張獻明 何圣賢

摘要 文章中主要針對漢江特大橋主2#墩樁基試樁的施工技術展開了論述，詳細分析在不同地質(zhì)條件下采用回旋鉆和旋挖鉆的成孔質(zhì)量及成孔效率，驗證樁基成孔工藝技術是否合理，并根據(jù)實際工程論述了樁基鋼護筒施工、樁基成孔施工、鋼筋籠制作及樁孔檢測的施工技術。介紹了試樁質(zhì)量檢測方法及檢測標準，為后續(xù)的正式施工提供參考和積累經(jīng)驗。

關鍵詞 墩樁基;施工技術;質(zhì)量檢測

中圖分類號 U445.551 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）07-0097-03

0 引言

橋梁樁基是橋梁至關重要的承重構件，直接決定橋梁的壽命，同時橋梁樁基也是隱蔽工程，如施工不合理造成問題也較難彌補和修復，直接影響到橋梁的使用安全，所以試樁施工尤為重要。待試樁報告出來后，應根據(jù)報告提供的試樁單樁承載力，對橋梁樁基礎進行優(yōu)化設計，這是樁基礎設計的全部過程。試樁在橋梁樁基礎設計中占有相當重要的地位，試樁的數(shù)量和試樁位置要嚴格按照有關規(guī)范執(zhí)行。

1 工程概況

G207襄陽市襄州至宜城段改建工程（K29+715～K55+

955），屬于G207襄陽市襄州至宜城段改建工程中的一標段，起于襄州區(qū)與樊城區(qū)分界處，在牛首鎮(zhèn)設置處為漢江特大橋跨越漢江。該項目過漢江部分為單塔斜拉橋，主墩位于漢江中心;水中主2#主墩位于漢江中間，塔柱承臺厚2.5 m。單個承臺下設25根直徑2.5 m的鉆孔灌注樁，摩擦樁設計，樁長均為68 m。

根據(jù)《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）要求，對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)或技術條件特別復雜的鉆孔灌注樁，宜在施工前進行工藝試樁，以獲取和驗證相關設計參數(shù)的合理性及施工工藝的可靠性，故在主2#墩承臺北側位置開展試樁施工[1]。

1.1 設計參數(shù)

根據(jù)漢江特大橋主橋2#墩樁基設計圖紙和實際鉆進情況，選取上游側第1排第2列為首根工程樁，試樁徑2.5 m，樁長為69 m，樁頂標高為47.500 m，樁位地面標高為57.233 m，坐標位置為： X=3 552 485.562，

Y=464 845.348，主筋采用HRB400φ32 mm鋼筋，主筋間距22.9 cm，箍筋采用HRB400φ12 mm、φ16 mm鋼筋，混凝土設計強度等級為水下C30。

1.2 水文地質(zhì)條件

（1）根據(jù)SQKHJ-ZK01勘探孔，地層從上到下依次為圓礫、強風化泥灰?guī)r、中風化泥灰?guī)r、中風化泥巖，樁基地質(zhì)斷面見表1。

（2）該項目影響水系主要為漢江，地表水最終匯入漢江。漢江由西往東貫穿襄陽市。7月至9月為豐水期。據(jù)漢江襄陽站觀測資料，近年來最高水位64.75 m（2017年10月），最低水位62.395 m（2019年8月），年平均水位62.7 m。

2 施工技術要點

2.1 泥漿制備及泥漿循環(huán)

2.1.1 泥漿制備

試樁采用反循環(huán)回旋鉆機施工，配備2個泥漿池，分別為鉆渣池和泥漿循環(huán)池，單個泥漿池大小為鉆孔灌注樁方量的1/15～1/20。

泥漿制漿原料采用膨潤土、水和外加劑，膨潤土有較好的分散懸浮性和造漿性，相對密度低、粘度好、泥皮薄、穩(wěn)定性強、固壁能力高以及鉆具回轉(zhuǎn)阻力小等特點。泥漿膨潤土具體用量經(jīng)計算如下：

