石曉雷

摘 要：鉆孔灌注樁是樁基礎(chǔ)的一種，在公路橋梁工程中有著非常廣泛的應(yīng)用，其能夠解決基礎(chǔ)承載力不足的問題。但是近年來鉆孔灌注樁在施工時會出現(xiàn)卡鉆、孔壁塌陷、樁身傾斜、包砂夾泥等一系列質(zhì)量問題，但目前對于施工工序過程中具體的控制措施研究仍然較少。為預(yù)防這些問題的發(fā)生，作者認(rèn)為需要在施工全過程中控制、完善并細化施工方案設(shè)計，確保樁基的施工質(zhì)量，這樣才能使工程建設(shè)取得更好的預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;鉆孔灌注樁;質(zhì)量控制措施

中圖分類號：U445.551 文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

近年來，鉆孔灌注樁的施工朝著大直徑、高孔深的方向發(fā)展，對工程質(zhì)量有著更高的要求。鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量直接影響整個橋梁或公路的質(zhì)量與安全，深入開展關(guān)于鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制的研究，對于保證公路橋梁施工質(zhì)量安全具有重要意義。

1 鉆孔灌注樁的技術(shù)特點

鉆孔灌注樁的施工可分為鉆孔和灌注兩個階段。鉆孔階段可借助專業(yè)的機械進行，也可通過人工挖掘的方式，在地基中鉆出相應(yīng)的樁孔;灌注階段需要在完成鉆孔的清理后，在其內(nèi)部設(shè)置鋼筋籠并灌注混凝土成樁。依照護壁形式的不同，可將鉆孔灌注樁的施工方式分為泥漿護壁施工和全套管施工兩種，前者是最為常用的形式，基本施工流程為：場地平整→制備護壁泥漿→埋設(shè)護筒→鉆機就位和固定→鉆進成孔、清孔→鋼筋籠制作和下放→水下混凝土灌注→護筒拔出→質(zhì)量檢測。后者除了不需要制備泥漿和清孔，其他步驟與前者基本一致，在對套管進行壓入的過程中，需要對照挖掘開始階段5 m～6 m深時的垂直度來對壓入套管的垂直度進行控制，可利用水準(zhǔn)儀、鉛垂等進行隨時校核。鉆孔灌注樁具有幾個比較顯著的技術(shù)特點：（1）施工噪聲相對較小，產(chǎn)生的振動影響范圍小，基本被限制在施工區(qū)域范圍內(nèi)。（2）現(xiàn)場灌注成樁的方式可使施工人員根據(jù)實際情況來對樁徑進行調(diào)節(jié)，與預(yù)制樁相比，可得到更大直徑的樁體。（3）能夠很好地適應(yīng)各種地基條件，性能優(yōu)越。

2 工程實例分析

2.1 工程概況

某高速公路全長79.092 km，依據(jù)雙向四車道的高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)實施，設(shè)計的行車速度為80 km/h，橋梁荷載等級為公路Ⅰ級，路基寬度為24.5 m。由于本工程項目樁基多處于河道，河道內(nèi)樁基施工是橋梁下部工程施工的關(guān)鍵，橋梁的上部結(jié)構(gòu)采用后張法預(yù)應(yīng)力小箱梁。橋梁主線橫跨金錢河，樁基直徑1.0 m～2.4 m，共計160根樁，最長樁和最短樁長度分別為38 m、18 m。橋梁樁基嵌入中風(fēng)化花崗巖，樁基礎(chǔ)施工時全部采用鉆孔灌注樁技術(shù)。如何有效把握鉆孔灌注樁的施工操作要點，加強施工過程的質(zhì)量控制，成為本項目研究的重點。

2.2 鉆孔灌注樁施工工藝

2.2.1 施工場地準(zhǔn)備

在工程開工建設(shè)之前需要對控制性樁點現(xiàn)場交樁，結(jié)合圖紙規(guī)范和地形地質(zhì)及水文資料對施工現(xiàn)場實際情況進行詳細勘探。根據(jù)橋墩的設(shè)計坐標(biāo)和基線控制網(wǎng)絡(luò)，使用全站儀和GPS-RTK實現(xiàn)樁基位置的精確定位，并在每個樁位加設(shè)4根護樁。由于本項目樁基在河道內(nèi)施工，鉆孔場地位于淺水地區(qū)，因此采用筑島法施工。筑島地面高程應(yīng)比施工水位線高出0.75 m～1 m，筑島面積應(yīng)由鉆孔設(shè)備平臺、泥漿池、沉淀池及施工便道的位置來確定。鉆機就位前，需要進行場地清表并夯填密實，鉆機設(shè)備應(yīng)安裝牢固防止傾覆，鉆機不能放置在松軟地層上，以防止因為不均勻沉陷導(dǎo)致孔位偏移。在施工場地應(yīng)布設(shè)泥漿循環(huán)環(huán)保系統(tǒng)，池面泥漿高度應(yīng)低于護筒頂部0.5 m～1 m，泥漿系統(tǒng)容量由各個樁孔的孔深和排渣量確定。

