市政橋梁工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用分析

李 文

（廣州市第三市政工程有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

現(xiàn)階段市政橋梁工程項(xiàng)目施工建設(shè)中，如何提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性十分關(guān)鍵。鉆孔灌注樁施工技術(shù)是目前橋梁工程施工中常用的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，這取決于鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢。為了明確鉆孔灌注樁施工技術(shù)在市政橋梁工程中的應(yīng)用價(jià)值，筆者采取文獻(xiàn)研究、案例分析等方法，以問題為導(dǎo)向，剖析鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用，提出常見問題的應(yīng)對措施，凸顯技術(shù)價(jià)值。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢

鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有很強(qiáng)的隱蔽性和復(fù)雜性，而且工序比較多，需要施工單位高度重視每道工序施工質(zhì)量。和其他基礎(chǔ)施工技術(shù)相比，鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有顯著優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）可有效提升橋梁工程結(jié)構(gòu)的總體抗震性。在橋梁工程施工中應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)，可保障樁體結(jié)構(gòu)和橋梁整體結(jié)構(gòu)形成一個(gè)有機(jī)的整體，以提升橋梁工程的總體抗震性，保證施工質(zhì)量。

（2）可大幅度提升橋梁工程的承載力。近年來，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，私家車的數(shù)量與日俱增，使得橋梁工程承受的壓力也在不斷提升。鉆孔灌注樁具有很強(qiáng)的承載力和穩(wěn)定性，能夠?qū)蛄荷喜康暮奢d更好地傳遞到地下，從而提升橋梁的承載力和使用壽命。

（3）具有更高的性價(jià)比。鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有很高的機(jī)械化水平，無需投入大量的人力，可降低施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。而且后期使用中沉降也不明顯，可保障橋梁的穩(wěn)定性，延長使用壽命，從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）成樁質(zhì)量好，污染小。和其他基礎(chǔ)施工技術(shù)相比，鉆孔灌注樁對地層的擾動(dòng)比較小，且孔壁泥皮比較薄，孔壁摩擦系數(shù)大，可有效提升樁側(cè)的摩擦阻力，從而更好地保障樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)承載力，而且孔底的沉渣相對少，清孔方便，可有效提升樁端的承載力。鉆孔灌注樁施工中泥漿可實(shí)現(xiàn)回收再利用，對周圍環(huán)境造成的污染比較小，施工過程噪聲比較小，即便是在繁華的城市中心也可以很好地應(yīng)用。

2 工程概況

興業(yè)大道（新光快速路至新火車站）工程（近期V標(biāo)）及電力隧道工程位于廣州市番禺區(qū)鐘村鎮(zhèn)及南村鎮(zhèn)，為鐘村鎮(zhèn)及南村鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)。起點(diǎn)接已建興業(yè)大道西延線，向西止于已建興業(yè)大道，新光快速路節(jié)點(diǎn)跨線橋是興業(yè)大道上跨新光快速路的一座大橋，橋梁位置線路分叉設(shè)計(jì)，左右幅橋梁相距大約30m，兩幅橋梁總長為1170m，其中左幅橋梁全長600m，右幅橋梁全長570m。

主橋副墩采用矩形擴(kuò)頭墩身，基礎(chǔ)為4根Φ150cm的鉆孔灌注樁。樁基按端承樁設(shè)計(jì)，樁尖嵌入微風(fēng)化巖不小于2.0m，樁底沉淀土的厚度不大于5m。主橋主墩采用矩形實(shí)體墩，基礎(chǔ)為6根Φ200mm的鉆孔灌注樁。主墩樁基按端承樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，樁尖嵌入微風(fēng)化巖不小于4.0m，樁底沉淀土的厚度不大于5m。根據(jù)鉆探揭露，沿線分布的地層主要有第四系全新統(tǒng)人工填筑土層(Q4ml)、第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）、第四系坡積層（Qdl）、第四系殘積層（Qel）、下伏基巖為燕山期(γ53)花崗巖。

