橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析

朱元奇

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司，黑龍江哈爾濱 150000）

0 引言

近年來(lái)，高速鐵路建設(shè)進(jìn)程加速，橋梁工程的建設(shè)需求也逐漸增加，對(duì)樁基技術(shù)提出了更高的要求。在這一背景下，橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)成為橋梁基礎(chǔ)工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，不斷提升和創(chuàng)新橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)有重要意義?；诖?，主要對(duì)該技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 影響橋梁鉆孔灌注樁施工效果的因素

1.1 人為因素

施工人員的經(jīng)驗(yàn)、技能水平和執(zhí)行能力都會(huì)影響整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度。

第一，施工人員的技能水平對(duì)橋梁鉆孔灌注樁的準(zhǔn)確施工有重要影響。操作鉆機(jī)和灌注樁過(guò)程中對(duì)施工人員的專(zhuān)業(yè)技能有更高的要求，包括準(zhǔn)確控制鉆孔的深度和直徑，以及確保灌注樁混凝土的均勻性。缺乏必要的技能和經(jīng)驗(yàn)容易導(dǎo)致孔洞偏差、直徑不足或混凝土質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，從而影響樁的承載力和整體工程的安全性。第二，在橋梁施工中，團(tuán)隊(duì)合作和高度的工作責(zé)任心是保證施工效果的關(guān)鍵，如果施工人員缺乏積極性，會(huì)造成施工進(jìn)度緩慢，甚至出現(xiàn)漏項(xiàng)或疏忽，從而影響工程的整體質(zhì)量。

1.2 設(shè)備因素

首先，設(shè)備的性能和精度對(duì)施工效果有直接影響，橋梁鉆孔灌注樁施工需要使用精密的鉆機(jī)、攪拌設(shè)備和泵送設(shè)備等，如果設(shè)備性能不穩(wěn)定、精度不高，會(huì)影響孔洞尺寸的準(zhǔn)確性，甚至影響樁的整體承載能力。其次，設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)狀況也是影響施工效果的關(guān)鍵因素。設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)導(dǎo)致磨損和老化，如果缺乏定期的維護(hù)和保養(yǎng)，會(huì)引發(fā)設(shè)備故障，進(jìn)而導(dǎo)致施工中斷和質(zhì)量問(wèn)題。最后，需要充分考慮設(shè)備的適用性。不同的地質(zhì)條件和工程要求需要不同類(lèi)型和規(guī)格的設(shè)備。如果選用的設(shè)備無(wú)法適用于具體的施工環(huán)境，容易造成效率低下、工程質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)施工因素

首先，地質(zhì)和地下環(huán)境的復(fù)雜性對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工起著決定性作用。不同的地質(zhì)條件會(huì)增加孔洞鉆進(jìn)的難度，如在巖石地質(zhì)中作業(yè)與在軟土層中的作業(yè)存在差異。其次，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的安全性關(guān)系到工程能否順利進(jìn)行。施工現(xiàn)場(chǎng)涉及的各種危險(xiǎn)因素，如吊裝作業(yè)、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)等，都需要謹(jǐn)慎處理，以防止事故發(fā)生。最后，現(xiàn)場(chǎng)管理的規(guī)范性和協(xié)調(diào)性也是現(xiàn)場(chǎng)施工因素中需要重點(diǎn)考慮的方面。合理的施工計(jì)劃、協(xié)調(diào)的作業(yè)流程以及有效的溝通機(jī)制，對(duì)于確保各個(gè)工序之間的銜接、避免施工沖突至關(guān)重要。

2 橋梁鉆孔灌注樁施工中的常見(jiàn)問(wèn)題與解決措施

2.1 鉆頭脫落問(wèn)題

橋梁鉆孔灌注樁施工中，鉆頭脫落是一個(gè)常見(jiàn)且嚴(yán)重的問(wèn)題，其對(duì)工程質(zhì)量有直接影響。

第一，鉆頭脫落會(huì)導(dǎo)致孔洞的準(zhǔn)確性受損。進(jìn)行樁基施工時(shí)，鉆頭是用于切削地層的重要工具，其穩(wěn)定性直接關(guān)系到孔洞的形狀和尺寸。如果鉆頭脫落，會(huì)導(dǎo)致孔洞偏離設(shè)計(jì)要求，影響樁的垂直度和直徑，進(jìn)而影響樁的承載能力和工程的整體穩(wěn)定性。

