市政道橋鉆孔樁施工關(guān)鍵技術(shù)探究

【摘要】為了深入探究市政道路橋梁鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵技術(shù)，提高工程質(zhì)量與施工效率，文中以工程概況為基礎(chǔ)，研究了護(hù)筒制作與埋設(shè)、成孔工藝、水下混凝土澆筑及施工質(zhì)量檢測(cè)等關(guān)鍵步驟，通過(guò)細(xì)致的工藝優(yōu)化和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，確保樁基工程的穩(wěn)定性和可靠性。研究結(jié)果表明，通過(guò)精細(xì)化管理和技術(shù)創(chuàng)新，能夠有效提升樁基施工的精度和質(zhì)量，為市政道路橋梁建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】橋梁鉆孔灌注樁；施工工藝；鋼筋籠制作

【中圖分類號(hào)】TU753.3 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）07-0142-03

0 引言

隨著工程技術(shù)的不斷進(jìn)步和建設(shè)需求的日益增加，鉆孔灌注樁施工技術(shù)面臨著新的挑戰(zhàn)和更高的要求。深入研究和探討市政道路橋梁鉆孔灌注樁的關(guān)鍵施工技術(shù)，對(duì)提高工程質(zhì)量、確保施工安全、縮短工期、降低成本具有重要意義。在系統(tǒng)地分析和總結(jié)市政道路橋梁鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)踐探索和技術(shù)創(chuàng)新，提出優(yōu)化方案和實(shí)施策略，為橋梁工程提供科學(xué)的施工技術(shù)支持和質(zhì)量保障。

1 工程概況

以長(zhǎng)春市某河流域水環(huán)境綜合治理工程為案例，工程涉及舊橋改建。設(shè)計(jì)橋?qū)?1 m，分為兩幅，每幅寬度為15.5 m。橫斷面配置3.5 m的人行道及欄桿，兩側(cè)各有11.5 m寬的車行道，中間設(shè)1 m寬欄桿式分隔帶。左幅和右幅橋面的橫坡分別向外傾斜1.5%，人行道橫坡向內(nèi)2%。上部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土組合梁，橋墩混凝土強(qiáng)度C40。橋梁承臺(tái)采用直徑1.2 m、長(zhǎng)16 m的鉆孔灌注樁，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，設(shè)計(jì)承載力標(biāo)準(zhǔn)值2 500 kN。合理的混凝土強(qiáng)度等級(jí)選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效保障了橋梁下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性[1]。

西段南北幅橋上部結(jié)構(gòu)為鋼梁與鋼筋混凝土板的組合簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)為整體墻式橋墩，并設(shè)有13個(gè)排架式小墩柱。小墩柱與鋼梁的交接處采用擴(kuò)大截面的柱頭，確保了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。東段橋南北兩幅上部結(jié)構(gòu)均采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)為重力式橋臺(tái)，橋梁安全等級(jí)為一級(jí)，基準(zhǔn)使用年限設(shè)計(jì)為100年，展現(xiàn)了對(duì)工程質(zhì)量與長(zhǎng)期穩(wěn)定性的高度重視[2]。

2 鉆孔灌注樁施工工藝

2.1 護(hù)筒制作與埋設(shè)

工程采用鋼護(hù)筒護(hù)壁成孔工藝，以確保成孔質(zhì)量。考慮到施工場(chǎng)地條件和深度要求，護(hù)筒分段制作，每段內(nèi)徑1 400 mm，高度600 mm，壁厚6 mm。制作時(shí)，需確保鋼材質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，無(wú)裂紋、變形等缺陷。護(hù)筒頂部設(shè)計(jì)一個(gè)溢漿口，用以控制孔內(nèi)泥漿壓力，確保泥漿面高于外部水位，防止水位變化引起孔洞塌陷。