2.2.2 護筒埋設(shè)

護筒埋設(shè)起到了保護孔壁和樁位固定的雙重作用，施工時要使得孔內(nèi)泥漿高于地下水位，形成一定的靜水壓力和泥皮厚度，以確?？妆诘姆€(wěn)定。本項目使用GPS-RTK測設(shè)樁位坐標(biāo)、地面及護筒高程，從而確定理論鉆孔深度。為了保證護筒具有足夠的剛度，使用一定厚度的鋼板卷制而成，內(nèi)徑應(yīng)在樁基直徑上增加200 mm;護筒中心與孔中心的水平偏差應(yīng)在50 mm范圍內(nèi)，垂直線與樁中心的傾斜率應(yīng)小于1%。在受河流沖刷影響的河道施工時，埋置護筒位置應(yīng)低于局部常水位沖刷線以下1.0 m～1.5 m。此外對于護筒連接處應(yīng)保證其耐拉壓的性質(zhì)和不漏水特性。對于潮水區(qū)域施工的情況，護筒埋設(shè)應(yīng)在最高水位之上1.5 m～2.0 m，同時采取措施以保證護筒內(nèi)水頭高度的穩(wěn)定。

2.2.3 鉆孔過程與泥漿護壁

本項目采用沖擊鉆機成孔的方式，為保證鉆孔質(zhì)量，應(yīng)控制鉆進速度，以較小的沖程開始沖孔，待鉆進深度大于鉆頭高度后，再加大沖程沖孔，同時根據(jù)不同的地層地質(zhì)條件改變鉆進時的鉆進速度。鉆進時根據(jù)鉆進速度快慢填補孔內(nèi)漿液，維持泥漿面的高程不變，以免發(fā)生塌孔現(xiàn)象。當(dāng)鉆孔深度達到設(shè)計樁底標(biāo)高位置，利用清孔鉆頭進行第一次清孔處理，鉆孔泥漿由膨潤土、水和添加劑按比例調(diào)配，應(yīng)滿足泥漿主控性能參數(shù)指標(biāo)，見表1。鉆機施工初期，為了避免產(chǎn)生“吸鉆”現(xiàn)象導(dǎo)致孔壁縮頸，在泥漿容易滲漏的砂石地層中可提高泥漿比重和泥漿黏度，以維持孔壁的穩(wěn)定。

2.2.4 清孔

當(dāng)鉆孔位置達到了設(shè)計樁底高程，應(yīng)檢測孔深、孔徑和傾斜率是否合格，在灌注前完成清孔工序，以清除泥漿中的沉渣，防止對混凝土的質(zhì)量造成影響。第一次清孔后應(yīng)對沉淀厚度和泥漿主控指標(biāo)進行檢測，清孔后灌注前的泥漿比重范圍為1.03～1.10，黏度應(yīng)為18 s～22 s，含砂率應(yīng)小于2%，沉淀厚度應(yīng)小于15 cm，待檢驗合格后再安裝鋼筋籠。當(dāng)鋼筋籠安裝完成之后，將泥漿泵插入導(dǎo)管中進行第二次清孔以循環(huán)孔內(nèi)泥漿。清孔過程應(yīng)及時補充孔內(nèi)漿液，以保持孔內(nèi)水頭高度不變，防止造成塌孔現(xiàn)象。

2.2.5 鋼筋籠制作與安裝

樁基礎(chǔ)鋼筋籠的制作采用數(shù)控化機械設(shè)備，由專用鋼筋加工車間加工成型，主筋的接頭錯開布置。由板車將鋼筋籠運送至孔位現(xiàn)場，在運輸和吊裝時為了防止鋼筋骨架產(chǎn)生變形，應(yīng)在加強箍筋的內(nèi)部焊接三角形加勁筋，以增加其橫向剛度。對于較長的樁基，鋼筋籠應(yīng)分成2節(jié)進行加工和制作，在施工現(xiàn)場采用雙面焊接的方式安裝連接，并保證焊縫長度不小于主筋直徑的5倍。為了確保鋼筋保護層的厚度符合要求，綁扎帶有中心圓孔的混凝土墊塊，采用梅花型布置，沿鋼筋籠的縱向每隔2 m布設(shè)一道，每道布置4塊。在鋼筋籠的下放過程中，應(yīng)采取有效的定位措施，用原設(shè)計樁頂高程減去測定的孔口高程和超灌高度確定定位鋼筋的長度，定位鋼筋與鋼筋籠骨架主筋的安裝使用雙面焊接的連接方式。安裝過程中為了減小鋼筋籠骨架中心與孔位中心的偏差以滿足混凝土保護層的規(guī)范要求，在灌注混凝土之前對鋼筋籠中心進行對中，并將定位筋固定在護筒頂部。

