橋梁施工中鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用研究

摘要 橋梁工程基礎(chǔ)處理效果直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，為充分發(fā)揮鉆孔灌注樁施工技術(shù)優(yōu)勢，提高樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量，為橋梁結(jié)構(gòu)提供可靠的支撐。以山西省某新建路橋工程為案例，結(jié)合地質(zhì)勘查結(jié)果與施工特點(diǎn)和難點(diǎn)，具體闡述鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用，該橋梁樁基經(jīng)施工質(zhì)量檢驗(yàn)有較好的完整性，單樁承載力達(dá)到2 280 kN，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞 橋梁施工；鉆孔灌注樁；地質(zhì)條件；施工技術(shù)

中圖分類號 U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 2096-8949（2024）19-0093-03

0 引言

鉆孔灌注樁是橋梁施工中常見的一種基礎(chǔ)工程技術(shù)，在確保橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載能力的同時(shí)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和施工方便性，隨著橋梁建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和設(shè)計(jì)要求的提高，鉆孔灌注樁的應(yīng)用研究日益受到關(guān)注。結(jié)合具體工程案例，深入探索鉆孔灌注樁施工技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用，研究成果對于優(yōu)化橋梁建設(shè)過程，提高施工效率和質(zhì)量，推動橋梁工程中的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展具有重要意義。

1 橋梁工程概況

山西省某新建路橋工程項(xiàng)目總長度為4.89 km，設(shè)計(jì)雙向四車道，在沿線范圍內(nèi)共包含1座橋梁，長度186 m，為大跨徑橋梁，單幅橋面寬度為16 m，橋面整體坡度為1.2%，上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土組合梁，下部結(jié)構(gòu)為混凝土墩，橋梁安全等級I級，設(shè)計(jì)使用年限100年。為保證橋梁基礎(chǔ)可靠，施工前由地質(zhì)勘查專業(yè)對項(xiàng)目現(xiàn)場的土層結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘查，地質(zhì)層分布情況如下表1所示。

工程所在位置地表干燥，地下水位埋深在?6.0 m，主要為基巖的裂隙水和孔隙的潛水，自然降雨可進(jìn)行補(bǔ)充，在不deab8c1c90e2d50115d683eb56a389f0同季節(jié)地下水位波動在0.5～1.0 m之間。依照工程基本概況，進(jìn)一步提高地基處理質(zhì)量，為橋梁結(jié)構(gòu)提供可靠的承載力支撐，該工程經(jīng)多方研究決定，采用鉆孔灌注樁完成地基處理。

2 橋梁工程樁基施工特點(diǎn)及難點(diǎn)分析

通過分析工程特點(diǎn)及難點(diǎn)，結(jié)合具體情況對鉆孔灌注樁施工技術(shù)予以優(yōu)化，以全面提高樁基施工質(zhì)量，該工程施工特點(diǎn)及難點(diǎn)如下：（1）鉆孔灌注樁共38根，樁徑為φ800 mm，樁基工程量相對較大。（2）施工現(xiàn)場地質(zhì)結(jié)果具有復(fù)雜性，需綜合考慮多項(xiàng)因素，把握施工技術(shù)工藝，保證施工質(zhì)量與安全[1]。（3）與居民區(qū)的距離較近，在施工時(shí)應(yīng)注重綠色、環(huán)保、低污染。（4）單樁承載力較大，需科學(xué)落實(shí)施工工藝，保證成樁質(zhì)量。

3 橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 全面落實(shí)施工準(zhǔn)備，保障技術(shù)到位

該工程在正式施工前，全面落實(shí)施工準(zhǔn)備工作，以確保后續(xù)各項(xiàng)施工的有序開展，具體如下：（1）結(jié)合施工設(shè)計(jì)圖紙，加強(qiáng)施工人員技術(shù)交底，著重講解施工工藝重點(diǎn)、難點(diǎn)、施工質(zhì)量要求。（2）針對施工所用原材料，在入場前需攜帶齊全的資質(zhì)證書，并由質(zhì)檢人員以特定比例抽檢。（3）分析施工現(xiàn)場的地質(zhì)分布圖，針對不同地層的鉆進(jìn)速度進(jìn)行調(diào)整。（4）對現(xiàn)場車輛行駛的道路做硬化處理，并嚴(yán)格按照既定線路行駛。（5）檢查水源、電源供應(yīng)。（6）對鉆孔樁施工現(xiàn)場做初步整平處理，根據(jù)施工設(shè)計(jì)方案，復(fù)核測量放樣結(jié)果，對樁孔的中心使用木樁完成定位。

3.2 埋設(shè)鋼護(hù)筒施工，引導(dǎo)鉆孔成孔

該工程護(hù)筒的內(nèi)徑超出樁徑200 mm，即1 000 mm，使用A3鋼板材料制作而成，厚度8 mm，使用吊放十字中心線的方式對樁位的中心進(jìn)行定位，如下圖1所示。調(diào)整鉆機(jī)就位，使其導(dǎo)向尖和孔位的中心相垂直對應(yīng)，逐漸鉆進(jìn)至護(hù)筒埋深2～4 m后，提出導(dǎo)向尖，將鋼護(hù)筒吊起并緩慢向井口中下放，加固護(hù)筒的四周位置[2]。該工程在埋設(shè)護(hù)筒后，超出地面操作面0.3 m，水平方向的偏差范圍為±50 mm，垂直方向的偏差范圍<1%。