（1）

式中：q——每m3泥漿所需的膨潤土的質(zhì)量（kg）;V——每m3泥漿所需的膨潤土的體積（m3）;ρ1——膨潤土的密度（kg/m3）;ρ2——要求的泥漿的密度（kg/m3），ρ2=Vρ1+（1?V）ρ3;ρ3——水的密度（kg/m3）。

為提高護壁效果，通過加入適量的工業(yè)碳酸鈉和丙烯酰胺（PHP）絮凝劑，能夠提高泥漿的膠體率、粘度和穩(wěn)定性，同時降低泥漿的失水率和含砂率，使泥漿護壁效果更好。

制漿采用機械攪拌法，攪拌機械為泥漿攪拌機，泥漿攪拌機兩端為封閉的圓鼓，內(nèi)部焊接有金屬葉片的水平滾軸，在泥漿攪拌機鼓的前端為進料斗，后端為可啟閉的出漿門，在進料斗口設有孔眼為8～10 mm的篩子過濾泥漿。

為提高鉆孔效率，保證護壁效果及終孔后的沉渣厚度滿足要求，在鉆進過程中須不斷調(diào)整泥漿的比重，使泥漿的性能匹配旋挖鉆的工藝與其對應的地層情況。

2.1.2 泥漿循環(huán)及凈化處理

鉆孔樁所用泥漿采取集中拌制、集中供應方式。鉆進過程中，泥漿通過泥漿分離器進行泥沙分離，泥漿回流至泥漿箱內(nèi)，通過泥漿箱回流至孔內(nèi)，分離出的泥沙進入鉆渣箱內(nèi)，通過泥漿車運輸至指定地點處理。

2.2 鋼護筒施工

根據(jù)地勘資料，地層從上到下依次為粉砂、飽和稍密圓礫、飽和中密圓礫、強風化泥灰?guī)r，中風化灰?guī)r和中風化泥巖。為防止鉆進過程中塌孔及泥漿外漏，采用鋼護筒進行護壁。經(jīng)計算鋼護筒長度取27 m，沉入地下27 m，鋼護筒內(nèi)徑2為800 mm，壁厚16 mm。每根護筒重量為20.7 t。

該項目鋼護筒施工所選用的機械為YZ400型振動錘和85 t履帶吊施打鋼護筒直下放，下放到位后引入旋挖鉆機進行鉆孔至強風化泥灰?guī)r。根據(jù)規(guī)范要求護筒中心與設計樁位中心的平面位置偏差不超過50 mm，同時鋼護筒垂直度不得超過1%。

2.3 成孔施工

根據(jù)地質(zhì)勘探結果及樁基的參數(shù)，同時考慮鉆機的鉆進能力和施工效率。采用型號為ZJD-4000回旋鉆機作為首樁的主要鉆孔設備，其性能參數(shù)詳見表2。

鉆孔施工采用旋挖鉆和回旋鉆相結合的成孔工藝。旋挖鉆早期于護筒施打過程中鉆進至強風化泥灰?guī)r頂面，待護筒施打完成后更換為回旋鉆?；匦@使用直徑為2.5 m的四翼刮刀鉆頭進行鉆進，鉆進過程中持續(xù)向孔內(nèi)注入泥漿。為提高鉆孔效率，保證護壁效果，在鉆進過程中不斷調(diào)整泥漿比重。不同的地層應采用不同性能指標的泥漿進行護壁。泥漿的各項指標調(diào)整見表3、表4。

鉆進成孔分為2個階段，分別為：旋挖鉆鉆孔階段和回旋鉆鉆孔階段。鉆孔施工應密切關注地質(zhì)變化，地質(zhì)變化節(jié)點處應加密渣樣的收集，每2 m留樣一次;地質(zhì)變化處加密至每1 m留樣一次，同時密切關注泥漿指標并及時調(diào)整。

