劉勇

（山東省單縣湖西路橋建筑有限公司，山東 菏澤 274300）

0 引言

公路橋梁是組成交通體系的主要部分，在我國社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，公路橋梁工程的數(shù)量不斷增多，為完善我國的交通體系做出了重要貢獻(xiàn)。但很多公路橋梁工程建成之后投入使用不久就出現(xiàn)了質(zhì)量問題，如裂縫、傾斜等，究其原因主要是基礎(chǔ)處理不達(dá)標(biāo)，強(qiáng)度和承載力沒有達(dá)到設(shè)計要求。將鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用到公路橋梁工程基礎(chǔ)施工中，可有效解決這一問題，提升公路橋梁工程的質(zhì)量和穩(wěn)定性?；诖?，開展鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用分析就顯得尤為必要。

1 工程概述

某公路橋梁工程設(shè)計長度為425.6m，為雙向4 車道橋梁工程，設(shè)計車輛行駛速度為60km/h，在0#墩、1#墩施工中遇到了軟土地基，含水量比較大，承載力比較差，難以滿足橋梁工程施工的需求，需要采取有效的方法進(jìn)行處理。綜合對比了換填法、固結(jié)擠壓法、粉噴樁、鉆孔灌注樁4 種技術(shù)，出于對施工速度、場地環(huán)境、地質(zhì)條件、施工質(zhì)量的考慮，采取了鉆孔灌注樁施工技術(shù)，取得了良好效果，值得類似工程大力參考和借鑒。

2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢分析

和其他地基處理技術(shù)相比，鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有一定的隱蔽性和復(fù)雜性，在具體應(yīng)用中需要施工單位高度重視，在公路橋梁工程施工中應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在幾個方面。

（1）可提升公路橋梁工程的抗震性。鉆孔灌注樁能夠和橋梁上部結(jié)構(gòu)很好地結(jié)合到一起，形成一個穩(wěn)定的整體，從而提升橋梁工程的總體抗震性，可很好的應(yīng)用在大型橋梁工程施工中。

（2）可提升橋梁工程的承載力。近年來，私家車數(shù)量逐年增多，使得公路橋梁承受的壓力不斷提升。和其他施工技術(shù)相比，鉆孔灌注樁施工技術(shù)可有效提升橋梁工程的總體承載力，從而延長橋梁工程的使用壽命。

（3）可提升橋梁工程的性價比。鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有良好的機(jī)械化水平，可減少施工人員的流通。而且還能提升橋梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，控制不均勻沉降，避免發(fā)生開裂、傾斜等質(zhì)量問題。可有效延長公路橋梁工程的使用壽命，從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，是目前橋梁工程施工中常用的技術(shù)之一。

3 鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁工程的應(yīng)用要點

3.1 施工準(zhǔn)備

鉆孔灌注樁施工技術(shù)工序比較多，為保證各道工序能夠高效有序地開展，在正式施工前，需要做好施工前的準(zhǔn)備工作，主要包括幾個方面。

（1）現(xiàn)場施工準(zhǔn)備。對橋梁所在區(qū)域的場地進(jìn)行平整和硬化處理，以免在鉆孔施工中發(fā)生鉆機(jī)失穩(wěn)、安全事故等問題。并組織現(xiàn)場施工人員進(jìn)行技術(shù)和安全交底，以掌握橋梁樁位的地質(zhì)情況，分析施工圖紙和技術(shù)規(guī)范，掌握鉆孔、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑的注意事項。

（2）機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備。在鉆孔灌注樁施工中用到的主要設(shè)備是鉆孔機(jī)，在投入使用前，需要對鉆機(jī)的性能、質(zhì)量進(jìn)行檢查，保證機(jī)械設(shè)備處于安全穩(wěn)定的良好狀態(tài)后才能使用。

（3）測量放線。在開工前需要對設(shè)計單位提供的測量導(dǎo)線點、水準(zhǔn)點等進(jìn)行復(fù)測，并向監(jiān)理工程師提供測設(shè)的結(jié)果，待監(jiān)理工程師審核通過后才能進(jìn)行鉆孔施工。高程控制點需要進(jìn)行復(fù)測和加密，對所有移交的高程測量結(jié)果進(jìn)行復(fù)測，確認(rèn)合格后再使用。并在橋梁附近設(shè)置多個水準(zhǔn)點，加設(shè)水準(zhǔn)點需要設(shè)置在路線外側(cè)固定物體之上，并用油漆描繪清楚，加以保護(hù)。

