汪 琛，張傳慶，俞華凌

（上海市政建設(shè)有限公司，上海市 201112）

恒南路橋鉆孔灌注樁施工技術(shù)概述

汪 琛，張傳慶，俞華凌

（上海市政建設(shè)有限公司，上海市 201112）

以大蘆線航道整治二期工程--恒南路橋主墩鉆孔灌注樁施工為例，簡要闡述了鉆孔灌注樁的施工技術(shù)，總結(jié)了鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵技術(shù)措施。工程實踐表明：該工程鉆孔灌注樁施工質(zhì)量均滿足相關(guān)要求。希望能夠為類似情形的鉆孔灌注樁施工提供一定的參考和借鑒。

鉆孔灌注樁；施工技術(shù)；關(guān)鍵技術(shù)措施

1 工程概況

大蘆線航道整治二期工程——恒南路橋為新建跨航道橋梁工程，主橋上部采用三跨變截面現(xiàn)澆連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，跨徑為65 m+107 m+65 m；主橋一跨過河，主墩承臺侵入河道藍線并埋入規(guī)劃河床地面以下，主墩部分位于現(xiàn)狀河道水域內(nèi)。主橋分兩幅設(shè)置，每個主墩基礎(chǔ)由9根Φ1 500 mm鉆孔灌注樁組成，全橋共計36根,樁長68 m，設(shè)計樁底標高-70.85 m，樁身采用C30水下混凝土。主墩鉆孔灌注樁需進行樁端后壓漿。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)勘探資料及設(shè)計圖紙：工程場地地形較為平坦，地貌單元單一；地面標高一般在+3.2～+4.5 m之間，工程場地地基土類型為軟弱場地土，場地類別為Ⅳ類，位于抗震設(shè)防烈度7度區(qū)。主橋主墩樁基持力層位于⑨2層灰色中細砂；施工范圍的土層地質(zhì)情況見表1。

3 鉆孔灌注樁施工技術(shù)

3.1 鉆孔灌注樁施工流程

根據(jù)樁基試成孔工作結(jié)合類似工程施工經(jīng)驗，最終確定了鉆孔灌注樁施工工藝流程，見圖1。

圖1 鉆孔灌注樁施工工藝流程

3.2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點

本工程選用2臺GPS-20型鉆機分別在航道南北兩岸同時進行主墩鉆孔灌注樁施工，采用正循環(huán)成孔。

（1）施工準備

鉆孔樁施工前，做好進場設(shè)備的檢查、驗收與保養(yǎng)工作。打設(shè)鋼板樁施工圍堰，鋼板樁采用德國拉森Larssen-Ⅳ型，單根長度15 m。進行樁位測量放樣，埋設(shè)短鋼筋定位樁中心。設(shè)置泥漿循環(huán)池、泥漿沉淀池和泥漿廢儲池處理泥漿，泥漿廢儲池采用專用移動箱,泥漿循環(huán)直接采用泥漿泵系統(tǒng)從主溝中進行循環(huán)置換施工，循環(huán)置換泥漿管一律采用新管，保證不漏漿，保持施工場地干凈整潔。聯(lián)系好泥漿排污地點和運輸力量，確保廢漿及時外運。

表1 土層分布情況一覽表

主墩鉆孔樁正式施工前，還需做好試樁工作。本工程主墩試樁數(shù)量為2根，在南、北岸主墩邊樁外側(cè)5.5 m處（與工程樁的凈距大于5 m），一根做樁端后壓漿試驗，另一根不做。試驗主要內(nèi)容可分為三個部分：a.成孔工藝試驗，驗證地質(zhì)情況，確定泥漿配比；b.成樁工藝試驗，確定水下C30混凝土配比，獲取鉆孔樁成孔，清孔、下鋼筋籠、灌注混凝土等施工工藝參數(shù)；c.樁端后壓漿試驗，為主墩樁端后壓漿施工積累經(jīng)驗，驗證壓漿參數(shù)的合理性。試樁時應(yīng)注意，試樁樁長、鋼筋布置、施工技術(shù)等方面的要求按工程樁同等對待，嚴格要求。

（2）護筒埋設(shè)

護筒直徑為樁徑+0.3 m，護筒長度1.6 m。根據(jù)鋼筋樁標志，人工開挖成孔埋設(shè)護筒，安裝時保證護筒中心樁與樁位吻合，護筒的頂面高出施工地面30 cm以上。護筒與坑壁之間用粘性土填實，確保護筒位置的準確及穩(wěn)定，過程中注意校正護筒中心偏差，并用水平尺校核護筒的垂直度。

（3）鉆機安裝就位

鉆機安裝必須水平、周正、穩(wěn)固，保證樁架天車、轉(zhuǎn)盤中心、護筒中心在同一鉛垂線上，做到“三點一線”。用水平尺校正鉆機平臺水平度和轉(zhuǎn)盤的水平度，保證轉(zhuǎn)盤中心與護筒的偏差不大于2 cm。鉆機平臺底座必須座落在較堅實的地面上，否則用地板墊平，防止傾斜。