3.3 現(xiàn)場規(guī)劃泥漿池，保證泥漿性能

在鉆孔過程中，為保證孔壁具有良好的穩(wěn)定性，需向孔內(nèi)注入特定的泥漿，以形成泥漿護(hù)壁，同時(shí)合理配備泥漿參數(shù)，泥漿具有良好的滲透性、密度和黏性等特點(diǎn)，可以潤滑鉆進(jìn)時(shí)的鉆頭，減少對孔壁的干擾，保證成孔質(zhì)量。

泥漿主要由黏土、添加劑、水?dāng)嚢瓒?；在制備時(shí)要求黏土的粒徑<0.005 mm，相對密度1.1～1.5 g/cm3，塑性指數(shù)>25，水的pH值7～8，且無肉眼可見雜質(zhì)。現(xiàn)場沉淀池和泥漿池，容積為18 m3，兩個排樁施工共用一個泥漿池的泥漿，以保證施工效率，如下圖2所示。為避免出現(xiàn)生產(chǎn)安全事故，挖設(shè)泥漿池后，在周圍設(shè)置圍擋結(jié)構(gòu)與安全提示標(biāo)語，營造良好的作業(yè)環(huán)境。

為確保泥漿在施工中充分發(fā)揮其性能，該工程針對不同地質(zhì)層特點(diǎn)，調(diào)整泥漿的性能，如下表2所示。

3.4 合理控制鉆進(jìn)參數(shù)，提高鉆孔成孔穩(wěn)定性

為了保障鉆進(jìn)施工質(zhì)量，該工程落實(shí)技術(shù)要點(diǎn)：（1）明確沖擊鉆孔沖程：具體沖程由土層結(jié)構(gòu)決定，保障鉆孔效果與質(zhì)量。例如：高沖程適合密實(shí)卵石層、基巖等結(jié)構(gòu)；中等沖程適合砂卵石層或松散砂礫層；低沖程一般適用在黏性土層、易塌陷的土層中。（2）地層不平整的處理：對于不平整結(jié)構(gòu)，需在沖擊鉆進(jìn)前先填平表面，避免出現(xiàn)斜孔、塌孔情況。（3）鉆繩長度把控：鉆繩要保持勻速，對其長度結(jié)合具體地質(zhì)結(jié)構(gòu)確定。例如：軟土層每次可以松繩5～8 cm，硬土層為3～5 cm。把控長度十分重要，過長過短都容易出現(xiàn)不良事件。（4）沖程長度把控：該項(xiàng)目的沖程長度要小于6 m，防止發(fā)生孔壁破損、卡鉆等情況，如果中途掏渣暫停鉆進(jìn)，需要先調(diào)整到低沖程，再過渡至正常沖程[3]。

3.5 成孔檢查及清孔作業(yè)，提高成孔質(zhì)量

鉆孔結(jié)束后，依照下表3的成孔質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)，全面核查成孔質(zhì)量。

該工程共38個樁孔，經(jīng)上述標(biāo)準(zhǔn)成孔質(zhì)量檢驗(yàn)，均達(dá)到驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)，有序組織清孔施工作業(yè)，將孔底的泥渣清理掉，為鋼筋籠的下放安裝做好準(zhǔn)備。以換漿法進(jìn)行成孔后的第一次清孔，以孔底泥漿相對密度1.03～1.10 g/cm3，黏度17～20 Pa·s，含砂率<2%，膠體率>98%作為清孔合格標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 鋼筋籠的制作及安裝，加強(qiáng)下放質(zhì)量控制

根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙組織鋼筋籠結(jié)構(gòu)的制作安裝施工，該工程在施工現(xiàn)場附近規(guī)劃鋼筋籠加工棚，鋼筋材料到達(dá)現(xiàn)場后，質(zhì)檢員根據(jù)技術(shù)要求檢查鋼筋材料的質(zhì)量，杜絕使用銹蝕或者彎折的鋼筋，在通風(fēng)且干燥的場所存放鋼筋材料。鋼筋籠連接工序中，針對鋼筋直徑>φ25 mm鋼筋采取機(jī)械連接；鋼筋直徑<φ25 mm鋼筋采取焊接連接[4]。鋼筋籠制作后，現(xiàn)場監(jiān)理人員全面質(zhì)檢，驗(yàn)收合格后，根據(jù)不同的樁位和節(jié)點(diǎn)完善鋼筋籠的標(biāo)識牌，等待鋼筋籠下放。

