橋梁工程干成孔旋挖樁施工技術(shù)的應(yīng)用研究

摘要：在簡(jiǎn)述某橋梁工程概況、旋挖鉆機(jī)及其旋挖樁成孔方法基礎(chǔ)上，結(jié)合某橋梁工程干成孔旋挖樁施工實(shí)際，闡述了施工準(zhǔn)備、埋設(shè)鋼護(hù)筒、鉆孔施工、清孔、鋼筋籠制作和安裝、混凝土灌注、質(zhì)量檢查驗(yàn)收等方面的干成孔旋挖樁施工技術(shù)，實(shí)踐證明，該項(xiàng)施工技術(shù)有效提高了項(xiàng)目施工效率和施工質(zhì)量，提升了橋梁工程的成本控制水平，具有重要應(yīng)用價(jià)值和良好經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：干成孔旋挖樁；鉆孔和清孔；混凝土灌注

0" "引言

通常橋梁工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，樁基礎(chǔ)施工工藝多種多樣，對(duì)施工質(zhì)量要求也較高。干成孔旋挖樁作為一種無(wú)需泥漿護(hù)壁的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，具有低成本、高效率等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可保證工程整體施工質(zhì)量，在道路橋梁工程中應(yīng)用廣泛。

本文以某施工單位的橋梁工程為例，根據(jù)工程特點(diǎn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，按照本文所述干成孔旋挖樁施工技術(shù)組織樁基礎(chǔ)施工，通過(guò)嚴(yán)格管控施工重點(diǎn)和難點(diǎn)，使其達(dá)到了理想的施工效果。

1" "工程概況

某道路橋梁工程項(xiàng)目的橋梁工程，其下部為旋挖樁和墩柱結(jié)構(gòu)，其上部為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，橋梁總長(zhǎng)為950m。經(jīng)查閱設(shè)計(jì)資料和勘察施工現(xiàn)場(chǎng)，得知該橋梁工程地質(zhì)條件主要為砂巖和泥巖。該橋梁樁基長(zhǎng)度約為10m，樁基持力層為砂巖。樁基采用干成孔旋挖樁施工技術(shù)，旋挖樁成孔采用跳樁方式進(jìn)行施工。

2" "旋挖樁成孔原理及方法

2.1" "旋挖鉆成孔原理

旋挖樁即旋挖鉆孔灌注樁，采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行成孔施工。旋挖鉆機(jī)施工的安全性和施工效率較高，使用壽命較長(zhǎng)，在黏土層、輕微風(fēng)化的石灰?guī)r層或砂巖地質(zhì)條件下成孔效果良好、適應(yīng)性較強(qiáng)，在城市建筑和道路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域廣泛廣泛。

旋挖鉆機(jī)工作原理如下：動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)的同時(shí)向下移動(dòng)，帶動(dòng)鉆桿底部的桶式鉆頭旋轉(zhuǎn)對(duì)巖土進(jìn)行切削和破碎。破碎后的巖土進(jìn)入桶式鉆頭并裝滿巖土后，提升鉆桿將桶式鉆頭升至地面，將鉆機(jī)桅桿回轉(zhuǎn)后卸掉巖土。重復(fù)上述動(dòng)作進(jìn)行鉆孔、取土卸土反復(fù)循環(huán)施工，直至將樁孔鉆到設(shè)計(jì)深度。

2.2" "旋挖樁成孔方法對(duì)比

旋挖樁成孔方法分為干成孔方法和濕成孔方法。干成孔方法適用于粘結(jié)性良好的巖土地層，施工過(guò)程中無(wú)需泥漿護(hù)壁。濕成孔方法適用于松散易坍塌、地下水豐富的地層，為了穩(wěn)定孔壁、防止其坍塌，在鉆孔的同時(shí)需向孔壁噴灑預(yù)制泥漿進(jìn)行護(hù)壁，以保證孔壁的穩(wěn)定性[1]。

3" "干成孔旋挖樁施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1" "施工準(zhǔn)備

3.1.1" "勘察地質(zhì)

鑒于干成孔旋挖樁適應(yīng)于地下水位以上巖土層，為滿足干成孔旋挖樁施工條件要求，施工單位在施工前應(yīng)進(jìn)行詳盡的地質(zhì)勘察，勘察現(xiàn)場(chǎng)有無(wú)不良地質(zhì)、不利土層，如卵石層、膨脹土層、泥巖等不利地質(zhì)，以防止鉆孔施工中出現(xiàn)塌孔、埋鉆等問(wèn)題。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔勘察，該工程地質(zhì)無(wú)不利地質(zhì)，持力層位于地下水位以上1.0m，可滿足干成孔旋挖樁施工技術(shù)條件要求。

3.1.2" "平整現(xiàn)場(chǎng)