第二，鉆頭脫落也會(huì)影響施工進(jìn)度。一旦鉆頭脫落，需要停工進(jìn)行緊急處理，包括更換損壞的鉆頭、檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等，這樣的中斷會(huì)導(dǎo)致施工周期延長(zhǎng)，增加工程的成本，且可能導(dǎo)致后續(xù)工序協(xié)調(diào)困難。

為減少鉆頭脫落發(fā)生率，施工前需要進(jìn)行充分的設(shè)備檢查和維護(hù)，確保鉆頭與設(shè)備的連接牢固可靠。操作人員需要具備豐富的經(jīng)驗(yàn)和技能，正確操作和監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，以及定期檢查鉆頭的磨損情況。此外，要引入先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，如能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)和溫度的設(shè)備，以及早發(fā)現(xiàn)鉆頭脫落的跡象，從而采取及時(shí)有效的措施。

2.2 坍孔問(wèn)題

坍孔指的是進(jìn)行樁基施工時(shí)，地層松軟或水土流失等導(dǎo)致孔內(nèi)土壤發(fā)生塌陷或坍塌的現(xiàn)象[1]。在橋梁鉆孔灌注樁施工中，坍孔會(huì)對(duì)工程質(zhì)量和安全性產(chǎn)生負(fù)面影響。

第一，在橋梁基礎(chǔ)工程中，孔洞的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到樁的承載能力和整體工程的穩(wěn)定性，坍孔造成的土體塌陷會(huì)使孔壁變形，導(dǎo)致孔洞直徑增大，從而影響樁的設(shè)計(jì)承載能力，不僅會(huì)影響樁的工程質(zhì)量，也可能導(dǎo)致后續(xù)灌注樁混凝土漿體漏失，進(jìn)而對(duì)樁的整體性能產(chǎn)生不良影響。

第二，地基坍塌會(huì)導(dǎo)致地層沉降，進(jìn)而影響到橋梁的承載和穩(wěn)定性，如果地基沉降不受控制，容易造成橋梁結(jié)構(gòu)的不均勻沉降，從而引發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)的變形、裂縫或失穩(wěn)。

為防范坍孔問(wèn)題，需要在施工前進(jìn)行充分的地質(zhì)勘查，詳細(xì)了解地層的特征和地下水情況；采用合適的支護(hù)措施，如套管、泥漿循環(huán)灌注等對(duì)孔洞進(jìn)行支護(hù)，防止土體坍塌；及時(shí)排除孔內(nèi)積水，并采取適當(dāng)?shù)墓酀{措施，提高孔壁的穩(wěn)定性。

2.3 斷樁問(wèn)題

斷樁指的是樁體在施工或使用階段出現(xiàn)斷裂、開(kāi)裂或者其他形式的結(jié)構(gòu)破壞。此類(lèi)問(wèn)題會(huì)對(duì)工程的穩(wěn)定性、承載能力和整體安全性產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。

第一，斷樁會(huì)導(dǎo)致樁體在設(shè)計(jì)荷載下失去一部分截面，從而影響其抗彎承載能力，可能引起橋梁結(jié)構(gòu)不均勻沉降，增加結(jié)構(gòu)的變形風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐山Y(jié)構(gòu)的崩潰。

第二，斷樁會(huì)對(duì)樁體的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生危害。橋梁鉆孔灌注樁通常是深埋在地下，作為承載結(jié)構(gòu)的一部分，如果樁體發(fā)生斷裂，會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性受損，增加工程安全隱患。

為了避免斷樁問(wèn)題，需要在施工前進(jìn)行細(xì)致的地質(zhì)勘查，了解地下情況和地質(zhì)特征，以選擇合適的樁基類(lèi)型和施工方法。在設(shè)計(jì)階段，需要合理確定樁的直徑、長(zhǎng)度和材料，確保其能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和工程承載需求。在施工過(guò)程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)樁體的質(zhì)量監(jiān)測(cè)，防止施工中產(chǎn)生如氣泡、雜質(zhì)等缺陷，以提高樁體的強(qiáng)度和韌性。

3 橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用

鐵伊項(xiàng)目解放5 號(hào)特大橋，橋梁總長(zhǎng)度為299.41m，共9 孔31.5m 簡(jiǎn)支箱梁，鉆孔樁樁徑1m，最長(zhǎng)樁長(zhǎng)37m。該橋址范圍內(nèi)主要為人工填土、松軟土和多年凍土。

