基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)在橋梁工程施工中的運(yùn)用

王進(jìn)壽 甘肅第三建設(shè)集團(tuán)有限公司高級(jí)工程師

基礎(chǔ)鉆孔灌注樁主要是針對(duì)無(wú)地下水且密實(shí)的土層或者無(wú)地下水的風(fēng)化巖層，少數(shù)可以延伸到有少量地下水且較密實(shí)的土層或風(fēng)化巖層。該施工技術(shù)對(duì)我國(guó)的建筑橋梁工程施工有著深遠(yuǎn)的影響。受地質(zhì)條件和環(huán)境條件限制，要想通過(guò)平時(shí)的質(zhì)檢流程比較困難，穩(wěn)定性和堅(jiān)固程度需要專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行測(cè)量和評(píng)定才可以認(rèn)定是否合格。鑒于此，橋梁工程師在施工前應(yīng)重點(diǎn)把握和測(cè)量一些施工要點(diǎn)，對(duì)可能產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行率先評(píng)估，提前制定相應(yīng)的措施來(lái)應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，從而提升鉆孔灌注樁的整體實(shí)施效果[1]。

鉆孔灌注樁是基礎(chǔ)工程中常用的形式之一，對(duì)于地質(zhì)狀況復(fù)雜、夾層較多、風(fēng)化程度不均的地層，根據(jù)不同的地質(zhì)條件要求采取相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，而除了地質(zhì)條件這一天然原因影響成樁質(zhì)量之外，起決定性作用的是成孔技術(shù)和澆注方法的質(zhì)量控制。

1 基礎(chǔ)鉆孔灌注樁的施工技術(shù)簡(jiǎn)述

1.1 樁機(jī)成孔

松軟的地方要用鋼筋固定和連接，保證護(hù)臂在施工過(guò)程中的穩(wěn)定性。遇到不同的巖石層面時(shí)，需要對(duì)巖石進(jìn)行基本爆破，可以采用小型的松動(dòng)施工爆破技術(shù)。在進(jìn)行基礎(chǔ)爆破的時(shí)候，要考慮巖石的硬度和傾斜程度，確保炸藥的用量和放置的位置能夠一次性完成爆破。爆破完成后，一定要充分確保毒氣排放干凈，工作人員才能進(jìn)入并實(shí)施下一步施工作業(yè)，以保障生命安全。此外，進(jìn)入成孔的時(shí)候要佩戴安全帽，并在必要的情況下進(jìn)行掩體搭建，確保人員進(jìn)出的同時(shí)有足夠的空間，還能夠防止落物傷人。同時(shí)在挖孔期間要不定期地對(duì)CO2含量進(jìn)行測(cè)定，一旦發(fā)現(xiàn)含量超過(guò)0.3%，就要及時(shí)采取通風(fēng)措施[2]。

1.2 混凝土灌注

基礎(chǔ)鉆孔灌注樁還有一種方式是混凝土灌注，這種灌注方式和其他方式不同，是先對(duì)鉆孔的孔底進(jìn)行爆破，再進(jìn)行基礎(chǔ)清渣，待清渣完成后，采用人工鑿除的方式將孔底大約30 cm 的厚土繼續(xù)鑿成需要的設(shè)計(jì)高度，同時(shí)將鑿出來(lái)的土清理干凈。但是，如果孔底的情況比較復(fù)雜，就需要提前用鋼釬來(lái)探明，在確認(rèn)安全的情況下，同相應(yīng)的技術(shù)人員進(jìn)行商討，只有監(jiān)理工程師確認(rèn)后才能進(jìn)行最后的灌注[3]。

