公路橋梁樁基施工中鉆孔灌注樁技術(shù)研究

王飛、李鵬

（1.中國(guó)建筑第七工程局有限公司，江蘇 昆山 215300；2.昆山交通發(fā)展控股集團(tuán)有限公司，江蘇 昆山 215300）

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)

鉆孔灌注樁是公路橋梁工程施工的常用技術(shù)之一，其最大的優(yōu)勢(shì)就是設(shè)備操作較為簡(jiǎn)單、施工效率高以及噪聲低等。對(duì)于巖層施工、砂性土施工以及黏性土施工具有較強(qiáng)的適用性，能夠滿足多種土質(zhì)結(jié)構(gòu)的施工要求。鉆孔灌注樁主要是由三種施工技術(shù)組成：一是正循環(huán)鉆孔施工；二是反循環(huán)鉆孔施工；三是潛水鉆孔施工。其中，反循環(huán)鉆孔的應(yīng)用最為廣泛。具體的工藝流程如下：

第一，平整場(chǎng)地。對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)的旱地區(qū)域，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)雜物進(jìn)行及時(shí)的清理，并做好場(chǎng)地平整硬化工作。對(duì)于淺水區(qū)域，需要對(duì)筑島法進(jìn)行應(yīng)用。對(duì)于深水區(qū)域，需要對(duì)相應(yīng)的施工平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)，平臺(tái)建設(shè)除了要具有較高的平整度以外，還要進(jìn)行穩(wěn)固的連接。

第二，樁位測(cè)量放樣。在完成場(chǎng)地平整施工以后，需要落實(shí)樁位測(cè)定工作。應(yīng)用方木樁對(duì)各樁位標(biāo)高及中心進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)注，并做好護(hù)樁埋設(shè)工作。埋設(shè)護(hù)樁的方法具體如下：首先，以樁中心為基礎(chǔ)向外延伸設(shè)置三個(gè)護(hù)樁，并做好距離測(cè)定工作；護(hù)樁頂部要與地面平行。其次，要使用砂漿進(jìn)行固定處理，并設(shè)置明顯的標(biāo)記。對(duì)于深水樁基，其定位需要借助鋼護(hù)筒定位架實(shí)現(xiàn)。

第三，鉆機(jī)就位。在確定樁孔位置以后，即可落實(shí)鉆機(jī)就位活動(dòng)。使用鉆機(jī)進(jìn)行施工以前，必須保證其穩(wěn)定性與平衡性，嚴(yán)禁出現(xiàn)位移或者是傾斜現(xiàn)象，且為了對(duì)鉆孔精度進(jìn)行有效的控制，需要在垂直和水平兩個(gè)方向設(shè)置經(jīng)緯儀落實(shí)測(cè)量工作，使鉆機(jī)垂直度誤差得到有效的控制。另外，還要對(duì)鉆頭的精度進(jìn)行控制，鉆頭與護(hù)筒偏差不能超過(guò)15mm。

第四，護(hù)筒埋設(shè)。通常對(duì)鋼護(hù)筒進(jìn)行應(yīng)用，鉆頭直徑應(yīng)該小于護(hù)筒內(nèi)徑，且護(hù)筒上應(yīng)該設(shè)置溢漿孔，數(shù)量為1～2 個(gè)。具體需要按照樁位進(jìn)行護(hù)筒設(shè)置，護(hù)筒直徑需要比鉆頭大20～40cm。護(hù)筒和孔壁之間需要使用黏土進(jìn)行填筑，并進(jìn)行壓實(shí)處理，護(hù)筒的高度需要根據(jù)施工區(qū)域的土質(zhì)情況確定，最小不能低于2m，且設(shè)置過(guò)程中護(hù)筒頂需要比地面高出30cm 以上，同時(shí)要保證其比地下水位或者施工水位高出1.5～2m。另外，護(hù)筒設(shè)置過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照樁位線對(duì)護(hù)筒中心線進(jìn)行控制，誤差不能超過(guò)50mm，且要注意護(hù)筒連接質(zhì)量。

