橋梁工程樁基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù)

李志國(guó)

（遵化市交通運(yùn)輸局，河北 唐山 064200）

1 工程概況

某橋梁工程為互通立交，匝道橋的長(zhǎng)度為82.75m，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用的是柱式墩，樁基礎(chǔ)，共有樁基35根，樁徑有兩種，分別為1 200mm和1 500mm。由匝道橋的地質(zhì)勘察報(bào)告可知，樁基所在地的地層多種土體交錯(cuò)分布，包括粉土層、細(xì)砂層、砂礫石層等。因工期較緊張且橋址所在地的附近有住宅樓，為降低施工噪聲，經(jīng)過研究后，決定以旋挖的方式成孔。旋挖鉆孔具有速度快、噪聲低、振動(dòng)小、無(wú)泥漿循環(huán)等特點(diǎn)，適用于多種土層，如黏土層、粉土層、砂土層、淤泥層等。本文重點(diǎn)對(duì)該橋梁工程旋挖鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)展開分析。

2 橋梁工程樁基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

（1）由專業(yè)的測(cè)量小組，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣，準(zhǔn)確測(cè)放出樁基的中心點(diǎn)。施測(cè)過程中采用全站儀，并用水準(zhǔn)儀控制高程，確定出鉆孔灌注樁的平面位置，為旋挖鉆孔的順利開展提供條件。

（2）對(duì)水泥做安定性試驗(yàn)，檢測(cè)砂石骨料的含泥量，并檢查鋼筋的質(zhì)量，看力學(xué)性能是否符合要求；導(dǎo)管做水密和抗拉試驗(yàn)，按試驗(yàn)順序?qū)?dǎo)管編號(hào)；拌和站按照實(shí)驗(yàn)室給出的配合比對(duì)混凝土試拌，檢驗(yàn)拌和站的生產(chǎn)能力，看是否滿足樁基礎(chǔ)施工需要。

（3）選用長(zhǎng)度為9.0m、直徑22mm的鋼筋制作探孔器，并用鋼尺對(duì)測(cè)量繩的長(zhǎng)度加以復(fù)測(cè)，看是否與實(shí)際長(zhǎng)度相符[1]。

2.1.2 施工機(jī)具

本工程中使用的主要機(jī)具設(shè)備包括：2臺(tái)旋挖鉆機(jī)、1臺(tái)發(fā)電機(jī)組（功率為120kW）、1輛吊車（25t）、1輛挖掘機(jī)、1輛鋼筋籠運(yùn)輸車、8輛混凝土運(yùn)輸車、2輛裝載機(jī)、1套鋼筋加工機(jī)械等[2]。所有機(jī)具設(shè)備使用前，要全面檢查，確保性能完好，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，不得帶病作業(yè)，以免影響施工質(zhì)量。

2.1.3 作業(yè)條件

（1）為便于樁基礎(chǔ)施工為目標(biāo)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)合理布置，將可能影響樁基礎(chǔ)施工的障礙物全部清除干凈，確保三通一平。

（2）在施工現(xiàn)場(chǎng)引測(cè)出樁控制線和水平高程控制點(diǎn)，采取相應(yīng)的措施保護(hù)控制樁，避免受損。施工時(shí)，要經(jīng)常復(fù)測(cè)，確保控制樁的位置準(zhǔn)確。

2.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 旋挖成孔

（1）旋挖鉆孔正式開始前，要先在施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確測(cè)放出樁位點(diǎn)，隨后在樁位點(diǎn)的周圍布設(shè)護(hù)樁，埋設(shè)護(hù)筒，為確保鉆孔質(zhì)量，可在護(hù)筒埋好后復(fù)測(cè)樁位，確保誤差在5.0mm以內(nèi)。若是超出，則應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)的措施解決處理。報(bào)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，確認(rèn)合格后，方可鉆孔施工。

（2）旋挖鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)就位后，要牢靠穩(wěn)固，鉆進(jìn)過程中不出現(xiàn)位移、傾斜等問題。將鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位后，啟動(dòng)設(shè)備開始鉆進(jìn)。旋挖鉆孔時(shí)，應(yīng)遵循先慢后快的原則，避免忽快忽慢影響鉆機(jī)的穩(wěn)定性，以免受到重力影響，導(dǎo)致鉆機(jī)下部移位，孔位要垂直，傾斜度不得超過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，即不大于1%[3]。為確保成孔質(zhì)量，在鉆孔中，應(yīng)嚴(yán)格控制孔徑和垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正。

