公路橋梁改建工程中沖擊式鉆孔灌注樁施工工藝研究

馮 蕾

(韶關(guān)市武江區(qū)地方公路管理站，廣東 韶關(guān) 512000)

1 工程概況

武江區(qū)Y273線重陽(yáng)橋改建工程位于韶關(guān)市武江區(qū)重陽(yáng)鎮(zhèn)，是該鎮(zhèn)連接外部的主要通道。舊橋位于武江區(qū)Y273線上，中心樁號(hào)為K0+114.00,原橋?qū)?.0 m,橫斷面布置為：0.25 m(欄桿)+0.75 m(人行道)+3.0 m(行車道)+0.75 m(人行道)+0.25 m(欄桿)=5.0 m，全長(zhǎng)37.4 m。由于舊橋修建年代久遠(yuǎn)，橋面寬度不夠，來(lái)往車輛只能在橋面單向通行。為適應(yīng)重陽(yáng)鎮(zhèn)城鎮(zhèn)化發(fā)展趨勢(shì)，加快兩岸人民的經(jīng)濟(jì)人文交流，武江區(qū)政府決定對(duì)重陽(yáng)橋進(jìn)行拆除重建。本文主要針對(duì)該改建工程所應(yīng)用的沖擊式鉆孔灌注樁施工工藝進(jìn)行詳細(xì)論述。

2 施工準(zhǔn)備工作

公路橋梁沖擊式鉆孔灌注樁的施工主要包括成孔、清孔、鋼筋籠下放、導(dǎo)管下放及二次清孔、澆灌水下混凝土、成樁等幾個(gè)工序。以導(dǎo)管法的方式進(jìn)行水下混凝土的澆筑工作,施工時(shí)采取跳樁法，下面對(duì)施工準(zhǔn)備工作進(jìn)行詳細(xì)論述。

2.1 初步放樣施工技術(shù)和筑島

為確保鉆孔灌注樁施工順利開(kāi)展，工程單位需要在改建工程開(kāi)始前做好施工場(chǎng)地的清理工作，重點(diǎn)對(duì)樁基周邊、施工便道區(qū)域存在的地下或地上障礙物清除，并做好場(chǎng)地排水和整平壓實(shí)處理工作，必要時(shí)需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行換填土和壓實(shí)處理，避免對(duì)施工機(jī)械的進(jìn)出場(chǎng)造成阻礙，同時(shí)也能夠?yàn)殂@孔設(shè)備提供更穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。場(chǎng)地處理完成后，施工人員需要按照設(shè)計(jì)圖紙要求在現(xiàn)場(chǎng)利用水準(zhǔn)儀和全站儀等設(shè)備對(duì)灌注樁的位置進(jìn)行定位，定位誤差需要控制在10 mm范圍內(nèi)。在放線定位的基礎(chǔ)上，施工人員需要做好鉆井平臺(tái)搭建工作，平臺(tái)填筑時(shí)可以應(yīng)用巖渣材料，平臺(tái)與地表之間的高差需要控制在1 m左右，利用高差拉保證鉆孔時(shí)的孔內(nèi)水壓力，在此基礎(chǔ)上施工人員需要利用鋼板在周邊鋪筑增加受力面積的平面，避免在鉆機(jī)運(yùn)行期間出現(xiàn)平臺(tái)塌陷、失穩(wěn)等影響鉆孔質(zhì)量的情況。

2.2 泥漿制備

泥漿材料主要用于護(hù)壁，本次所應(yīng)用的泥漿原理為膨脹土或高粘度黏土，為確保泥漿護(hù)壁的可靠性，泥漿大量制備前需要進(jìn)行配比試驗(yàn)工作，通過(guò)測(cè)試得到的泥漿材料參數(shù)指標(biāo)詳見(jiàn)表1，主要涉及pH值、失水率、膠體率、含水量、粘度以及相對(duì)密度等參數(shù)。

