泥漿泵、水泵、滑車等電氣設備是否能正常工作，還要對設備的潤滑部位進行檢查，經(jīng)檢查合格才能正式啟動。若采用液壓電動正反循環(huán)式鉆機，需要注意檢查鉆機的潤滑油、液壓油等油路是否通暢，為鉆機注滿油料之后，要檢查關(guān)閉口的嚴密性。此外，在鉆機的皮帶等轉(zhuǎn)動部位要設立防護罩，保證設備運作中的安全性；所使用的電力線路都要具備防水性能。

進行鉆孔灌注樁施工時，現(xiàn)場鉆機作業(yè)必須由具備操作資格和上崗證的人員負責，避免閑人進入操作室，操作人員當班時不能擅自脫崗。更換鉆機鉆桿、鉆頭時要快速操作，并檢查連接部位的牢固性。做好孔洞的加蓋防護，避免工具、雜物掉落到鉆孔孔洞中。需要沖擊鉆孔施工時，選用鉆椎、鋼絲繩和卷揚機等合適的配套設備，保證現(xiàn)場施工的安全系數(shù)，并及時檢查鋼絲繩的損壞情況，如果斷絲超過5%，必須及時更換鋼絲繩，以充分保證安全生產(chǎn)。在鉆孔施工過程中，遇到生產(chǎn)故障需及時排查，禁止施工人員擅自下到鉆孔內(nèi)進行故障排查，若確實需要下鉆孔內(nèi)進行故障排查，必須增設護筒等防護設施，并安排具備豐富經(jīng)驗的專業(yè)人員下鉆孔內(nèi)故障排查與處理。

鉆孔過程中使用的泥漿要符合環(huán)境保護要求，同時要使用泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)，減少對周圍環(huán)境的影響。鉆機停鉆時，不能將鉆頭停放在鉆孔內(nèi)，必須將鉆頭提出孔外，放置在專業(yè)鉆架上。在鉆孔過程中，要指定專業(yè)的技術(shù)人員實時觀察鉆孔內(nèi)的水位高度、泥漿稠度等指標，避免發(fā)生坍孔事故。吊裝鋼筋籠時，注意根據(jù)鋼筋籠的大小和起吊高度等數(shù)據(jù)設置扁擔梁，并由專人在現(xiàn)場指揮吊裝，且要避免吊裝范圍內(nèi)存在電線等障礙物。進行水下混凝土灌注時，必須搭設灌注作業(yè)平臺，選用配套的提升設備和混凝土灌注導管等，確?，F(xiàn)場施工安全后才能正式組織后續(xù)施工。進行灌注施工時，如果需要夜間施工，必須保證交通、照明、用電等各方面的安全性，并要求有管理人員在施工現(xiàn)場監(jiān)督，確保夜間作業(yè)生產(chǎn)。

3 鉆孔灌注樁施工工藝和技術(shù)要點

3.1 鉆孔灌注樁施工工藝

一是打樁基階段。國內(nèi)路橋施工中常見的成孔方式是利用機械設備鉆孔。如果設備在鉆孔中遇到硬度較高的巖層，不能強行推進作業(yè)，需要采用相應的措施打通巖層后，再推進鉆孔作業(yè)，避免損壞鉆孔機械設備。成孔后，需要由專業(yè)技術(shù)人員測量每個樁基成孔數(shù)據(jù)，比對設計要求，在樁基周圍設置和樁基大小相匹配的護欄，同時做好排渣及清理工作。需要注意的是，在巖層開挖施工中，遇到強度較高的阻礙巖層時，如果采用爆破作業(yè)方法進行處理，一定要結(jié)合巖層的厚度、傾角等數(shù)據(jù)制定爆破方案，還要在正式爆破作業(yè)之前進行試驗，避免爆破作業(yè)時威力過大，破壞成孔的孔壁和尺寸。如果樁底的巖層傾斜角度過大，要對樁底進行打磨作業(yè)，將樁位的傾斜率控制在允許范圍。