在灌注的過(guò)程中，如果孔壁和孔底的滲水速度不超過(guò)6 mm/min，則可以采用平常的方式進(jìn)行灌注，但是如果滲水速度超過(guò)6 mm/min，則需要進(jìn)行相應(yīng)的準(zhǔn)備。在灌注前，要對(duì)孔底的水位和孔外的水位進(jìn)行測(cè)量，保證水位一致的情況下才可以灌注。如果土質(zhì)過(guò)于松軟，就要保持孔內(nèi)的水位高于地下水位1.0 ～1.5 m 才能夠進(jìn)行灌注。此外，需要考慮的因素還有很多，如撥入檢查導(dǎo)管的封閉性、是否需要采取連續(xù)灌注的方式鉆孔、能否配合混凝土罐車(chē)使用等[4]。

2 基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用

在道路橋梁工程建設(shè)中，為了充分滿(mǎn)足施工設(shè)計(jì)要求，既要嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)進(jìn)行施工建設(shè)，又要科學(xué)建構(gòu)，與施工現(xiàn)場(chǎng)周?chē)沫h(huán)境相協(xié)調(diào)。在樁基礎(chǔ)橋梁工程中，施工方法多采用泥漿護(hù)壁法。該橋梁的施工程序?yàn)槠秸麍?chǎng)地→泥漿制備→埋設(shè)護(hù)筒→鋪設(shè)工作平臺(tái)→安裝鉆機(jī)并定位→鉆進(jìn)成孔→清孔并檢查成孔質(zhì)量→下放鋼筋籠→灌注水下混凝土→拔出護(hù)筒→檢查質(zhì)量，正式施工時(shí)需要做好以下準(zhǔn)備工作。

2.1 施工前的準(zhǔn)備

橋梁工程師要保證施工現(xiàn)場(chǎng)的橋梁工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且與工人嚴(yán)格地檢查具體的施工方案，從開(kāi)始到具體的施工，每一個(gè)環(huán)節(jié)都不能出現(xiàn)錯(cuò)誤。需要和事先預(yù)定好的圖紙相吻合，在容易出現(xiàn)問(wèn)題的施工節(jié)點(diǎn)預(yù)先設(shè)計(jì)好應(yīng)對(duì)方案，確保能夠及時(shí)解決遇到的問(wèn)題，避免影響整體的橋梁工程進(jìn)度和質(zhì)量。

在建筑材料的采購(gòu)上也要提前打量，所需要的材料要提前采購(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行質(zhì)檢，只有合格的建筑材料才可以運(yùn)用到工程中。使用的材料都要有合格證明，通過(guò)嚴(yán)密的承壓測(cè)試保證泥漿能夠正常循環(huán)[5]。不僅如此，還要對(duì)承建廠商的放樣工作進(jìn)行監(jiān)督和審查，盡量減小樁位孔的偏差。在鉆孔前，要確定護(hù)筒的埋設(shè)位置，經(jīng)檢查確定無(wú)誤，保證護(hù)筒的穩(wěn)定性，并確保鉆桿處于垂直狀態(tài)。

2.2 主要過(guò)程

2.2.1 護(hù)筒埋設(shè)

第一步是進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)。針對(duì)護(hù)筒的基礎(chǔ)填埋和設(shè)置，首先要保證埋設(shè)深度達(dá)到相應(yīng)的要求，同時(shí)還要保證護(hù)筒的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。最好的護(hù)筒是法蘭質(zhì)地的鋼護(hù)筒，使用這樣的護(hù)筒在埋設(shè)的過(guò)程中能夠精準(zhǔn)地找到水平位置，縮小誤差的范圍，控制誤差＜5 cm，同時(shí)比施工的最高水位高出1 m 左右。這種情況下埋在水下的護(hù)筒能夠順應(yīng)向?qū)?，借助射水、錘擊和振動(dòng)等方法將鋼護(hù)筒下降到穩(wěn)定的深度。

2.2.2 制備泥漿

將護(hù)筒完全埋設(shè)好之后，第二步是泥漿灌注。在配置泥漿的時(shí)候，需要結(jié)合具體施工材料和現(xiàn)場(chǎng)條件來(lái)配置泥漿濃度，要充分打碎黏土，放到護(hù)筒內(nèi)，再用沖擊錘進(jìn)行沖擊。此時(shí)泥漿就制備完成，可以進(jìn)行下一步的鉆孔施工[6]。

