賈順堯

（東明金橋公路工程有限公司，山東 東明 274500）

0 引言

公路橋梁工程項(xiàng)目施工中對(duì)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、承載力有很高的要求，和其他基礎(chǔ)設(shè)計(jì)型式相比，鉆孔灌注樁在施工工藝、工期、造價(jià)等方面有顯著優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在各大工程項(xiàng)目施工建設(shè)中。但具體應(yīng)用中需要結(jié)合工程項(xiàng)目所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件和工程特點(diǎn)，合理調(diào)整施工參數(shù)和工藝標(biāo)準(zhǔn)，才能更好地保證工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量?；诖?，開展公路橋梁工程項(xiàng)目的鉆孔灌注樁施工技術(shù)的探討就顯得尤為必要。

1 工程概述

某公路橋梁工程，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度為14.68km，為雙向4 車道橋梁工程，跨越了較復(fù)雜的地質(zhì)層，其中約1.24km 地段軟土地基，強(qiáng)度低、承載力不足。通過調(diào)查施工現(xiàn)場(chǎng)和地質(zhì)勘探，本橋梁工程位于旱地，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

目前鉆孔灌注樁施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用建筑工程、公路橋梁、鐵路工程、港航工程等項(xiàng)目的基礎(chǔ)施工中，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下4 個(gè)方面。

（1）土石方工作量少。在公路橋梁工程項(xiàng)目施工中應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)可有效減少土石方工作量，減輕施工人員的體力勞動(dòng)量，縮短施工工期。

（2）適應(yīng)性比較強(qiáng)。鉆孔灌注樁施工技術(shù)在各種土層、巖層以及淤泥質(zhì)層中都能得到很好的應(yīng)用，而且不會(huì)受到地下水位高低的影響和限制，無須進(jìn)行降排水和放坡等操作，而且形成的振動(dòng)比較小，不會(huì)對(duì)周圍既有建筑造成影響。

（3）單樁承載力比較大。鉆孔灌注樁單樁的承載力在幾十噸到幾百噸，甚至是上千噸，不僅可以承受垂直荷載，也可以承受水平荷載。而且鉆孔灌注樁根據(jù)不同的地質(zhì)土質(zhì)條件，按照摩擦樁或支撐樁設(shè)計(jì)，計(jì)算出不同的樁徑和樁長(zhǎng)，以滿足承載力的要求，提升鉆孔灌注樁的整體穩(wěn)定性和牢固性[1]。

（4）造價(jià)低。鉆孔灌注樁施工技術(shù)比其他基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，體積小，施工周期短，可更好地節(jié)約施工施工成本，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁工程項(xiàng)目中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 做好場(chǎng)地整平和測(cè)量放線

場(chǎng)地整平和測(cè)量放線是鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵，為給鉆機(jī)鉆孔施工營(yíng)造一個(gè)平整的場(chǎng)地，在鉆機(jī)就位之前，先用反鏟挖掘機(jī)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整平壓實(shí)處理，清理施工現(xiàn)場(chǎng)的淤泥、雜物，為鉆機(jī)就位、其他機(jī)具存放及后續(xù)施工等提供良好的環(huán)境條件。然后進(jìn)行測(cè)量放線，按照公路橋梁工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙的要求利用經(jīng)緯儀和全站儀相互結(jié)合方法，測(cè)量放線出每根鉆孔灌注樁的具體位置，并做好標(biāo)記。

3.2 護(hù)筒埋設(shè)和鉆機(jī)就位

場(chǎng)地整平和放線測(cè)量完成之后，即可著手進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)作業(yè)。護(hù)筒制作時(shí)，應(yīng)在頂、底口處適當(dāng)加強(qiáng)，以保證其在埋設(shè)或沉設(shè)過程中不變形。為保證護(hù)筒埋設(shè)的精度，采取十字線法進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)，選擇小規(guī)模吊機(jī)將制作好的護(hù)筒吊裝到測(cè)量放線好的位置，再進(jìn)行人工輔助定位，保證護(hù)筒定位準(zhǔn)確，埋設(shè)牢固，回填密實(shí)，控制護(hù)筒頂高于地面30cm，埋置深度為2m，平面位置最大偏差不超過5cm，傾斜度不超過0.5%，也可采取振動(dòng)振入到指定的深度。