二是樁基清渣階段。在樁基成孔施工完成后，一般要對照設計要求，多挖出30cm 左右的高度，以防止施工作業(yè)的深度不足。進行樁孔底部清渣時，可采用抽漿法、換漿法等，將底部的鉆渣、淤泥等清理干凈，保證孔底和樁底緊固連接。

三是安裝鋼筋籠。在成孔施工、排渣作業(yè)完成后，要根據(jù)實際的成孔尺寸，制作鋼筋籠。鋼筋籠基本結(jié)構(gòu)成型后，采用吊車設備將其運輸、吊裝至現(xiàn)場進行焊接施工，一般先進行單面焊接，再逐步對鋼筋籠結(jié)構(gòu)內(nèi)部的連接部位進行焊接處理，保證焊接表面平整，不可存在凹陷或焊瘤。

四是混凝土灌注。如果成孔內(nèi)部的地下水上升速度過快，達到6mm/min 以上時，應視為水下樁，采取水下混凝土灌注工藝。進行混凝土灌注時，孔內(nèi)的水位至少應與孔外地下水水位同高，如果成孔孔壁的巖層土質(zhì)強度不夠，容易出現(xiàn)坍塌問題時，一定要保證成孔內(nèi)的水位高出孔外的地下水水位1～1.5m。

3.2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點

一是要注意混凝土泥漿的材料選配。進行混凝土的原材料選配時，要求混凝土中的含泥量小于2%，這樣才能保證混凝土泥漿具有良好的流動性，不會出現(xiàn)堵管問題。混凝土灌注后的初凝時間為3～5h。這個時間比較適合孔深比較淺、直徑比較小的鉆孔灌注樁施工。在灌注時間較長的深樁灌注施工中，需要在混凝土泥漿中添加緩凝劑，將混凝土的初凝時間延長到8h 以上。為保證混凝土泥漿的流動性和保水性，需要嚴格控制水泥、砂石的配比。在進行砂石、水泥等混凝土原材料的攪拌時，一次性加入原材料進行拌和操作，其間嚴格控制拌和時間，保證拌和均勻，保證混凝土泥漿質(zhì)量，進而保證澆筑樁質(zhì)量。二是要注意控制鉆孔打樁的施工順序。常見的鉆孔灌注樁打樁施工順序為：其一，由一側(cè)向單一方面打；其二，從中間開始，向四周的各個方向打樁；其三，從中間開始，向兩個相對的方向進行對稱式打樁。由于打樁的施工先后順序會直接對打樁的速度、樁基成型質(zhì)量等帶來影響，因此要注意對打樁方向的設計。確定打樁方式時，要統(tǒng)籌鉆孔周圍地基土壤的地質(zhì)指標數(shù)據(jù)、樁間距情況、打樁機性能和工期要求等，綜合分析后再確定打樁的順序。

4 鉆孔灌注樁技術(shù)在路橋工程中的應用

路橋工程的基礎(chǔ)在于樁基，如果樁基施工質(zhì)量不合格，就可能導致坍橋等嚴重的安全事故。因此，在樁基施工中采用鉆孔灌注技術(shù)施工時，要嚴格執(zhí)行技術(shù)標準與施工工序，控制好每個施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量，以有效保證鉆孔灌注樁的整體施工質(zhì)量，保證路橋項目施工質(zhì)量合格。該技術(shù)的施工工藝流程如下。

4.1 施工準備階段

第一，在正式開始鉆孔灌注樁施工之前，要徹底清理施工現(xiàn)場的各種垃圾和雜物，保證施工現(xiàn)場干凈、整潔，并對地面進行一定的平整處理，保證地面無坑洼。第二，布設好現(xiàn)場施工區(qū)域，設定專門的材料堆放保管區(qū)域，嚴格執(zhí)行材料管理制度，保證材料的質(zhì)量，同時做好對材料的質(zhì)量抽檢工作。第三，在鉆機安裝過程中，綜合考慮施工區(qū)域的地質(zhì)條件、地下水情況等因素，為需要設置扶正器的鉆機設置相關(guān)的輔助區(qū)域，保證鉆孔機在工作中始終保持90的角度，位置誤差控制在2cm 范圍內(nèi)。

