潘鳳春

云南云嶺高速公路養(yǎng)護(hù)綠化工程有限公司，云南昆明 650032

超長(zhǎng)鉆孔灌注樁施工技術(shù)

潘鳳春

云南云嶺高速公路養(yǎng)護(hù)綠化工程有限公司，云南昆明 650032

結(jié)合濱衡高速跨京滬鐵路轉(zhuǎn)體施工T型剛構(gòu)橋75m超長(zhǎng)鉆孔灌注樁施工項(xiàng)目，介紹了超長(zhǎng)鉆孔灌注樁施工的工藝流程和技術(shù)要點(diǎn)，并總結(jié)了施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

超長(zhǎng)樁；鉆孔灌注樁；施工工藝；質(zhì)量控制

引 言

鉆孔灌注樁具有無噪聲、無震動(dòng)、施工安全性好、承載能力強(qiáng)、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，在土木工程尤其是橋梁工程樁基中得到了廣泛應(yīng)用。但是鉆孔灌注樁成孔、成樁過程隱蔽性強(qiáng)，無法直觀地對(duì)質(zhì)量進(jìn)行控制，人為因素影響較大，尤其是超長(zhǎng)灌注樁，施工難度大，稍有疏忽，在施工中極易發(fā)生質(zhì)量通病，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度與質(zhì)量。本文結(jié)合濱衡高速跨京滬鐵路轉(zhuǎn)體施工T型剛構(gòu)橋項(xiàng)目，介紹75m超長(zhǎng)鉆孔灌注樁的施工技術(shù)。

1 工程概況

濱衡高速公路上跨京滬鐵路立交橋采用2乘以50m的T型剛構(gòu)橋，主梁采用水平轉(zhuǎn)體法施工。2乘以50m T構(gòu)橋上部結(jié)構(gòu)采用變高度預(yù)應(yīng)力混凝土單箱雙室箱梁，箱梁頂寬13m，設(shè)置2%的單向橫坡；下部結(jié)構(gòu)采用薄壁空心墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，主墩承臺(tái)下共設(shè)16根φ1.3m的鉆孔灌注樁，樁中心間距均為3.3m，樁長(zhǎng)為75m，樁基采用水下C30混凝土。

工程位于魯西北黃泛平原較穩(wěn)定工程地質(zhì)區(qū)，第四系沖積物以亞砂土、亞黏土夾粉細(xì)砂為主，一般地基允許承載力在90～200KPa。本區(qū)淺層地下水類型主要為第四系孔隙潛水，地下水位埋深一般在2.00～18.00米。主墩地基土分層描述如表1所示。

表1 地層情況表

2 主要施工技術(shù)要點(diǎn)

本項(xiàng)目灌注樁 ，屬于超長(zhǎng)樁，樁體設(shè)計(jì)為摩擦樁，樁成孔垂直度要求孔斜不大于1/200，樁底沉渣厚度不大于15cm。因此，超深穩(wěn)定成孔、樁孔垂直度與樁身完整性的保證，是本項(xiàng)目的主要技術(shù)難點(diǎn)。針對(duì)這三大技術(shù)難點(diǎn)，采取了針對(duì)性的技術(shù)措施。

2.1 施工工藝流程

本項(xiàng)目采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔，施工工藝流程如圖1所示。

2.2 準(zhǔn)備工作

（1）鉆機(jī)的選擇。鉆機(jī)的選擇是保證超深穩(wěn)定成孔問題的關(guān)鍵，根據(jù)鉆孔樁的設(shè)計(jì)要求和工期要求，本工程選用2臺(tái)GW-18型鉆機(jī)，采用3PNL泥漿正循環(huán)排渣鉆進(jìn)，鉆頭采用導(dǎo)正性能良好的四翼螺旋梳齒式鉆頭。該鉆機(jī)扭矩大，鉆塔采用龍門架式，穩(wěn)定性能好，成孔質(zhì)量高。