（4）鉆進成孔

采用正循環(huán)鉆進成孔，成孔開始前做好充分的準備工作。鉆機定位后，用鋼絲繩將護筒上口掛帶在鉆架底盤上。成孔過程中鉆機塔架頭部滑輪組、回轉(zhuǎn)器與鉆頭應(yīng)始終保持地同一鉛垂線上，保證鉆頭吊緊的狀態(tài)下鉆進，防止擴孔和縮徑，確保成孔的垂直度。

（5）清孔

清孔分二次進行，第一次清孔在成孔完畢后立即進行；第二次清孔在下放鋼筋籠和導(dǎo)管安裝完畢后進行。清孔后的泥漿比重應(yīng)為1.03～1.10，泥漿含砂率不大于2%。清孔結(jié)束后，會同相關(guān)質(zhì)檢人員對孔深、孔徑、孔底沉渣厚度等項目進行檢測。

（6）鋼筋籠的制作及安裝（見圖2、圖3）

在鉆機鉆孔前，進行鋼筋籠的制作，鋼筋籠經(jīng)檢驗合格后，方能吊入孔內(nèi)安裝。主筋連接采用機械連接，接頭應(yīng)符合Ⅰ級要求，安裝時用管鉗扳手擰緊，使鋼筋絲頭在套筒中央位置相互頂緊，外露螺紋不宜超過2p。吊筋長度要經(jīng)過技術(shù)負責人復(fù)驗，吊筋應(yīng)牢固、穩(wěn)定，以防澆注混凝土時鋼筋籠位移上浮。

圖2 鋼筋籠的制作

圖3 鋼筋籠的安裝

（7）聲測管安裝

聲測管采用內(nèi)徑Φ50 mm無縫鋼管，聲測管每節(jié)長度與鋼筋籠長度基本一致，節(jié)間用螺紋套管聯(lián)接，確保接頭密封。管底部用鋼板密封不漏水，聲測管上端高出護筒口不小于30 cm，在管內(nèi)注滿清水，管頂用軟木塞封閉，聲測管用鐵線幫扎在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，確保牢固、定位準確、順直而且平行。

（8）水下混凝土澆注

（9）樁端后壓漿

主墩Φ1 500 mm鉆孔灌注樁利用聲測管作為注漿管進行樁端后壓漿，每根樁設(shè)置3根，聲測管插入孔底0.5 m，管底1 m制作成花管作為注漿段使用，花孔成長方形，間距5 cm，螺旋形布設(shè)，壓漿管底部用橡膠包裹嚴密。

壓漿液使用的水泥強度等級不小于42.5級，漿液水灰比0.55～0.65。成樁12 h后對壓漿管進行清水開塞，打開漿液流通管道。樁身達到設(shè)計強度75%且養(yǎng)護不少于7 d，才可進行樁端壓漿施工。壓漿時全部壓漿管同步均勻壓入水泥漿，過程中隨時觀測樁頂位移，在壓漿10 m范圍內(nèi)不得有其他樁基作業(yè)；壓漿采用間歇灌漿，間歇的時間根據(jù)灌漿情況而定，一般為30 min，如間歇灌漿效果不佳，在漿液中摻加丙凝等速凝材料，加速漿液的凝固，并適當延長間歇時間。壓漿采用壓力與壓漿量雙控，以壓漿量為主、壓力為輔。若壓力達到控制壓力（1.5～2.0 MPa）并持荷5 min后達到設(shè)計壓漿量的80%及其以上，出現(xiàn)冒漿即可結(jié)束壓漿[1]。

4 施工的關(guān)鍵技術(shù)措施

施工前應(yīng)充分做好各項技術(shù)準備工作，尤其應(yīng)詳細分析樁基施工區(qū)域地質(zhì)情況和樁身所涉及的各土層特性，為樁基施工提供最基礎(chǔ)最重要的施工依據(jù)。樁身所穿越的⑦1-2～⑨1層為砂質(zhì)土層，砂層厚度約為35 m，占總成孔深度的約45%。成孔施工時對施工機械、成孔工藝、現(xiàn)場措施等方面均有一定要求，因此在正式施工前，需做好確定鉆機機型、成孔工藝并進行試成孔驗證，制定鉆孔成樁過程中可能出現(xiàn)的問題的處治措施等方面的工作。

4.1 合理選用施工機型

根據(jù)施工經(jīng)驗，施工前選擇 GPS-15型和GPS-20型鉆機分別進行試成孔，經(jīng)驗證：GPS-15型鉆機在施工中效率較低、故障率明顯較高，不能滿足施工要求，最終本工程樁基施工選用滿足施工要求的GPS-20型鉆機（見圖4）。此外施工過程中發(fā)現(xiàn)：同型號機械采用不同的構(gòu)配件對成孔時間有一定影響，如鉆頭結(jié)構(gòu)、鉆桿連接形式不同等。以本工程為例，由于鉆機部分構(gòu)配件不同而產(chǎn)生的施工時間差異是較為明顯的，南岸每個成孔時間為2～3 d，北岸2.5～4 d。