4.2 埋設孔壁護筒

開展鉆孔工作之前，為保證孔壁的穩(wěn)定和牢固，避免孔壁在外力作用下出現(xiàn)坍塌，便于后續(xù)順利施工作業(yè)，要開展孔壁護筒埋設施工。埋設孔壁護筒能保證孔深在一定數(shù)值之后，不會因為地下水的靜水壓力導致孔壁土陷入孔內(nèi)部。孔壁護筒按材質(zhì)可分為木護筒、鋼護筒和鋼筋混凝土護筒等。無論采用何種材質(zhì)的護筒，在埋設前都要對其質(zhì)量進行檢查，保證護筒的堅固性及密封性，且孔壁的內(nèi)徑要大于鉆孔的直徑，埋設時要保證垂直安裝，不能出現(xiàn)傾斜、偏移的情況，以有效隔絕地表水。一般護筒的埋設深度不小于1.5m，頂端要超出地表30cm 左右，并設置溢漿口。護筒的中心要和樁基礎(chǔ)中心處于同一位置，以提高鉆孔施工的精度，避免鉆孔位置出現(xiàn)偏差。

4.3 泥漿制備

采用沖擊鉆孔、沖抓鉆孔和回轉(zhuǎn)鉆削成孔等方法時，可采用泥漿護壁施工工藝。制備泥漿時，要結(jié)合鉆孔設計的需要，制定科學的水土配比，可添加高質(zhì)量膨脹土，這樣能更好地保證泥漿的質(zhì)量。制備過程中，要控制泥漿的濃度，濃度以適合鉆孔順利推進為適宜，這樣不僅能潤滑鉆頭，便于鉆孔，還能發(fā)揮護壁的作用。

4.4 鉆孔與清孔

在灌注樁鉆孔施工中，要合理、科學地設計鉆孔施工的各個環(huán)節(jié)，按照鉆孔設計的注意事項進行現(xiàn)場施工，這樣才能有效提高施工效率。鉆孔的深度、孔徑和質(zhì)量都要滿足設計要求，不然后續(xù)施工無法順利進行。在鉆孔之前，必須進行鉆機的校準和調(diào)整，保證鉆機的穩(wěn)定運行。在鉆孔鉆進的初期，要控制好鉆機的速度和方向，以均勻的動力增加鉆進的沖程。在鉆孔過程中還要記錄好鉆進數(shù)據(jù)，及時根據(jù)鉆進的實際情況進行調(diào)整，保證順利鉆進。每鉆進3m 就要對鉆機進行垂直度檢查，檢查基座偏移情況，發(fā)現(xiàn)偏斜及時調(diào)整，避免鉆進方向出現(xiàn)偏移。鉆孔深度達到設計標高后，應對孔深、孔徑等進行檢查，符合成孔質(zhì)量標準后方可進行清孔?？刹捎脫Q漿、抽漿、掏渣等方法進行清孔。清孔排渣時，嚴禁用加深鉆孔深度的方法代替清孔。

4.5 鋼筋籠施工

完成清孔之后，要進行鋼筋籠制作。制作鋼筋籠時，要設置專門的鋼筋籠加工制作平臺，需保證加工場地和制作平臺平整。在進行鋼筋籠施工時，要注意在箍筋上套上混凝土預制塊，將豎向間距控制在2m左右，橫向設置4 處以上，以增加鋼筋籠保護層的厚度。在鋼筋籠安裝過程中，要嚴格控制安裝的傾斜角度，避免鋼筋籠安裝時出現(xiàn)松動、擺動和傾斜等問題，導致鋼筋籠和孔壁相撞損壞孔壁。