3 市政橋梁工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 場地準(zhǔn)備

場地準(zhǔn)備是橋梁施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)確保做好場地準(zhǔn)備各項(xiàng)控制工作。首先需要將施工現(xiàn)場進(jìn)行平整處理，將雜物全部清除，同時(shí)將軟土部分替換，并將回填土夯實(shí)。其次，平整處理完成后，測量放樣工作人員需要將樁位位置放出，并做好保護(hù)樁處理和測量復(fù)查工作，將測量數(shù)據(jù)完整記錄。最后，根據(jù)施工方案規(guī)劃做好行車路線處理，并保證便道與鉆孔保持一定的距離，防止出現(xiàn)孔壁不穩(wěn)定的問題，鉆機(jī)底盤不能直接放置于不夠密實(shí)的填土上，防止出現(xiàn)塌陷問題，在軟土區(qū)域需要鋪設(shè)鋼板，從而為鉆機(jī)作業(yè)提供基礎(chǔ)，鉆機(jī)安裝位置不能對出土清運(yùn)造成影響[1]。

3.1.2 樁位放樣

按照施工規(guī)劃方案，采用先整體后局部的放樣順序開展樁位放樣工作，并采用同排樁位跳倉施工，以便于整體開展樁體施工，避免后續(xù)樁基施工對已成孔樁基造成影響。在鉆孔標(biāo)高放樣工作中，需要對標(biāo)高數(shù)據(jù)進(jìn)行多次復(fù)查，確保樁中位置標(biāo)高無誤，并采用全站儀對所有樁點(diǎn)位置進(jìn)行校對，確保放樣水平誤差在規(guī)定范圍之內(nèi)。在施工前，對鉆機(jī)的機(jī)械狀況進(jìn)行檢查，確保鉆機(jī)滿足施工需要，防止后續(xù)施工出現(xiàn)經(jīng)常性檢修問題[2]。

3.2 護(hù)筒埋設(shè)

鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)護(hù)筒具有定向作用，在開孔施工時(shí)作為鉆孔護(hù)壁使用，降低鉆孔鉆進(jìn)和后期混凝土施工的垮塌率，同時(shí)能夠避免旋挖鉆在混凝土施工時(shí)出現(xiàn)漏漿等多種問題。

該工程在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，先在樁位處挖出比護(hù)筒外徑大80～100cm的圓坑。然后在坑底填筑30～50cm左右厚的黏土，分層夯實(shí)，然后安設(shè)護(hù)筒，周圍用黏土填筑，鋼護(hù)筒高度根據(jù)不同樁位處地質(zhì)情況確定，其埋置深度為2～4m。護(hù)筒頂面宜高出地面0.3m或水面1.0～2.0m，當(dāng)孔內(nèi)有承壓水時(shí)，應(yīng)高于穩(wěn)定后的承壓水位2.0m以上。水中墩則在鉆孔平臺(tái)上采用振動(dòng)錘搭設(shè)鋼護(hù)筒，并根據(jù)水位及地質(zhì)條件確定搭設(shè)深度。鋼護(hù)筒內(nèi)徑比樁徑大20～40cm，由8～10mm鋼板制作，護(hù)筒上部留有350×350左右的進(jìn)出漿口，并焊有吊環(huán)。護(hù)筒要堅(jiān)固、不漏水。護(hù)筒平面位置正確、滿足技術(shù)規(guī)范要求。準(zhǔn)確定位后安裝護(hù)筒定位的導(dǎo)向架，并準(zhǔn)確測量定出樁位中心，保證護(hù)筒的中心、垂直度和埋置深度。

鋼護(hù)筒允許偏差：平面位置為5cm，護(hù)筒傾斜度為1%。

3.3 泥漿池設(shè)置

設(shè)置施工泥漿循環(huán)系統(tǒng)，包括供水系統(tǒng)、泥漿池、制備泥漿的原材料等。泥漿材料宜采用優(yōu)質(zhì)黏土，條件允許時(shí)優(yōu)先采用膨潤土造漿，可適當(dāng)加一定量的火堿或碳酸鈉，膨潤土用量一般為水的8%，對粉質(zhì)黏土層，用量可降低到3%～5%[3]。泥漿的性能指標(biāo)控制如下：