首先，人工填土種植土人為隨意性大，均勻性差，多為欠壓密土，結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度較低，壓縮性高，對(duì)工程施工有一定影響。其次，場(chǎng)地內(nèi)分布的松軟土為粉質(zhì)黏土，具體為軟塑狀，承載力低，壓縮變形大。最后，該地區(qū)島狀多年凍土屬高溫極不穩(wěn)定區(qū)多年凍土，極易受到外界環(huán)境影響而融沉。

該項(xiàng)目樁基施工采用鉆孔灌注樁技術(shù)，以有效降低施工過(guò)程對(duì)土地和周邊的影響。在松軟土層中進(jìn)行樁基施工時(shí)需要特別注意土層的穩(wěn)定性和承載力，以確保樁基的安全性和可靠性。

3.1 做好施工前的準(zhǔn)備工作

在橋梁鉆孔灌注樁施工中，做好施工前的準(zhǔn)備工作至關(guān)重要，包括對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)情況和承載力的全面分析，以及對(duì)樁施工參數(shù)的嚴(yán)格規(guī)定。

首先，需要進(jìn)行詳盡的結(jié)構(gòu)分析，深入了解橋梁的設(shè)計(jì)要求、地質(zhì)條件以及預(yù)期的承載壓力。通過(guò)分析，確定合適的水灰比，因?yàn)槠渲苯雨P(guān)系到灌注樁混凝土的強(qiáng)度和耐久性。同時(shí)，進(jìn)行水下施工時(shí)，特別關(guān)注水灰比控制，以保證混凝土的質(zhì)量和樁體的穩(wěn)定性。

其次，施工人員在準(zhǔn)備階段需要仔細(xì)進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)勘查，詳細(xì)了解地質(zhì)條件、地下水位、周邊環(huán)境等因素，這有助于制訂合理的施工計(jì)劃，選擇適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)。特別是對(duì)于軟弱土層地質(zhì)，需要謹(jǐn)慎評(píng)估地層穩(wěn)定性，從而為后續(xù)施工提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[2]。

最后，進(jìn)行鉆孔工作前，施工人員需要提前規(guī)劃和組織好鉆孔過(guò)程，包括選擇合適的鉆機(jī)設(shè)備、設(shè)置鉆孔參數(shù)（如直徑和深度）、制訂安全操作規(guī)程等。

3.2 護(hù)筒埋設(shè)及泥漿制作

在橋梁鉆孔灌注樁施工中，埋設(shè)護(hù)筒和制備泥漿是至關(guān)重要的步驟，對(duì)于確保樁孔的穩(wěn)定和灌注樁質(zhì)量有關(guān)鍵作用。埋設(shè)護(hù)筒是為了防止孔壁塌方，確保樁孔的形狀和尺寸符合要求，提高施工效率。為此，要根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)要求，確定合適的護(hù)筒直徑和長(zhǎng)度。在施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行準(zhǔn)確布置，確保護(hù)筒的位置和方向與設(shè)計(jì)一致。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，需注意防止護(hù)筒偏斜或變形，以保證后續(xù)工序的正常進(jìn)行。

在橋梁鉆孔灌注樁施工中，泥漿制作是一個(gè)復(fù)雜且關(guān)鍵的步驟，其關(guān)系到施工能否順利進(jìn)行和工程質(zhì)量的穩(wěn)定性。首先，泥漿的主要成分包括優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土，宜添加純堿、CMC、重晶石以及防滲劑等能夠改善泥漿性能的添加劑。其次，泥漿的配比非常關(guān)鍵，需要根據(jù)地層特征、工程要求和設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行調(diào)整，泥漿性能指標(biāo)如表1 所示。再次，攪拌的充分性對(duì)泥漿的均勻性和穩(wěn)定性有重要影響，通常采用專(zhuān)業(yè)攪拌設(shè)備來(lái)確保各成分均勻混合，攪拌的時(shí)間和速度也需要根據(jù)泥漿成分和施工要求合理控制。最后，要注意泥漿的質(zhì)量監(jiān)測(cè)。通過(guò)取樣、試驗(yàn)室檢測(cè)等手段，檢測(cè)泥漿的流變性、黏度、密度等性能指標(biāo)，以確保泥漿符合設(shè)計(jì)要求[3]。此外，要及時(shí)調(diào)整泥漿配比，以適應(yīng)地層和施工環(huán)境的變化。

表1 泥漿性能指標(biāo)

