公路橋梁施工中鉆孔灌注樁施工技術的應用

寬國棟

（開遠市公路工程質(zhì)量監(jiān)督站，云南開遠 661699）

0 引言

隨著公路橋梁建設數(shù)量的不斷增多，工程項目建設很容易遇到軟土、濕陷性黃土等各種危害條件。因此，在公路橋梁建設當中，需要加強對公路橋梁基礎結構的研究保護工作，確保公路橋梁結構完整、基礎扎實。隨著公路橋梁施工技術的日益成熟，可供選擇的加固手段越來越多，比較常見的包括換土墊層法和排水固接法等多種形式。其中鉆孔灌注樁技術具有良好的應用前景和推廣優(yōu)勢，它既能起到加固夯實基礎結構的作用，又能節(jié)省不必要的經(jīng)濟支出。加強鉆孔灌注樁技術的研究與應用，是提高公路橋梁質(zhì)量和性能的有效手段。

1 鉆孔灌注樁技術概述

鉆孔灌注樁是在工程建設過程中，通過機械鉆孔或人力挖掘等形式，在地基當中鉆出樁孔，然后在樁孔中心位置放置由鋼筋籠和混凝土澆筑而成的支撐結構。按照制孔方式的不同，鉆孔灌注樁技術可以劃分為沉管灌注樁和挖孔灌注樁等多種形式。此外，在工程建設當中，樁基礎的使用對建筑結構影響比較小，這也使得建筑工程質(zhì)量性能大幅提升。然而鉆孔灌注樁技術的應用與推廣，會對建筑工程使用壽命產(chǎn)生深遠影響，同時還會造成建筑工程安全事故的發(fā)生和擴大[1]。

2 鉆孔灌注樁施工遇到的問題

2.1 鉆孔遇到的問題

鉆孔灌注樁技術在孔洞鉆設期間很容易遇到以下問題：①由于鉆探角度出現(xiàn)偏差，鉆探土壤分布不均勻，導致鉆頭在鉆探過程中受到明顯阻礙，不能豎直行進最終出現(xiàn)偏差。②鉆孔設備不穩(wěn)定，零部件磨損比較嚴重，使得支架鉆桿不豎直；在孔洞鉆設過程中，很容易遇到堅硬巖石和土層；隨著鉆孔直徑的增大，鉆頭很容易產(chǎn)生擺動情況。如果鉆孔設備連接不正確或鉆桿彎曲也會產(chǎn)生明顯偏移情況。由于鉆頭部分比較遲鈍，在使用過程中，會遇到黏性泥漿粘接情況，最終使得孔洞鉆設速度減慢，影響整個工程項目建設周期；在鉆孔過程中雜質(zhì)問題也會比較嚴重[2]。

2.2 鉆孔灌注樁施工問題

公路橋梁運用鉆孔灌注樁施工技術很容易遇到操作不當、混凝土配置不科學和機械故障等危害情況，最終導致封底失敗、鋼筋籠上浮和導管進水等安全問題產(chǎn)生。因此施工企業(yè)在建設過程中要做好相應準備工作，并且確定合理的混凝土配置比例、掌握精準的灌注速度和施工技巧，合理控制鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量和建設水平。

3 公路橋梁運用鉆孔灌注樁施工技術的優(yōu)勢

在公路橋梁建設當中基礎結構十分關鍵，這也使得地基處理工作更加重要。采用鉆孔灌注樁法進行公路橋梁加固夯實操作具有以下優(yōu)勢。

（1）能夠改善公路橋梁抗震效果；因此，在大跨徑橋梁建設當中，樁基礎是一種新型的承載力衡量方法。

（2）提高公路橋梁承載能力。隨著我國交通運輸事業(yè)的發(fā)展，道路交通壓力越來越大。在大跨徑連續(xù)梁橋上進行鉆孔灌注樁施工，能夠有效提升橋梁承載能力和負荷效果。