（3）按照現(xiàn)場(chǎng)測(cè)放好的樁位點(diǎn)，埋設(shè)護(hù)筒，要求護(hù)筒的內(nèi)徑略大于樁基的直徑。當(dāng)護(hù)筒埋好之后，用黏土填入坑壁與護(hù)筒間，夯擊密實(shí)，以達(dá)到固定護(hù)筒的目的。護(hù)筒的位置要埋設(shè)正確，中心與樁基中心的最大允許偏差為50mm。旋挖鉆機(jī)就位后，使三點(diǎn)合一，隨后將筒式鉆頭固定于鉆桿頂部，通過吊車將護(hù)筒吊起就位，以鉆桿將護(hù)筒壓入土體中。埋設(shè)好護(hù)筒后，利用控制護(hù)樁將樁位中心引回，使護(hù)筒中心與樁位中心相重合。用紅色的油漆在護(hù)筒上標(biāo)識(shí)出護(hù)樁的方向線位置，以便鉆孔過程中復(fù)核樁位。本工程中，護(hù)筒的埋設(shè)深度為2.0m，筒口比地面略高出30～50cm左右[4]。

（4）本次選用的旋挖鉆機(jī)底盤為伸縮式自動(dòng)整平裝置，操作室內(nèi)配有儀表顯示電子讀數(shù)，鉆頭與樁位中心的十字線對(duì)準(zhǔn)后，相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)隨之鎖定，不需要人工調(diào)整。鉆機(jī)的自動(dòng)化程度較高，可以加快作業(yè)速度。當(dāng)旋挖鉆機(jī)就位后，要使鉆頭的中心與樁位的中心對(duì)準(zhǔn)，誤差不得超過現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，即不大于10mm[5]。

（5）旋挖鉆孔要連續(xù)施工，中途無(wú)特殊情況不得隨意中斷，按照土體的性質(zhì)及鉆進(jìn)的部位，對(duì)進(jìn)尺速度加以調(diào)整。在鉆進(jìn)護(hù)筒刃腳部位和砂礫石層時(shí)，應(yīng)采用低擋位、慢速鉆進(jìn)，每次進(jìn)尺2.0～3.0m左右，對(duì)孔徑、垂直度檢查一次，便能夠?qū)ν临|(zhì)的變化情況密切注意，與設(shè)計(jì)資料存在差異時(shí)，要將鉆渣裝入干凈的玻璃瓶?jī)?nèi)，貼好編號(hào)，記錄下具體情況。為確保樁位的準(zhǔn)確性，鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)經(jīng)常對(duì)鉆架的中心位置加以檢查，并檢查鉆桿，使鉆桿保持垂直狀態(tài)，鉆頭平穩(wěn)回轉(zhuǎn)，這樣能夠降低擴(kuò)孔、斜孔的發(fā)生概率。

（6）鉆孔施工中，要做好詳細(xì)記錄，分班連續(xù)作業(yè)時(shí)，安排專人負(fù)責(zé)填寫鉆孔記錄，在交接班時(shí)，交代清楚當(dāng)前的鉆進(jìn)情況，及后續(xù)鉆進(jìn)的注意事項(xiàng)。鉆孔記錄由專人保管，作為原始資料整理后及時(shí)歸檔。終孔時(shí)，使用測(cè)繩，對(duì)孔深加以測(cè)量，利用探孔器檢驗(yàn)孔徑、傾斜率等重要指標(biāo)，通過引樁，復(fù)測(cè)樁位，看實(shí)際值與設(shè)計(jì)值的偏差是否超限。

2.2.2 鋼筋籠制安

本工程中，樁基礎(chǔ)鋼筋籠比較長(zhǎng)，為便于運(yùn)輸，將鋼筋籠分為兩個(gè)制作加工，以搭接焊的方法連接主筋，按現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，將接頭錯(cuò)開布設(shè)。加工主筋的過程中，要保證焊接處于同一條軸線上，以此來(lái)確保鋼筋籠的質(zhì)量，具體的施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）加工鋼筋前，先對(duì)作業(yè)場(chǎng)地平整和硬化，并搭設(shè)加工棚，按規(guī)格將鋼筋堆放在高于地面的混凝土墩臺(tái)上，設(shè)置標(biāo)志牌，注明型號(hào)、規(guī)格、產(chǎn)地等信息，采取遮蓋措施，防止鋼筋受潮生銹。制作鋼筋加工平臺(tái)，加快鋼筋制作速度。