（2）護(hù)筒埋設(shè)。護(hù)筒采用厚10mm的鋼板加工成整體式全鋼筒，采用挖埋法設(shè)置，護(hù)筒周圍用黏土分層夯實(shí)。護(hù)筒內(nèi)徑較樁徑大200～300mm，護(hù)筒頂面高出施工水位或地下水位2m，并高出施工地面0.5m以上。護(hù)筒埋設(shè)后用全站儀復(fù)測(cè)，確保護(hù)筒中心線與樁中心線重合，傾斜應(yīng)小于1%，平面誤差小于5cm。用水準(zhǔn)儀測(cè)定護(hù)筒標(biāo)高，作為控制鉆孔深度的依據(jù)。

（3）泥漿制備。泥漿在鉆孔灌注樁施工中的主要作用是防止坍孔、護(hù)壁和挾帶鉆渣等，因此，泥漿是影響鉆進(jìn)速度和成孔質(zhì)量的重要因素。由于工程地質(zhì)以黏性土為主，施工用漿采用黏土造漿，粘粒含量不少于40%，為防止鉆孔漏漿，在制漿中適當(dāng)摻加部分膨潤(rùn)土，摻入量為制配泥漿用土量的2%。鉆進(jìn)時(shí)，主要控制下列三項(xiàng)指標(biāo)：泥漿比重為1.25，黏度控制在18～20s，含砂率小于6%。

2.3 成孔

由于該橋設(shè)計(jì)對(duì)成孔質(zhì)量要求嚴(yán)格。在正式施工前進(jìn)行了工藝樁試驗(yàn)，通過試驗(yàn)對(duì)樁基施工方案、施工工藝、施工機(jī)具設(shè)備及各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證和完善。

（1）開鉆。鉆頭回轉(zhuǎn)中心對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心后，先啟動(dòng)泥漿泵2～3min，等循環(huán)泥漿輸進(jìn)護(hù)筒中一定數(shù)量，然后再開動(dòng)鉆機(jī)，慢慢將鉆頭放置于護(hù)筒底。開始時(shí)應(yīng)低壓、慢速鉆進(jìn)，以穩(wěn)固護(hù)筒下腳，等鉆至刃腳下1m后，再以正常速度鉆進(jìn)。

（2）鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過程中，密切注意泥漿指標(biāo)和鉆進(jìn)速度。在黏土地層鉆進(jìn)時(shí)，采用稀泥漿、中等轉(zhuǎn)速、大泵量的鉆進(jìn)方法，以防止出現(xiàn)鉆頭包泥、憋泵現(xiàn)象。在砂層中鉆進(jìn)時(shí)，采用稠泥漿、低壓、慢轉(zhuǎn)速、大泵量的鉆進(jìn)方法，并控制鉆具升降速度和回轉(zhuǎn)速度，以減輕鉆頭上下運(yùn)動(dòng)時(shí)漿液對(duì)孔壁的沖刷。

（3）清孔。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，對(duì)孔深和孔徑進(jìn)行檢查，符合要求進(jìn)行清孔。清孔采用換漿法，在終孔時(shí)停止鉆具回轉(zhuǎn)，將鉆頭提離孔底100～200mm，維持泥漿的循環(huán)，并向孔內(nèi)注入含砂率小于4%的新泥漿，令鉆頭空轉(zhuǎn)10～30min，直到達(dá)到清孔要求為止。

圖1 施工工藝流程圖

（4）孔深孔徑檢測(cè)。成孔后，采用JJX-3B高精度測(cè)斜儀、JJC-1A型灌注樁孔徑檢測(cè)系統(tǒng)和JNC-1型沉渣測(cè)定儀對(duì)其垂直度、孔徑、孔深及孔底沉渣厚度等指標(biāo)依據(jù)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行檢查、驗(yàn)收。

2.4 成樁

2.4.1 鋼筋籠制作與安裝

（1）鋼筋籠分節(jié)制作，每節(jié)長(zhǎng)18m左右，鋼筋用擠壓套管連接，每端擠壓5道，骨架鋼筋外側(cè)設(shè)置控制保護(hù)層厚的混凝土墊塊，其豎向間距2m，橫向圓周不少于4處。

