鉆孔灌柱樁技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

王建軍

（甘肅安達(dá)科技檢測咨詢有限公司，甘肅張掖 734000）

0 引言

鉆孔灌注樁施工指的是使用鉆機在已經(jīng)設(shè)計好樁位的區(qū)域進(jìn)行鉆孔，并且在確認(rèn)好樁孔的直徑、深度及位置等數(shù)據(jù)后，與設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，經(jīng)對比數(shù)據(jù)無差異，進(jìn)行鋼筋籠吊放工作，繼而將混凝土材料灌注其中，形成實體柱，作為橋梁上部結(jié)構(gòu)的有效支撐體。目前，鉆孔灌注樁技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。不過為了達(dá)到更好的施工效果，要結(jié)合實際工程情況探究該技術(shù)的最佳應(yīng)用策略，以更好地發(fā)揮該技術(shù)的價值。

1 工程概況

某高速公路橋梁左線起訖樁號Z3K30+975—Z3K31+198，總長度為216m，右線起訖樁號為K31+025—K31+336，總長度為306m。橋跨布置為7×30m預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁，共35 片，橋面寬度為統(tǒng)一數(shù)值12.75m，橋墩的高度有所不同，其中左線數(shù)據(jù)最小為3.036m，最大為15.689m，右線數(shù)據(jù)是最小為2.203m，最大為22.045m。

2 鉆孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用

2.1 施工前準(zhǔn)備工作

第一，實施鉆孔灌注樁技術(shù)之前，相關(guān)工作人員要調(diào)查好施工地的實際施工條件，并總結(jié)工程的實際需求，同時需要做好施工場地的平整，以及施工通道的修筑工作。第二，合理建立測量控制網(wǎng)，完成具體的測量放樣工作，明確各中心柱的坐標(biāo)、方位角等信息，并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)打印出來或通過網(wǎng)絡(luò)文檔的形式發(fā)放到每一位施工人員手中，使其能精確掌握這些重要數(shù)據(jù)，避免施工中出現(xiàn)偏差。第三，柱位測量工作應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計方案進(jìn)行，且要采取一定的加固、防護措施，檢查放樣點位置和距離是否符合要求，并根據(jù)檢測結(jié)果計算放樣點位誤差[1]。第四，施工所需材料的檢測工作應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)行，并建立相應(yīng)的工作總結(jié)表格，落實不同時段的檢測工作，其間需要將符合標(biāo)準(zhǔn)的材料放置到定點位置，之后做好防雨和防潮等防護工作，若發(fā)現(xiàn)存在不符合標(biāo)準(zhǔn)的材料，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)的工作流程對其進(jìn)行處理。

2.2 鋼護筒的制作和安裝

第一，需要根據(jù)施工現(xiàn)場軟弱土層的實際情況，確定鋼護筒的壁厚、長度以及直徑。在該工程中，鋼護筒的壁厚設(shè)置為20mm，長度設(shè)置為3m 左右，直徑比柱徑大一些，約30cm 左右，接頭和接縫部位較結(jié)實，且無漏水現(xiàn)象。如果施工地點有水塘，需要適當(dāng)增加實際的埋置深度，以提高鋼護筒的穩(wěn)定性。第二，已經(jīng)制作完成的鋼護筒，需要使用吊車進(jìn)行放置，放置過程中要保證鋼護筒的中豎直線與樁基中心線處于垂直重合狀態(tài)，一旦出現(xiàn)偏移，需要人工或者吊車輔助調(diào)整。第三，將鋼護筒放置到合適的位置后，要對其周邊的土壤進(jìn)行調(diào)整，將事先挖出的土壤填充到鋼護筒周圍，并通過器械或人工的方式將其壓實，壓實處理后還要對鋼護筒進(jìn)行檢測，傾斜度偏差不超過1%，鋼護筒中心和柱位中心偏差不超過50mm 視為合格。其間若發(fā)現(xiàn)偏差較，要及時進(jìn)行調(diào)整[2]。