（3）經(jīng)濟實用性較強。鉆孔灌注樁施工機械化程度比較高，而且在施工后期，基礎沉降也不會太大，這樣能有效提高公路橋梁使用壽命，總體來說，鉆孔灌注樁施工技術經(jīng)濟實用性比較強。因此鉆孔灌注樁技術具有良好的應用優(yōu)勢和推廣前景[3]。

4 公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術要點

（1）前期準備工作。公路橋梁施工建設必須充分考慮前期準備工作，盡可能增強公路橋梁基礎結構的牢固穩(wěn)定程度。①要做好具體的準備工作，根據(jù)具體的施工條件和施工材料，制訂一套完整、可行的施工準備計劃。其中包括在施工過程中的注意事項和技術要點。②按照制訂好的施工計劃，編制材料、設備清單，安排施工人員進入工地并做好質(zhì)檢工作。在鉆孔灌注樁施工過程中，使用的材料有水泥、護筒和鋼筋籠等；機器設備主要包括鉆井設備的灌裝泵等。③對施工場地進行測量與放線，選取適當?shù)氖┕さ攸c，并對鉆孔位置進行有效確認。

（2）掩蔽管的埋設。在高等級公路橋梁建設當中，隨著孔洞的逐漸增大，地下水流匯聚作用也會明顯增強。為避免發(fā)生積水、塌陷等情況，必須預先設置保護管，進而達到堵漏、保持孔壁穩(wěn)定性的目的。一般選用鋼制護管這種承載力強、防水性好的支撐結構，最終滿足鉆孔灌注樁的施工要求。值得注意的是護管直徑應稍大于孔洞，在埋置護管時，使護管的中軸與樁孔中的圓心相重合。將護管埋至規(guī)定的深度后，再進行下一次鉆孔操作。

（3）將鉆井平臺安裝到位。在施工現(xiàn)場安置鉆孔設備，并且對樁孔位置進行詳細檢查，看樁孔位置是否平整牢固，如果達不到建設標準，就要對其進行平整加固處理，這樣才能確保鉆機不會發(fā)生傾斜和翻倒情況。與此同時要對鉆孔設備進行有效檢驗，確認其直徑與鉆孔規(guī)格相符合，如果規(guī)格型號不科學要及時調(diào)換。然后對鉆頭進行調(diào)節(jié)，使得鉆頭、連桿、護管保持在同一直線上[4]。

（4）鉆探。啟動鉆頭調(diào)整好鉆頭的工作參數(shù)，按計劃進行打孔。在此過程中要把握好的關鍵技術有：合理控制鉆孔速度。在地面進行鉆探時土壤比較疏松所以鉆探阻力相對較小。但鉆進地層后，其抗力會逐漸增大。在這個時候施工人員要根據(jù)鉆機的壓力示數(shù)變化以及鉆進速率，靈活調(diào)整設備壓力，這樣才能防止在鉆孔出現(xiàn)卡鉆情況。第二，在打孔的時候要注意調(diào)整孔口的傾斜角度。一般情況下，樁身的實際傾斜與設計偏差不能超過3%，如果大于3%，就會對樁身穩(wěn)定造成嚴重影響，此時需要進行二次鉆孔。當鉆至規(guī)定深度時，反向旋轉出鉆。

（5）清除孔洞。工作人員對鉆孔過程進行嚴格檢驗，確認沒有孔壁開裂、孔洞塌陷等問題產(chǎn)生時才能進行清理工作。在鉆孔灌注施工當中，通常采用灰漿置換、空氣噴射等方式來清除多余孔洞。在此基礎上，對孔洞中的雜質(zhì)進行有效清除，從而為后續(xù)施工建設提供有效支撐。

（6）起吊鋼架。鋼筋骨架的制作要符合安全標準和質(zhì)量規(guī)定，長骨架應分段制作，分段的長度要根據(jù)實際情況確定，接頭處要相互交叉。在骨架外側要設置一定厚度的墊塊，豎向間隔要控制在2m 左右，骨架頂端要安裝吊環(huán)，鋼筋架制作與吊裝完畢后，要達到預期目標和建設標準。按照設計要求對特殊位置鋼筋骨架進行緩慢放置。