埋設(shè)護(hù)筒前，使用挖掘機(jī)挖出符合尺寸要求的護(hù)筒坑。在旋挖鉆孔時(shí)，孔徑應(yīng)比護(hù)筒直徑大200 mm，以便于護(hù)筒的順利安裝。護(hù)筒長(zhǎng)度根據(jù)地質(zhì)和水位變化確定，工程中護(hù)筒選取6 m長(zhǎng)，以適應(yīng)孔口高程最大差值6.06 m的要求。護(hù)筒頂部高出地面0.3 m或超過(guò)地下水位1.5 m，保持孔內(nèi)外水位差，避免孔壁塌陷。

在護(hù)筒埋設(shè)過(guò)程中，必須保證護(hù)筒垂直度，允許偏差≤50 mm，斜度控制在1%以內(nèi)，以確保成孔的精度和質(zhì)量。使用水平儀等精確儀器檢測(cè)和調(diào)整護(hù)筒的位置，直至符合設(shè)計(jì)要求。待鉆孔完成并灌注樁混凝土后拆除護(hù)筒。護(hù)筒的拆除需在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%之后進(jìn)行，以避免對(duì)樁體強(qiáng)度和穩(wěn)定性造成影響[3]。

2.2 成孔工藝

在工程中，鑒于地質(zhì)情況及施工環(huán)境，采用泥漿護(hù)壁成孔方式施工，具體工藝流程如下。

首先，考慮到地質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在的中風(fēng)化巖層作為樁端持力層，需確保樁基深度達(dá)到地面以下至少16 m，滿足設(shè)計(jì)要求。

其次，施工期間選擇的泥漿護(hù)壁技術(shù)，利用孔內(nèi)水頭壓力維持孔壁穩(wěn)定，此技術(shù)分為清水護(hù)壁與泥漿護(hù)壁兩種。

再次，工程中，考慮到地質(zhì)復(fù)雜性及氣候條件，采用泥漿護(hù)壁成孔。施工現(xiàn)場(chǎng)條件限制，無(wú)法建設(shè)大型泥漿池，故現(xiàn)場(chǎng)制作兩個(gè)定型化鐵皮泥漿池，尺寸為10.0 m×8.0 m×1.5 m，實(shí)現(xiàn)泥漿的循環(huán)利用，同時(shí)設(shè)有三級(jí)沉淀系統(tǒng)，保障泥漿質(zhì)量。

然后，旋挖鉆機(jī)在施工中，通過(guò)電子控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)觀察相結(jié)合，確保成孔的垂直度。鉆進(jìn)速度控制是關(guān)鍵，鉆進(jìn)速度過(guò)快可能導(dǎo)致孔壁坍塌。同時(shí)，持續(xù)監(jiān)測(cè)泥漿的物理和化學(xué)指標(biāo)，如密度、黏度等，確保其滿足工程需求。最后，在成孔完成后，進(jìn)行孔徑與樁孔垂直度的檢驗(yàn)是必要步驟。通過(guò)兩種方法進(jìn)行驗(yàn)證，一是重新定位鉆頭，檢查鉆孔直達(dá)底部是否暢通無(wú)阻；二是使用與樁徑相同的鋼筋籠進(jìn)行試吊，確保鋼筋籠能夠順利下達(dá)樁底。如遇障礙或樁孔縮頸，需采取相應(yīng)措施重新進(jìn)行鉆孔。

2.3 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠制作平臺(tái)的建立需進(jìn)行場(chǎng)地硬化，確保工作平臺(tái)穩(wěn)固可靠。使用鋼筋焊接構(gòu)件的簡(jiǎn)易支架，常規(guī)面積設(shè)置為10 m×15 m，提供足夠空間進(jìn)行鋼筋籠組裝與焊接作業(yè)。鋼筋籠制作考慮到運(yùn)輸與安裝的便利性，通常分為兩節(jié)，并在現(xiàn)場(chǎng)采用機(jī)械方式連接成整體。分節(jié)可以提高施工效率，還能有效減少安裝時(shí)間，降低塌孔風(fēng)險(xiǎn)及減少孔內(nèi)沉渣[4]。鋼筋籠吊裝環(huán)節(jié)的關(guān)鍵在于吊筋的布置與強(qiáng)度計(jì)算。采用φ6 mm的HPB235圓鋼作為吊筋，具有良好的可焊性。吊筋的承重能力F可通過(guò)式（1）計(jì)算。