（2）鋼筋加工前，要檢查表面，看是否清潔，有無(wú)油污、銹跡，正式焊接時(shí)，要先試焊，確認(rèn)合格后，方可開始焊接作業(yè)。鋼筋焊接人員要持證上崗，無(wú)證者不得從事此項(xiàng)工作。嚴(yán)格按圖紙要求計(jì)算鋼筋下料長(zhǎng)度，確保原材料能夠得到充分利用，減少浪費(fèi)。鋼筋骨架加強(qiáng)筋在現(xiàn)場(chǎng)放出大樣，并在鋼板上加工成定型鋼圈。

（3）使用冷拉機(jī)對(duì)鋼筋冷拉，確保冷拉率在1%以內(nèi)，主筋以搭接雙面焊的方式連接，加強(qiáng)筋的間距為2.0m，在樁基頂部以下1.2m處的首圈加強(qiáng)筋向樁底布設(shè)，檢測(cè)管范圍內(nèi)每間隔1.0m左右布設(shè)一根，通過雙面焊搭接。當(dāng)樁基底部不足2.0m時(shí)，也要設(shè)置加強(qiáng)筋，因主筋數(shù)量較多，為確保箍筋的剛度達(dá)到規(guī)定要求，設(shè)十字形內(nèi)支撐[6]。

（4）利用定位筋，控制鋼筋保護(hù)層的厚度。將定位鋼筋牢固焊接在鋼筋骨架上，上下層錯(cuò)開布設(shè)，確保雙面焊縫和單面焊縫的有效長(zhǎng)度符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，鋼筋焊接完畢后，要檢查焊縫，看寬度是否達(dá)標(biāo)，即不小于0.8d（d為鋼筋直徑），有無(wú)夾渣等質(zhì)量缺陷，并將焊渣清理干凈，接頭要錯(cuò)開，避免形成薄弱的受力環(huán)節(jié)，導(dǎo)致鋼筋籠的整體強(qiáng)度降低。

（5）在搬運(yùn)的過程中，為避免出現(xiàn)變形的情況，按圖紙給出的間距，在鋼筋骨架內(nèi)部設(shè)置加強(qiáng)筋，以電焊的方式焊接到加勁圈內(nèi)徑，這樣能夠防止鋼筋骨架吊裝時(shí)因受力不均勻而變形。需要注意的是，向樁孔內(nèi)下放鋼筋孔時(shí)，應(yīng)將該筋去掉，以免下入導(dǎo)管時(shí)，與鋼筋籠發(fā)生碰撞。在骨架外側(cè)焊接定位筋，使各個(gè)截面的保護(hù)層厚度達(dá)標(biāo)。

（6）鋼筋籠通過運(yùn)輸車運(yùn)至橋梁樁基施工現(xiàn)場(chǎng)，用吊車裝車，以裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至孔口附近。將鋼筋籠吊離地面，下端與孔口對(duì)準(zhǔn)，緩慢下放，操作時(shí)，要確保鋼筋籠始終處于垂直狀態(tài)，不得出現(xiàn)擺動(dòng)的情況，以免碰觸孔壁。多節(jié)鋼筋骨架入孔時(shí)，可下降首節(jié)骨架下落至最后一道加強(qiáng)箍筋處，并在孔口位置處布設(shè)臨時(shí)支撐，隨后按上述方法，將鋼筋骨架的第二節(jié)吊起，使其與第一節(jié)處于同一條直線上，牢固焊接到一起。焊接完畢后，檢查焊接質(zhì)量，看有無(wú)明顯的缺陷，確認(rèn)質(zhì)量合格后，報(bào)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，經(jīng)監(jiān)理確認(rèn)無(wú)任何問題，可解除支撐，繼續(xù)吊放剩余的節(jié)段，操作方法同上。

2.2.3 導(dǎo)管下放

（1）下放管道前，要先準(zhǔn)確計(jì)算出導(dǎo)管下放入樁孔的長(zhǎng)度，即護(hù)筒的頂面標(biāo)高減去設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高，去掉懸空高度，即導(dǎo)管下放的實(shí)際長(zhǎng)度。為避免導(dǎo)管下放過程中碰觸鋼筋籠，應(yīng)使導(dǎo)管居中，若是無(wú)法順利下放，則要查明原因，采取有效的措施處理后，繼續(xù)下放。

