市政路橋工程建設(shè)的鉆孔灌注樁施工技術(shù)

朱立地

（安徽省公路工程建設(shè)監(jiān)理有限責任公司，安徽 合肥 230051）

引言

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市人口的不斷增加，對市政路橋工程的建設(shè)也產(chǎn)生了極大的影響，而在高速發(fā)展的條件下，上部結(jié)構(gòu)所承受的荷載不斷增加，對地基的施工提出了更高的要求。鉆孔灌注樁是一種用于橋涵的深層基礎(chǔ)，其與其它基礎(chǔ)形式如擴大基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻等一起組成了基礎(chǔ)工程。但由于工程質(zhì)量、進度、工程成本等因素的影響，對樁基施工技術(shù)進行深入的探討，已成為工程質(zhì)量、進度和工程成本的必然選擇?；诖?，本研究將開展對鉆孔灌注樁施工技術(shù)的研究。

1 市政路橋工程建設(shè)的鉆孔灌注樁施工

1.1 施工準備

在進行鉆孔灌注樁時，應嚴格遵守有關(guān)施工規(guī)范，并充分掌握技術(shù)施工要點，以保證其施工工藝得以全面實施。

在前期準備階段，必須對工程樁身在施工中的位置進行定位，確定每個樁的具體位置，確保位置精準后，再進行鉆孔[1]。

試制泥漿是工程準備工作中必不可少的一項工作，通過此項工作，可以防止泥漿濃度太高或太低，從而避免由于工程材料造成的施工效率低和施工質(zhì)量不達標。

在具體的施工中，要按照工程的施工要求，選用黏土、水等各種助劑，并按不同的配比進行適當?shù)耐度隱2]。一般情況下，鉆孔灌注施工對水泥配合比的要求較高，必須保證水泥的粘結(jié)性在29 以上，其中膠體率的含量在95%以上（在進行泥漿試配時，應根據(jù)有關(guān)資料的特定要求進行試驗）。完成水泥材料的制備后，可通過以下公式，計算膠體率。

式中：k 代表膠體率，%；α 代表膠體成分體積；β 代表總體積。

完成材料的準備后，進行機具的選擇，見表1。

表1 鉆孔灌注樁施工機具選擇

根據(jù)現(xiàn)場的實際需求，選用適用性較強的鉆具進行施工。

1.2 埋設(shè)護筒、鉆機鉆進

在鉆孔施工之前，必須先埋護套管，從而保證成孔的垂直度，并有效地控制成孔樁直徑。阻止地下水滲透到鉆孔中，防止內(nèi)部靜壓平衡被打破。

在埋設(shè)鋼護套時，要盡可能使護套中心線與樁孔中心線保持在一條線上，除非另有特殊規(guī)定，否則孔中心位置的誤差不得超過50 mm，鋼護套的傾斜不能超過1%，有必要的條件下，護套底部及周圍的黏性土壤要分層夯實[3]。鋼質(zhì)護套應在離地0.3 m 以上。當鉆孔中有壓力水時，必須比后穩(wěn)定的壓力水平高2 m（護套的埋深應按設(shè)計和樁的水文地質(zhì)條件來決定）。護筒埋設(shè)方式見圖1。

圖1 護筒埋設(shè)方式

在樁位測量完成后，采用交叉法進行定位，接著對樁位進行復核，復核后再進行鋼護套的埋設(shè)[4]。在此基礎(chǔ)上，進行鉆機的定位，檢查鉆機的底座是否穩(wěn)固，并對鉆頭的豎直度進行調(diào)整，達到規(guī)定后，即可進行鉆進施工。

在鉆孔過程中，為了避免樁身垂直度出現(xiàn)偏差或樁體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)傾斜，通常采用電子控制法輔助人工校正法進行追制度的控制。在使用電子控制法進行垂直度檢測時，可通過現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，按照以下公式，進行垂直度的計算。

式中：m 代表護筒垂直度；χ 代表露出結(jié)構(gòu)的偏移量；δ代表護筒高度。

在鉆孔施工中，當從硬巖層到軟巖層的情況下，可以適當提高鉆速；若從軟地層打到硬地層，應適當減速；在遇到砂層時，應加大泥漿的比重、黏性，并采取緩慢方式進行鉆進施工。

1.3 安放鋼筋籠

使用鋼筋箍筋成形，以此制作鋼筋籠，鋼筋圈設(shè)置在鋼筋內(nèi)部，并標注其位置，注意在制作中對鋼筋骨架型號和位置的設(shè)計要精確鋼筋籠成型后，要檢查鋼筋籠的多項技術(shù)指標，確保鋼筋籠的制造達到設(shè)計要求[5]。吊放的鋼筋籠結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 鋼筋籠結(jié)構(gòu)

在施工現(xiàn)場搬運、吊裝鋼筋籠時，要避免鋼筋籠的變形，在安裝時要對好孔，緩慢地放低，不可觸及孔壁。鋼筋籠的安裝應使用小型吊車進行。

鋼筋籠放入孔洞后，應對下部鋼筋籠進行加強，確保其定位與規(guī)范要求一致[6]。鋼筋籠的加固能有效地避免后期在安裝導管、清孔、澆筑混凝土時發(fā)生鋼筋籠的上浮和位移。