一般地層：泥漿比重1.05～1.20，黏度16～22s，含砂率8%～4%，膠體率≥96%，pH值8～10；

易坍地層：泥漿比重1.20～1.45，黏度19～28s，含砂率8%～4%，膠體率≥96%，pH值8～10。

地下水位高或其流速大時(shí)，指標(biāo)去高限，反之取低限。

3.4 鉆孔作業(yè)

3.4.1 鉆機(jī)就位

施工人員要對鉆機(jī)性能進(jìn)行全面檢查，同時(shí)，要做好鉆機(jī)就位對中校正作業(yè)，確保采用的鉆機(jī)性能始終處于良好狀態(tài)，保證后續(xù)施工作業(yè)穩(wěn)定開展。開展鉆進(jìn)作業(yè)期間，要先將枕木鋪墊在鉆孔平臺(tái)上，利用汽車吊將鉆機(jī)吊裝到指定位置處，然后架設(shè)調(diào)整鉆架，鉆頭與鋼護(hù)筒對齊，將鉆頭吊入到鋼護(hù)筒內(nèi)。在施工期間，需要對鉆頭位置進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)要對準(zhǔn)樁基中心線，對軸線偏差進(jìn)行合理控制，偏差需要控制在2cm以內(nèi)，一旦發(fā)現(xiàn)偏差過大，要查找引起偏差的原因，及時(shí)完成相應(yīng)處理。

3.4.2 鉆進(jìn)與成孔

依據(jù)設(shè)計(jì)要求與建筑工程的實(shí)際需求，采用整套沖擊鉆機(jī)設(shè)備開展相應(yīng)的施工作業(yè)，對于施工中采用的鉆機(jī)，可以采取滑動(dòng)拖拉法將鉆機(jī)移動(dòng)到指定位置處，然后對中校正鉆機(jī)。沖擊鉆進(jìn)期間，要確保鉆機(jī)能夠平穩(wěn)鉆進(jìn)，施工中的底座與頂端都要保持水平，而且對相鄰的兩個(gè)鉆孔，在鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)也要嚴(yán)格依據(jù)鉆進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)完成相應(yīng)鉆進(jìn)作業(yè)。鉆進(jìn)作業(yè)開展前，要對相鄰鉆孔混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢查，需要在混凝土強(qiáng)度超過2.5MPa后，才可以開展鉆進(jìn)作業(yè)，以免由于沖擊振動(dòng)而對相鄰孔壁造成破壞而發(fā)生坍塌事故，對最終建設(shè)的橋梁工程質(zhì)量造成不良影響。如果在鉆進(jìn)期間發(fā)生沉陷或位移現(xiàn)象，需要及時(shí)進(jìn)行檢修，做好相應(yīng)維護(hù)作業(yè)。鉆進(jìn)工具開展工作前，施工人員要對鉆孔情況進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)鉆孔內(nèi)有水，可以直接將黏土投入，然后利用沖擊錘，通過小沖程狀態(tài)多次沖擊，完成造漿；如果孔內(nèi)沒有積水，在施工時(shí)，可以直接將泥漿灌入。施工人員在鉆進(jìn)期間，需要時(shí)刻檢查孔內(nèi)水位情況，確保孔內(nèi)水位始終都超出地下水位1.55～2.0m，不得超過鋼護(hù)筒頂面，通常來說，需要控制孔內(nèi)水位與鋼護(hù)筒頂面距離，距離需要始終都在0.3m以內(nèi)。具體施工時(shí)，需要依據(jù)遇到的巖層性質(zhì)的不同，對鉆頭沖程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，完成沖擊鉆進(jìn)作業(yè)。例如，在施工作業(yè)期間遇到了黏土層和淤泥層，對于施工中的鉆頭，應(yīng)當(dāng)將其調(diào)整到1.0～2.0m沖擊模式。

在具體鉆進(jìn)期間，施工人員需要對泥漿的具體指標(biāo)進(jìn)行全面檢查，如果出現(xiàn)泥漿損耗、土層變化、漏失等情況，需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，同時(shí)，要對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。施工人員要依據(jù)進(jìn)尺速度對主鋼絲繩的收放情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保鋼絲繩每次鉆進(jìn)時(shí)，都可以處于拉緊狀態(tài)，以免發(fā)生少放或多放等各種不良情況，對施工造成不良影響。需要注意的是，無論施工時(shí)遇到何種類型的巖層，鉆頭最大沖程都不得超過6.0m。此外，施工人員可以采取綁扎布條或噴紅色油漆等方式，在鋼絲繩上進(jìn)行長度標(biāo)記，提高鉆進(jìn)作業(yè)的可靠性與科學(xué)性。

