橋梁施工樁基嵌巖樁技術(shù)探討

文 / 江西省現(xiàn)代路橋工程集團(tuán)有限公司 吳沂芝

依托某橋梁工程項目實例為研究背景，對樁基嵌巖樁技術(shù)在該工中的操作過程進(jìn)行解析，首先對該工程項目基本資料及工程施工難點進(jìn)行論述，而后在提出相關(guān)處理措施的同時，對樁基嵌巖樁技術(shù)的操作要點進(jìn)行解析，以為同類工程參考。

引言

橋梁工程項目建設(shè)環(huán)節(jié)，一些施工地區(qū)比較特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)很容易給工程的建設(shè)進(jìn)度與質(zhì)量造成影響。比如遇到嵌巖結(jié)構(gòu)地質(zhì)，橋梁基礎(chǔ)工程就難以開展，并且在受到施工技術(shù)以及施工環(huán)境雙重作用影響下，工程的進(jìn)度非常緩慢，給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)造成影響很大。因此在這種背景下，想要提高橋梁工程的施工質(zhì)量，就需要采取樁基嵌巖樁技術(shù)進(jìn)行操作，因為樁基嵌巖樁技術(shù)的應(yīng)用可改善施工條件，給工程開展創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境。

工程概況

某地區(qū)的一座橋梁設(shè)計為3跨、單跨13m的普通鋼筋混凝土簡支控制板樁柱式橋墩形式，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分采用的是鉆孔灌注樁施工方式，其上部橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計為中型橋梁的形式。但是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在施工中，復(fù)雜性較高。

橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)直接深入到巖溶發(fā)育的灰?guī)r地質(zhì)內(nèi)，基巖淺部具備一定的可溶解性，并且分布著比較多的溶洞，覆蓋層的厚度為1.5-8.9m厚、粒徑大小不等的卵石層結(jié)構(gòu)。這些地質(zhì)條件就決定現(xiàn)場施工難度較高，如果沒有采取質(zhì)量控制措施，容易導(dǎo)致工程的質(zhì)量難以滿足要求。

在巖石內(nèi)巖溶發(fā)育比較劇烈的9個鉆孔內(nèi)，總計需要鉆進(jìn)80.55m的深度，其中溶洞的累計深度達(dá)到50.95m，占比為63%。河床卵石層內(nèi)部分布著比較多種規(guī)格的材料，還有部分砂石材料，填充地下水空間，相互貫通之后分布著比較多的石林。

因此，該橋梁確定選擇應(yīng)用嵌巖基礎(chǔ)形式，需要穿越溶洞的結(jié)構(gòu)，直接將基礎(chǔ)接觸到完整的基巖上，才能保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量，否則將會威脅橋梁安全性。

施工中主要技術(shù)難點

在該橋梁的施工中，綜合分析河床內(nèi)存在較多的大粒徑卵石以及漂石，這對于沖擊鉆成孔，成孔環(huán)節(jié)，通過重力和沖擊力的方式將孤石、巖石進(jìn)行分化處理，然后將樁體擠入到其中，達(dá)到護(hù)壁的效果，同時還能夠增大土層和樁間的側(cè)摩阻力。

因為該橋梁項目的樁基數(shù)量相對較少，為了能夠降低項目的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，只使用一臺鉆機(jī)即可進(jìn)行開孔作業(yè)。因為施工現(xiàn)場地質(zhì)條件較為特殊，施工經(jīng)驗不足的情況下，在2號墩的2號樁鉆進(jìn)8m深度時出現(xiàn)了塌孔的情況，護(hù)筒埋鉆，還會出現(xiàn)傾斜度較高的情況，極大的影響現(xiàn)場施工順利進(jìn)行。

進(jìn)行現(xiàn)場的總結(jié)與分析，了解到形成上述問題的主要原因如下：該橋梁所處位置的河灘積地河床覆蓋層包含比較多的卵石或者孤石，下部是喀斯特地貌的溶洞，還有很多的地下水。

在鉆入到溶洞的位置上，內(nèi)部會有嚴(yán)重的漏漿問題，容易發(fā)生塌孔事故，如果沒有及時有效的處理，會造成大面積的坍塌，影響工程安全性。

幾種施工技術(shù)處理措施

砂礫層的鉆孔處理

開始鉆進(jìn)施工前，準(zhǔn)備幾節(jié)直徑為130cm的鋼護(hù)筒，在鉆孔同時逐步下入到砂礫層結(jié)構(gòu)內(nèi)，起到支護(hù)的效果，防止因為漏漿而產(chǎn)生坍塌的問題。