3.2 護(hù)筒制造和埋設(shè)

本工程在鉆孔灌注樁施工中，護(hù)筒由10mm 的鋼板卷制而成，護(hù)筒直徑有比設(shè)計鉆進(jìn)大20～40cm，護(hù)筒上下口外圍需要用8cm 寬鋼板加焊加筋，護(hù)筒埋設(shè)的高度不能低于現(xiàn)場地面高度的200cm。護(hù)筒在埋設(shè)要精確定位，頂面位置的偏差不能超過5cm，傾斜度不能超過1%。護(hù)筒埋設(shè)深度在黏土層不能小于100cm，在砂土層不能小于200cm。本工程鉆孔灌注樁施工位置土層比較松軟，為保證護(hù)筒的穩(wěn)定性，護(hù)筒埋設(shè)要埋入堅硬的土層至少50cm，在護(hù)筒下沉施工中，可采取錘擊、壓重、振動等方法。如果遇到堅硬的石塊獲和其他障礙物，可采取先開挖，再埋設(shè)的方法。護(hù)筒埋設(shè)完成后，四周要用粘土回填，并分層夯實，并且在護(hù)筒之上嚴(yán)禁承受外力，以保證垂直度，防止發(fā)生泥漿流失問題。

3.3 鉆機(jī)就位

在鉆進(jìn)就位之前，需要對基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和承載力進(jìn)行檢測，保證都達(dá)標(biāo)之后，再逐步讓鉆機(jī)就位，在現(xiàn)場技術(shù)人員的指導(dǎo)下擺放平穩(wěn)，保證鉆機(jī)上的沖錘能夠垂直對準(zhǔn)樁位。鉆機(jī)就位完成之后，精心調(diào)整，以免在施工中發(fā)生傾斜、位移等影響最終的施工質(zhì)量。在鉆孔開孔之前，需要交叉用鋼尺檢查鉆頭的垂直度，保證鉆頭的直徑不小于樁徑，底口也必須平齊，否則需要進(jìn)行修補(bǔ)處理。相鄰鉆孔樁混凝土施工完成24h 后，才能進(jìn)行旁邊的樁基鉆進(jìn)施工，以免擾動相鄰已經(jīng)施工完成的樁基混凝土。

3.4 制備泥漿

在案例工程施工中，地質(zhì)條件復(fù)雜，既有軟土地基，也有卵石層和中風(fēng)化礫巖，這就需要配制出優(yōu)質(zhì)泥漿，進(jìn)行有效的護(hù)壁操作。在具體使用中，需要根據(jù)地層條件，配制合適的泥漿。尤其是在卵石層施工中要加入適量的纖維素，以提升泥漿的性能，降低沉渣的厚度，提升施工標(biāo)準(zhǔn)。不同地層下泥漿的性能指標(biāo)如表1所示。

表1 不同地層下泥漿的性能指標(biāo)

泥漿配制完成之后，還需要在兩橋之間布設(shè)高壓泥漿泵、泥漿池、沉淀池等，形成一個穩(wěn)定的泥漿循環(huán)系統(tǒng)，為避免泥漿使用對周圍環(huán)境造成污染，在鉆孔灌注樁施工中，需要對沉淀池中的棄渣和溢出的漿液進(jìn)行集中處理。

3.5 開孔

在開孔之前需要先向孔中注水，以保證孔中水位不低于孔外水位，并加入優(yōu)質(zhì)的粘土進(jìn)行開孔造漿，在開鉆中鉆頭的中心需要和樁位中心的偏差控制在2cm 以下。開孔時要先采取低錘密擊。就案例工程而言，上層地表土比較松軟，可加入適量的黏土塊或者是小片石進(jìn)行反復(fù)沖擊造漿，保證鉆孔中泥漿面始終處于穩(wěn)定狀態(tài)[1]。在圓礫土等一些松散層開孔中或者是鉆進(jìn)中，按照1:1 的比例，投入粘土和小片石，并用小沖程進(jìn)行反復(fù)沖擊，以促使泥膏和片石能夠全部擠壓到孔壁中。而且在開孔中遇到了砂土和卵石類土，為保證開孔質(zhì)量，向孔中加入了適量粒徑在15cm 左右的片石，并用0.5～1.0m 的低沖程進(jìn)行反復(fù)沖砸，促使泥膏、片石等能夠全部擠入到孔壁中。直到鉆頭進(jìn)入到護(hù)筒底部3m 以下之后，再以正常的速度鉆進(jìn)，以提升泥漿護(hù)壁的效果。