2.3 設(shè)置鉆機

首先，當(dāng)?shù)孛媲闆r有所不同時，樁基的布設(shè)也有所不同，例如，當(dāng)?shù)孛娴钠露容^大時就需要在高處，其坡頂或坡的中間地段設(shè)置，一定情況下也能夠使用“之”字的方式進(jìn)行設(shè)置。而當(dāng)遇到施工現(xiàn)場的條件限制性較大時，可以使用放緩坡度或者延長便道的形式，以此為施工設(shè)備的運輸、施工材料的運輸行動提供便捷。其次，在選擇鉆機時要以現(xiàn)場的地質(zhì)情況、樁徑為主要的參考依據(jù)，以本文的施工現(xiàn)場為例，需要選擇BG25、BG36 旋挖鉆機，其鉆桿上要標(biāo)記好一些重要的數(shù)據(jù)，并反復(fù)測量鉆桿被放下之前的長度，確保鉆孔深度符合施工流程中已經(jīng)固定好的、科學(xué)的數(shù)據(jù)要求。而施工過程中還要注意的是，施工現(xiàn)場的土層容易出現(xiàn)不均勻沉降，這主要是因為鉆機強荷載作用，而為了減少該情況的出現(xiàn)，需要施工人員將鋼板鋪設(shè)在地面上，其工作原理就是將均勻鋪設(shè)的鋼板起到分散作用力的作用有效利用起來。再者，在施工場地的鉆機操作室內(nèi)設(shè)置專門的儀表，一些施工過程中產(chǎn)生的運行數(shù)據(jù)能夠通過儀表來反映，相關(guān)人員需要在設(shè)備使用的過程中實時監(jiān)控好儀表上的數(shù)據(jù)，因為這些數(shù)據(jù)都是可以有效反映出當(dāng)前實際作業(yè)的具體情況的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)就能較為精準(zhǔn)地判斷當(dāng)前相關(guān)作業(yè)是否在正常進(jìn)行中。

2.4 鉆機開孔工作

第一，開孔工作。使鉆頭距離地面30cm，且要在真空泵中加入一定量的清水，以便后續(xù)負(fù)壓泵能夠產(chǎn)生負(fù)壓，并讓泥漿泵在一定時間內(nèi)充滿水，繼而使鉆機能夠正常進(jìn)行鉆進(jìn)工作。前期鉆孔時，需將鉆機的速度控制在3m/h，且成孔過程中應(yīng)及時排除廢渣，通過連續(xù)3min 的泥漿循環(huán)處理工作，排除孔底沉渣方可繼續(xù)向下鉆進(jìn)。鉆進(jìn)到鋼護筒下2m 時，相關(guān)人員需要對鉆進(jìn)情況進(jìn)行檢查，確保沒有任何失誤或容易導(dǎo)致后續(xù)工作出現(xiàn)偏差的變量，方可繼續(xù)鉆進(jìn)，同時將鉆機的速度調(diào)為7m/h 左右。第二，鉆進(jìn)和終孔工作。使鉆機保持在相對穩(wěn)定且靜止的狀態(tài)，然后再開展3min 的泥漿循環(huán)處理工作，去除沉渣后將鉆頭提升到固定位置，且要與孔底之間保持10cm 的距離，之后檢查是否殘留鉆渣，以此判斷是否可以停止鉆進(jìn)工作。在鉆頭停止工作后，相關(guān)人員需要合理進(jìn)行成孔檢查，并做好清孔工作，需達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)：無2～3mm顆粒，沉渣厚度不超過20cm，含砂率＜2%，泥漿比重1.05～1.1，黏度17～20s[3]。