3.3 鉆孔與清理工作

橋梁鉆孔灌注樁施工中的鉆孔和清理工作關(guān)系到孔洞的準(zhǔn)確度、土層的穩(wěn)定性以及后續(xù)灌注樁的質(zhì)量。

鉆孔過(guò)程：選擇合適的鉆機(jī)設(shè)備，其規(guī)格和性能應(yīng)根據(jù)橋梁工程的要求和地質(zhì)情況來(lái)確定。在進(jìn)行鉆孔前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)深度和直徑來(lái)設(shè)置鉆孔參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等。施工人員應(yīng)仔細(xì)核對(duì)鉆機(jī)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，確保各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確性。進(jìn)行孔洞鉆進(jìn)時(shí)，需要持續(xù)監(jiān)測(cè)孔深、孔徑，以確保施工符合設(shè)計(jì)要求。特別是在軟弱土層中，鉆進(jìn)過(guò)程中要及時(shí)處理地層塌方問(wèn)題，并采取合適的支護(hù)措施，保持孔洞的穩(wěn)定性。

清理工作：鉆孔完成后，進(jìn)行清理工作是保障后續(xù)灌注樁質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。第一，使用吹掃和抽水設(shè)備對(duì)孔洞進(jìn)行清理，清除孔底的泥漿、巖屑等雜物。第二，根據(jù)需要進(jìn)行孔底的清底工作，確?？椎椎耐临|(zhì)符合設(shè)計(jì)要求。在清理過(guò)程中需要注意保持孔洞的垂直度和直徑，避免過(guò)度清理導(dǎo)致孔洞尺寸超標(biāo)。清理過(guò)程中還要防止水土流失，以免影響孔壁的穩(wěn)定性[4]。

清理設(shè)備和安全措施：清理工作完成后，需要對(duì)清理設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢查，確保下一次施工時(shí)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，施工現(xiàn)場(chǎng)的安全措施不可忽視，要保證作業(yè)人員戴好防護(hù)裝備，設(shè)置合適的警示標(biāo)識(shí)，并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)可能發(fā)生的安全風(fēng)險(xiǎn)做好防范工作。

3.4 鋼筋籠的放置

橋梁鉆孔灌注樁施工中，鋼筋籠的放置對(duì)樁體承載能力和整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有重要影響。具體步驟如下：

第一，鋼筋籠設(shè)計(jì)。進(jìn)行鋼筋籠放置前，需要進(jìn)行精確的鋼筋籠設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)橋梁工程的承載需求、地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求確定鋼筋籠的直徑、長(zhǎng)度、籠筋的數(shù)量和排列方式，確保其能夠滿(mǎn)足樁體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意與地層特性相適應(yīng)，并考慮后續(xù)混凝土灌注施工的具體需求。

第二，鋼筋籠制作。根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鋼筋籠制作，包括選用合適的鋼材，確保鋼筋籠的質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在制作過(guò)程中要注意鋼筋的連接方式，使其連接牢固。此外，鋼筋籠的防腐處理也十分必要，以提高其抗腐蝕性能，延長(zhǎng)使用壽命。

第三，鋼筋籠運(yùn)輸。完成鋼筋籠制作后，需要進(jìn)行運(yùn)輸。在運(yùn)輸過(guò)程中要注意輕拿輕放，防止鋼筋籠發(fā)生變形或損壞，運(yùn)輸途中要確保鋼筋籠不與其他硬物碰撞。

第四，鋼筋籠定位。進(jìn)行鋼筋籠放置時(shí)，需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確定位。應(yīng)使用支架或者其他合適的輔助設(shè)備，確保鋼筋籠的放置位置準(zhǔn)確、垂直，還要特別注意地層的情況，確保籠筋的嵌入深度符合設(shè)計(jì)規(guī)范[5]。

第五，鋼筋籠連接。在放置過(guò)程中，要確保相鄰的鋼筋籠能夠緊密貼合，并采用合適的連接方式，如搭接焊接、綁扎、套筒連接等，使鋼筋籠形成穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)。

第六，檢查和調(diào)整。完成鋼筋籠放置后，需要仔細(xì)檢查，包括籠筋的位置、連接是否符合設(shè)計(jì)要求，保證整個(gè)樁體的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)是橋梁基礎(chǔ)工程領(lǐng)域的重要技術(shù)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和實(shí)踐應(yīng)用已較為成熟，在提高工程質(zhì)量、保障工程安全性和縮短工程周期等方面有重要作用。為保證技術(shù)應(yīng)用效果，在實(shí)際的橋梁工程中應(yīng)充分了解地層特征、精確制訂施工計(jì)劃，并嚴(yán)格控制施工過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為橋梁工程質(zhì)量提供有力保障。