" " " " " （1）

式中：為材料許用應(yīng)力，MPa，對(duì)HPB235圓鋼約為270 MPa；為橫截面積，mm2。φ6 mm圓鋼橫截面積A=28.26 mm2。

因此，吊筋起吊能力為15.3 kN，相當(dāng)于承擔(dān)大約1.557 t的重量，滿足鋼筋籠吊放的要求。吊筋應(yīng)布置在加強(qiáng)箍上，并雙面焊接于鋼筋籠的主筋上，另一端焊接成圓環(huán)，便于調(diào)運(yùn)。使用25 t汽車吊進(jìn)行鋼筋籠的吊裝，設(shè)置雙吊點(diǎn)以保持平衡，吊點(diǎn)位置選擇在加筋箍處以確保穩(wěn)定性。吊裝時(shí)需對(duì)準(zhǔn)樁孔，并控制鋼筋籠垂直度，緩慢下落以避免任何強(qiáng)制放置行為，防止鋼筋籠在下落過(guò)程中發(fā)生變形或損傷。

2.4 旋挖樁清孔

1）一次清孔。一次清孔主要目的是初步清除樁孔內(nèi)的泥漿和雜質(zhì)，確保樁底和樁壁的基本清潔。①清孔深度與直徑檢測(cè)。一次清孔前，需使用深度測(cè)量工具確保樁孔深度符合設(shè)計(jì)要求，樁孔直徑應(yīng)大于或等于設(shè)計(jì)直徑1.2 m，允許偏差為±50 mm。②泥漿性能監(jiān)測(cè)。清孔前應(yīng)檢測(cè)泥漿密度和黏度，確保密度在1.05～1.15 kg/m3，黏度在15～30秒（使用馬歇爾杯測(cè)量）范圍內(nèi)。③確認(rèn)樁底平整度。一次清孔后，樁底平整度應(yīng)通過(guò)樁底檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)，不得有超過(guò)50 mm的凸起或凹陷[5]。

2）二次清孔。為進(jìn)一步提升樁孔的清潔度，特別是在樁底部分，必須對(duì)樁孔進(jìn)行二次清孔，以保證灌注混凝土的質(zhì)量。①二次清孔采取泵吸反循環(huán)清孔工藝，如圖1所示。②再次檢測(cè)泥漿的密度和黏度，確保其穩(wěn)定性和清潔效果。③檢測(cè)樁孔內(nèi)殘留泥漿量，通過(guò)取樣分析，樁孔內(nèi)的殘留泥漿量不得超過(guò)3%的樁孔容積。④樁底檢測(cè)采用聲波透視或視頻設(shè)備檢測(cè)樁底，確保無(wú)殘留雜質(zhì)，樁底平整度誤差不超過(guò)30 mm。清孔質(zhì)量控制見表1。

2.5 沉渣檢測(cè)

工程采用吊錘測(cè)繩法進(jìn)行孔底沉渣厚度的檢測(cè)，操作流程和數(shù)據(jù)處理方法如下。

1）測(cè)量流程。在測(cè)量前需準(zhǔn)備一個(gè)3 kg的測(cè)錘，確保其連接的測(cè)繩尺度準(zhǔn)確，無(wú)彈性伸長(zhǎng)。

測(cè)量分為兩個(gè)階段，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。①初次測(cè)量：將測(cè)錘緩緩下放至孔底直至感覺(jué)到測(cè)錘接觸到沉渣層頂面，此時(shí)記錄讀數(shù)為第一次測(cè)量深度。②二次測(cè)量：繼續(xù)釋放測(cè)錘，直至測(cè)錘完全沉入孔底，并且測(cè)繩無(wú)進(jìn)一步下移的跡象，記錄此時(shí)的讀數(shù)為第二次測(cè)量深度。