1.埋設(shè)鋼護(hù)筒。鉆孔開始前，需要增加鉆頭的直徑到1.1m，再使用沖擊鉆小沖程緩沖，保證泥漿濃度、鉆機(jī)進(jìn)尺都符合要求。

2.鉆進(jìn)施工逐步進(jìn)行，提起鉆頭，在覆蓋層厚度較高的位置上，使用2節(jié)銅護(hù)筒連接，并且使用鋼筋固定。

3.鋼護(hù)筒接好之后，護(hù)筒頂部需要覆蓋一層厚度超過10mm的鋼板，以達(dá)到提升的效果，讓鋼護(hù)筒緩慢下壓，并且輕敲讓其到達(dá)中心的位置上，精度合格，不會發(fā)生偏孔的問題。

根據(jù)設(shè)計圖紙確定具體的施工尺寸和精度，滿足工程的要求。在具體施工環(huán)節(jié)要考慮到工程穩(wěn)定性的需求，對于設(shè)計的參數(shù)要進(jìn)行優(yōu)化，按照設(shè)計藍(lán)圖的標(biāo)準(zhǔn)做好施工處理方案的控制，如此才能夠提高工程項目的整體效果。

溶洞的技術(shù)處理

由于該橋梁項目的溶洞地質(zhì)在施工前就進(jìn)行全面勘查與分析，制定出有效地應(yīng)對措施，技術(shù)人員與施工人員有充分的了解，并且設(shè)計方案科學(xué)合理，符合現(xiàn)場施工要求，施工人員對于設(shè)計理念和設(shè)計方案有充分的了解。

具體按照下述方式進(jìn)行溶洞處理：

1.各個孔周圍準(zhǔn)備充足小粒徑片石，粒徑在15cm以內(nèi)，還要準(zhǔn)備優(yōu)質(zhì)的黏土，制作成為泥球的形狀，直徑為15-20cm為宜。再準(zhǔn)備符合要求的施工機(jī)械，為1臺ZL40型裝載機(jī)，隨時準(zhǔn)備待命，在遇到溶洞之后立即鏟起碎石和黏土填充施工。

2.鉆到距離溶洞位置較近時，應(yīng)用小沖程設(shè)備直接沖擊穿越結(jié)構(gòu)，防止發(fā)生卡鉆的問題。鉆到溶洞的位置上，只要是出現(xiàn)了泥漿下降的情況，需要及時補(bǔ)充水分，并且根據(jù)需要制作合適的填土材料填充處理，通過設(shè)備制作成為泥漿護(hù)壁材料，達(dá)到結(jié)構(gòu)保護(hù)的效果。

重視工程質(zhì)量的管理，如果發(fā)現(xiàn)存在任何的質(zhì)量問題，必須停止施工分析原因，采取必要的應(yīng)對措施。在鉆孔鉆入到溶洞位置之后，立即開始灌注混凝土施工，下入導(dǎo)管距離洞底0.3-0.5m的位置上灌注較低標(biāo)號的水泥混凝土材料，實現(xiàn)空洞完全填充處理。灌注施工后，達(dá)到溶洞頂部1m以上的位置，且沒有水泥混凝土表面不再下降則停止施工。在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求的30%-50%后，即可停止鉆進(jìn)施工。

在橋梁樁基箱原裝技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，需要根據(jù)基礎(chǔ)的處理標(biāo)準(zhǔn)，對施工技術(shù)的要點進(jìn)行控制，同時在溶洞處理的環(huán)節(jié)過程還要做好溶洞方案的確定，對于涉及到的施工參數(shù)要進(jìn)行科學(xué)分析做好細(xì)節(jié)的管理，這樣才能夠?qū)⒄w施工效果提高，如此才能夠滿足工程實際的實際需要。

水下混凝土灌注中混凝土流失的技術(shù)處理

該橋梁項目的施工前期，幾根樁基水下混凝土灌注量超出設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求的4.14倍，這是因為水下灌注混凝土施工時，因為側(cè)壓力超出了泥漿與砂礫護(hù)壁的側(cè)壓力，在施工中出現(xiàn)擠破護(hù)壁而導(dǎo)致流失的問題，特別是溶洞的位置上混凝土流失較為嚴(yán)重。