（2）選用的導(dǎo)管要有足夠的剛度和強(qiáng)度，內(nèi)徑以30cm為宜，確保內(nèi)部光滑，為混凝土灌注提供有利條件。各個(gè)管段的接頭部位要做好密封，首節(jié)導(dǎo)管的長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到4.0m以上。

（3）為避免混凝土灌注時(shí)漿液滲漏，要在導(dǎo)管正式下放前，做水密承壓、接頭抗拉施壓，若是導(dǎo)管漏水，則應(yīng)及時(shí)更換。試驗(yàn)完畢后，按順序?qū)?dǎo)管編號(hào)，下放時(shí)，依據(jù)編號(hào)拼接。

2.2.4 混凝土灌注

（1）樁身混凝土灌注前，要檢驗(yàn)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，按是否與設(shè)計(jì)要求相符，和易性是否良好，坍落度符合現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，以180～220mm為宜。當(dāng)樁徑超過150mm時(shí)，要降低坍落度，以160～200mm為宜[7]?；炷恋奶涠葧?huì)受到氣溫、運(yùn)輸距離以及施工時(shí)間等多方面因素的影響，因此應(yīng)保證坍落度適宜，以免導(dǎo)致混凝土的工作性能下降。為延長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間，可在拌制過程中，加入適量的緩凝劑。灌注時(shí)，應(yīng)確保首批混凝土的用量能夠使導(dǎo)管埋入混凝土面以下，導(dǎo)管底部與孔底之間的距離控制在30～50cm左右。

（2）灌注混凝時(shí)，要保持連續(xù)，不可中斷，為避免鋼筋籠出現(xiàn)上浮的現(xiàn)象，可在混凝土上升至鋼筋籠底口4.0m以上時(shí)，采取緩慢灌注和提升導(dǎo)管的方法，將灌注速度降低到正常速度的50%，當(dāng)導(dǎo)管的底口高于鋼筋籠底部2.0m后，恢復(fù)正常灌注[8]。

（3）樁身混凝土施工過程中，要做好灌注記錄，并對(duì)基準(zhǔn)面到混凝土頂面高程準(zhǔn)確測(cè)量，據(jù)此計(jì)算出導(dǎo)管在樁孔內(nèi)的埋深，若是過深，則會(huì)影響混凝土上返，過淺導(dǎo)管可能會(huì)出現(xiàn)拔出的現(xiàn)象，導(dǎo)致樁基礎(chǔ)的質(zhì)量下降。

（4）灌注的樁基頂部標(biāo)高要略高于設(shè)計(jì)標(biāo)高，這樣能夠使混凝土的強(qiáng)度得到保障，多余的部分可在接樁前鑿除。

2.3 異常狀況處理

橋梁樁基礎(chǔ)施工中，常常會(huì)出現(xiàn)各種異常情況，如坍孔、偏孔、卡鉆等，由此會(huì)影響成樁質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)采取有效的方法和措施加以處理。

2.3.1 坍孔的處理措施

樁基鉆孔時(shí)若是出現(xiàn)坍孔的現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)查明原因，采取深埋護(hù)筒等措施繼續(xù)鉆進(jìn)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可以放緩鉆進(jìn)速度，提升鉆頭時(shí)，不宜過快。當(dāng)坍孔較為嚴(yán)重時(shí)，可將其回填后重新鉆孔。

2.3.2 偏孔的處理措施

樁孔鉆進(jìn)的過程中，若出現(xiàn)偏孔的現(xiàn)象，可提升鉆頭至偏孔處反復(fù)掃孔，待孔位達(dá)到正直后即可停止。當(dāng)縮孔比較嚴(yán)重時(shí)，可以用片石或是卵石與黏土相混合，回填至偏孔部位，并在填料完全沉實(shí)后繼續(xù)鉆進(jìn)糾偏。

2.3.3 卡鉆的處理措施

當(dāng)鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生卡鉆現(xiàn)象，鉆頭周圍會(huì)有大量的泥漿，可先清除泥漿，穩(wěn)定孔壁，防止坍塌，查明卡鉆原因后，采取相應(yīng)的措施處理即可。

3 結(jié)語(yǔ)

樁基礎(chǔ)作為橋梁的下部結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接關(guān)系到橋梁的穩(wěn)定性、安全性和耐久性。為此，在橋梁樁基礎(chǔ)施工中，應(yīng)掌握關(guān)鍵技術(shù)，采取有效的措施，控制施工過程，避免質(zhì)量問題發(fā)生，使樁基礎(chǔ)能夠保質(zhì)、保量、按時(shí)完成。