2）計(jì)算沉渣厚度。將第一次測(cè)量深度與第二次測(cè)量深度相減，差值即為沉渣層的厚度。在工程中，經(jīng)計(jì)算得到的沉渣厚度為35 mm，根據(jù)JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》第7.8.6條規(guī)定，樁端沉渣厚度≤200 mm，符合工程質(zhì)量要求。

2.6 水下混凝土澆筑

在確認(rèn)二次清孔后沉渣厚度達(dá)標(biāo)，即刻啟動(dòng)水下混凝土灌注流程。采用C30水下混凝土，確保坍落度控制在180～220 mm范圍內(nèi)，保證混凝土在水下具有優(yōu)良的流動(dòng)性與穩(wěn)定性。①灌注前，導(dǎo)管底端至孔底的距離保持在0.3 m，以減少混凝土在下落過(guò)程中與水的接觸，防止分層或離析。②首批灌注混凝土的導(dǎo)管埋深需超過(guò)0.8 m，確?；炷聊苤边_(dá)樁底并有效填充。導(dǎo)管拼裝前需做水密試驗(yàn)，避免漏水影響混凝土品質(zhì)。③初始灌注量定為3 m3，考慮到樁長(zhǎng)變化導(dǎo)致的浮動(dòng)約0.2 m3。工程樁長(zhǎng)16 m，選用的導(dǎo)管長(zhǎng)度分別為4 m、2 m、4 m和6 m，以適應(yīng)不同深度的灌注需求。在灌注過(guò)程中，精確控制導(dǎo)管長(zhǎng)度，確保其埋置深度在26 m之間，以防塌孔事故，保障水下混凝土灌注過(guò)程的質(zhì)量與安全[6]。

3 施工質(zhì)量檢測(cè)

施工質(zhì)量檢測(cè)涵蓋沉渣厚度、水下混凝土質(zhì)量與樁身垂直度是三項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。采用吊錘測(cè)繩法對(duì)沉渣厚度進(jìn)行檢測(cè)，確保不超過(guò)350 mm，混凝土坍落度測(cè)試保證其值在180～220 mm以確保流動(dòng)性，聲波透視技術(shù)檢驗(yàn)混凝土完整性。樁身垂直度檢測(cè)則需要在護(hù)筒埋設(shè)階段，通過(guò)在護(hù)筒內(nèi)吊放經(jīng)緯儀等測(cè)量?jī)x器，控制護(hù)筒的垂直度。在鉆孔過(guò)程中，利用鉆機(jī)的垂直儀表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)孔壁的垂直度，確保偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)。成孔后，采用孔內(nèi)攝像機(jī)或測(cè)斜儀等專用設(shè)備進(jìn)行孔壁垂直度復(fù)測(cè)檢測(cè)結(jié)果見表2，包括各檢測(cè)項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)值與實(shí)測(cè)值，提供清晰的質(zhì)量對(duì)比，確保施工過(guò)程的透明度與可靠性，保障橋梁鉆孔灌注樁工程的結(jié)構(gòu)安全與長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)深入探討與實(shí)踐驗(yàn)證，系統(tǒng)地梳理了市政道路橋梁鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵技術(shù)，包括精確的施工準(zhǔn)備、高效的成孔工藝、優(yōu)化的水下混凝土澆筑方法以及全面的質(zhì)量檢測(cè)流程。關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了施工效率，降低了成本，顯著提升了工程質(zhì)量，確保了市政道路橋梁的長(zhǎng)期穩(wěn)定與安全，為同類工程提供有價(jià)值的參考和指導(dǎo)，推動(dòng)橋梁建設(shè)技術(shù)的進(jìn)步與創(chuàng)新。

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[作者簡(jiǎn)介]陳琦璠（1988—），女，甘肅天水人，碩士研究生，講師，研究方向：橋梁抗震及工程防災(zāi)減災(zāi)。

[通信作者]安靜（1984—），女，甘肅天水人，碩士研究生，工程師，研究方向：工程管理。