（7）水下澆筑。為保證成樁質(zhì)量，必須對進場原料進行嚴格檢驗與查收操作，對于不符合要求的建設材料要予以制止。為了讓混凝土保持良好的持水性和流動性能，混凝土配置比例要有效控制，首先，將攪拌機打開并添加30%的水，之后把材料攪拌均勻并且添加60%的水，加水時間和攪拌時間需要合理把控。為避免斷樁、夾泥及管道堵塞問題產(chǎn)生，在澆筑過程中，必須注意攪拌時機及沉降率的有效管控。

鉆孔灌注樁是一種以管道為基礎的水下混凝土施工方法。因此導管需要牢固，內(nèi)壁需要平滑，不能有凹凸不平的情況，每一節(jié)的直徑都要保持一致，誤差不得超過2mm。管道組裝完成后，需要進行氣壓檢測試驗。其中空氣壓力測試是用空氣壓縮機完成的，必須在10MPa 以上的環(huán)境中完成，如果達不到預期目標，則必須將不符合標準管道部分替換掉，使其達到安全標準。管道底部與孔底之間的距離不能超過40cm。管道長度和鉆孔深度需要互相配合。在起吊時，應考慮到對鋼絲籠和檢測管的損壞程度，盡可能垂直緩慢吊入樁孔，盡量避免與測試管和鋼絲籠發(fā)生碰撞。如果出現(xiàn)大面積碰撞情況，就必須運用鋼架糾正或替換。

在沉管灌注中，水下混凝土的灌注十分關鍵。在成孔質(zhì)量符合相關要求后，才能進行灌漿操作。在灌注之前，需要重新測量孔底沉淀層的厚度，如果厚度超出有關規(guī)定，需要進行清孔操作，清孔到位后，再對泥漿技術指標進行有效測試，在達到要求后才能進行水下混凝土灌注操作。當管道起吊準備結束后，需要把漏斗放置在管道頂端，避免大顆粒阻塞管道。在第一次澆筑到達孔底過后，根據(jù)鉆孔中混凝土表面高度，迅速計算出管道的埋深，確保各項參數(shù)都能符合建設要求。在整個過程中必須連貫、緊密進行，不能中途停止。在澆筑時，應將管道基底埋在混凝土下部2~6m 處，在施工時則應將管道的基底控制在4~5m。另外，還可避免混凝土材料噴濺情況發(fā)生，最終造成漿液中水泥稠化、凝固，從而影響測量深度。在灌注時，要密切關注管道中混凝土的沉降問題和井口水位高度，并且要適當測定井口混凝土表面高度，以便準確地計算出后續(xù)操作參數(shù)。一般利用繩索法和鋼尺進行檢測。為了確保計算結果的準確性一般需要多次檢測。在進行澆筑操作時，如果管道中的混凝土并不滿足相關要求，并且還存在空氣，那么后續(xù)混凝土要緩慢灌入，避免在管道中產(chǎn)生氣泡或者擠壓管節(jié)之間的橡膠墊，從而導致管道滲漏。為了保證樁頂施工質(zhì)量和性能都不受影響，混凝土灌注操作要持續(xù)連貫進行，中間不能有任何停頓現(xiàn)象，混凝土澆筑結束后，應及時拆除護管，并在基坑挖好后，將樁頂部的預留段進行鑿除，盡可能減輕對樁孔造成的損傷或者危害情況。用機械挖孔至指定位置后需要換成人工操作來完成后續(xù)工作[5]。