護(hù)筒埋設(shè)完成后及時(shí)跟進(jìn)鉆機(jī)就位作業(yè)，若不能及時(shí)進(jìn)行鉆機(jī)就位鉆孔施工，要對(duì)護(hù)筒進(jìn)行保護(hù)（根據(jù)孔徑、孔深、樁位處的地質(zhì)和水文情況，本工程選擇用6臺(tái)GPS-15 型回旋鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)）。鉆機(jī)就位前，檢查鉆孔各項(xiàng)準(zhǔn)備工作是否到位。緩慢移動(dòng)鉆機(jī)到護(hù)筒埋設(shè)位置，輔以人工定位，在啟動(dòng)鉆機(jī)前，需要進(jìn)行多次校核，以保證鉆頭、鉆桿、護(hù)筒中心在同一條豎直線上。鉆機(jī)底部鋪墊穩(wěn)固，通過水平尺校正水平，在鉆孔操作中不能產(chǎn)生任何位移、沉陷等，以保證成孔質(zhì)量。

3.3 鉆孔和清孔

本工程鉆孔灌注樁的樁徑有兩種，分別是1.2m、1.5m，最大樁長(zhǎng)36m，結(jié)合本工程所在區(qū)域的地質(zhì)水文條件及區(qū)域類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，采取回旋鉆成孔工藝，泥漿護(hù)壁，正循環(huán)鉆孔。如果遇到孤石可采取沖擊成孔工藝進(jìn)行正循環(huán)沖擊成孔，沖擊成孔中鉆頭采取“十字形”鉆頭，為保證鉆孔的安全性，及時(shí)處理掉鉆問題，在鉆頭位置設(shè)置一個(gè)打撈環(huán)，鉆頭錐頂和提升鋼絲繩之間設(shè)置一個(gè)能夠自行轉(zhuǎn)向的裝置，以免形成梅花孔[2]。開鉆時(shí)應(yīng)緩慢鉆進(jìn)，待導(dǎo)向部位或鉆頭全部進(jìn)入地層后再正常鉆進(jìn)。鉆孔應(yīng)當(dāng)連續(xù)不斷的進(jìn)行，邊鉆孔，邊對(duì)泥漿進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告不同地層采取不同的鉆進(jìn)參數(shù)，尤其是護(hù)壁泥漿的性能需要嚴(yán)格控制，比重在1.05～1.20，黏度在16～22Pa·s，含砂量不超過8%，膠體率不小于96%。在進(jìn)行鉆孔施工中需要及時(shí)將孔內(nèi)的殘?jiān)懦?，以免殘?jiān)^多引起埋鉆問題，影響鉆孔質(zhì)量。本工程在排殘?jiān)胁扇×顺樵卜?，鉆頭鉆進(jìn)深度達(dá)到4～5m 后，每鉆進(jìn)1～2m 就抽渣一次，并及時(shí)補(bǔ)充新的漿液，以免因?yàn)闈{液不足引起塌孔問題。鉆孔成孔的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要滿足表1 中的規(guī)定。

表1 鉆孔成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)鉆孔經(jīng)過檢查各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)（孔徑、孔深、傾斜度）都達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，及時(shí)開展清孔作業(yè)。本工程在清孔中采取了空氣升液反循環(huán)法，利用壓縮空氣在清空端的氣室位置形成負(fù)壓，將沉碴吸入管道中，再?gòu)年P(guān)口噴出。在整個(gè)清孔過程中，需要不停的向鉆孔中泵送優(yōu)質(zhì)漿液，以保證漿液液面的高度（孔內(nèi)水頭）在規(guī)定的范圍內(nèi)，以免發(fā)生塌孔。