第五，泥漿準(zhǔn)備。在落實(shí)鉆進(jìn)操作以前，還需要應(yīng)用膨潤(rùn)土或者造漿黏土制備鉆孔泥漿。對(duì)于泥漿的配置，需要將其比重控制在1.1～1.2 之間。另外，要保障泥漿含砂率小于2%。在落實(shí)鉆孔施工時(shí)，需要不斷落實(shí)泥漿循環(huán)操作與凈化操作，當(dāng)然，這需要在施工之前針對(duì)泥漿循環(huán)與凈化落實(shí)相應(yīng)的布置活動(dòng)，包括制漿池的設(shè)置、儲(chǔ)漿池的準(zhǔn)備以及沉淀池的建設(shè)等，同時(shí)要將這些設(shè)施與循環(huán)槽進(jìn)行連接。此外，對(duì)于廢棄泥漿也應(yīng)該設(shè)置專門的儲(chǔ)漿池進(jìn)行統(tǒng)一管理，避免隨意傾倒污染周圍環(huán)境。

第六，鉆孔。在各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成以后，即可將鉆機(jī)以及泥漿泵啟動(dòng)。初始階段，需要先對(duì)泥漿泵以及鉆盤進(jìn)行短時(shí)間的空轉(zhuǎn)，確保泥漿能夠順利進(jìn)入鉆桿以后才能正式落實(shí)鉆進(jìn)操作。在鉆進(jìn)期間，要對(duì)進(jìn)尺進(jìn)行嚴(yán)格的控制，且在護(hù)筒刃角部位需要注意放慢鉆進(jìn)速度，要使用堅(jiān)固泥皮完成護(hù)壁。若鉆進(jìn)過(guò)程出現(xiàn)松軟土質(zhì)，為了避免出現(xiàn)漏漿問(wèn)題，可以先進(jìn)行提鉆處理，然后向孔內(nèi)進(jìn)行黏土灌注，通過(guò)鉆機(jī)的倒鉆，使松軟土的孔隙得到有效的封堵，從而達(dá)到保護(hù)孔壁的目的。在鉆孔操作當(dāng)中，應(yīng)安排相關(guān)人員做好鉆孔記錄活動(dòng)，并結(jié)合設(shè)計(jì)資料實(shí)時(shí)對(duì)比土層資料，如果發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)該及時(shí)向相關(guān)技術(shù)人員反饋。

第七，清孔及下放鋼筋籠。在鉆進(jìn)深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求以后，需要找相關(guān)技術(shù)人員及監(jiān)理工程師對(duì)成孔質(zhì)量進(jìn)行檢查和確認(rèn)，確認(rèn)合格以后即可進(jìn)行清孔操作。在進(jìn)行清孔時(shí)，需要使用泥漿泵向孔內(nèi)進(jìn)行泥漿的連續(xù)輸送，輸送時(shí)長(zhǎng)為20～30min，使孔底殘?jiān)軌虻玫接行У那謇?，保證孔底沉渣厚度能夠小于30cm。完成清孔即可落實(shí)鋼筋籠下放操作，對(duì)于鋼筋籠，可以在孔口進(jìn)行分段焊接施工，下放之前，要保證鋼筋籠能夠與樁孔同心，且鋼筋籠需要緩慢下放，避免下放速度過(guò)快對(duì)孔壁發(fā)生碰撞，影響樁基施工質(zhì)量，下放好鋼筋籠需要及時(shí)進(jìn)行固定操作，防止混凝土灌注造成鋼筋籠上浮。

第八，樁基灌注。在對(duì)樁基進(jìn)行灌注施工以前，需要做好灌注混凝土的配置工作，而配比設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理是影響混凝土質(zhì)量乃至樁基質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，在具體配置過(guò)程中一般需要結(jié)合相關(guān)規(guī)范，選擇強(qiáng)度等級(jí)在一定范圍的普通硅酸鹽水泥，同時(shí)要對(duì)粗細(xì)骨料的級(jí)配及質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，尤其是粗骨料，應(yīng)保證其中的針片狀顆粒在10%以內(nèi)。而為了降低水化熱反應(yīng)的影響，需要對(duì)高效減水劑進(jìn)行應(yīng)用。此外，如果施工區(qū)域溫度較低，達(dá)到5C 以下，還要對(duì)早期防凍劑進(jìn)行應(yīng)用。對(duì)于混凝土的配比設(shè)計(jì)，具體可以結(jié)合工程要求、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際等因素設(shè)置多個(gè)配比方案，并對(duì)各方案的試塊質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比，最終確定出最佳的配比方案，避免盲目設(shè)計(jì)，導(dǎo)致水泥用量不合理，影響樁基灌注質(zhì)量。