2.2.3 鉆孔

第三步是鉆孔，除了特殊地質(zhì)條件這一天然原因影響成樁質(zhì)量之外，起決定性作用的就是在成孔工序和澆注工序中的質(zhì)量控制。鉆孔機(jī)在安裝就位時(shí)必須保證穩(wěn)定，不得出現(xiàn)偏斜、移動(dòng)。同時(shí)為了精確掌握鉆進(jìn)深度，要在機(jī)架上或機(jī)管上做出質(zhì)量控制的標(biāo)尺，以便于在施工中進(jìn)行觀察和記錄。

成孔時(shí)，鉆頭位置準(zhǔn)確、保證機(jī)器水平，并且將鉆機(jī)穩(wěn)固在轉(zhuǎn)盤(pán)中心。為了減少誤差，要讓中心點(diǎn)連成線(xiàn)，機(jī)架中心和護(hù)筒中心應(yīng)保持在一個(gè)水平面上，使偏差減少到20 mm。同樣需要注意鉆孔速度，鉆孔速度不應(yīng)過(guò)快，應(yīng)嚴(yán)格控制。要保證鉆頭進(jìn)入的速度和送漿速度以及排渣速度保持相對(duì)平衡，只有這樣才能同時(shí)進(jìn)行施工。

為了保證施工安全和防止出現(xiàn)堵塞情況，鉆孔速度應(yīng)該略小于排漿速度，避免發(fā)生掩埋鉆頭的情況。鉆孔的過(guò)程中不得出于任何原因停鉆，如果必須停鉆，首先要對(duì)泥漿的護(hù)壁進(jìn)行保護(hù)，然后將鉆桿提升，避免將所鉆的開(kāi)孔堵死或者造成坍塌。在鉆孔過(guò)程中要及時(shí)通知管理人員進(jìn)行深度核驗(yàn)，反復(fù)確認(rèn)以后確定深度。鉆孔完畢再進(jìn)行丈量，確定最終孔深。

施工時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況選擇鉆頭。工程師不僅要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地理?xiàng)l件和環(huán)境進(jìn)行分析，而且要對(duì)鉆具的強(qiáng)度進(jìn)行考量，依據(jù)這兩點(diǎn)來(lái)確定鉆頭的力度和回轉(zhuǎn)的扭矩作用力，充分發(fā)揮擊破巖石的作用。

綜合來(lái)看，鉆孔的效果和鉆頭的形式密切相關(guān)。在鉆孔的過(guò)程中，要保證勻速鉆動(dòng)，協(xié)調(diào)泥漿投入濃度，調(diào)整鉆進(jìn)速度，在碰到難以鉆進(jìn)的情況時(shí)應(yīng)排除鉆進(jìn)困難因素，適當(dāng)調(diào)鉆孔方式，同時(shí)不斷地清洗鉆頭。第一次清孔的時(shí)候要不間斷地補(bǔ)充泥沙，不僅能夠?qū)⑿阅茌^差的泥沙置換出來(lái)，還能夠循環(huán)地用泵吸清孔。在一系列操作完成后，要對(duì)鉆頭進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量長(zhǎng)度，避免出現(xiàn)用過(guò)深的坑來(lái)彌補(bǔ)孔底淤泥的現(xiàn)象。

（1）清孔。清孔環(huán)節(jié)無(wú)法一次完成，要根據(jù)孔眼的大小和深度進(jìn)行不斷調(diào)整和改進(jìn)。首先是第一次檢查，當(dāng)鉆孔的深度達(dá)到設(shè)計(jì)的初步要求時(shí)，要進(jìn)行第一次檢查。這是為了檢驗(yàn)鉆孔的深度，進(jìn)行清孔之后才能對(duì)其進(jìn)行觀察和測(cè)量。然后安放鋼筋骨架，并且澆筑混凝土。接著進(jìn)行第二次檢查，檢查鋼筋骨架的牢固程度。