3.6 鉆進(jìn)

鉆進(jìn)是鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為防止相鄰孔壁在鉆孔中發(fā)生坍塌，需要等相鄰鉆孔混凝土灌注完成24h 后，才能繼續(xù)開鉆。為保證鉆孔質(zhì)量，在整個鉆進(jìn)過程要嚴(yán)格遵循“勤松繩，少量松繩”的原則，以免出現(xiàn)打空錘、鋼絲承受壓力過大等問題，鉆孔時還要實時觀察鋼絲繩的回彈情況和回轉(zhuǎn)情況，鉆頭的起落要均勻，不能突然提升和下降，以免碰撞孔壁，影響鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量。此外，鉆孔中還要經(jīng)常檢驗?zāi)酀{指標(biāo)和含沙率，以判斷地層情況，及時調(diào)整沖程，適當(dāng)調(diào)整方泥漿的性能，如果泥漿性能不好，要及時投入粘土，或者加入純堿，以保證鉆孔中液面的高度始終高于孔外2.0m，以提升泥漿護(hù)壁效果。

每鉆進(jìn)4～5m 進(jìn)行一次深度檢驗，鉆頭更換之前，或者是遇到容易發(fā)生縮孔的位置也要進(jìn)行檢孔操作。本工程在鉆孔深度檢驗中采取了鋼絲繩上綁扎紅布條標(biāo)記控制的方法，在終孔檢測時要用測繩鉛錘檢驗。鉆進(jìn)到基巖之后，每鉆進(jìn)0.5～1.0m 清孔取樣一次，最為終孔檢驗的依據(jù)。在整個沖孔過程中，要保證孔內(nèi)泥漿面不低于護(hù)筒頂部40cm，在提鉆時要及時補(bǔ)漿，以保證泥漿的高度始終維持在一定范圍內(nèi)，一旦發(fā)生偏孔問題，要及時回填粘土進(jìn)行糾偏處理，回填高度應(yīng)該高出偏孔位置50cm。

3.7 清孔

當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計要求的深度之后，及時核實地質(zhì)情況，可通過撈取孔底鉆渣的方法，驗證地質(zhì)情況是否達(dá)到設(shè)計要求。如果和勘察設(shè)計的結(jié)果不相符，要及時通知監(jiān)理部門和現(xiàn)場設(shè)計代表進(jìn)行確認(rèn)處理。如果達(dá)到要求，及時開展孔深、孔徑、孔型的檢查。本工程在孔深檢查中采用測量繩進(jìn)行檢查，每次測量完成后，用鋼尺對測量繩進(jìn)行校正核對[2]。用全站儀測量護(hù)筒的高程，用檢孔器檢查鉆孔的垂直度和孔徑。保證各項指標(biāo)都達(dá)到設(shè)計要求之后，通過換漿法進(jìn)行清孔，在清孔時要時刻注意孔內(nèi)水位。為保證清孔效果，本工程采取了兩次清孔法。

第一次清孔在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計深度后及時開展，具體的清孔方法為：采用漿液法進(jìn)行排渣，在鋼筋籠下放之前，在孔頂、中部、底部分別進(jìn)行取樣檢驗，泥漿比重控制在1.05～1.20，含砂率不超過4%，黏度不超過25s。在清孔中要保證孔內(nèi)泥漿高于地下水位1.0m，不斷置換泥漿，直到澆筑混凝土，并且在混凝土澆筑前，要保證孔底沉渣厚度不超過5cm，清孔完成后，將孔口雜物清理干凈。

第二次清孔在鋼筋籠安裝到位后清孔，清孔的標(biāo)準(zhǔn)為排出的泥漿用手觸摸沒有顆粒感，泥漿比重不超過1.03，含沙率不超過2%，黏度在17～20s。