3.4 鋼筋籠制作和安裝

鋼筋籠的制作和安裝也是鉆孔灌注樁施工技術(shù)的關(guān)鍵工序，本工程鉆孔的深度比較深，為保證施工質(zhì)量，鋼筋籠制作需要嚴(yán)格遵循平直規(guī)整、尺寸準(zhǔn)確、焊接牢固的原則，尤其焊接的接頭以及搭接的長(zhǎng)度必須符合規(guī)范要求。鋼筋籠在吊裝前，需要按照設(shè)計(jì)方案的規(guī)定，在鋼筋籠上綁扎上三根聲測(cè)管，為后期超聲檢測(cè)提供條件，聲測(cè)管要做到順直無扭曲、等邊布置[3]。導(dǎo)管采用直徑為25cm 的無縫鋼管卡口連接，在吊裝前先進(jìn)行試拼，進(jìn)行水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)，導(dǎo)管要布設(shè)在鋼筋籠中間位置，在混凝土灌注前需要進(jìn)行升降試驗(yàn)，以保證導(dǎo)管能夠自由升降，導(dǎo)管的長(zhǎng)度要根據(jù)鉆孔深度合理確定，保證導(dǎo)管下口到孔底之間的距離在30～50cm。具體的鋼筋籠吊裝做法如圖1 所示。

圖1 鉆孔灌注樁鋼筋籠吊裝做法

3.5 混凝土灌注

鋼筋籠吊放完成之后，及時(shí)進(jìn)行混凝土灌注作業(yè)，但在灌注前需對(duì)孔內(nèi)泥漿的性能以及孔底沉渣厚度進(jìn)行檢查，如果沉渣厚度超過5cm，需要二次清孔后再灌注混凝土?；炷烈凑諏?shí)驗(yàn)室確定的配合比進(jìn)行配制，拌合站集中拌合，保證混凝土的坍落度、流動(dòng)性等都滿足設(shè)計(jì)要求，坍落度控制在18～22cm，粗骨料的粒徑控制在1～3cm，以保證所配制的混凝土具有良好的和易性。在混凝土灌注中首批混凝土灌注量是重中之重，要滿足導(dǎo)管首次埋置深度不低于1m，首批混凝土灌注量可通過式（1）計(jì)算出來。

式中：V——首批混凝土灌注量，m3；D——鉆孔灌注樁的直徑，m；H1——樁孔底部到導(dǎo)管底端之間的距離，m，本工程取值為0.4m；H2——導(dǎo)管被混凝土埋置的初次深度，m；d——導(dǎo)管的內(nèi)徑，m；h1——鉆孔灌注樁內(nèi)部混凝土達(dá)到埋置深度H2時(shí)，導(dǎo)管中混凝土柱平衡導(dǎo)管外壓力所需的高度，m，其計(jì)算如式（2）所示。

式中：Hw——鉆孔中泥漿的深度，m；γw——鉆孔中泥漿的重度，kN/m3；γc——混凝土拌合物的重度，kN/m3，本工程取值為24kN/m3。

灌注水下混凝土，需要連續(xù)不斷的進(jìn)行，不得中斷，同時(shí)盡量縮短導(dǎo)管拆管的時(shí)間，控制混凝土上升的速度，并定期檢查孔內(nèi)混凝土面的位置，控制好導(dǎo)管埋置深度，導(dǎo)管埋置深度要控制在4～6m，提導(dǎo)管時(shí)切不可將導(dǎo)管底端提出混凝土面[4]。灌注過程中應(yīng)采取措施防止鋼筋籠上浮，當(dāng)灌注混凝土頂面距鋼筋籠底部1m左右時(shí)，降低灌注速度。灌注混凝土的樁頂標(biāo)高需要高出設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5～1.0m，以保證樁頂混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)的要求。此外，妥善處置泥漿的回收和排放工作，嚴(yán)禁泥漿隨意排放，污染環(huán)境。

3.6 樁頭鑿除和檢測(cè)驗(yàn)收

當(dāng)混凝土灌注的標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，立即拔出導(dǎo)管，對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行清洗。鋼護(hù)筒需要等樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度后再拆除。等鉆孔灌注樁的齡期達(dá)到要求后，進(jìn)行樁頭鑿除工作，本工程選擇用空壓機(jī)風(fēng)鎬輔以人工的方法鑿除樁頭。用超聲波探測(cè)儀對(duì)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)標(biāo)后進(jìn)行下一道工序施工。