在清孔的過(guò)程中，容易出現(xiàn)問(wèn)題的點(diǎn)在于沉渣的厚度。如果沉渣的厚度過(guò)薄，則會(huì)影響樁的承受力；而如果沉渣厚度過(guò)厚則會(huì)無(wú)法安置樁。根據(jù)最新的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，沉渣的厚度不得＞50 mm。因此為了保證沉渣厚度能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，一般都需要進(jìn)行二次清孔，清孔結(jié)束后，才能放置鋼筋籠。清孔實(shí)際上就是利用所沖擊的泥漿動(dòng)能撞擊底部的沉渣，泥漿本身是膠體，會(huì)將孔位底部的巖石廢料和砂粒帶出樁孔，從而完成清孔。

（2）成孔施工。一是確定將垂直線(xiàn)的鉆孔和中心線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)，在進(jìn)行鉆孔工作之后要進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)錄入工作，而在地層變動(dòng)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行取樣錄入。二是保證在施工鉆孔周邊混凝土的停留時(shí)間保持在24 h 以上，并且在鉆孔中遇到石頭等障礙物時(shí)要進(jìn)行回填處理，以防出現(xiàn)彎孔的狀況。

2.2.4 放置鋼筋籠

第四步是放置鋼筋籠，鋼筋籠的強(qiáng)度直接影響灌注樁的穩(wěn)定性。在制作鋼筋籠的時(shí)候，務(wù)必要將鋼筋的鐵銹除盡，確保不會(huì)進(jìn)一步銹蝕鋼筋。彎曲等要按照相應(yīng)的操作來(lái)進(jìn)行。鋼筋作為灌注樁的主要結(jié)構(gòu)，要承托混凝土的厚度和強(qiáng)度，在放置時(shí)要確保牢固性，對(duì)準(zhǔn)孔位，一步一步地下放，保證鋼筋籠的四周不會(huì)受到壓迫而變形。

在鋼筋籠制作和安裝工程中首要是做好安全防護(hù)措施。在準(zhǔn)備安裝鋼筋的時(shí)候需要進(jìn)行調(diào)直，此時(shí)需要清場(chǎng)。起落時(shí)要提前檢查各個(gè)設(shè)備的連接處是否妥當(dāng)。施工人員要嚴(yán)格按照施工規(guī)定穿戴好防護(hù)用品、安全帽等，隨時(shí)保持高度警惕，檢查操作是否規(guī)范。在吊臂起落時(shí)，確保地面范圍內(nèi)沒(méi)有人員走動(dòng)或者進(jìn)行其他作業(yè)。

3 鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制

3.1 基礎(chǔ)樁的成孔質(zhì)量控制

鉆孔灌樁的質(zhì)量需要嚴(yán)格控制，不僅施工過(guò)程中要嚴(yán)格按照橋梁工程的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，而且在鉆孔成孔后，也要對(duì)清理完畢后的鉆孔進(jìn)行測(cè)量，包含但不限于鉆孔的深度、鉆孔的傾斜度和形狀、灌注樁的大小以及泥漿所占的比重。只有在每一項(xiàng)都達(dá)到要求和標(biāo)準(zhǔn)后，才能進(jìn)行下一步的質(zhì)量控制測(cè)試。

3.2 成孔質(zhì)量的控制方法

成孔是混凝土灌注樁施工中的一個(gè)重要組成部分，質(zhì)量控制不好，可能會(huì)引起塌孔、縮徑、樁中偏斜以及樁端達(dá)不到設(shè)計(jì)支持力層要求、強(qiáng)度降低等，還會(huì)直接影響樁身質(zhì)量。因此必須著重進(jìn)行以下管理工作：第一，選擇合理樁距，避免塌孔和縮徑；第二，鉆孔要保證連續(xù)性，必須按照地層變化調(diào)節(jié)鉆孔速率，軟黏土的鉆孔速率≤0.2 m/min，粉起砂現(xiàn)象的鉆孔速率通?！?.015 m/min；第三，鉆孔的允許偏差也應(yīng)當(dāng)符合規(guī)定。