3.8 鋼筋籠的制造和安裝

在本工程鋼筋籠制作中采取了長線法，所有鋼筋全部運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后進(jìn)行集中統(tǒng)一制作，主筋套筒連接場需要進(jìn)行平整處理，以保證鋼筋籠加工的線型質(zhì)量。為保證鋼筋籠加工質(zhì)量，所有用于鋼筋籠制作的鋼筋都需要進(jìn)行抽檢，保證鋼筋的材質(zhì)、規(guī)格、型號等全部都達(dá)到設(shè)計要求之后，才能應(yīng)用到鋼筋籠制作中[3]。按照鋼筋籠設(shè)計圖紙的要求制作鋼筋籠。鋼筋籠制作完成還要安裝上聲測管，本工程聲測管由φ50×1.5mm 的鋼管制作而成，放置在加強(qiáng)筋之后進(jìn)行均勻布置。聲測管底口可采取70mm×70mm 厚3mm 的鋼板焊死。聲測管接頭需要采取大一型號的鋼管焊接接長，聲測管在加工和焊接的質(zhì)量必須嚴(yán)格控制，不能存在滲漏水問題。

在鋼筋籠安裝之前，需要清除粘附的泥土和油漬，以保證鋼筋能夠和混凝土緊密相連。本工程鋼筋籠的長度比較大，為保證鋼筋籠安裝質(zhì)量，避免鋼筋籠碰撞孔壁，采取了雙鉤起吊法，起吊點主要布設(shè)在鋼筋籠箍筋和主筋連接的位置，并保證吊點能夠均勻?qū)ΨQ，一次性起吊，以免在鋼筋籠起吊中發(fā)生變形問題。通過雙鉤起吊法，可將鋼筋籠緩慢豎直，逐步拆除上吊點外側(cè)的臨時支撐，在現(xiàn)場施工人員的扶持之下緩慢垂直、緩慢入孔，不得晃動。當(dāng)?shù)谝还?jié)鋼筋籠安裝完成之后，需要懸掛在鋼護(hù)筒頂口，吊起第二節(jié)鋼筋籠，和第一節(jié)鋼筋籠進(jìn)行對接。在對接操作中，要先固定十字撐上的4 個點，然后再檢查上下兩節(jié)鋼筋籠在對接時的中心線是否保持一致[4]。對接完成之后，下方前還要檢查鋼筋籠的垂直度，確保鋼筋籠對接時的中心線保持一致。鋼筋籠現(xiàn)場接長可采取直螺紋套筒連接，以保證鋼筋籠下方能夠在2h 內(nèi)完成，鋼筋籠接長完成經(jīng)過現(xiàn)場驗收風(fēng)格后緩慢下放，將已經(jīng)完成節(jié)段鋼筋籠懸掛在鋼護(hù)筒頂口，如此循環(huán)往復(fù)，直到所有的鋼筋籠都安裝完成。

3.9 水下混凝土灌注

水下混凝土灌注是鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵工序，其施工質(zhì)量對整座橋梁的穩(wěn)定性和安全性有很大影響。本工程在水下混凝土灌注中采取了導(dǎo)管安裝灌注法。導(dǎo)管采取了專門螺旋絲扣導(dǎo)管，管徑為300mm，中間標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度為2.7m，底管的長度最長達(dá)到4.2m，還配備了0.5m，1.0m，1.5m 的非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。每根導(dǎo)管在使用之前，需要對規(guī)格、質(zhì)量、拼接構(gòu)造等進(jìn)行認(rèn)真檢查，導(dǎo)管拼裝完成軸線差不宜超過鉆孔深度的0.5%，且最大不應(yīng)超過10cm，試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5 倍，全部檢驗達(dá)標(biāo)后才能施工。導(dǎo)管在下放時需要遵循豎直、輕放的原則，避免碰撞鋼筋籠，在下放中需要詳細(xì)記錄下放的節(jié)數(shù)，下放到孔底之后，理論長度和實際長度必須吻合，檢查無誤之后，輕提導(dǎo)管，控制導(dǎo)管底口到孔底之間的距離在25～40cm，并且要盡量位于鉆孔的中心。