4 常見問題的成因以及解決方法

雖然鉆孔灌注樁施工技術(shù)在工藝、工期、成本等方面有很大優(yōu)勢(shì)，但在具體施工中，施工質(zhì)量控制難度大，難免會(huì)出現(xiàn)一系列問題，影響鉆孔灌注樁的強(qiáng)度和質(zhì)量，需要采取有針對(duì)性的措施來解決這些問題。在本工程施工中遇到了護(hù)筒冒水、鉆孔偏斜、縮頸3 種問題，采取的處理方法如下。

4.1 護(hù)筒冒水

表現(xiàn)形式為護(hù)筒外壁向外冒水，甚至?xí)霈F(xiàn)地基下沉、護(hù)筒傾斜等問題，導(dǎo)致鉆孔工作無法繼續(xù)進(jìn)行。主要原因是在護(hù)筒埋設(shè)時(shí)護(hù)筒四周的土回填密實(shí)度不足，或者是護(hù)筒水位差過大，此外，鉆頭起落碰撞護(hù)筒，也會(huì)引起此類問題。

解決方法：在進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)中，護(hù)筒四周需要用最佳含水量的黏土進(jìn)行分層夯實(shí)，并在護(hù)筒上部適當(dāng)位置開孔，控制護(hù)筒中的水頭高度始終保持在1～1.5m。在鉆頭起落操作中，需要加強(qiáng)控制，避免鉆頭碰撞護(hù)筒，一旦發(fā)生護(hù)筒冒水問題，立即停止施工，重新安裝護(hù)筒后再繼續(xù)施工。

4.2 鉆孔偏斜

主要表現(xiàn)為鉆孔完成后樁孔的垂直度出現(xiàn)較大偏差，主要原因是鉆機(jī)安裝的穩(wěn)定性不足，或者是地層軟弱變化復(fù)雜，沒有及時(shí)調(diào)整鉆機(jī)參數(shù)。

解決方法：在鉆機(jī)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)前，需要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行夯實(shí)平整處理，軌道枕木要均勻著地，在不均勻地層鉆進(jìn)過程中，要及時(shí)調(diào)整鉆機(jī)參數(shù)，采取自重大、鉆桿剛度大的鉆機(jī)。在進(jìn)入不均勻地層中，要降低鉆進(jìn)速度，等鉆進(jìn)穩(wěn)定后再適當(dāng)提升鉆進(jìn)速度[5]。如果遇到鉆孔偏斜問題，可適當(dāng)提起鉆頭，上下反復(fù)掃鉆幾次，如果沒有效果要提出鉆頭，回填黏土到偏孔位置50cm以上處，重新鉆孔。

4.3 縮頸

主要表現(xiàn)為鉆孔孔徑小于設(shè)計(jì)孔徑，主要成因是在鉆孔中遇到了塑性土膨脹問題。

解決方法：配制合適泥漿，降低失水量，提高護(hù)壁效果。在進(jìn)行成孔作業(yè)時(shí)，需要適當(dāng)加大泵量，提升成孔速度。在成孔一段時(shí)間內(nèi)，孔壁會(huì)形成泥皮，從而抑制膨脹土膨脹。遇到縮頸問題，可上下反復(fù)掃孔，以擴(kuò)大孔徑。

5 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合工程實(shí)例，探討了公路橋梁工程項(xiàng)目的鉆孔灌注樁施工技術(shù)，探討結(jié)果表明，公路橋梁工程項(xiàng)目對(duì)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、質(zhì)量、承載力有嚴(yán)格要求。在基礎(chǔ)施工中采取鉆孔灌注樁施工技術(shù)，可為公路橋梁工程項(xiàng)目施工建設(shè)營(yíng)造一個(gè)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，將橋梁上部結(jié)構(gòu)的荷載全部傳遞到地下，提升橋梁工程的穩(wěn)定性。而且鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有良好適應(yīng)性，在絕大多數(shù)地層中都能很好的應(yīng)用。但在具體應(yīng)用中需要結(jié)合橋梁工程所在區(qū)域的地質(zhì)水文條件，控制好每道工序的質(zhì)量，才能發(fā)揮出鉆孔灌注樁施工的優(yōu)勢(shì)，更好的保證橋梁工程施工質(zhì)量。