（1）旋挖鉆鉆孔階段（+66.934～+41.434）：此階段地層分布為粉砂層、卵石層、圓礫層和強風化泥灰?guī)r層。采用旋挖鉆結合直徑為2.5 m的截齒鉆頭進行鉆進，當孔底高程為+41.434時，鉆渣第一次呈現(xiàn)灰白色餅狀，結合地勘資料可判定此時已進入強風化泥灰?guī)r，護筒內(nèi)的覆蓋層已全部掏除完畢，旋挖鉆鉆孔結束。

（2）回旋鉆鉆進成孔階段（+41.434～+21.500）：此階段地質(zhì)為強風化泥灰?guī)r、中風化泥灰?guī)r及中風化泥巖，旋挖鉆鉆進結束后鉆機更換為ZJD-4000回旋鉆機，標準鉆桿為每節(jié)3 m，鉆頭有效長度為5.05 m，機高0.9 m，采用直徑2.5 m的四翼刮刀的鉆頭緩慢進行鉆進直至成孔，在鉆進過程中留存好渣樣并向孔內(nèi)補充過濾后的泥漿使孔壁堅實，不坍不漏。

在鉆進成孔達到設計標高后，進行第一次清孔工藝。為保證清孔效率和清渣徹底，采用氣舉反循環(huán)工藝進行，即利用鉆桿向風管內(nèi)通入高壓空氣，高壓空氣進入鉆桿內(nèi)水面后，在水壓力的作用下，高壓空氣從底部彎頭流出，進而帶動孔底沉渣從彎頭導管排出。成孔一次清孔的泥漿性能如表5所示。清孔后采用已校驗的專用鋼絲測繩測得孔深88.53 m，判定沉渣厚度滿足要求。

2.4 鋼筋籠的制作與安裝

試樁的鋼筋籠主筋為HRB400φ32鋼筋，箍筋采用HRB400φ12、φ16鋼筋。鋼筋按施工圖布置：其中主筋的間距為22.9 cm，箍筋加密段的間距為10 cm，箍筋非加密段的間距為20 cm。

鋼筋籠利用長線胎架法分節(jié)同槽加工制作，胎架間距2 m，以保證鋼筋籠整體的垂直度滿足要求。在鋼筋籠加工過程中在制作好的加勁箍內(nèi)加焊六角形支撐，以確保其不會變形。在鋼筋籠下放至孔口適當位置時，再將六角形支撐割除。每節(jié)鋼筋籠兩端主筋的接頭進行錯位布置，并且同一連接區(qū)內(nèi)鋼筋接頭數(shù)量在50%以內(nèi)[2]。

2.5 成樁施工

2.5.1 導管安裝

鋼筋籠下放到位后，利用履帶吊將水密試驗合格后的導管進行下放，為防止下放過程中導管接頭勾掛鋼筋骨架，導管應置于孔位中心。導管下放前檢查導管清潔度和密封圈的完好性。在導管下放的過程中使用專門的吊具和導管固定架，對導管進行逐段吊裝接長并且保證垂直下放，直至將導管下放至離孔底30～40 cm處。

2.5.2 二次清孔

樁基導管安裝到位后，采用測繩和測深錘進行沉渣厚度檢測，測繩在使用前需經(jīng)過檢定后的鋼尺進行復核標定。根據(jù)終孔深度來計算孔底的沉渣厚度并且檢查泥漿指標是否滿足要求，如果孔內(nèi)沉渣和泥漿指標不能滿足要求，則應立即進行二次清孔，二次清孔后的泥漿指標詳見表6。

試樁的二次清孔同樣也是采用氣舉反循環(huán)工藝，用導管作為吸泥泵的吸漿管進行清孔，即利用上部帶彎頭的混凝土澆筑導管，在彎頭導管內(nèi)接入φ60×3.5 mm無縫鋼管作為內(nèi)風管，風管內(nèi)通入高壓空氣，高壓空氣進入導管內(nèi)水面后，在水壓力的作用下，帶動孔底沉渣從彎頭導管排出從而進行清渣。風管的風壓應控制在0.5～