鋼筋籠吊運(yùn)及下放施工現(xiàn)場，使用汽車吊完成吊運(yùn)，其主鉤（1個）和副鉤（2個）分別在鋼筋籠的頂端、中間位置固定，如下圖3所示。緩慢吊起鋼筋籠后，逐漸向樁孔位置移動，在距離施工作業(yè)面1 m后，逐一將兩個副鉤接觸，使其處于垂直吊運(yùn)狀態(tài)。調(diào)整鋼筋籠的中心和樁孔的中心相對應(yīng)，緩慢下降，置入到孔中，為保證鋼筋籠整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，下放后焊接由米字形鋼管制作而成的骨架。

鋼筋籠制作安裝驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，如下表4所示。該工程38個樁位的鋼筋籠均符合驗(yàn)收質(zhì)量要求。

3.7 安裝聲測管裝置，用于施工質(zhì)量檢驗(yàn)

聲測管是樁基質(zhì)量無損檢測裝置，該工程的樁徑均為800 mm，每根樁基埋設(shè)3根聲測管。聲測管由SCG50×1.2-QY鋼材制作而成，厚度1.20 mm，外徑50 mm。鋼筋籠的內(nèi)側(cè)利用鐵絲綁扎固定，固定間距為2 m，管的底部使用木塞進(jìn)行封閉，避免異物落入其中。在樁身全長范圍內(nèi)均設(shè)置聲測管，將防塵罩設(shè)置在測管的頂部，形成保護(hù)效果，聲測管安裝好后，距離樁底>5 cm，超出樁頂>60 cm。

3.8 導(dǎo)管安裝并二次清孔，為混凝土澆筑做好準(zhǔn)備

導(dǎo)管用于水下混凝土的澆筑作業(yè)，避免混合料出現(xiàn)嚴(yán)重的離析現(xiàn)象，該工程選用厚度為3 mm的鋼導(dǎo)管，內(nèi)徑尺寸200～350 mm，導(dǎo)管長度有2 m、1 m、0.5 m配合使用。距離孔底最近的一段導(dǎo)管長度在3～6 m之間，通過法蘭將各導(dǎo)管之間建立緊密的連接關(guān)系，并在確保無漏水、漏氣的情況下再投入使用。

在下放鋼筋籠過程中，不可避免會對孔壁形成觸碰，導(dǎo)致泥皮脫落至孔底，因此，該工程在鋼筋籠、導(dǎo)管均安裝好后，以反循環(huán)法清理孔底的多余泥渣，配合使用ZX-200型泥漿分離器，直至孔底泥漿達(dá)到初次清孔的標(biāo)準(zhǔn)，由監(jiān)理人員對清孔質(zhì)量進(jìn)行復(fù)核[5]。該工程38個樁孔，在二次清孔時(shí)均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，為混凝土澆筑施工作業(yè)創(chuàng)造良好條件。

3.9 水下混凝土澆筑要點(diǎn)，保證成樁承載力

將隔水塞設(shè)置在導(dǎo)管內(nèi)，緩慢向其內(nèi)部灌注集料斗中的混凝土（標(biāo)號C30），將隔水塞剝落，按照正常流程完成澆筑施工。為防止鋼筋籠上浮問題，需要在鋼筋籠底部、水下混凝土頂面之間間隔1 m時(shí)，放緩澆筑速度，當(dāng)與樁頂相距約5 m時(shí)，受到內(nèi)部壓力下降、泥漿黏稠度增長的影響，頂升混凝土具有一定難度，此時(shí)需要向孔中加水，并將沉淀土掏出。當(dāng)達(dá)到最后一段導(dǎo)管時(shí)，要放慢提升速度，并將鋼護(hù)筒在初凝前平穩(wěn)且垂直地拔出，確保成樁質(zhì)量，然后及時(shí)沖洗保養(yǎng)拆除后的鋼護(hù)筒，方便以后再次應(yīng)用。

4 橋梁工程鉆孔灌注樁施工質(zhì)量檢驗(yàn)

在樁基混凝土澆筑完成的第7 天，由施工人員利用事先布置的聲測管，選用超聲波無損檢測技術(shù)對成樁質(zhì)量進(jìn)行全面檢驗(yàn)，嚴(yán)格依照2018年3月16日發(fā)布的《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50202—2018）規(guī)范文件進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。

匯總檢驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該工程共計(jì)38根樁徑為φ800 mm的鉆孔灌注樁均具有良好的樁身完整性，無斷樁問題出現(xiàn)；對樁基的承載能力進(jìn)行檢驗(yàn)，所有樁基的最小承載力檢測值為2 150 kN，最大檢測值為2 480 kN，均值為2 280 kN，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為橋梁工程施工提供可靠的地基基礎(chǔ)支撐。

5 結(jié)束語

鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有施工速度快、質(zhì)量可控、造價(jià)相對較低等諸多優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足橋梁建設(shè)對基礎(chǔ)承載能力的要求。山西省某橋梁工程在基礎(chǔ)處理時(shí)，充分運(yùn)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)，獲得理想的成樁質(zhì)量，該橋梁通車運(yùn)行至今，未出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降問題，橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，為同行的橋梁建設(shè)提供了可靠、高效的參考方案。

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收稿日期：2024-04-01

作者簡介：李敏（1990—），女，本科，工程師，研究方向：道路橋梁。