2.5 鋼筋籠相關(guān)工作

鋼筋籠的吊裝工作（見圖1）。第一步是在孔樁的左側(cè)區(qū)域準(zhǔn)備好汽車吊，這是吊裝鋼筋籠的重要工作，第二步是長骨架的焊接支撐工作，以防止吊裝過程中出現(xiàn)變形等意外情況。整個吊裝過程中，需要時刻關(guān)注相關(guān)設(shè)備的工作情況，以有效避免產(chǎn)生不必要的誤差。吊點一共有兩處，分別是長骨架的下部分，長骨架的中部到上部的三分點之間。吊裝過程中，這兩點的吊裝時間和速度都要保持一致，這樣才能將鋼筋籠順利地吊放到合適的位置，避免第二節(jié)段吊裝工作出現(xiàn)意外。

圖1 鋼筋籠吊裝工作圖圖示

定位入孔和第二節(jié)段吊裝工作。鋼筋籠需要處于垂直狀態(tài)，為避免角度偏差，需要專業(yè)人員仔細(xì)進(jìn)行角度調(diào)整，并將其慢慢下降到事先打好的孔中。整個入孔過程中要確保鋼筋籠處于穩(wěn)定狀態(tài)，在完全入孔且無發(fā)生碰撞的情況下，可以將臨時支撐物撤出，然后開始第二節(jié)段的吊裝工作。該環(huán)節(jié)需要將兩節(jié)鋼筋籠對準(zhǔn)，用滾軋螺紋進(jìn)行連接，焊接地鋼筋和聲測管，并將鋼筋籠準(zhǔn)確放置到定點位置，隨后需要將事先準(zhǔn)備好的兩根枕木支撐在頂?shù)跞ο路降亩ㄎ还羌苌稀?/p>

吊筋工作。布設(shè)好六個吊點，吊環(huán)采用φ28mm的HPB300 鋼筋材質(zhì)，同時應(yīng)根據(jù)鋼筋籠籠頂長度、焊接長度和定位架高度確定吊筋的長度。

2.6 二次清孔和灌注水下混凝土工作

開展二次清孔工作是為了將前期施工過程中可能落入孔中的雜物進(jìn)行清除，為后續(xù)混凝土灌注施工打下基礎(chǔ)。清孔采用氣舉反循環(huán)方式，即利用空氣壓縮機產(chǎn)生一部分壓縮空氣及沖擊力，讓一些處在孔底的雜物懸浮上來，并逐漸從孔中排出。

灌注水下混凝土。第一步，按照試驗結(jié)果確定原材料的配合比，同時確?；炷脸豕嗔窟_(dá)到實際要求，并根據(jù)工程鉆孔灌注樁的孔徑確定混凝土的實際流動性。首批混凝土灌注完成后不能立即停止，要使用小漏斗繼續(xù)工作，保持作業(yè)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。第二步，在灌注期間，用測錘探測混凝土面的高度以及頂面下方的孔深。一般情況下，灌注頂面要超過設(shè)計高程1m 左右。第三步，將最后一節(jié)導(dǎo)管提升上去，提升過程要保持相對緩慢且穩(wěn)定的速度，但不可太緩慢，也不可出現(xiàn)停頓，同時應(yīng)確保在混凝土初凝前將之拔出，然后及時用清水對其進(jìn)行沖洗，并將之整齊地堆放在安全的施工區(qū)域[4]。

