公路橋梁施工中大直徑鉆孔樁技術(shù)

文 / 江西省交通工程集團(tuán)有限公司海通公司 郭陽波 李靜蓉

本文以大直徑鉆孔樁技術(shù)作為研究背景，對(duì)該技術(shù)在某橋梁工程中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行探討，希望本文能夠給同類工程提供參考。

引言

在公路橋梁中應(yīng)用大直徑鉆孔樁施工技術(shù)，能夠切實(shí)提高樁基礎(chǔ)的質(zhì)量，提高樁基的施工效率，減少麻煩的工藝操作。在本項(xiàng)目施工中，該技術(shù)應(yīng)用時(shí)通過埋置護(hù)筒的質(zhì)量、泥漿護(hù)臂質(zhì)量以及鉆孔等方面質(zhì)量的控制，工程施工中的各項(xiàng)技術(shù)要求均與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一致，該技術(shù)值得推廣使用。

工程案例

工程概況

某橋梁選擇的是中承式三鉸拱結(jié)構(gòu)，其基本的跨橋?qū)捯来螢?7.54m和25m。主拱圈斷面的形狀為帽型，矢跨比為1:6.5，其拱軸線為圓弧線條，整個(gè)橋面共有12對(duì)吊桿，吊桿的截面形狀以H型為主。結(jié)合相關(guān)的間隔距離進(jìn)行布置。在橋梁的下部，以松木斜裝和空箱式橋臺(tái)為主。本橋目前很難達(dá)到相關(guān)的使用需求，經(jīng)常被認(rèn)定為危橋，需要采取有效的措施進(jìn)行加固處理，特別是要對(duì)其基礎(chǔ)進(jìn)行處理。結(jié)合橋梁的具體情況和當(dāng)前相關(guān)的技術(shù)水準(zhǔn)，將橋臺(tái)的具體位置設(shè)置為拱橋形狀，并按照一定的比例進(jìn)行調(diào)整。樁徑的長(zhǎng)度控制在3.6～3.8之間，一般會(huì)選擇截面形式存在，整體的長(zhǎng)度為45m。圍繞當(dāng)前工程的具體情況，全面深入分析鉆孔樁施工技術(shù)的各項(xiàng)內(nèi)容。

沿線地形特征

地質(zhì)情況。橋區(qū)的覆蓋層以河堤填筑土和根植土為主，為了應(yīng)對(duì)這種土層，一般會(huì)選擇北錨碇根式空心樁作為主要的材料，其中會(huì)經(jīng)過淤泥質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土以及其他復(fù)雜的土層。本次項(xiàng)目的主要施工區(qū)域是亞熱帶季風(fēng)區(qū)域，該區(qū)域的年均溫度為17℃，一年之中最高氣溫主要集中在7月份，最高溫度達(dá)到29℃，降水量主要集中在夏季。在水文勘察期間，當(dāng)?shù)氐牡叵滤灰话惚３衷?.4～3.8m之間。

地形地貌特征。作為本次項(xiàng)目橋北錨碇的主要設(shè)計(jì)形式，能夠合理的使用根式空心樁的整體內(nèi)容。結(jié)合相關(guān)的設(shè)計(jì)原則，控制樁徑長(zhǎng)度為5m，并按照26m的長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中保留了最為核心的實(shí)心段。北錨碇處于沖積平原地帶，周圍分布著大大小小的積水塘。

大直徑鉆孔樁施工技術(shù)應(yīng)用

重視大直徑鉆孔樁的施工準(zhǔn)備

做好前期準(zhǔn)備工作。在正式使用大直徑鉆孔樁施工技術(shù)之前，一定要從項(xiàng)目的實(shí)際情況出發(fā)，做好基礎(chǔ)性的地質(zhì)勘查工作，并按照科學(xué)合理的設(shè)計(jì)藍(lán)圖，編制有效的施工方案，確保施工工藝和相關(guān)的技術(shù)，滿足當(dāng)前的施工要求。除此之外還要全面細(xì)致的制定預(yù)警方案，盡最大的可能降低事故的發(fā)生概率。最后進(jìn)行集中的專業(yè)性知識(shí)培訓(xùn)工作，提升整體的安全意識(shí)，確保相關(guān)的方案具有一定的可行性，順利推進(jìn)各項(xiàng)項(xiàng)目工作。