4.2 選擇適當?shù)某煽状胧?/p>

在試成孔及工程樁成孔過程中發(fā)現(xiàn)，在75 m深的成孔過程中，進入砂層前鉆進速度較快，進入砂層后鉆進速度明顯降低，根據(jù)后期統(tǒng)計，在砂層鉆進的耗時約占總成孔時間70%～80%。樁基施工過程中為提高鉆進速度，在鉆進前對鉆頭進行了加固（焊接高強度鎢鋼刀片），適當調(diào)整泥漿比重及粘度等措施，在一定程度上提高了鉆進效率和成孔質(zhì)量。

圖4 GPS20型鉆機相關(guān)參數(shù)及實物照片

4.3 樁端后壓漿技術(shù)

選取我院2017年1月～2018年5月收治的58例被確診為冠心病心絞痛的患者作為本次研究案例。按照隨機數(shù)字法的原則將所有患者劃分為實驗組與常規(guī)組，各29例。常規(guī)組患者總共29例，其中男16例，平均年齡（49.5±3.1）歲；實驗組患者總共29例，其中男17例，平均年齡（48.5±3.5）歲。兩組患者的一般資料無明顯差異，差異無統(tǒng)計學方法（P＞0.05）。

由于孔底沉渣不能完成被清除，灌注混凝土時，在樁端處產(chǎn)生“虛尖”，降低了灌注樁的樁端承載力；成孔過程中使用泥漿護壁形成的泥皮以及土體受泥漿浸泡使得樁周土體松動，從而降低了樁側(cè)摩阻力，導(dǎo)致摩擦樁的單樁承載力下降。

通過樁端后壓漿，水泥漿液與樁底沉渣相結(jié)合，形成水泥土，消除了樁底沉渣的影響；由于高壓作用，樁底土體得到密實，而且漿液可滲透到樁底土體內(nèi)或發(fā)生劈裂，提高了樁底土體強度，并在樁底處形成一個擴大頭，增加了樁底承壓面積，從而提高了灌注樁的樁端承載力；由于在樁底高壓注漿，能使樁向上微微抬起，形成向上的反向預(yù)應(yīng)力，此反向預(yù)應(yīng)力可抵消樁承受的部分豎向荷載，使得在沉降量相同的情況下，單樁樁端摩阻力大于普通樁，提高了單樁承載力[2]。樁端后壓漿施工技術(shù)見前文“3.2節(jié)（9）樁端后壓漿”部分。

5 結(jié) 語

基于本工程主墩樁基施工驗收及相關(guān)檢測情況:本工程一次成孔成功率100%，主墩鉆孔灌注樁施工質(zhì)量均滿足要求；經(jīng)超聲波檢測：Ⅰ類樁34根，Ⅱ類樁2根，Ⅰ類樁占比94.4%，單樁豎向承載力均滿足設(shè)計要求。根據(jù)本工程鉆孔灌注樁施工實踐，對樁基施工進行了經(jīng)驗總結(jié)，主要有以下三點：

（1）對于本工程所在區(qū)域地質(zhì)或類似地質(zhì)，采用正循環(huán)成孔方法在選用合適的鉆機并配合適當?shù)氖┕ご胧?，能夠順利完成孔徑較大樁長較長灌注樁的施工。

（2）鉆孔灌注樁的試成孔工作做為驗證施工工藝的重要手段，其效果是直接準確的，尤其對于復(fù)雜或陌生地質(zhì)，其作用尤為重要；施工時應(yīng)高度重視試成孔工作，應(yīng)務(wù)實的進行試成孔工作，充分發(fā)揮其驗證作用。

（3）鉆孔灌注樁樁端后壓漿技術(shù)能有效地增強灌注樁的質(zhì)量穩(wěn)定性和提高其樁端承載力，可以通過減少布樁數(shù)量，縮小樁長或樁徑來達到節(jié)約投資的目的。根據(jù)本工程實踐及檢測結(jié)果表明：在不增加樁長和樁徑的條件下，樁端后壓漿不僅在技術(shù)上是可靠的，而且在提高單樁承載力、減少沉降量、降低樁基工程造價等方面都能起到較大的作用。

[1]JTG/T F50—2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]張陽明，管典志.鉆孔灌注樁后壓漿作用機理分析[J].哈爾濱工業(yè)大學學報,2003(7):890-892.

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U443.15+4

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1009-7716（2017）03-0170-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.046

2016-12-12

汪?。?984－），男，安徽合肥人，工程師，從事工程施工與管理工作。