3 鉆孔灌注樁施工問題以及相關(guān)措施

3.1 樁孔偏移或傾斜問題

為避免柱孔偏移或傾斜的問題，施工管理人員需要組織施工人員嚴(yán)格按照作業(yè)計劃實施作業(yè)流程，并重視作業(yè)細(xì)節(jié)，如定期檢查鉆桿中心、低速度緩慢鉆進(jìn)，以及在合適的時候調(diào)整鉆頭、鉆進(jìn)速度等，往往是遇傾斜的軟、硬地層時要低速鉆進(jìn)，若鉆進(jìn)深度范圍內(nèi)存在孤石要將鉆頭調(diào)整為合金鋼鉆頭，這樣才能有效完成后續(xù)的鉆進(jìn)工作。需要注意的是，所有步驟盡量采用人工輔助，同時經(jīng)反復(fù)確認(rèn)無誤才可以進(jìn)行后續(xù)工作，這樣才能將施工問題的發(fā)生率降到最低。此外，必要時可以利用上下反復(fù)掃孔等方式，將傾斜的位置調(diào)整回正常的狀態(tài)。對于明顯的傾斜狀況，可以采用回填土的方式，使一些重要位置變緊實，緩解傾斜問題，便于繼續(xù)開展鉆進(jìn)工作。

3.2 卡鉆、埋鉆或掉鉆問題

為避免鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)卡鉆等問題，需要事先做好檢查工作，主要是從轉(zhuǎn)向裝置的整體運轉(zhuǎn)靈活度、鋼絲繩的結(jié)實程度等方面入手，若是檢查出問題需要及時更換或維修設(shè)備。如果出現(xiàn)非器械設(shè)備問題導(dǎo)致的卡鉆問題，可以使用正反旋轉(zhuǎn)的方式將鉆頭提出，檢查具體的卡鉆原因并及時解決，之后可繼續(xù)鉆進(jìn)。遇到埋鉆問題時，需要先停止相關(guān)設(shè)備的工作，并分析具體原因，如果是坍孔原因，可以使用高壓空氣吸泥機器清理孔內(nèi)泥沙，然后去除鉆頭。有時也可以使用壓縮空氣吹散鉆渣，解決埋鉆問題。需要注意的是，進(jìn)行機械檢查時要確保機械完全停止工作，避免出現(xiàn)安全事故。此外，遇到掉鉆問題時，要使用打撈叉和鉤等工具進(jìn)行問題處理，切勿盲目使用工具，否則可能導(dǎo)致更加嚴(yán)重的問題。

3.3 鋼筋籠上浮問題

在橋梁施工過程中，如果遇到鋼筋籠上浮問題，不要著急將鋼筋籠按壓回原位，而是要逐漸減慢混凝土灌注速度，然后再解決問題。為了避免出現(xiàn)鋼筋籠上浮問題，建議從主筋延伸程度、導(dǎo)管埋入深度等方面，提前做好準(zhǔn)備，同時為了減少鋼筋籠在下放過程中受到的沖擊力，要控制好導(dǎo)管底口和鋼筋籠底端之間的距離。此外，混凝土超過鋼筋籠面后，需要及時提升導(dǎo)管，為避免鋼筋籠上浮，導(dǎo)管提升過程中要保證導(dǎo)管底口和鋼筋籠底端始終保持合適的距離[5]。

3.4 坍孔問題

施工過程中遇到坍孔問題時，應(yīng)使用預(yù)先安排好的吸泥機器處理孔中的泥土，同時安排相關(guān)人員將一些重量較大且承擔(dān)較重要工作的器械移送到距離吸泥機器一定距離的安全位置，以減少對吸泥機器運作可能產(chǎn)生的不利影響，防止問題惡化。如果使用吸泥機器未能有效解決坍孔問題，則需要啟動備用方案，即拔出孔內(nèi)導(dǎo)管和鋼筋籠，重新填土并重新開展鉆孔工作。雖然這樣會浪費一定的時間和人力物力，但是為了保證工程的整體施工質(zhì)量，必須采取此方式?？傊?，切勿為了節(jié)約時間或者人力物力，而忽視對坍孔問題的有效處理，否則可能引發(fā)更嚴(yán)重的工程事故。

4 結(jié)語

綜上所述，合理利用鉆孔灌注樁技術(shù)，能一定程度上提高橋梁的整體質(zhì)量。為了切實發(fā)揮鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用效果，需要施工單位重視整個施工過程的安全性和作業(yè)細(xì)節(jié)，通過全面、嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的管控，減少不必要的失誤，切實提高施工效果。