0.8 MPa，不宜過大或過小。氣壓過大會損壞泥漿壁，造成塌孔。氣壓過小則不能使沉渣翻滾，達不到清孔效果。清孔后，用測繩法測量孔深，與終孔時的孔深進行比較，檢驗沉渣厚度是否滿足規(guī)定值。若沉渣厚度大于規(guī)定值，則要繼續(xù)清孔，直到符合要求為止。

2.5.3 混凝土澆筑

試樁施工混凝土采用1#混凝土拌合站自拌C30混凝土，通過試驗得出混凝土配合比滿足要求?；炷翝仓饕譃閮蓚€階段：

（1）混凝土首封施工：混凝土封底采用拔塞法施工。采用混凝土罐車+6.0 m3的小集料斗連續(xù)澆筑施工。首批混凝土澆完成后，立即測量導管的埋深，其埋深不得小于1 m。

（2）混凝土正常澆筑：在首封混凝土灌注成功后，剩余樁基混凝土應連續(xù)灌注不得中斷。在混凝土灌注過程中，應隨時測量混凝土面的高度，并正確計算導管埋入混凝土深度，導管的埋深應控制在2～6 m的范圍內(nèi)，當導管埋深超過此范圍時應及時拆卸導管。當灌注混凝土超過樁頂標高0.5～1.0 m時，即停止灌注并及時拆除灌注導管。

3 質(zhì)量檢驗與評定

3.1 成孔質(zhì)量檢測

按設計要求對每根試樁成孔的質(zhì)量進行檢測。根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準第一冊土建工程》（JTG F80/1）的規(guī)定，試樁的孔徑、孔形及傾斜度和孔底的沉淀厚度采用YT-U70（120）型超聲波檢測儀進行檢測。

根據(jù)檢孔報告可知：鉆孔實測平均樁徑2.58 m>2.5 m;實測垂直度0.23%<0.5%;實測孔深89.8 m，有效孔深為89.8?1.25（錐形鉆尖）=88.55 m，成孔的各項指標均滿足設計和規(guī)范要求，首樁成孔效果較好。

3.2 混凝土質(zhì)量檢驗

根據(jù)規(guī)定對C30水下混凝土配合比進行檢測，經(jīng)檢測，其7天抗壓強度為38.2 MPa，28天抗壓強度為45 MPa，所用配合比滿足設計和規(guī)范要求。首樁澆筑前，在現(xiàn)場對混凝土的工作性能進行檢測，經(jīng)檢測混凝土的坍落度為210 mm，擴展度為580 mm，其工作性能良好。

3.3 成樁質(zhì)量檢驗

試樁直徑2.5 m，長度69 m，采用聲波透射法進行檢測，檢測結果良好且樁身完整，樁身的混凝土強度高于設計強度的70%，并且樁身強度不低于15 MPa，滿足設計要求和規(guī)范。

4 結論

通過試樁，可得出在粉砂層、卵石層、圓礫層和強風化泥灰?guī)r層時使用旋挖鉆機鉆孔時的工效，鉆進速率為6.38 m/h。更換回旋鉆機后在強風化泥灰?guī)r、中風化泥巖時，其鉆進速率在強風化泥灰?guī)r層為0.93 m/h，在中風化泥灰?guī)r鉆進速率為0.54 m/h，在中風化泥巖的鉆進速率為0.59 m/h。該次試裝檢驗了成樁過程的各個施工工序，取得了重要的施工參數(shù)，可以指導后續(xù)樁基的施工。試樁的順利進行表明項目部施工資源配置（包括管理人員、施工人員及施工機具設備）滿足項目部試樁施工需求。通過聲波透射法檢測試樁，判定樁身完整，為I類樁，樁身混凝土強度滿足設計規(guī)范要求，檢驗了該次試樁施工中各程序施工技術的合理性，為后續(xù)的正式施工具有指導意義。

參考文獻

[1]公路橋涵施工技術規(guī)范： JTG/T 3650—2020[S]. 北京：人民交通出版社， 2020.

[2]公路工程技術標準： JTGB01 2003[S]. 北京：人 民交通出版社， 2004.