對于這一問題，選擇下述處理措施：

1.增加混凝土生產(chǎn)與運(yùn)輸能力，選擇使用大容量的攪拌機(jī)械，同時備用一臺攪拌機(jī)，如果出現(xiàn)故障問題，可以立即投入使用。加大混凝土材料的存儲量，根據(jù)正常條件下在漏斗內(nèi)存儲2m3左右，以保證漏漿時能夠及時的補(bǔ)充。

2.混凝土灌注環(huán)節(jié)，需要增加導(dǎo)管的埋設(shè)深度，通常來說埋設(shè)深度在3m以上。灌注施工階段，需要隨時進(jìn)行混凝土面高度的檢測，同時還要觀察灌注表面下降的情況，避免出現(xiàn)突然下降而出現(xiàn)斷樁的問題。樁頂混凝土表面的灌注超出設(shè)計高程1.5-2.0m左右，防止灌注結(jié)束后發(fā)生表面下降而出現(xiàn)短樁的問題。

3.最后2根灌注樁的結(jié)構(gòu)，除了要按照上述要求進(jìn)行施工外，還應(yīng)該采取下述處理措施：一是鋼筋籠下入之前，對于高度在1m以下的小型溶洞來說，在鋼筋籠的表面包裹2-3層彩條布。二是因為該橋梁的溶洞內(nèi)有比較多的砂石填充物，鉆孔開始前應(yīng)該使用鉆機(jī)進(jìn)行周邊2-4孔鉆入到超過1m深度的大型溶洞位置停止，然后應(yīng)用高壓泵直接灌入水泥凈漿材料，保證水泥漿和溶洞內(nèi)全部填充砂礫石的材料，經(jīng)過凝結(jié)固化幾日之后，強(qiáng)度性能合格之后再進(jìn)行鉆孔手工，然后灌注水下混凝土，經(jīng)過計算分析，該方式使用混凝土量為原設(shè)計方案的1.5倍左右。這一施工方式應(yīng)用，大幅提升了施工效率和質(zhì)量，斷樁發(fā)生率也在降低，綜合利用效果良好。

保證嵌巖深度的措施

本次橋梁工程項目中，設(shè)計方案中規(guī)定樁端必須直接進(jìn)入到嵌巖深度超過1.5倍樁徑的位置，而地質(zhì)條件和檢查施工的要求中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)因為巖溶強(qiáng)烈發(fā)生地區(qū)內(nèi)溶溝、溶槽、裂隙等縱橫交錯的現(xiàn)象，所以需要做好這一方面的控制，以消除質(zhì)量的不利影響因素。

綜合橋梁的特殊性、復(fù)雜性以及工程施工特點，對當(dāng)前的地質(zhì)條件展開分析和研究，了解全巖面深度參數(shù)，確保符合工程的要求。從實際情況分析，對于全巖面判斷的影響原因較多，當(dāng)前的樁基技術(shù)施工規(guī)范、規(guī)程方面并未有明確的規(guī)定，所以只能從現(xiàn)場的施工經(jīng)驗分析判斷，總結(jié)出如下參數(shù)：

1.對于現(xiàn)場的施工進(jìn)尺速度進(jìn)行監(jiān)測，只有達(dá)到0.1-0.2m/h才能確定進(jìn)入到基巖面，且進(jìn)尺深度達(dá)到50cm以上時，再進(jìn)行全巖面的檢驗。

2.檢查井口鋼絲繩擺動情況，如果擺動比較大，表示出現(xiàn)巖面傾斜的問題。如果鉆頭觸碰到巖面時，鋼絲繩出現(xiàn)輕微的反彈，表示達(dá)到要求。

3.應(yīng)用細(xì)的篩孔撈取巖渣，巖屑的含量在50%-80%之間，并且含泥、含砂量在5%以下時，就說明已經(jīng)進(jìn)入到巖體結(jié)構(gòu)下，達(dá)到工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

結(jié)語

本文以實際橋梁工程為案例進(jìn)行分析，了解橋梁施工樁基嵌巖樁施工技術(shù)的特性和工藝技術(shù)要求，了解各個施工環(huán)節(jié)以及質(zhì)量管控的措施。

在施工結(jié)束后，經(jīng)過專業(yè)機(jī)構(gòu)和技術(shù)人員的檢測，發(fā)現(xiàn)該樁基結(jié)構(gòu)的性能合格，符合設(shè)計方案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完全達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益極為明顯，可以推廣應(yīng)用。