李建學

摘要：作為現(xiàn)代橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主要形式，鉆孔灌注樁主要承受上部結(jié)構(gòu)傳遞的豎向荷載，并將其傳遞至樁體周圍的介質(zhì)（如土體）中，進而通過樁體與巖土產(chǎn)生的剪切力來維持樁頂上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。新時代的發(fā)展背景下，鉆孔灌注樁因其適應(yīng)性強、施工簡便、成本較低、抗震性好等特點在現(xiàn)代公路橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。鑒于此，筆者基于專業(yè)知識的學習與實踐經(jīng)驗的總結(jié)，就鉆孔灌注樁施工技術(shù)在高速公路橋梁建設(shè)中的具體應(yīng)用進行簡要分析，具有一定的參考性，盼為讀者學習引用。

關(guān)鍵詞：高速公路；橋梁工程；鉆孔灌注樁；施工技術(shù)

1、鉆孔灌注樁特點分析

1.1適用性廣

鉆孔灌注樁施工沒有特定的地質(zhì)條件與地理要求，即可在陸地使用，也可在水域使用，其成樁工藝適用于泥土、砂石以及各種基巖；施工過程受季節(jié)氣候影響較小，施工現(xiàn)場即可在曠野、山區(qū)、也可在城市與郊區(qū)；成樁直徑可小到0.3～0.6m，可大至2～4m甚至更大。

1.2承載力強

鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計可根據(jù)需要樁徑、樁長與最適合的承載層任意選擇，以此確保樁體承載滿足實際需求。當有特殊需求時，可通過變截面（如擴大底樁）的形式提高單樁承載力。實踐證明；鉆孔灌注樁可為橋梁上層結(jié)構(gòu)提供的承載力達到5000～7000KN，且在某些特殊橋梁工程中可通過增大樁體截面積或加長樁身長度的方式使其承載了達到10000KN。

1.3抗震性好

鉆孔灌注樁深入地層一定深度，即可基巖淺埋，也可嵌入基巖，具有強大而堅實、與地基結(jié)合良好的特性，促使地基為橋梁整體提供一個極大的水平承載了，進而表現(xiàn)出良好的抗震性能。

2、鉆孔灌注施工技術(shù)

2.1工藝流程

鉆孔灌注樁施工過程主要可分為成孔、清孔、混凝土灌注三大階段，具體流程細分為：

場地準備→放線定位→護筒埋設(shè)→鉆機就位→泥漿配制→鉆頭鉆進→泥漿循環(huán)→成孔→一次清孔→鉆機移位→鋼筋籠吊裝→導(dǎo)管安裝→二次清孔→混凝土灌注→導(dǎo)管拆除→成樁檢測→樁頭破除。

2.2技術(shù)要點

隨著技術(shù)的發(fā)展，鉆孔灌注樁成孔技術(shù)（工藝）呈現(xiàn)出多樣化形式，我國目前常用的有正、反循環(huán)、沖抓錐、潛水鉆、螺旋鉆、沖擊鉆與振動沉管等方法?；诂F(xiàn)實情況的考慮，本文主要以反循環(huán)成孔工藝為研究對象。

所謂反循環(huán)鉆進，是指沖洗液通過孔壁與鉆桿間的環(huán)狀空間流入鉆進孔底冷卻鉆頭并經(jīng)鉆桿內(nèi)腔將鉆渣攜帶至地面的施工方法，該工藝主要適用于粘土、填土、砂礫、粉土與淤泥等地質(zhì)條件。反循環(huán)鉆進過程中，由于鉆桿內(nèi)腔橫截面積大大小于其與孔壁間的環(huán)狀斷面積，因此沖洗液上返速度可達2～3m/s，為正循環(huán)的40倍以上，增大了排渣能力，從而提升了鉆孔速率，并從使用效果來看，反循環(huán)鉆進優(yōu)于正循環(huán)鉆進。需要注意的是，對于無地下水地層與自重濕陷性黃土層而言，反循環(huán)鉆進成孔則不適用。

2.2.1泥漿配制

利用泥漿的目的在于鉆進過程中一邊循環(huán)一邊對孔壁形成一層泥漿膜，保證孔壁任何部分的靜水壓力>0.02MPa。實踐表明，當?shù)叵滤頗≥2.0m時，鉆孔護壁可用清水裸孔鉆進，但在鉆進護筒底口存在松散層滲漏系數(shù)較大時，為確保孔內(nèi)水頭高度，則應(yīng)考慮泥漿鉆進；當?shù)叵滤頗≤1.0m時，為確保鉆進順利進行，必須綜合考慮護壁方法，在粉土層與粘土中鉆進時，可取泥漿比重為1.02～1.04，在易塌孔土層（如砂層）中鉆進時，泥漿比重則需加大至1.05～1.08。泥漿其他指標為：含砂率≤6%；膠體率≥90%；黏度測定17～20min；失水量<20ml/30min。

2.2.2鉆進施工

開始鉆進時，啟動泥漿泵，輕按鉆頭逐漸加快轉(zhuǎn)速，鉆進過程中嚴格控制鉆頭轉(zhuǎn)速與鉆挖速度（具體可參考下表1），保持鉆機穩(wěn)定運行，以防刮拖鉆孔，并仔細觀察排水情況，保持孔內(nèi)水位高出自然地下水位至少2.0m。鉆進過程中對鉆進土質(zhì)需進行現(xiàn)場取樣，當土質(zhì)泥砂量較大時，說明為透水性較大的淤泥夾砂層，此時需要加入適量粘性土（或膨潤土）提升泥漿稠度做好護壁工作；當為較好粘土層時，可適量灌入清水，利用孔內(nèi)自造泥漿達到護壁效果，但均需控制泥漿比重在1.02～1.08范圍內(nèi)。