4.6 灌注混凝土

在鉆孔灌注樁施工中，混凝土澆筑施工對樁基質(zhì)量有直接影響。因此，要格外注重該環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量。必須按照設計方案要求，確定混凝土的配合比，控制好混凝土的初凝時間，并保證混凝土的強度等級在42MPa 以上。同時，混凝土拌和物的和易性能要達標，以免混凝土在運輸中出現(xiàn)離析、泌水等問題。在混凝土灌注過程中，混凝土要始終保持良好的流動狀態(tài)，坍落度應保證在18～22cm 范圍。導管法在進行水下混凝土灌注施工中較為常見，采用導管法時，必須使用閉水性能合格的導管，在混凝土灌注過程中，需要保證灌注作業(yè)的連續(xù)性，一次性完成。在混凝土灌注過程中，為避免鋼筋籠上浮，要在混凝土頂面距離鋼筋籠底部1m 左右的施工區(qū)域開始減緩灌注速度，以持續(xù)穩(wěn)定的速度進行灌注，在混凝土灌注超過鋼筋籠底部4m 后，才能逐步提高灌注速度。

5 鉆孔灌注樁施工中應著重關(guān)注的事項

5.1 斷樁情況

在鉆孔灌注樁施工區(qū)域處于地面下不同硬度地層的交接區(qū)域時，經(jīng)常會出現(xiàn)斷樁的情況，一般表現(xiàn)為貫穿全截面的水平向裂縫。造成此類問題的原因有：樁間距過小，一個樁打樁過程中產(chǎn)生的擠壓力會對鄰近的樁體產(chǎn)生影響；鉆孔遇到不同硬度的土層時，因為土層傳遞和吸收打樁作用力的能力不同，會導致樁體受到的影響不同；灌注樁的混凝土終凝時間不夠，樁體的抗擠壓能力不強，承受不了太大的外力等。想要有效避免斷樁問題，就要在設計中加大樁間距，避免相鄰樁相互影響。發(fā)生斷樁后，要及時拔出樁柱體，對樁孔進行清理之后，利用鋼筋加固法進行連接，再重新灌注混凝土。

5.2 吊腳樁情況

吊腳樁是指樁底部的混凝土懸空或混進了泥沙形成松軟層。主要原因是灌注樁的樁底強度不足，在沉管作業(yè)中因外力作用而出現(xiàn)變形等被破壞的情況，導致泥沙混入混凝土，進入樁管。在施工過程中出現(xiàn)吊腳樁問題，必須及時拔出糾正，并將樁孔填砂后重打。在灌注樁施工中，如果地下水位偏高，進行沉管作業(yè)時要加注1m 的混凝土來增加灌注壓力，從而避免出現(xiàn)吊腳樁問題。

5.3 作業(yè)誤差情況

鉆孔灌注樁施工中，鉆孔是十分重要的作業(yè)環(huán)節(jié)。在鉆孔施工中一定要注意控制鉆機的速度和方向，避免鉆孔位置出現(xiàn)偏差，避免鉆機卡鉆后鉆進不順暢以及樁體出現(xiàn)混凝土灌注不連續(xù)等問題。只有減少每個環(huán)節(jié)的施工誤差，才能有效保證整體施工的精度。鉆孔遇到堅硬石層產(chǎn)生卡鉆時，可采用水下爆破法進行石層破碎。若鉆機出現(xiàn)機械故障，導致鉆頭長時間停留在泥漿中，要及時插入高壓水管置換泥漿。

6 結(jié)語

當前，國家大力推進路橋工程建設，需要高度重視路橋施工的質(zhì)量。而樁基礎(chǔ)是路橋工程中的基礎(chǔ)性工程，必須保證該環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，應充分發(fā)揮鉆孔灌注樁技術(shù)的應用優(yōu)勢，更好地保證路橋工程的整體施工質(zhì)量。