3.3 鋼筋籠的安裝過(guò)程控制

保證基礎(chǔ)鉆孔灌注樁的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，就要對(duì)相關(guān)的鉆孔條件進(jìn)行控制，安裝鋼筋籠就是其中的一個(gè)方面。為了保障鋼筋籠的安裝能夠完全符合標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)灌注樁進(jìn)行質(zhì)量抽檢。在鉆孔成孔后，要對(duì)所鉆孔的完整性、形成的泥漿比重以及鉆孔孔底內(nèi)的沉渣進(jìn)行嚴(yán)格的篩查和檢查，確保沒(méi)有任何問(wèn)題后再安放鋼筋籠，這樣才能保證安裝后符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

在吊裝鋼筋籠時(shí)，要求不能產(chǎn)生任何偏移或者發(fā)生任何傾斜，安裝完成后要使鋼筋籠能夠準(zhǔn)確地安放在標(biāo)高位置。在吊裝過(guò)程中，要對(duì)鋼筋籠的焊接質(zhì)量和綁扎質(zhì)量進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)焊接不合格的地方，就要立即進(jìn)行補(bǔ)焊和綁扎，避免對(duì)樁身質(zhì)量造成嚴(yán)重影響[7]。

4 基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工問(wèn)題與解決對(duì)策

4.1 市政橋梁工程鉆孔灌注樁施工問(wèn)題

根據(jù)上述鉆孔灌注樁技術(shù)的施工工藝特征，在橋梁工程施工中，鉆孔灌注樁施工比較常見(jiàn)的問(wèn)題有孔壁坍塌、鉆孔傾斜以及清孔不徹底等，對(duì)整體施工開(kāi)展和質(zhì)量具有較大的不利影響。橋梁工程鉆孔灌注樁施工時(shí)，在原設(shè)計(jì)樁位置進(jìn)行鉆孔施工的孔洞深度變化較大，而對(duì)于較深孔洞的鉆進(jìn)施工，要求進(jìn)行孔室防護(hù)和密封處理。但在實(shí)際施工中，往往因?yàn)楣に噭?chuàng)新以及鉆孔附近地層黏度大會(huì)造成鉆進(jìn)孔壁發(fā)生倒塌，進(jìn)而影響后續(xù)工程建設(shè)，同時(shí)也會(huì)對(duì)鉆孔灌注樁的施工品質(zhì)和效益造成一些不良影響。

4.2 橋梁工程鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制措施

第一，為避免鉆孔施工中發(fā)生孔壁坍塌，應(yīng)結(jié)合導(dǎo)致孔壁坍塌的主要原因，注意在鉆孔施工中采取積極有效的預(yù)防措施。鉆孔施工中，孔壁保護(hù)砂漿的配制不僅要嚴(yán)格遵循有關(guān)配套規(guī)定，防止因砂漿配制效果差導(dǎo)致出現(xiàn)孔室塌陷，而且必須做到對(duì)鉆孔澆筑完畢后鉆孔提拉速率的嚴(yán)格限制，防止因鉆孔提拉速度過(guò)快而導(dǎo)致孔室塌陷。第二，關(guān)于鉆孔傾斜和清孔工作不徹底的問(wèn)題，需要在鉆孔進(jìn)行前做好鉆孔現(xiàn)場(chǎng)處理作業(yè)，并保證鉆孔桿垂直。

5 結(jié)語(yǔ)

在公路大橋的灌注樁工程建設(shè)期間，涉及諸多細(xì)節(jié)化的技術(shù)。隨著中國(guó)新型城市化建設(shè)的加快，鉆孔施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用，因此必須進(jìn)行創(chuàng)新與完善，并嚴(yán)格按施工的標(biāo)準(zhǔn)工序與規(guī)范方法進(jìn)行施工，以提高橋梁工程建設(shè)的工程質(zhì)量，促進(jìn)中國(guó)公路橋梁與橋梁工程的進(jìn)一步發(fā)展。