在確定混凝土配比以后，即可落實(shí)混凝土的制備和灌注工作，但在具體灌注以前，必須要對(duì)其和易性以及坍落度進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，確保其能夠與設(shè)計(jì)要求相符。在灌注初期階段，混凝土的坍落度需要在14～16cm 以內(nèi)，使混凝土能夠在導(dǎo)管下端聚堆，然后可以對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使其坍落度保持在16～22cm。此外，首次灌注時(shí)，需要將導(dǎo)管埋入混凝土中，并將其深度控制在1m 以上，混凝土的灌注操作必須具有較強(qiáng)的連續(xù)性，且灌注期間要對(duì)導(dǎo)管埋深進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢查，使其在混凝土中的埋深能夠始終保持2～4m。需要注意的是，對(duì)鋼筋籠底部進(jìn)行灌注時(shí)，要適當(dāng)控制灌注速度，避免灌注過(guò)快導(dǎo)致鋼筋籠上浮。在混凝土灌注高度超過(guò)樁頂標(biāo)高5cm 以后即可停止灌注，且要對(duì)樁基周圍空間加強(qiáng)管理，24 小時(shí)以內(nèi)樁位5m 范圍內(nèi)不得隨意進(jìn)入機(jī)械設(shè)備或者進(jìn)行振動(dòng)性作業(yè)，避免樁基灌注質(zhì)量受到影響。

2 樁型選擇

第一，需要結(jié)合公路橋梁工程的上部荷載對(duì)單樁承載能力加以確定，并實(shí)現(xiàn)樁基類型及施工方法的優(yōu)選。第二，要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件、持力層深度以及地下水位，對(duì)各種樁基結(jié)構(gòu)的使用性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，從而確定樁基類型。第三，要對(duì)施工周期要求進(jìn)行考慮，如果施工期限較緊，可以對(duì)打入式預(yù)制樁進(jìn)行應(yīng)用，如果時(shí)間較為充裕，則可以對(duì)人工挖孔樁或者鉆孔灌注樁進(jìn)行應(yīng)用?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)于樁型的選擇，除了要對(duì)樁基施工工藝加以考慮以外，還要對(duì)施工機(jī)械、工期要求、工程造價(jià)以及施工現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行全面的考慮，盡可能地選擇具有較強(qiáng)安全性和經(jīng)濟(jì)性的樁型。

3 應(yīng)用樁基施工技術(shù)中的常見問(wèn)題

3.1 孔斜問(wèn)題

孔斜會(huì)對(duì)后期的鋼筋籠下放造成影響，同時(shí)會(huì)影響樁基的穩(wěn)固性，降低公路橋梁工程的施工質(zhì)量。而之所以會(huì)出現(xiàn)孔斜問(wèn)題，主要有以下幾種原因：