2.2.3清孔

清孔的目的是抽、換原鉆孔內(nèi)泥漿，降低泥漿的相對密度、粘度、含砂率等指標，清除鉆渣，盡量減少孔底沉渣厚度，防止樁底存留過厚沉淀而降低樁的承載力，常用的清孔方法有抽獎法、換漿法、掏渣法、噴射法與砂漿置換鉆渣法。清孔一般分兩步實施，即成孔后進行第一次清孔，鋼筋籠與導(dǎo)管安裝完成后進行第二次清孔，嚴禁采用超鉆方式代替清孔。具體質(zhì)量要求為：

（1）清孔后，孔底沉渣對于端承樁應(yīng)≤50mm，對于摩擦樁應(yīng)≤300mm，對于摩擦端承、端承摩擦樁應(yīng)≤l00mm；

（2）清孔后，灌注混凝土前泥漿性能指標應(yīng)達到：孔底500mm以內(nèi)的泥漿比重<1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s。

2.2.4混凝土灌注

（1）混凝土性能參數(shù)。①原材料：粗骨料宜選用卵石，石子含泥量小于2%，以提高混凝土的流動性，防止堵管；②一般混凝土初凝時間僅3～5小時，只能滿足淺孔小樁徑灌注要求，而深樁灌注時間約為5～7小時，因此應(yīng)加緩凝劑，使混凝土初凝時間大于8小時；③攪拌方法和攪拌時間：為使混凝土具有良好的保水性和流動性，應(yīng)按合理的配合比將水泥、石子、砂子倒入料斗后，先開動攪拌機并加入30%的水，然后與拌合料一起均勻加入60%的水，最后再加入10%的水（如砂、石含水率較大時，可適當控制此部分水量），最后加水到出料時間控制在60～90秒內(nèi)；④坍落度選擇：坍落度應(yīng)控制在180±20mm之間，混凝土灌注距樁頂約5m處時，坍落度控制在160～170mm，以確保樁頂浮漿不過高。氣溫高，成孔深，導(dǎo)管直徑在250mm之內(nèi)，取高值，反之取低值。

（2）混凝土灌注技術(shù)。①首批混凝土灌注：由于導(dǎo)管的管口埋在首批混凝土的深度要大于1m，導(dǎo)管的孔口離孔底的距離30～50cm，因此首批混凝土儲量必須大于樁底部混凝土一次埋深1.5m所需的體積，宜取1.3的超灌量系數(shù)。開始灌注前，必須把隔水栓先放入導(dǎo)管用鐵絲吊在水面上，然后在其上灌注水泥砂漿和混凝土（加少量砂漿，避免粗骨料卡管），只有當料斗和導(dǎo)管中首批混凝土的儲量滿足上述要求，才能剪斷鐵絲，使首批混凝土一次落入孔底，將導(dǎo)管的孔口淹沒，形成隔水層。隔水栓被導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓出導(dǎo)管，以保證混凝土在無水的導(dǎo)管中呈現(xiàn)原狀送到孔底。以后混凝土不斷地通過導(dǎo)管的出口，進入首批混凝土的下面，把首批混凝土及其上面的泥漿頂托上升，逐漸把樁孔用混凝土填滿；②后續(xù)混凝土灌注：連續(xù)灌注時如若出現(xiàn)間歇現(xiàn)象，則應(yīng)拉動導(dǎo)管并檢查孔門返漿情況，待返漿停止后繼續(xù)灌注。進入后期灌注過程時，由于孔內(nèi)壓力逐漸減小，致使混凝土密度出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，因此可采用落差調(diào)整的方式提升混凝土密實度與均勻性。另外，混凝土灌注過程中導(dǎo)管埋深（埋入混凝土深度）應(yīng)以2～6m為宜，且最小不得小于1m；導(dǎo)管應(yīng)勤提勤拆，控制提管速度在3m/min左右；混凝土灌注高度應(yīng)比設(shè)計樁頂高出至少50cm，以此確保樁頭破除后樁頂混凝土密實無雜質(zhì)；③混凝土灌注速度：水下混凝土灌注應(yīng)連續(xù)快速，以防塌孔或泥漿沉淀過厚，為保證頂層混凝土流動性，便于導(dǎo)管提升，混凝土灌注高度應(yīng)>10m/h，對于樁徑<2.5m的灌注樁而言，其適當灌注時間為：L<20m時為1.5～2h，L在20～40m時為2～3h，L在40～60m時為3～4h，L在60～70m時為4～5h，L在70～80m時為5～6h，L在80～100m時為7～8h，其中L樁長。

3、結(jié)語（質(zhì)量控制標準）

（1）孔徑：不小于設(shè)計樁徑；

（2）孔位允許偏差：群樁≤10cm，單排樁≤5cm（斜樁以水平面偏差值計算）；

（3）傾斜度：直樁<1/100（挖孔<0.5/100），斜樁<設(shè)計斜度的±2.5%；

（4）孔深：摩擦樁不小于設(shè)計規(guī)定，柱樁（支撐于巖面及嵌入巖層的樁）比設(shè)計深度超深不小于50mm；

（5）孔內(nèi)沉淀厚度：摩擦樁不大于設(shè)計規(guī)定或100～200mm，柱樁不大于設(shè)計規(guī)定。

參考文獻

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