搭設(shè)平臺(tái)。從基本的施工平臺(tái)來看，一般分為導(dǎo)管架平臺(tái)和打入樁平臺(tái)兩種。主墩平臺(tái)的尺寸為114×75.4m，整體的面積高達(dá)8600m2。結(jié)合不同的功能分區(qū)，設(shè)置其中的具體內(nèi)容。主墩平臺(tái)上結(jié)構(gòu)一般會(huì)選擇整體式的平臺(tái)桁架和鋼橋面板方案，輔助其它的貝雷梁和混凝土橋面方案。ZO4#墩打入樁平臺(tái)方案：這種方案要求在浪、沖共同的作用下維持支撐裝的平穩(wěn)性，至于那些達(dá)不到錨固要求的鋼管樁，應(yīng)該采取有效的施工錨樁錯(cuò)施。選擇合適的打樁船進(jìn)行平臺(tái)支撐樁的處理工作，充分考慮漲潮和波浪的影響，將平臺(tái)的頂標(biāo)高度設(shè)置為11.27m，之后將鋼管樁打入到指定位置，確保覆蓋的厚度和深度符合規(guī)定。

鉆機(jī)就位?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員在測(cè)量所有裝飾，一定要選擇鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒的內(nèi)徑一般要大于樁徑的30cm左右，壁厚控制在1.5cm左右。在鋼護(hù)筒埋設(shè)的環(huán)節(jié)中，通常會(huì)選擇振動(dòng)錘進(jìn)行振動(dòng)下沉，在下沉的環(huán)節(jié)里要及時(shí)做好檢測(cè)工作，確保護(hù)筒中心處于垂直的狀態(tài)。與此同時(shí)，也要保證其與樁的中心完全重合，控制其誤差和垂直傾斜度，保證護(hù)筒的頂端比其他地面高出30cm。等到護(hù)筒埋設(shè)結(jié)束之后，通過人工下挖的形式選擇合適的深度，做好后續(xù)鉆機(jī)就位工作。在鉆機(jī)就位之前對(duì)其中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)檢查，合理開始就位。在此期間做好鋪設(shè)基座的工作，提升樁機(jī)的穩(wěn)定性，避免在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的位移和沉陷。等到安裝結(jié)束之后，還要對(duì)樁機(jī)的各個(gè)部位進(jìn)行調(diào)試。

泥漿

泥漿拌制和循環(huán)?？紤]到施工場(chǎng)地相對(duì)較小，因此在制備泥漿的過程中，要充分考慮實(shí)際情況，做好及時(shí)的場(chǎng)地調(diào)整。本次項(xiàng)目選擇的是集中攪拌的形式，做好泥漿的儲(chǔ)備，至于那些沉渣池和泥漿管道設(shè)備，都要結(jié)合具體的狀況進(jìn)行處理，所以選擇附近插打完成的鋼護(hù)筒作為主要的沉渣池。

泥漿性能指標(biāo)。在進(jìn)行沖擊鉆孔施工的環(huán)節(jié)中，泥漿主要達(dá)到護(hù)壁的作用。所以在泥漿制備的環(huán)節(jié)中，應(yīng)該選擇較好的土質(zhì)進(jìn)行處理，提升整體的泥漿指標(biāo)，滿足鉆孔的基本需求。

埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒埋設(shè)的基本特征。本橋鉆孔樁依次采用的是4900mm×36mm的鋼護(hù)筒,整個(gè)護(hù)筒的重量高達(dá)310t左右，其長(zhǎng)度達(dá)到70m。全面考慮到海洋環(huán)境的復(fù)雜性和潮水變化的狀況，安裝護(hù)筒過程中具備以下4個(gè)特點(diǎn)：首先鋼護(hù)筒在工廠內(nèi)部進(jìn)行一次性加工制造，基本不需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼接，能夠提升整體的制造質(zhì)量，更好的適應(yīng)深水區(qū)的環(huán)境需求；其次，吊裝護(hù)筒的過程中選擇的是兩條浮吊進(jìn)行豎立，避免長(zhǎng)筒吊裝帶來的彎曲變形；再者，在護(hù)筒上下加厚整體的厚度，避免出現(xiàn)卷口變形；最后設(shè)置多層導(dǎo)向消除波流的影響，確保護(hù)筒的垂直度符合規(guī)范，在傾斜的巖面和分化估時(shí)層中達(dá)到良好的穩(wěn)定狀態(tài)即可。

下沉設(shè)備。從復(fù)雜多變的地質(zhì)條件和護(hù)筒強(qiáng)度出發(fā)，選擇ihc-s800液壓沖擊錘對(duì)鋼護(hù)筒進(jìn)行錘打。合理控制錘擊的能量大小，保證鋼護(hù)筒的應(yīng)力最大，不超過147.9MPA。至于淺薄覆蓋層區(qū)域，通常會(huì)選擇其他的方式進(jìn)行穩(wěn)定處理，然后進(jìn)入巖層進(jìn)行插打修復(fù)。

設(shè)置鋼護(hù)筒導(dǎo)向。通過一次性吊裝定位鋼護(hù)筒，合理控制筒體尺寸，尤其是面對(duì)水流和波浪力較大的情況，很容易造成嚴(yán)重的偏位，為了更好的提升鋼護(hù)筒的定位標(biāo)準(zhǔn)，在平臺(tái)上設(shè)置多層導(dǎo)向裝置，合理控制導(dǎo)向間距。

導(dǎo)向裝置可分為定位箱、止推箱和導(dǎo)向輪三個(gè)部分，與整個(gè)施工平臺(tái)形成一個(gè)完整的整體。

鉆孔施工分析

施工環(huán)節(jié)。在本次項(xiàng)目的具體施工環(huán)節(jié),一般會(huì)選擇KTY400液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工。操作環(huán)節(jié)中，首先選用2.5m的刮刀鉆孔做好孔徑的初次成型，然后選擇5m的滾刀鉆頭再次擴(kuò)展。通常情況下會(huì)選擇兩種不同的形式進(jìn)行處理，第1種是單環(huán)四翼刮刀鉆頭，這種鉆頭具有良好的效果。第2種是滾刀鉆頭，可以結(jié)合設(shè)備的具體類型，廣泛的應(yīng)用在泥質(zhì)砂巖環(huán)境中。在鉆井施工的環(huán)節(jié)中，如果遇到膨潤(rùn)土等環(huán)境，需要增加額外的泥漿比重，使其達(dá)到鉆孔的相關(guān)需求。在本次項(xiàng)目開展的環(huán)節(jié)中，泥漿指標(biāo)密度一般維持在1m左右即可，黏度控制在15s～20s之間。在本項(xiàng)目最大直徑的鉆孔樁施工環(huán)節(jié)里，每臺(tái)鉆機(jī)都有不同型號(hào)的泥漿分離器，可以事先處理泥漿，提升泥漿的整體水平平衡力。通過氣舉反循環(huán)操作，在具體的位置上設(shè)置兩個(gè)空氣混合室。按照具體的操作方案增加鉆機(jī)的壓力，提升鉆機(jī)的效率和質(zhì)量。