第一，若鉆孔過(guò)程中遇到孤石，就容易影響鉆孔操作的順利進(jìn)行，導(dǎo)致鉆孔偏斜問(wèn)題。

第二，在底層交界部分有卵石層存在，卵石層也會(huì)使鉆頭發(fā)生偏差情況，而一旦鉆頭偏斜必然會(huì)影響鉆孔垂直度，引發(fā)孔斜問(wèn)題。

第三，鉆機(jī)就位不平衡或者不穩(wěn)固，在鉆進(jìn)過(guò)程中也容易造成孔斜問(wèn)題。

第四，鉆機(jī)自身存在問(wèn)題，如鉆頭磨損嚴(yán)重、鉆桿彎曲、鉆機(jī)存在故障問(wèn)題等都會(huì)影響鉆孔質(zhì)量。

3.2 塌孔問(wèn)題

塌孔是公路橋梁樁基施工中較為常見的問(wèn)題，而能夠造成這種問(wèn)題的原因相對(duì)較多，具體如下：

第一，埋設(shè)護(hù)筒的深度與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不符。

第二，回填土密度不足。

第三，鉆孔操作不規(guī)范，鉆機(jī)鉆進(jìn)幅度或者提升幅度過(guò)大多會(huì)造成塌孔問(wèn)題。

第四，泥漿水位是決定孔壁受壓情況的關(guān)鍵因素，如果泥漿水位過(guò)低，會(huì)使孔壁受壓情況受到影響，引發(fā)塌孔問(wèn)題。

第五，在泥漿黏度與工程施工標(biāo)準(zhǔn)不符的情況下，會(huì)對(duì)泥皮護(hù)壁性能造成影響，增加塌孔風(fēng)險(xiǎn)。

第六，在砂層較為松軟的情況下，由于其內(nèi)部氣體含量較高，也會(huì)導(dǎo)致塌孔問(wèn)題。

3.3 孔內(nèi)漏漿及涌砂

在公路橋梁工程中，由于外部施工環(huán)境具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，所以施工活動(dòng)可能受到諸多因素的影響，如在施工期間，若是遇到?jīng)_積砂或者涌砂等情況，會(huì)影響到鉆進(jìn)工作的順利開展；與此同時(shí)在施工中，由于地下水頻繁活動(dòng)，會(huì)造成嚴(yán)重的漏漿問(wèn)題，導(dǎo)致鉆進(jìn)操作被中斷。

3.4 鋼筋籠偏位

鋼筋籠偏位會(huì)對(duì)樁基質(zhì)量造成直接的影響，而造成這種問(wèn)題的原因包括：第一，未能根據(jù)施工圖紙對(duì)鋼筋籠進(jìn)行合理的制作；第二，在鋼筋籠管理過(guò)程中，未能在其四周設(shè)置保護(hù)措施，或者保護(hù)措施缺乏實(shí)效性，導(dǎo)致鋼筋籠質(zhì)量受到影響，造成偏位問(wèn)題；第三，未能針對(duì)鋼筋籠設(shè)置加固鋼筋，在鋼筋籠下放過(guò)程中發(fā)生晃動(dòng)，導(dǎo)致鋼筋籠偏位。

3.5 卡管問(wèn)題

第一，剪球制作缺乏合理性，剪球與導(dǎo)管間存在較小直徑差，導(dǎo)致砂漿或者細(xì)石料進(jìn)入球壁或者導(dǎo)管當(dāng)中造成堵塞問(wèn)題。第二，混凝土配比缺乏合理性，加上攪拌不均、坍落度較小等因素的影響，導(dǎo)致漏斗口部分的粗骨料發(fā)生擠壓，造成漏斗口堵塞，引發(fā)卡管問(wèn)題。

4 公路橋梁樁基施工問(wèn)題的處理技術(shù)

4.1 對(duì)孔斜問(wèn)題的處理

第一，要對(duì)鉆機(jī)穩(wěn)定性加強(qiáng)控制，具體要穩(wěn)固鉆機(jī)基座，確保鉆機(jī)基座能夠設(shè)置在平整的區(qū)域，使鉆盤及底座能夠保持水平狀態(tài)。

第二，要做好鉆具的檢查工作，一旦發(fā)現(xiàn)鉆頭磨損嚴(yán)重、轉(zhuǎn)矩彎曲等現(xiàn)象，需要及時(shí)落實(shí)更換維修操作，確保鉆具能夠始終保持良好的運(yùn)行工況。

第三，若在換層界面落實(shí)鉆進(jìn)操作，需要堅(jiān)持“輕壓慢鉆”原則，同時(shí)要將清潔工作做好，使鉆進(jìn)過(guò)程中的障礙物能夠被及時(shí)清除，避免其影響鉆進(jìn)工作的順利開展，增加偏移風(fēng)險(xiǎn)。鉆進(jìn)過(guò)程中，需要對(duì)鉆孔質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢查，如果發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜問(wèn)題，需要及時(shí)進(jìn)行糾正處理，即在偏斜處填筑片石，填筑至偏斜上部50cm 左右，然后重新進(jìn)行鉆進(jìn)操作。