（2）每根樁設(shè)置三根超聲檢測(cè)管伸到孔底，聲測(cè)管采用60mm的無縫鋼管制成，在制作鋼筋籠時(shí)做好聲測(cè)管的定位。

（3）鋼筋籠采用兩點(diǎn)起吊，第一吊點(diǎn)設(shè)在骨架底部，第二吊點(diǎn)設(shè)在骨架長(zhǎng)度的1/2～1/3 間。為了減少吊放鋼筋籠的時(shí)間，連接時(shí)以聲測(cè)管為先，先行試對(duì)，若有偏差及時(shí)調(diào)整后焊接聲測(cè)管，然后冷接鋼筋。

（4）鋼筋籠吊放時(shí)應(yīng)對(duì)中、平穩(wěn)、緩放，不得刮碰孔壁以免造成坍塌。

2.4.2 水下混凝土灌注。

（1）導(dǎo)管下放。水下混凝土采用鋼導(dǎo)管灌注，管徑為30cm，內(nèi)壁平滑順直，各節(jié)具有帶墊圈的連接絲扣，保證導(dǎo)管具有良好的密封性能。導(dǎo)管使用前必須做水密承壓試驗(yàn)和接頭抗拉試驗(yàn)，其水密試驗(yàn)的水壓不小于孔內(nèi)1.5倍水深的壓力，也不小于管壁和焊縫能承受灌注混凝土?xí)r最大內(nèi)壓力的1.3倍。導(dǎo)管應(yīng)保持順直，避免傾斜或碰撞鋼籠，下放至離樁底30～40cm。

（2）二次清孔。灌注水下混凝土之前用測(cè)深錘檢測(cè)孔底沉渣厚度，若超過規(guī)定應(yīng)二次清孔。清孔時(shí)利用導(dǎo)管向孔內(nèi)壓入相對(duì)密度1.15左右的泥漿，置換孔底沉渣。

（3）灌注水下混凝土。灌注時(shí)混凝土坍落度控制在180～220mm，灌注時(shí)間不得長(zhǎng)于首批混凝土初凝時(shí)間，否則應(yīng)摻加緩凝劑；混凝土要連續(xù)灌注，灌注過程中要經(jīng)常探測(cè)混凝土面上升高度，適當(dāng)拆卸導(dǎo)管，導(dǎo)管埋置深度以2～6m為宜，不得小于2m，一次提管、拆管不得超過6m，嚴(yán)禁將導(dǎo)管拔出混凝土面，產(chǎn)生斷樁；當(dāng)孔內(nèi)混凝土面升到鋼筋骨架下端時(shí)，應(yīng)放慢灌注速度，防止鋼筋籠上??；為保證樁頂混凝土質(zhì)量，應(yīng)在樁頂設(shè)計(jì)高程以上加灌0.5～1.0m；由于灌注時(shí)間較長(zhǎng)，灌注至最后6～7m時(shí)，混凝土頂部泥漿沉淀及泥皮過厚，形成大的硬殼層，為確保樁頂混凝土均勻上升，采取邊灌注混凝土，邊人工配合高壓泥漿沖洗出漿口泥皮。

3 結(jié)語

本項(xiàng)目成樁質(zhì)量采用聲波透射法進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果全部成樁均為I類樁，達(dá)到了設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，表明采用的施工技術(shù)是合理有效的。超長(zhǎng)鉆孔灌注樁長(zhǎng)徑比大，既要保證成孔安全，又要保證樁孔垂直度，還要保證成樁質(zhì)量，比一般深度的鉆孔灌注樁施工技術(shù)要求更高，其施工技術(shù)的關(guān)鍵主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，因地制宜，合理選擇機(jī)具型號(hào)及配套設(shè)備；

（2）應(yīng)特別注重施工細(xì)節(jié)，如泥漿的制備、鉆孔速度控制、鋼筋籠的制作與安裝、水下混凝土的灌注等；

（3）施工過程中應(yīng)加強(qiáng)成孔質(zhì)量檢測(cè)，尤其是垂直度的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決并糾正。

[1] 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). JTJ041-2000.公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范[S]. 北京:人民交通出版社.2000. 38-47

[2] 師郡，李忠梅，李瓏. 超長(zhǎng)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制[J].路基工程.2006(6):108-110

[3] 凌治平. 基礎(chǔ)工程[M]. 北京:人民交通出版社.2003. 60-67

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.034

潘鳳春（1977-），女，工程師，主要從事道路與橋梁施工技術(shù)管理工作。