表1 泥漿材料的參數(shù)指標(biāo)

本工程所配置的泥漿材料在鉆進(jìn)測(cè)試過(guò)程中性能優(yōu)異，能夠滿足鉆孔灌注樁施工需求，工程單位在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要結(jié)合地層情況和泥漿性能對(duì)所添加泥漿濃度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，必要時(shí)利用外加劑調(diào)整泥漿性能，確保鉆孔灌注樁施工高質(zhì)量推進(jìn)。

為確保各項(xiàng)工藝方法和器具設(shè)備參數(shù)等符合設(shè)計(jì)要求，施工人員應(yīng)在正式施工前通過(guò)多個(gè)試驗(yàn)鉆孔的方式對(duì)孔壁穩(wěn)定性、孔底沉淤、孔徑、鉆孔豎直度相關(guān)參數(shù)進(jìn)行核實(shí)確認(rèn)，試驗(yàn)鉆孔的數(shù)量應(yīng)不低于兩個(gè)，同時(shí)也需要預(yù)留不低于12 h的孔壁穩(wěn)定時(shí)間，部分重點(diǎn)工程則需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)增加。

3 施工工藝技術(shù)要點(diǎn)

3.1 埋設(shè)護(hù)筒

在埋設(shè)護(hù)筒階段，該灌注樁工藝所應(yīng)用的護(hù)筒類型為鋼護(hù)筒，埋設(shè)具體操作可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，常規(guī)工序流程和技術(shù)要點(diǎn)為：施工人員所應(yīng)用的護(hù)筒長(zhǎng)度為6 m，其內(nèi)徑需要結(jié)合鉆孔灌注樁的樁徑進(jìn)行調(diào)整，通常需要確保后者略低于后者20 cm；為了避免護(hù)筒埋設(shè)完成后出現(xiàn)漏水或剛度不足的情況，施工人員需要針對(duì)護(hù)筒相互連接的部位做好焊接處理，并做好焊接部分的密封處理工作，焊接部分需要借助鋼板強(qiáng)化，密封完成后需要通過(guò)水密性試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試；在護(hù)筒埋設(shè)期間，施工人員需要嚴(yán)格控制埋設(shè)精度，這需要提前做好放樣測(cè)量工作，并基于放樣測(cè)量結(jié)果放置保護(hù)樁，需要基于不低于1.5倍樁基的數(shù)值控制埋設(shè)深度，同時(shí)確保護(hù)筒頂面比筑臺(tái)高30 cm以上；此外，施工人員需要借助黏土將護(hù)筒周邊夯實(shí)處理，并將十字護(hù)樁埋設(shè)于周邊，利用混凝土或砂漿材料進(jìn)行加固處理。

3.2 鉆進(jìn)成孔

鉆孔施工過(guò)程中，施工人員需要對(duì)樁孔中心位置進(jìn)行核實(shí)確認(rèn)，具體需要借助護(hù)樁進(jìn)行對(duì)照分析，同時(shí)需要通過(guò)對(duì)鉆架進(jìn)行調(diào)節(jié)確保樁孔、沖擊錐、起吊滑輪線三者處于同一鉛垂線之中，相對(duì)誤差需要控制在20 mm范圍內(nèi)。定位完成后，初次鉆進(jìn)過(guò)程中，施工人員需要優(yōu)先使用小沖程控制成孔質(zhì)量，確?？锥吹膱A順度和豎直度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)孔口塌陷或孔位偏移等質(zhì)量缺陷。初步鉆孔完成后，施工人員需要在6 m范圍內(nèi)選擇中、大沖程鉆孔，并實(shí)時(shí)做好殘?jiān)幚砗湍酀{性能的維持工作，同時(shí)也需要結(jié)合鉆渣判斷對(duì)地層變化情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔質(zhì)量的精準(zhǔn)控制。