4.2 對(duì)漏漿問(wèn)題的處理

對(duì)地質(zhì)情況缺乏了解是造成漏漿問(wèn)題的主要原因，因此為了避免出現(xiàn)漏漿問(wèn)題，首先要做的是對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行全面的勘察與判斷，若所在區(qū)域的地質(zhì)情況存在裂隙或者溶洞等問(wèn)題，則需要選擇適當(dāng)?shù)牟牧下鋵?shí)回填操作。若地質(zhì)情況相對(duì)較軟，也會(huì)增加漏漿問(wèn)題，因此在施工期間需要使用片石混合料以及黏土進(jìn)行回填操作。另外，在進(jìn)行樁基施工以前，要做好泥漿池以及沉淀池的檢查工作，保證沉淀池容積至少能夠供應(yīng)兩個(gè)孔的排渣量，確保漏漿問(wèn)題能夠得到有效的應(yīng)對(duì)。

4.3 對(duì)塌孔問(wèn)題的處理

塌孔問(wèn)題主要分為兩種，一種是孔口坍塌，另一種是孔內(nèi)坍塌。因此，對(duì)于塌孔問(wèn)題，首先要做的就是對(duì)坍塌位置進(jìn)行判斷，明確塌孔的形成原因。如果是孔內(nèi)坍塌，要選擇相應(yīng)的回填材料落實(shí)回填操作，在回填密實(shí)以后即可重新進(jìn)行鉆進(jìn)操作。而如果是孔口發(fā)生坍塌問(wèn)題，則要在拆除護(hù)筒的同時(shí)對(duì)周邊區(qū)域進(jìn)行回填和夯實(shí)處理，并對(duì)護(hù)筒進(jìn)行重新埋設(shè)，落實(shí)鉆進(jìn)操作。

4.4 對(duì)鋼筋籠偏位問(wèn)題的處理

第一，要根據(jù)施工圖紙嚴(yán)格落實(shí)鋼筋籠操作活動(dòng)，并對(duì)封底進(jìn)行制作，保證鋼筋籠規(guī)格、質(zhì)量能夠滿足工程施工的要求；第二，要針對(duì)鋼筋籠做好保護(hù)工作，在完成鋼筋籠制作，進(jìn)行下放施工以前，需要對(duì)鋼筋籠進(jìn)行有效的保護(hù)，具體要在鋼筋籠四周進(jìn)行混凝土墊塊的設(shè)置，且應(yīng)用的混凝土墊塊必須要保持均勻?qū)ΨQ；第三，在鋼筋籠焊接過(guò)程中，需要對(duì)加固措施進(jìn)行應(yīng)用，防止鋼筋籠吊裝發(fā)生晃動(dòng)造成偏位；第四，要對(duì)混凝土灌注速度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，要將灌注速度適當(dāng)降低，避免導(dǎo)管當(dāng)中混凝土未能全面填充，在鉆孔當(dāng)中形成高壓氣囊，引發(fā)鋼筋籠偏位問(wèn)題。

4.5 對(duì)卡管問(wèn)題的處理

第一，要對(duì)剪球設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，提高其使用性能，也可以使用長(zhǎng)度適中的鋼筋，強(qiáng)制捅塞剪球，確?；炷聊軌蝽樌侣?。

第二，要對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用，借助其振動(dòng)功能使混凝土能夠自然下落，并在正常下落的同時(shí)使導(dǎo)管位置能夠回到既定位置。

第三，要合理計(jì)算封底部分的混凝土數(shù)量，并對(duì)混凝土配比進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，盡量應(yīng)用具有良好和易性的礫石及水泥進(jìn)行混凝土的制備。

第四，針對(duì)卡管問(wèn)題的處理通常是以預(yù)防為主的，因此在落實(shí)混凝土灌注施工以前，需要相關(guān)人員嚴(yán)格檢查施工設(shè)備，且在灌注過(guò)程中要保證施工的連續(xù)性，尤其是在溫度較高的環(huán)境下，還要在混凝土當(dāng)中應(yīng)用緩凝劑，將混凝土初凝時(shí)間適當(dāng)延緩，從而達(dá)到預(yù)防卡管的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在公路橋梁工程施工中，對(duì)各種樁基施工技術(shù)進(jìn)行合理的應(yīng)用，能夠有效提高公路橋梁工程的施工質(zhì)量，這對(duì)于公路橋梁工程的效用發(fā)揮有著積極的作用，因此，相關(guān)單位應(yīng)該對(duì)樁基施工技術(shù)保持高度的重視，要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行合理的應(yīng)用，使其能夠在公路橋梁施工中發(fā)揮更大的作用。