清孔和成孔檢測(cè)。完成大直徑鉆孔之后，需要進(jìn)行清孔和成孔的檢測(cè)環(huán)節(jié)。在首次清孔的環(huán)節(jié)中選擇良好的清孔方式，確保泥漿的循環(huán)系統(tǒng)符合規(guī)定，并達(dá)到良好的置換目的。及時(shí)抽出孔底泥漿，通過泥漿分離器再次回流到孔洞中。通過持續(xù)一小時(shí)左右的清槽處理，在孔洞的不同部位取出泥漿進(jìn)行檢測(cè)，看其是否達(dá)到相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)要求。大直徑鉆孔樁正處于檢測(cè)階段，一般會(huì)選擇超聲波探測(cè)器對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，處理檢測(cè)的內(nèi)容涉及到孔深、孔徑和傾斜度等不同的參數(shù)，看其是否達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)。與此同時(shí)，在大直徑鉆孔樁進(jìn)行二次清孔階段，還會(huì)選擇清孔方法處理相關(guān)的內(nèi)容，尤其是在導(dǎo)管的具體位置上，會(huì)將風(fēng)管機(jī)安裝在其中，只有這樣才可以徹底清除其中的孔內(nèi)殘?jiān)?/p>

鋼筋籠施工

本次項(xiàng)目選擇的鋼筋籠的長(zhǎng)度為30m，重量高達(dá)36t。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，我們需要選擇三節(jié)鋼筋籠，合理控制其基本的噸位，保持在13t左右即可。在鋼筋籠加工環(huán)節(jié)，我們一般會(huì)選擇長(zhǎng)線法進(jìn)行加工處理，與此同時(shí)還會(huì)將臺(tái)座進(jìn)行集中處理。按照具體要求進(jìn)行標(biāo)記，使其在后續(xù)的施工中具有良好的條件。在大直徑鉆孔樁鋼筋籠施工的環(huán)節(jié)中，一般也會(huì)選擇槽鋼圓環(huán)的方式。在鋼筋籠具體的位置上設(shè)置一道坎，這樣可以降低吊裝過程中的位移概率。在吊裝施工階段，一般會(huì)選擇兩臺(tái)以上的機(jī)器進(jìn)行處理。然后按照具體的操作逐步推進(jìn)，確保鋼筋籠能夠順利吊起移動(dòng)到設(shè)置的位置上之后，通過慢移的方式進(jìn)行組裝。

澆筑水下混凝土

選擇垂直導(dǎo)管進(jìn)行澆筑。首次會(huì)選擇看球法進(jìn)行處理。在灌注開始之后，導(dǎo)管留出一定的距離位置，并按照一定的預(yù)埋深度進(jìn)行控制，綜合多項(xiàng)因素進(jìn)行考慮，使其達(dá)到相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)要求。在混凝土灌注的過程中，還需要結(jié)合具體的埋藏深度，使其保持在4m～6m之上的距離。同時(shí)要按照具體的環(huán)節(jié)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和記錄填寫，以方便后期能夠提供更多的參考意見。

壓漿管已U形管為主，然后結(jié)合具體的輔助原則進(jìn)行制作處理。在此環(huán)節(jié)中周圍布置一定的小孔，按照小孔的密度單獨(dú)制作，進(jìn)而形成單向閥。在壓漿管制作之前，要及時(shí)清理周圍的各項(xiàng)內(nèi)容，保證周圍的潔凈度。等到安裝到指定位置之后，還要進(jìn)行地面施壓處理，確保相關(guān)的內(nèi)容符合規(guī)范，并提升管路中的泥漿暢通度。在澆筑完成后的2周之內(nèi)，還需要選擇普硅水泥進(jìn)行壓漿處理。

結(jié)語

綜合以上分析，大直徑鉆孔裝技術(shù)的應(yīng)用在公路橋梁中應(yīng)用非常廣泛。所以在該技術(shù)應(yīng)用時(shí)要考慮到橋梁工程的施工標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)技術(shù)工藝進(jìn)行優(yōu)化，提高技術(shù)的應(yīng)用效果，如此才能夠提升公路橋梁基礎(chǔ)工程的整體施工質(zhì)量。