為規(guī)避塌孔等異常情況，在泥漿護(hù)壁應(yīng)用過(guò)程中需要做好地下水位的勘察工作，應(yīng)盡可能將泥漿液面抬升至超出地下水水位2 m的高度，特殊情況下也需要將高度控制在0.5 m以上，并嚴(yán)格把控泥漿性能指標(biāo)，避免因泥漿砂礫、膠體率等參數(shù)不合格出現(xiàn)護(hù)壁性能不足的情況，避免因泥漿容重高引發(fā)過(guò)速沉淀問(wèn)題。泥漿相對(duì)密度需要結(jié)合不同鉆孔部位的土質(zhì)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，需要按照1.3～1.5的標(biāo)準(zhǔn)控制砂夾卵石部位的泥漿相對(duì)密度，按照1.1～1.2的標(biāo)準(zhǔn)控制砂性土與夾砂層部位的泥漿相對(duì)密度，按照1.1～1.6的標(biāo)準(zhǔn)控制黏土與亞黏土部位的泥漿相對(duì)密度，施工期間需要持續(xù)檢測(cè)泥漿的砂率、膠體率、相對(duì)密度以及黏度等技術(shù)參數(shù)，避免出現(xiàn)相關(guān)技術(shù)參數(shù)超標(biāo)的情況，同時(shí)也需要針對(duì)不超過(guò)1 m直徑的灌注樁泥漿液面做好動(dòng)態(tài)調(diào)整工作。

3.3 檢孔與清孔

檢孔過(guò)程中，施工人員需要借助鋼絲測(cè)繩檢測(cè)孔深，測(cè)繩使用前需要利用鋼尺對(duì)其誤差情況進(jìn)行核對(duì)，在孔垂直度與孔徑檢測(cè)過(guò)程中，施工人員則需要合理應(yīng)用探孔器和井徑儀，需要結(jié)合孔深度狀況垂直度進(jìn)行控制，誤差需要控制在1%孔深范圍內(nèi)。確認(rèn)樁孔參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求后，施工人員乤做好清孔工作，有效清理底部存在的巖渣沉淀物，避免度樁基的承載能力造成影響。在清孔過(guò)程中，施工人員需要合理應(yīng)用換漿法，通過(guò)將泥漿泵管接入樁孔內(nèi)部，在換漿除渣期間，施工人員需要操作鉆機(jī)在孔底維持鉆頭的小沖程運(yùn)轉(zhuǎn)，有效解決鉆渣沉淀問(wèn)題。泥漿泵將泥漿送入孔底后吸出沉渣，通過(guò)循環(huán)往復(fù)的動(dòng)作將底部沉渣全部去除，最終使得新鮮泥漿填滿孔洞，待達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，施工人員對(duì)樁位、成孔質(zhì)量驗(yàn)收合格后方可開(kāi)展鋼筋籠下放施工。

3.4 鋼筋籠下放與聲測(cè)管安裝

本工程采用的鋼筋籠為整體式，在下放過(guò)程中需要布置鋼筋籠臺(tái)座以規(guī)避安全事故，同時(shí)將鋼筋籠與導(dǎo)管同步下發(fā)，降低周轉(zhuǎn)難度。施工人員需要結(jié)合護(hù)筒標(biāo)高對(duì)鋼筋籠頂高度進(jìn)行控制，相對(duì)誤差需要控制在50 mm范圍內(nèi)，同時(shí)需要確保鋼筋籠與護(hù)筒中心線重合，并做好固定處理工作，避免在混凝土灌注期間出現(xiàn)鋼筋籠浮動(dòng)移位情況；聲測(cè)管需要基于四邊形或等邊三角形的方式隨鋼筋籠分段安裝，安裝過(guò)程中需要做好定位工作，最終埋設(shè)于樁底部位；為避免出現(xiàn)管道被砂漿等堵塞的情況，施工人員需要借助木塞層材料密封聲測(cè)管接頭部位，并利用鋼板確保底部密封到位。