在正式進(jìn)行水下混凝土澆筑前，需要再次檢驗孔底泥漿厚度以及指標(biāo)，如果超過設(shè)計要求，需要進(jìn)行再次清孔，以保證孔底沉渣的厚度能夠符合設(shè)計要求。此外，還要做好各項準(zhǔn)備工作，配置足夠的應(yīng)急設(shè)備和材料，以保證混凝土灌注的連續(xù)性。

在進(jìn)行首批混凝土灌注時可采取拔塞法，避免混凝土和泥水直接接觸，并保證首批混凝土在導(dǎo)管全斷面將漿液壓出，在導(dǎo)管頂口可采取隔離圓形鋼板來堵塞漏斗口，以免發(fā)生漿液滲漏問題。正式注漿時，要利用鉆機(jī)將隔離鋼板拔起，罐車加大油門向漏斗中補(bǔ)加混凝土，以保證混凝土灌注的連續(xù)性[5]。首批混凝土灌注量必須能夠埋置導(dǎo)管1.0m 以上，首批混凝土灌注數(shù)量滿足導(dǎo)管初次埋置深度和充填導(dǎo)管底部間隙的需求，可通過式（1）計算出來：

式中：V——首批混凝土灌注量，m3；d2——導(dǎo)管的內(nèi)徑，m；h1——鉆孔中混凝土面高度到Hc時，導(dǎo)管內(nèi)徑混凝土柱所需的高度，m，h1≥γwHw/γc；D2——鉆孔的直徑，m；Hc——首批混凝土鉆孔中混凝土面到孔底的高度，m；Hw——鉆孔中混凝土面以上泥漿的厚度，m；γw——泥漿的容重，kN/m3；γc——混凝土的容重，kN/m3。

當(dāng)首批混凝土灌注完成之后，灌注混凝土需要連續(xù)從漏斗邊側(cè)溜入到導(dǎo)管，嚴(yán)禁一次放滿，避免形成氣囊。在混凝土灌注中，需要加強(qiáng)對混凝土面高度的測量，并對混凝土灌注量進(jìn)行詳細(xì)記錄，每隔30min 記錄一次，并及時繪制示意圖，以保證混凝土灌注質(zhì)量。在混凝土灌注將要結(jié)束時，由于導(dǎo)管混凝土柱的高度減少，壓力降低，一旦出現(xiàn)混凝土頂升困難問題，可適當(dāng)減少導(dǎo)管埋深，以保證混凝土的灌注工作能夠順利進(jìn)行。在拔出最后一節(jié)導(dǎo)管時，要適當(dāng)放緩導(dǎo)管拔出的速度，以免上部泥漿被壓入到樁體中。嚴(yán)格控制好混凝土灌注樁頂標(biāo)高，比設(shè)計標(biāo)高要高出1.0m 左右，以保證混凝土的強(qiáng)度，混凝土固化之后，再鑿除部分樁頭，以保證樁頭無松散層。

3.10 混凝土的養(yǎng)護(hù)和樁基檢測

鉆孔灌注樁混凝土灌注完成后，采取自然養(yǎng)護(hù)即可，標(biāo)準(zhǔn)試件可采取室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的方法，試件養(yǎng)護(hù)28d 之后，進(jìn)行抗壓試驗按照具體的評定要求進(jìn)行驗收[6]。

本工程在鉆孔灌注樁質(zhì)量檢測中采取了聲測管超聲波檢測的方法，按照設(shè)計要求在樁基四周，鋼筋骨架之上均勻布置φ50mm，1.5mm 壁厚的專用聲測管，聲測管需要和鋼筋籠固定牢固，接頭密閉要牢靠，檢驗結(jié)果要保證鉆孔灌注樁混凝土均勻、完善，樁基質(zhì)量達(dá)到Ⅰ類樁。

4 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合工程實例，分析了鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用，分析結(jié)果表明，在公路橋梁工程施工中，經(jīng)常會遇地基基礎(chǔ)難以滿足實際要求的問題，此時需要進(jìn)行加固處理，以提升基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和承載力，保證公路橋梁工程的質(zhì)量。鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有施工質(zhì)量可控、施工效果高、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)勢，非常契合現(xiàn)代化公路橋梁工程施工的要求，值得在類似工程中大力推廣和應(yīng)用。