為滿足旋挖鉆機(jī)行走和鉆孔需求，施工單位對(duì)道路施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整平、碾壓處理，確保樁基礎(chǔ)作業(yè)地面堅(jiān)實(shí)平整、無(wú)沉降下陷問(wèn)題，工作坡度應(yīng)≤2%，場(chǎng)地壓實(shí)度應(yīng)≥90%，以確保場(chǎng)地承載力滿足旋挖鉆機(jī)施工需要。

3.1.3" "定位測(cè)量

為確保干成孔旋挖樁定位精準(zhǔn)，施工單位在樁基礎(chǔ)部位測(cè)量放線，確定樁孔中心，并釘十字保護(hù)樁?，F(xiàn)場(chǎng)樁位測(cè)量定位后，測(cè)量人員詳細(xì)記錄并復(fù)核樁位測(cè)量結(jié)果，經(jīng)復(fù)核無(wú)誤后作為鉆孔施工的依據(jù)。

3.2" "埋設(shè)鋼護(hù)筒

3.2.1" "鋼護(hù)筒制作

為確保樁孔垂直，防止開始鉆孔時(shí)因鉆桿晃動(dòng)而引起樁孔擴(kuò)大，施工單位在鉆孔施工前埋設(shè)護(hù)筒。施工單位采用厚度為10mm鋼板卷制的鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒內(nèi)徑比鉆頭直徑大200mm，鋼護(hù)筒直徑偏差≤10mm。

在鋼護(hù)筒頂部開設(shè)2個(gè)溢漿孔，其下端設(shè)置刃腳。單節(jié)鋼護(hù)筒高度為1.2m，埋深3.0m，兩節(jié)鋼護(hù)筒焊接后埋設(shè)。為防止鋼護(hù)筒因焊接強(qiáng)度不足而影響吊裝安全和重復(fù)利用，對(duì)稱焊接4根附加筋，確保鋼護(hù)筒的焊接滿足強(qiáng)度和剛度要求[2]。

3.2.2" "鋼護(hù)筒埋設(shè)

鋼護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，采用擴(kuò)孔器鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，提出鉆頭后將鋼護(hù)筒壓入至預(yù)定深度。根據(jù)巖土勘察文件，該施工場(chǎng)地淺層土為雜填土，土體松散，埋設(shè)深度需≥3.0m，且需高出地面≥0.3m。鋼護(hù)筒下壓埋設(shè)施工時(shí)，施工單位拉十字線以確定鋼護(hù)筒中心點(diǎn)，并與樁位中心點(diǎn)對(duì)齊、調(diào)正，鋼護(hù)筒中心點(diǎn)與樁位中心點(diǎn)偏差≤50mm，鋼護(hù)筒垂直度偏差≤1%。鋼護(hù)筒下壓埋設(shè)時(shí)，施工單位要加強(qiáng)鋼護(hù)筒垂直度監(jiān)測(cè)，若其垂直度偏差過(guò)大可通過(guò)調(diào)整加壓角度回正鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒埋設(shè)完成后，原土回填至基礎(chǔ)標(biāo)高，并將回填土夯實(shí)，防止鉆孔施工中鋼護(hù)筒位移導(dǎo)致干成孔旋挖樁斷樁、斜樁等問(wèn)題。

3.3" "鉆孔施工

3.3.1" "鉆孔方法

鋼護(hù)筒完成埋設(shè)后，在采用跳樁方法進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，為避免旋挖鉆機(jī)行走與鉆孔相互影響，需規(guī)劃出旋挖鉆機(jī)行進(jìn)路線。將鉆頭帶出的渣土堆放在道路外側(cè)的指定堆放位置，堆放位置與孔位距離≥6.0m，要防止堆放渣土過(guò)近擠壓樁孔造成樁孔崩塌。

3.3.2" "鉆機(jī)就位

鉆孔施工前，施工單位現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量復(fù)核樁位，確保樁位偏差≤10mm。經(jīng)復(fù)核無(wú)誤后，拉十字線定位樁位中心點(diǎn)，鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位中心點(diǎn)開始就位。鉆機(jī)就位時(shí)，應(yīng)確保鉆桿豎向垂直、水平向平穩(wěn)，無(wú)傾斜、位移問(wèn)題。經(jīng)檢查無(wú)誤后，先將鉆頭著地，清零顯示器后開始鉆孔施工，確保鉆機(jī)進(jìn)尺能夠準(zhǔn)確顯示鉆孔深度，便于控制成孔質(zhì)量。

3.3.3" "鉆進(jìn)過(guò)程控制

鉆機(jī)鉆進(jìn)施工中，按試樁參數(shù)鉆進(jìn)，嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度和深度，并結(jié)合巖土勘察文件和進(jìn)尺深度調(diào)整鉆孔速度。由硬土層鉆進(jìn)至軟土層時(shí)，適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度，反之則減緩鉆進(jìn)速度。硬塑土層中可快速鉆進(jìn)，以提高鉆孔效率；砂層中應(yīng)慢速鉆進(jìn)，防止縮頸。