3.5 導(dǎo)管下放及二次清孔

在混凝土灌注前，施工人員需要維持孔壁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的穩(wěn)定性，避免因縮頸、塌落等問(wèn)題影響灌注樁施工質(zhì)量。為確保灌注樁承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，施工人員需要嚴(yán)格控制孔底沉渣厚度，如摩擦樁的沉渣應(yīng)具有30 cm以內(nèi)的厚度，摩擦端承樁與端承摩擦樁則需要將厚度控制在10 cm以內(nèi)，端承樁需要將厚度控制在5 cm以內(nèi)；此外，在端部沉渣處理過(guò)程中，施工人員可以借助真空泵相關(guān)設(shè)備進(jìn)行處理，必要時(shí)需要在鋼筋籠裝設(shè)后、導(dǎo)管下放前進(jìn)行二次吸渣處理。鋼筋籠吊裝期間，施工人員需要做好豎直度相關(guān)參數(shù)調(diào)整工作，在避免鋼筋籠變形、損壞的基礎(chǔ)上確保吊裝期間不會(huì)出現(xiàn)孔壁與鋼筋籠碰撞的情況，并在裝設(shè)完畢、二次清孔后做好底部沉渣、淤泥檢測(cè)工作，確認(rèn)無(wú)誤后方可開(kāi)展混凝土灌注施工。導(dǎo)管下放前，施工人員需要做好接頭抗拉試驗(yàn)與水密承壓試驗(yàn)工作，確認(rèn)合格后則需要開(kāi)展二次清孔施工，為保證護(hù)筒內(nèi)水頭符合施工需求，施工人員需要在清孔期間做好泥漿材料的實(shí)時(shí)補(bǔ)充工作，待孔深、泥漿參數(shù)以及沉渣厚度驗(yàn)收通過(guò)后，則可以開(kāi)展混凝土灌注施工。

3.6 灌注水下混凝土

水密試驗(yàn)與接頭絲扣抗拉試驗(yàn)合格是混凝土灌注施工的重要基礎(chǔ)，施工人員需要結(jié)合孔內(nèi)水深控制管內(nèi)水壓，兩種差距需要控制在1.3倍。導(dǎo)管下放期間需要避免與鋼筋籠碰撞，必要時(shí)可以將鋼筋籠與導(dǎo)管下放施工同步開(kāi)展，下放完成后需要將導(dǎo)管固定牢固，最終其底部需要與孔底保持40 cm之內(nèi)的間距，導(dǎo)管安裝完成后，澆筑施工人員需要再次核對(duì)孔底沉渣厚度，避免影響灌注樁承載能力。

水密試驗(yàn)期間，施工人員需要確保管內(nèi)水壓低于管壁最大承壓能力Pmax，管壁承壓能力則需要根據(jù)混凝土容重、混凝土在管內(nèi)的最大高度、孔內(nèi)泥漿容重、孔內(nèi)泥漿深度相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算?；炷翝仓埃┕と藛T需要結(jié)合運(yùn)輸時(shí)間、氣溫等相關(guān)參數(shù)綜合檢測(cè)分析塌落度是否合規(guī)，對(duì)于1.5 m以內(nèi)樁徑的鉆孔灌注樁施工，施工人員需要按照180～220 mm的標(biāo)準(zhǔn)控制混凝土塌落度，否則需要按照160～200 mm的標(biāo)準(zhǔn)控制塌落度。