3.5 清孔

在進(jìn)行灌注混凝土施工前，需要做好鉆孔的清理工作，保證鉆孔內(nèi)部清潔較好。當(dāng)成孔深度和地質(zhì)滿足設(shè)計(jì)要求，并得到現(xiàn)場監(jiān)理人員確認(rèn)后，即進(jìn)行清孔工作，初步清孔采用抽渣筒清孔，掏到用手摸泥漿無2～3mm大的顆粒后，再采用換漿法清孔，抽渣及吸泥應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)注入清水或新鮮泥漿，保持孔內(nèi)水位，避免塌孔。當(dāng)鋼筋籠安放好后，再進(jìn)行二次清孔，以確?？椎壮恋砗穸炔淮笥诩夹g(shù)規(guī)范及圖紙要求。清孔時(shí)，注意保持孔內(nèi)水頭，以防塌孔。清孔后，泥漿的稠度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的要求。成孔后應(yīng)立即用測繩準(zhǔn)確測量鉆孔深度H1，二次清孔后再用同樣的方法測量清孔后的深度H2，沉淀厚度h=H2-H1。若沉淀厚度大于設(shè)計(jì)規(guī)定值時(shí)，應(yīng)繼續(xù)清孔，不得安裝鋼筋籠和進(jìn)行水下混凝土灌注。

3.6 安裝鋼筋籠

在鋼筋籠制作之前，需要對所用的鋼筋進(jìn)行矯直、除銹處理。由于案例工程鉆孔深度較深，需要按照設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行分段制作，每段的長度控制在6～8m，在主筋連接時(shí)，盡量選擇焊接的方法，控制好焊接質(zhì)量，焊接接頭需要相互錯(cuò)開，以提升鋼筋籠結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，控制變形。每隔2～2.5m布設(shè)一道加強(qiáng)筋進(jìn)行固定。制作好的鋼筋籠需要進(jìn)行全面檢查，保證各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求后才能進(jìn)行安裝。鋼筋籠的焊接、綁扎必須牢固，應(yīng)保證焊縫長度和飽滿度。樁身鋼筋籠分段制作完后，吊運(yùn)至現(xiàn)場邊下放邊連接。分段制作時(shí)采用搭接焊，兩鋼筋搭接端部應(yīng)預(yù)先折向一側(cè)，使兩接合鋼筋軸線一致，接頭的長度單面焊不小于10d，雙面焊不應(yīng)小于5d。焊縫要求清除焊渣、焊縫飽滿。

該工程在安裝鋼筋籠時(shí)，由于鋼筋籠的體量比較大，采取吊裝一次入孔的方法，為保證吊裝質(zhì)量，還要在鋼筋籠的內(nèi)側(cè)布設(shè)臨時(shí)固定桿，以提升入孔的效率，吊裝結(jié)束之后再拆除桿件。在一些地段可能一次入孔難度大，此時(shí)就需要選擇分段入孔的方式，在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，減少入孔段數(shù)，縮短吊裝時(shí)間。在進(jìn)行分段下放時(shí)，既要做好臨時(shí)固定桿的輔助，也要保證焊接質(zhì)量，對接的兩個(gè)鋼筋籠其中心線要保持一致，并做好檢查工作，保證鋼筋籠底部標(biāo)高和設(shè)計(jì)要求的偏差在±5cm之內(nèi)。

3.7 安裝導(dǎo)管，灌注混凝土

導(dǎo)管是鉆孔灌注樁施工中用于灌注混凝土的主要工具，以保證混凝土灌注質(zhì)量，避免在灌注時(shí)發(fā)生滲漏漿液問題。該工程在安裝導(dǎo)管時(shí)進(jìn)行了試拼和試壓，保證每根導(dǎo)管無破損，管軸順直，并具有良好的密封性。施工人員可以根據(jù)鉆孔的深度確定導(dǎo)管的長度，盡量選擇螺旋絲扣型的導(dǎo)管接頭，從而保證導(dǎo)管連接較為牢固，避免出現(xiàn)導(dǎo)管連接松動(dòng)的情況。