2.2.6 混凝土灌注與導(dǎo)管埋深

本項目采用導(dǎo)管法進行樁基礎(chǔ)灌注，混凝土采用水下自密的振搗方式。安裝導(dǎo)管由多節(jié)直徑為200 mm～350 mm的鋼管拼接而成，采用螺紋連接，內(nèi)置橡膠墊密封防水。為了提高連接的密實性，在外部加錐形活套。在灌注前需要進行導(dǎo)管接頭的抗拉試驗和水密承壓試驗，對各節(jié)導(dǎo)管進行編號并標(biāo)示尺度。灌注要求導(dǎo)管底部距孔底30 cm～

40 cm的距離，需要計算并控制首批封底混凝土方量以保證導(dǎo)管下口的埋深為1 m～3 m。灌注時同步測量砼面高度位置和孔內(nèi)漿位的升降變化，及時提升導(dǎo)管并分段拆除，以保證導(dǎo)管的埋深滿足2 m～6 m的施工要求。灌注過程中需要逐步拆除導(dǎo)管，拆管的間隔應(yīng)控制在20 min內(nèi)，對于已拆下的管節(jié)應(yīng)清理干凈后整齊放置。當(dāng)砼灌高度接近設(shè)計樁頂標(biāo)高時，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的灌注速度，以保證樁頭的施工質(zhì)量，并在樁頂標(biāo)高以上再加灌60 cm～100 cm，同時在灌注結(jié)束后使用環(huán)刀法切除樁頭。

2.3 鉆孔灌注樁施工質(zhì)量隱患與控制措施

2.3.1 成孔質(zhì)量隱患與控制

鉆孔過程中由于地質(zhì)水文環(huán)境的復(fù)雜性以及施工過程中人為不可控因素導(dǎo)致的質(zhì)量隱患主要有鉆孔漏漿、塌孔縮頸和鉆孔偏斜等。主要控制措施如下：（1）為防止塌孔縮徑，對于河道內(nèi)樁基施工有必要增加護筒埋設(shè)深度，護筒周圍填筑黏土并夯實。在鉆孔過程中及時修復(fù)和更換鉆頭，避免因為鉆頭磨損引起孔徑縮頸現(xiàn)象。（2）為避免鉆孔漏漿，改進泥漿配合比設(shè)計，按照鉆孔速度及時補充新的泥漿。（3）為避免出現(xiàn)鉆孔傾斜，施工場地要平整壓實并確保鉆進時地層穩(wěn)固，保證鉆孔速度穩(wěn)定。鉆進過程中反復(fù)掃孔，合理調(diào)整鉆頭轉(zhuǎn)向裝置，保證鉆頭提升過程平穩(wěn)。（4）當(dāng)孔壁坍陷時，則需要回填塊石至塌孔高度2 m以及上，碾壓并夯實后再進行重新鉆進。

2.3.2 灌注質(zhì)量隱患與控制

灌注過程中常見的質(zhì)量隱患有鋼筋籠上浮、斷樁、灌注高度不足等。為了保證灌注樁成樁質(zhì)量，主要措施如下：（1）灌注混凝土前對孔內(nèi)進行2次清理，并測定是否滿足沉淀層厚度和泥漿性能指標(biāo)，再進行后續(xù)灌注作業(yè)。（2）首次灌砼的方量應(yīng)保證滿足導(dǎo)管具有1 m以上的埋深，在灌注時保持2 m～6 m的導(dǎo)管埋深，拆除導(dǎo)管須滿足導(dǎo)管下口埋深在2 m以上。（3）針對不同的地層超灌高度控制在0.5 m～1.0 m，對于地質(zhì)環(huán)境較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)增加超灌高度保證樁頭質(zhì)量。

3 結(jié)語

總之，公路橋梁施工中，鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用能夠提高橋梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和承載能力，減少地質(zhì)因素對橋梁施工的影響，保障橋梁的使用安全。而在對鉆孔灌注樁施工技術(shù)進行應(yīng)用的過程中，施工技術(shù)人員應(yīng)充分考慮鉆孔灌注樁的特點，明確施工中需要注意的事項，從公路橋梁工程的現(xiàn)實需求出發(fā)，做好施工管理工作，將鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢和作用最大限度地發(fā)揮出來，推動公路事業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻：

[1]樊世軍.橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究[J].智能城市，2021（10）：107-108.

[2]梁亞東.橋梁樁基礎(chǔ)旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)分析[J].交通世界，2021（15）：58-59.

[3]張濤，田野，陳國，等.基于泥漿護壁的傾斜鉆孔灌注支護樁施工技術(shù)[J].建筑施工，2021（5）：787-790.

[4]張弛.橋梁鉆孔灌注樁施工中若干問題及質(zhì)量管理策略[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2021（10）：55-56.