鉆孔灌注樁施工期間，施工人員需要充分掌握混凝土初始灌注體積，應(yīng)結(jié)合10%樁身體積對(duì)第一斗混凝土體積進(jìn)行計(jì)算與控制，同時(shí)也可以結(jié)合樁徑與樁底濃度進(jìn)行合理控制，通常需要在1.5～2 m范圍內(nèi)控制混凝土體積。由于樁身強(qiáng)度質(zhì)量與混凝土澆筑高度存在直接聯(lián)系，施工人員需要嚴(yán)格控制成樁高度，通常需要基于設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行0.5～1 m范圍的適當(dāng)抬升，在混凝土灌注前應(yīng)做好材料標(biāo)號(hào)相關(guān)選型控制工作，避免出現(xiàn)與設(shè)計(jì)要求不一致的情況，針對(duì)所灌注混凝土超出標(biāo)高的部分，施工人員應(yīng)做好處理工作，高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后應(yīng)避免出現(xiàn)浮漿或夾泥等情況，必要時(shí)應(yīng)組織人員重新澆筑。此外，施工人員需要在2～6 m范圍內(nèi)合理控制導(dǎo)管在混凝土中的插入深度，尺寸較長(zhǎng)的鉆孔灌注樁則可以適當(dāng)增加插入深度。對(duì)于最后一次混凝土灌注操作，施工人員需要超出灌注標(biāo)準(zhǔn)60～100 cm，確保混凝土灌注量達(dá)標(biāo)，在將浮漿鑿除后能夠得到符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的樁頂強(qiáng)度指標(biāo)。混凝土澆注接近尾聲時(shí)，管內(nèi)混凝土高度減小，壓力降低，導(dǎo)致混凝土頂升困難，可加清水稀釋泥漿，減小管外壓力，使?jié)沧㈨樌M(jìn)行。

施工人員在隔水栓選用過(guò)程中需要確保其貼合導(dǎo)管內(nèi)徑且隔水性能良好，避免對(duì)施工質(zhì)量造成影響。在灌注混凝土期間，施工人員需要嚴(yán)格控制攪拌與混凝土塌落度相關(guān)參數(shù)，混凝土調(diào)制過(guò)程中需要結(jié)合導(dǎo)管直徑與鋼筋籠主筋凈距對(duì)骨料粒徑進(jìn)行限制，避免出現(xiàn)粒徑超出40 mm或大于0.25倍最小凈距的情況；在水下混凝土澆筑過(guò)程中則需要借助外摻劑改善混凝土緩凝效果和施工和易性；導(dǎo)管應(yīng)用時(shí)則需要提前做好試壓與試拼裝工作，避免出現(xiàn)密封效果不佳的情況，通常需要按照0.6～1 MPa的標(biāo)準(zhǔn)控制水壓。為避免因所鉆灌注樁孔洞底部存在的沉渣含量超標(biāo)，施工人員需要在清孔完成后及時(shí)開(kāi)展混凝土澆灌施工，嚴(yán)格按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)把控混凝土面標(biāo)高與導(dǎo)管埋設(shè)深度。對(duì)于地下水活躍區(qū)域，施工人員需要借助套管、水泥等材料應(yīng)對(duì)活躍的地下水，避免混凝土澆灌期間出現(xiàn)地下水滲漏問(wèn)題，同時(shí)也需要維持灌注施工的連貫性，避免出現(xiàn)停電與停水等情況。

4 結(jié) 論

綜上所述，沖擊式鉆孔灌注樁施工過(guò)程中，工程單位結(jié)合工程設(shè)計(jì)要求做好施工場(chǎng)地的布置準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格按鉆孔需求布置相應(yīng)的鉆機(jī)平臺(tái)，并為鉆孔施工配置合格的泥漿材料，為確保各材料性能、設(shè)備參數(shù)符合施工需求，施工人員需要通過(guò)鉆孔試驗(yàn)的方式在施工前進(jìn)行綜合驗(yàn)證。針對(duì)鉆進(jìn)成孔施工，施工人員需要根據(jù)施工的不同階段合理調(diào)整沖程，初始階段應(yīng)為小沖程以維持成孔質(zhì)量；混凝土灌注施工需要做好相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)工作，確認(rèn)各參數(shù)合格后方可灌注混凝土。