為滿足樁徑技術(shù)要求，在成孔前和提出鉆頭時(shí)，檢查鉆頭磨損情況和鉆頭直徑尺寸，發(fā)現(xiàn)鉆頭直徑磨損過(guò)大時(shí)應(yīng)補(bǔ)焊或更換鉆頭。同時(shí)，提鉆頭時(shí)檢查鉆頭與鉆桿連接銷子，清除鉆頭內(nèi)渣土，將帶出的渣土清運(yùn)至渣土堆場(chǎng)。

由于現(xiàn)場(chǎng)地層局部分布砂礫層、卵石層，為保證干成孔旋挖樁孔壁穩(wěn)定，向孔內(nèi)拋填少量黏土球后繼續(xù)鉆進(jìn)，閉合鉆頭底盤進(jìn)渣口的閥板，防止砂礫、卵石自鉆頭底盤進(jìn)渣口掉入孔內(nèi)，影響孔底清渣質(zhì)量。

3.4" "清孔

將樁孔鉆至設(shè)計(jì)深度后，施工單位根據(jù)樁基設(shè)計(jì)要求檢查成孔質(zhì)量，重點(diǎn)檢測(cè)孔徑、孔壁、垂直度、孔深，經(jīng)檢查無(wú)誤后測(cè)量孔底沉渣厚度，孔底沉渣厚度應(yīng)≤50cm。遇孔徑、孔深不符合成孔質(zhì)量要求時(shí)，重新掃孔、清孔2～3次，確保成孔質(zhì)量符合技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。待成孔質(zhì)量檢查和清孔合格后，盡快移走鉆機(jī)，并在樁孔四周設(shè)置高度≥0.8m的護(hù)欄。

3.5" "鋼筋籠制作和安裝

3.5.1" "鋼筋材料檢測(cè)

為保證鋼筋籠制作質(zhì)量，施工單位需加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)鋼筋質(zhì)量檢查驗(yàn)收。鋼筋籠采用的材料應(yīng)具有質(zhì)量合格證，并進(jìn)行抽查、復(fù)檢，合格后方可用于鋼筋籠制作。鋼筋焊接抽檢數(shù)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。使用前對(duì)鋼筋進(jìn)行校直，將鋼筋表面污垢和銹跡清理干凈后備用。

3.5.2" "鋼筋籠制作方法

鋼筋連接采用剝肋直螺紋連接。為保證接頭套絲質(zhì)量，采用剪切機(jī)切割下料鋼筋，剝肋滾壓加工絲頭，絲頭加工完成采用鋼筋保護(hù)帽予以保護(hù)，防止因碰撞、污染影響絲扣。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定主筋位置，在鋼筋籠的主筋上依次標(biāo)記、焊接箍筋。環(huán)形設(shè)置加強(qiáng)筋和螺旋繞筋，并以點(diǎn)焊方式進(jìn)行連接固定。主筋間距偏差≤10mm，箍筋間距偏差≤20mm，鋼筋籠總長(zhǎng)度偏差≤100mm。環(huán)主筋外側(cè)對(duì)稱部位設(shè)置保護(hù)塊，保護(hù)塊豎向布設(shè)間距為1.0～1.5m。

鋼筋籠制作時(shí)，要求同一截面鋼筋接頭數(shù)量不超過(guò)主筋根數(shù)的?，主筋連接應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)格控制主筋接頭間距，相鄰接頭距離≥35倍鋼筋直徑，允許偏差±10mm。鋼筋籠制作允許偏差如表1所示。

完成制作的鋼筋籠堆放在平整的場(chǎng)地，堆放層數(shù)≤2層，做好標(biāo)記。鋼筋籠安裝前根據(jù)鉆機(jī)平面標(biāo)高，保證鋼筋籠安裝標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。鋼筋籠安裝采用50t汽車起重機(jī)，以同時(shí)兩點(diǎn)起吊的方式進(jìn)行鋼筋籠安放作業(yè)。鋼筋籠上端為第1吊點(diǎn)，鋼筋籠1/3～1/2中間為第2吊點(diǎn)。先將鋼筋籠吊起2m，第2吊點(diǎn)停吊，第1吊點(diǎn)繼續(xù)起吊。