1.4 清孔與混凝土澆筑

完成上述研究后，進行清孔處理，處理工藝見圖3。

圖3 清孔處理

在此基礎(chǔ)上，進行混凝土澆筑，針對混凝土的初步灌注量計算可通過以下公式實現(xiàn)。

式中：V 代表混凝土的初步灌注量；D 代表樁孔直徑；H1代表管道埋深；H2代表導管探出長度；d 代表連續(xù)灌注時間；h1代表導管內(nèi)徑。

在灌注過程中，除非出現(xiàn)極特殊情況，否則不可在灌注中出現(xiàn)中斷現(xiàn)象[7]。在灌注中，要根據(jù)實際情況，進行灌注量的測量，如果出現(xiàn)灌注中的中斷現(xiàn)象，需要仔細檢查漿口，是否存在反漿情況，并及時根據(jù)現(xiàn)場情況對施工做出反應，以防止出現(xiàn)沉渣或塌孔事故，至此完成施工[8]。

2 施工技術(shù)應用分析

上述論述提出了一種全新的鉆孔灌注樁施工技術(shù)，為實現(xiàn)對該施工技術(shù)應用可行性以及具體應用效果的直觀分析。選擇以某正在進行施工的市政路橋工程項目作為依托，針對該工程項目中的樁結(jié)構(gòu)，采用新的鉆孔灌注樁施工技術(shù)完成施工。該建設(shè)項目設(shè)計橋?qū)挒?2 m，橋梁結(jié)構(gòu)分為左右兩側(cè)，橋墩采用C40強度等級的混凝土材料，下部結(jié)構(gòu)采用整體墻式橋墩。路橋工程整體安全的等級設(shè)置為一級，基準使用年限為100 年。在按照本研究上述提出的施工技術(shù)完成施工后，首先從樁結(jié)構(gòu)完整性角度對施工技術(shù)可行性進行分析。圖4 為該市政路橋工程建設(shè)項目中，樁基布設(shè)示意圖。

圖4 市政路橋工程建設(shè)項目樁基布設(shè)圖

從工程當中隨機抽取8 根樁結(jié)構(gòu)，對其完整性進行檢測，并將檢測結(jié)果記錄，見表2。

表2 鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)完整性檢測結(jié)果記錄

結(jié)合表2 中的檢測結(jié)果得出，在采用新的施工技術(shù)進行鉆孔灌注樁施工時，隨機選擇的8 根樁結(jié)構(gòu)中，編號GZZ-03、GZZ-04 和GZZ-07 的樁結(jié)構(gòu)完整性檢測結(jié)果為基本完整，其余樁結(jié)構(gòu)具備良好的完整性?；就暾臉督Y(jié)構(gòu)是由于其本身樁等級較低所致，與施工技術(shù)關(guān)聯(lián)性不大。因此，綜合得到的檢測結(jié)果能夠證明，在應用本研究提出的施工技術(shù)可保證樁結(jié)構(gòu)的完整性，為施工質(zhì)量提供有利條件。

從承載力的角度，對施工技術(shù)的應用效果進行二次驗證，針對上述隨機選擇的8 個樁結(jié)構(gòu)，按照下述公式，計算得出其對應的承載力。

式中：W 代表樁結(jié)構(gòu)承載力；N 代表樁頂部軸力大小；χ 代表系數(shù)；f 代表負摩擦阻力；M 代表樁基總重量；Mk代表樁基扣除重量。根據(jù)該工程項目的建設(shè)要求，鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)的承載力應當超過2 000 kN。根據(jù)這一要求，將上述8 個樁結(jié)構(gòu)承載力與這一要求標準進行對比，并得到圖5 所示結(jié)果。

從圖5 八個樁結(jié)構(gòu)承載力連接成的圖形可以看出，各個樁結(jié)構(gòu)承載力均超過規(guī)定要求的2 000 kN，充分符合市政路橋工程建設(shè)項目對樁結(jié)構(gòu)承載力提出的要求，因此進一步證明施工技術(shù)的可行性。

圖5 新施工技術(shù)應用后樁結(jié)構(gòu)承載力統(tǒng)計表

3 結(jié)論

通過一系列研究，提出一種針對市政路橋工程建設(shè)項目的鉆孔灌注樁施工技術(shù)，在研究中得到如下幾點結(jié)論：

（1） 在不同的施工地質(zhì)情況下，采用旋轉(zhuǎn)式和沖擊式鉆機進行了比較，可適應多種地層，而且不會造成噪音污染，在施工中更加安全。

（2） 詳細分析了新施工技術(shù)應用后樁結(jié)構(gòu)的完整性和承載力，實現(xiàn)了對新施工技術(shù)應用可行性的驗證。

（3） 在成孔期的控制中，漿液的各項性能指標是影響其質(zhì)量的重要因素。在成樁過程中，應根據(jù)需要進行配比，并對鉆井液的各項性能指標進行控制。在初期和鉆孔過程中，其相對密度應設(shè)置為1.05 g/cm3，黏度為17～22 s，砂粒含量不超過3%。

（4） 通過合理的施工技術(shù)、合理的施工參數(shù)和科學的施工組織和管理，可以有效地保證成樁質(zhì)量。

（5） 為了保證施工質(zhì)量，在施工準備、成孔、成樁等各個施工階段都要采取相應的施工質(zhì)量控制措施。