在灌注混凝土?xí)r，需要按照鉆孔灌注樁的混凝土強(qiáng)度要求，做好配比試驗(yàn)和拌合工作，控制混凝土的強(qiáng)度不低于42.5MPa，且初凝時(shí)間不小于2.5h。為混凝土灌注提供足夠的時(shí)間，盡量選擇粒徑合適的卵石集料，混凝土的水灰比控制在0.5～0.6之間，水泥用量控制在350kg/m3之間，坍落度則要控制在18～22cm之間。在灌注混凝土?xí)r要保證灌注的連續(xù)性，盡量縮短灌注時(shí)間，以免影響混凝土的置換效率，控制導(dǎo)管到孔底的距離為4m左右，避免發(fā)生儲(chǔ)灌未封底的問題。灌注一定量的混凝土之后，將導(dǎo)管緩慢下放1～2m，以提升導(dǎo)管的埋設(shè)深度。為保證混凝土灌注的均勻性和密實(shí)性，需要嚴(yán)格控制好灌注的時(shí)間和進(jìn)度，并適當(dāng)提升導(dǎo)管，控制埋入混凝土的導(dǎo)管深度在2～6m之間，達(dá)到設(shè)計(jì)高度時(shí)要繼續(xù)灌注，高出設(shè)計(jì)高度0.5～1m，以保證樁頭質(zhì)量。

4 鉆孔灌注樁施工常見問題的解決措施

4.1 卡鉆

在應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)時(shí)，卡鉆是最常見的問題，引起卡鉆問題的成因比較多，可能是鉆頭卡到巖層中，也有可能是鉆進(jìn)設(shè)備的鉆進(jìn)力度不足。針對這些問題，在鉆孔灌注樁施工中，必須保證鉆機(jī)鉆進(jìn)的均勻性，按照地層地質(zhì)條件和巖性的不同及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，控制好鉆頭的壓力，以減少發(fā)生卡鉆的概率，保證鉆孔工作能夠順利完成。

4.2 偏差

偏差也是鉆孔灌注樁施工中常見的問題之一，引起偏差的原因較多，但主要原因是在鉆孔施工中，壓力過大，遇到不同土層來不及調(diào)整施工參數(shù)，從而引發(fā)偏差問題。所以，在具體施工中，如果鉆孔深度已經(jīng)達(dá)到巖層，就容易發(fā)生鉆孔灌注樁傾斜問題。或者在施工之前沒有對施工場地進(jìn)行平整處理，也會(huì)引起樁基底部發(fā)生一定的偏移，影響鉆孔灌注樁的承載力。所以，在應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)之前，需要對施工場地進(jìn)行全面的整平處理，并對鉆架進(jìn)行精確調(diào)整，保證鉆架的穩(wěn)定性，避免在鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生位移，以保證鉆孔灌注樁的垂直度。

4.3 護(hù)筒脫落

護(hù)筒脫落對鉆孔灌注樁施工的安全性、質(zhì)量都有很大影響。在橋梁工程施工現(xiàn)場條件復(fù)雜，機(jī)械碰撞、地質(zhì)變形等都會(huì)引起護(hù)筒脫落，一旦發(fā)生護(hù)筒脫落問題，就會(huì)對鉆孔灌注樁施工的進(jìn)度、質(zhì)量等造成嚴(yán)重影響。所以，在具體施工中，一旦發(fā)生護(hù)筒脫落問題，要立即停止施工，及時(shí)檢查施工設(shè)備，清理掉現(xiàn)場雜物之后，重新安裝護(hù)筒后再繼續(xù)施工。

5 結(jié)束語

綜上所述，鉆孔灌注樁施工作業(yè)開展的環(huán)節(jié)十分復(fù)雜，而且施工容易遭受到外界因素影響，施工難度大。因此，在施工時(shí)，施工人員要針對橋梁工程具體情況對采用的施工技術(shù)進(jìn)行確定，控制好樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量，提高橋梁工程整體質(zhì)量，改善交通環(huán)境。