鋼筋籠垂直后卸掉第2吊點(diǎn)，將其徐徐放入樁孔，臨時(shí)固定在孔口進(jìn)行鋼筋籠對(duì)接。鋼筋籠對(duì)接采用幫條焊，先將幫條的一半焊在一個(gè)鋼筋籠上，再將幫條的另一半焊在另一個(gè)鋼筋籠上。所有幫條焊接完成后，項(xiàng)樁孔內(nèi)安放整個(gè)鋼筋籠。安放固定后檢查鋼筋籠安裝質(zhì)量，嚴(yán)格控制施工偏差，確保鋼筋籠安裝符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，檢查無(wú)誤后即可連續(xù)灌注混凝土[3]。鋼筋籠安裝允許偏差如表2所示。

3.6" "混凝土灌注

3.6.1" "混凝土配合比

根據(jù)坍落度12～18cm的要求試配混凝土，混凝土強(qiáng)度為C30，水灰比為0.43。骨料選用連續(xù)級(jí)配碎石，以降低漿液與骨料分離的可能性，增加混凝土抗離析穩(wěn)定性。將粉煤灰摻量設(shè)為15%，以此調(diào)節(jié)混凝土流變性能，提高塑性黏度和漿固比，改善混凝土和易性。選用DH3g萘系高效減水劑和DH5引氣劑，降低混凝土需水量，以起到緩凝、保塑作用。根據(jù)試配結(jié)果可知，混凝土拌和后坍落度符合設(shè)計(jì)要求，和易性良好，3d和7d強(qiáng)度均滿足C30混凝土要求。旋挖樁混凝土配合比如表3所示。

3.6.2" "混凝土灌注方法

采用導(dǎo)管法灌注混凝土，導(dǎo)管選用直徑為300mm、壁厚為10mm、單節(jié)長(zhǎng)度為2.0m的卡口連接式導(dǎo)管。導(dǎo)管下放前進(jìn)行試拼并進(jìn)行承壓試驗(yàn)，檢查導(dǎo)管系統(tǒng)通路和密封性。承壓試驗(yàn)需要嚴(yán)格控制水壓，水壓為2倍的孔內(nèi)壓力，導(dǎo)管質(zhì)量檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行混凝土灌注。

導(dǎo)管下放至孔內(nèi)時(shí)，緩慢下放至距孔底25～50cm處，導(dǎo)管位置居中，防止導(dǎo)管晃動(dòng)卡掛鋼筋籠和孔壁。首批混凝土灌注時(shí)，導(dǎo)管埋入混凝土液面1.0m，隨液面提升而逐步調(diào)整導(dǎo)管埋深。待首批混凝土灌注完成后，導(dǎo)管埋深控制在3.0～4.0m。

混凝土灌注至樁頂時(shí)提升漏斗高度，當(dāng)漏斗提升到距離設(shè)計(jì)樁頂高程4.0m時(shí)，將導(dǎo)管提出，由料斗傾倒混凝土[4]。樁頂加灌1.0m高度的混凝土，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后剔除，以保證樁頭的成型質(zhì)量。干成孔旋挖樁灌注施工完成并按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理，養(yǎng)護(hù)期為7d。

3.7" "質(zhì)量檢查驗(yàn)收

待干成孔旋挖樁施工完成后，施工單位采用超聲波檢測(cè)法檢測(cè)成樁質(zhì)量。經(jīng)檢查，確認(rèn)68根樁的樁身均完整，無(wú)斷樁、斜樁、夾渣等問(wèn)題。其中67根為Ⅰ類樁，1根為Ⅱ類樁。表明該工程施工技術(shù)管理效果良好，提高了項(xiàng)目施工效率和施工質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期施工目標(biāo)。

4" "結(jié)束語(yǔ)

干成孔旋挖樁施工技術(shù)的應(yīng)用水平，對(duì)橋梁工程整體施工質(zhì)量具有重要影響。在橋梁樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)混凝土灌注時(shí)的溫度控制措施，不斷優(yōu)化旋挖樁施工技術(shù)，嚴(yán)格把控施工技術(shù)要點(diǎn)，確保橋梁工程質(zhì)量的可靠性。實(shí)踐證明，合理應(yīng)用干成孔旋挖樁施工技術(shù)，有助于提高項(xiàng)目施工效率和施工質(zhì)量，提升道路橋梁工程的成本控制水平，具有重要的實(shí)用價(jià)值和良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳洋.干成孔旋挖樁施工技術(shù)在市政道路橋梁工程中的應(yīng)

用方法[J].居舍，2022（15）：34-37.

[2] 李高舉.干成孔旋挖樁施工技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用[J].四

川建材，2020，46（9）：128-129.

[3] 武強(qiáng)彪.干成孔旋挖樁施工技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用[J].中

國(guó)高新科技，2020（11）：101-102.

[4] 崔瑞田.干成孔旋挖樁施工技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用[J].交

通世界，2020（Z1）：118-119.

[5] 謝繼凡.干成孔旋挖樁施工技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用[J].交

通世界，2019（35）：112-113.