5 鉆孔灌注樁施工注意事項

（1）孔洞坍塌治理。在地層硬度比較大的區(qū)域很容易發(fā)生孔洞坍塌情況。這主要是孔洞產(chǎn)生后原有土壤互相擠在一起或者被地下水浸潤，造成不穩(wěn)定因素產(chǎn)生?？妆谔洳粌H會對成樁形態(tài)產(chǎn)生深遠影響，塌陷后的淤泥還會滯留在樁孔內(nèi)部，導致公路橋梁承受能力不符合預期要求。在實際建設當中，要避免孔壁坍落情況發(fā)生，就要嚴格按設計要求埋設護管，同時要有科學的成孔方式。除此之外，要合理控制孔洞鉆設速率，這樣也能起到一定防護作用。

（2）對鉆孔出現(xiàn)的傾斜問題進行妥善處理。樁孔偏移率一般不超過3%。在實際施工過程中，如果樁孔存在較大偏差，那么很容易導致樁柱開裂問題的產(chǎn)生，從而達不到支撐維護效用。要想解決這一問題，需要合理選擇孔洞鉆設場地，并對其進行平整加固處理，讓鉆孔設備不會發(fā)生偏移抖動情況，最終對樁體質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響。其次，要進行前期地質(zhì)勘察工作，對于一些較硬的巖層和土塊需要進行妥善處理和合理優(yōu)化。在鉆孔過程中還要注意孔洞的位置，一旦出現(xiàn)偏差要立即進行修正。

（3）鋼筋籠上浮問題解決。鋼筋籠上浮是在混凝土澆筑過程中，鋼筋籠隨著混凝土液面一起上升的情況。鋼筋籠一旦浮起，就會造成樁底被堵塞，影響后續(xù)澆筑操作。同時混凝土質(zhì)量性能也會大打折扣。對于鋼筋籠上浮問題，可以采用兩種補救方法：①檢查套管，看套管內(nèi)壁是否光滑，有沒有雜物和明顯變形、開裂等問題。②選用良好的套筒，確保套筒連接穩(wěn)固。從混凝土澆筑情況來看，利用管道法進行混凝土澆筑，可以減少混凝土對鋼筋籠的沖擊效果，從而提高混凝土灌注質(zhì)量。

（4）孔洞堵塞問題。在鉆孔灌注樁的施工過程中，存在鉆頭卡死、脫落等問題。產(chǎn)生這種問題的主要原因可能是鉆孔速度不科學，在遇到堅硬巖石層之后，仍然維持原有高速鉆進形態(tài)，導致鉆頭受到的壓力比較大，從而產(chǎn)生了卡鉆、掉鉆等問題。另外，在鉆孔過程中如果沒有注意到鉆孔的傾斜情況，很可能會導致鉆孔堵塞問題產(chǎn)生。防止卡鉆和掉鉆的有效辦法是：在施工過程中要對鉆進的情況進行實時觀察，當鉆進速度變慢而壓力變大時，就要查看是否遇到堅硬巖石，進而調(diào)整孔洞鉆設速度。另外，還要事先進行地質(zhì)勘察，選擇合適的鉆頭設備。

（5）減少井深、孔洞尺寸偏差的有效方法[6]。在施工過程中，要把數(shù)值轉換到同一區(qū)間，以免造成鉆孔深度偏差比較大的情況，另外，在測量孔洞深度的時候，要選擇合適方法和器具，不能使用測繩來測量孔深。調(diào)查研究表明，鉆孔直徑應比設計方案小30~50mm。在鉆孔之前，必須對鉆孔參數(shù)進行準確校對，確保各項參數(shù)都達標后方能開展后續(xù)操作。

6 結語

綜上所述，公路橋梁施工對鉆孔灌注樁技術的依賴性比較強。從整體應用情況來看，鉆孔灌注樁質(zhì)量效用比較明顯，能為施工企業(yè)節(jié)省很多不必要的人力、物力花銷，并且增強公路橋梁穩(wěn)定性和安全程度。在這種條件下，施工企業(yè)要加強對鉆孔灌注樁技術的研究和探討，合理控制鉆孔灌注樁運行參數(shù)和維護指標，避免鉆孔灌注樁施工材料與建設步驟出現(xiàn)安全問題，增強公路橋梁施工建設的合理程度。