何海

樁基作為橋梁工程中的重要組成部分，是橋梁結(jié)構(gòu)的承重基礎(chǔ)。橋梁樁基成孔的方式由老式的靜壓法、打入法逐漸向鉆孔灌注樁改進(jìn)，其中沖擊樁和旋挖樁作為兩種常見的樁基施工工藝，在橋梁樁基工程中被廣泛使用。本文結(jié)合廈安高速公路南山大橋橋梁工程施工，就沖擊樁和旋挖樁兩種樁基工藝的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行詳細(xì)的介紹和比較，為同類樁基工程的施工工藝提供一定的借鑒意義。

一、工程概況及施工方案

廈安高速公路，即南安（金淘）至廈門高速公路。全線總長(zhǎng)41.44km，是安溪至廈門的交通動(dòng)脈。該項(xiàng)目包含6 座大橋。其中，南山大橋位于國(guó)道324 線侖頭至東宅段，全長(zhǎng)450m。橋梁樁基93 根、62 根墩柱。上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)預(yù)制T 型梁結(jié)構(gòu)，下部根據(jù)不同的橋梁寬度分別采用三柱式、雙柱式圓形墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，墩身直徑1.4m,樁基礎(chǔ)直徑1.6m；橋臺(tái)采用樁柱式橋臺(tái)，樁基礎(chǔ)直徑1.5m。

結(jié)合該公路橋梁工程案例可知，該工程具有施工難度高、綜合性較強(qiáng)等特征，在施工過程中涉及多個(gè)施工領(lǐng)域和施工專業(yè)。為保障該公路橋梁施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，要深入實(shí)地做好施工現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)工作，并在此基礎(chǔ)上做好施工設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作，然后采取科學(xué)的施工技術(shù)。只有充分做好上述工作才能最大限度地提升公路橋梁樁基工程的整體施工質(zhì)量，才能夠確保路橋工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)符合施工合同要求。

二、橋梁樁基工程中的常見問題

1.樁基斷樁問題

結(jié)合該案例可知，如果在準(zhǔn)備混凝土材料的過程中沒有嚴(yán)格控制混凝土材料的配比，因樁基內(nèi)部的排水管和排水孔間距較遠(yuǎn)容易導(dǎo)致雨天水分聚集，從而增加橋梁工程的樁基斷樁風(fēng)險(xiǎn)。因此，在橋梁施工過程中，一定要嚴(yán)格控制樁基施工技術(shù)，根據(jù)公路設(shè)計(jì)要求對(duì)混凝土材料進(jìn)行配置，在澆筑混凝土環(huán)節(jié)完成后可采取回頂?shù)姆绞絹頊p少樁基內(nèi)部混凝土材料的空洞概率，通過有效提升混凝土密實(shí)度來減少斷樁問題。

2.孔斜問題

在公路橋梁工程樁基工程施工的過程中，鉆孔是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)施工環(huán)節(jié)，樁基礎(chǔ)鉆孔的質(zhì)量直接決定樁基整體的建設(shè)效果，直接影響公路橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但是考慮該工程項(xiàng)目案例所處的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，且樁基底部地質(zhì)結(jié)構(gòu)為風(fēng)化巖石，整體的鉆孔難度較大，如果采用的操作技術(shù)不當(dāng)，還會(huì)導(dǎo)致鉆孔孔洞位置發(fā)生偏移，由此導(dǎo)致出現(xiàn)孔斜問題。一旦出現(xiàn)孔斜問題后，要及時(shí)優(yōu)化鉆孔設(shè)計(jì)方案，重新進(jìn)行鉆孔，以此有效控制樁基工程施工過程中的鉆孔誤差。

三、工藝對(duì)比分析

在高速公路橋梁工程中，成孔方式主要有兩種，分為旋挖鉆機(jī)成孔及沖擊鉆成孔技術(shù)，兩種工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，要結(jié)合工程特點(diǎn)進(jìn)行具體分析，提高施工品質(zhì)需明確質(zhì)量控制目標(biāo)， 圍繞質(zhì)控目標(biāo)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)施工步驟，優(yōu)化施工方案，確保橋梁建設(shè)品質(zhì)達(dá)標(biāo)。

1.沖擊樁工藝原理及特點(diǎn)

沖擊樁工藝，顧名思義，是通過沖擊力將樁體頂入地下，利用土體的支承力使樁體受力并在土體中固定。其原理是在樁頭位置落錘并產(chǎn)生重力加速度，在沖擊力和樁體重量的共同作用下，將樁體沿垂直方向向下推入土體中。同時(shí)，由于沖擊作用，樁身周圍的土體受到擠壓而形成土體的支承力。沖擊樁工藝的優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）施工速度快：由于沖擊樁工藝不需要開挖和排土，只需要在樁頭位置落錘即可將樁體頂入地下，所以施工速度相比于其他樁基工藝更快。

（2）適用范圍廣：沖擊樁工藝適用于各種不同類型的土層，包括軟土、黏土、砂土等不同類型的土壤，因此可以廣泛應(yīng)用于不同的地質(zhì)條件。

（3）成本低廉：沖擊樁工藝相對(duì)于其他樁基工藝來說成本較低，因?yàn)椴恍枰獙ｉT的挖掘和處理土方。

但是沖擊樁工藝需要使用錘擊打樁頭，產(chǎn)生的沖擊力也比較大，因此會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲污染，對(duì)周圍環(huán)境造成一定的影響。會(huì)使樁體受到較大的側(cè)向力，從而導(dǎo)致樁體的側(cè)面產(chǎn)生一定程度的變形，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和條件有一定的限制，例如在周圍環(huán)境噪音限制較高的城市區(qū)域或在地面下水位較高的區(qū)域，沖擊樁工藝可能無法使用。

2.旋挖樁工藝原理及特點(diǎn)

旋挖樁工藝是通過在地面上鉆孔，并在孔內(nèi)充填鋼筋混凝土或鋼管等材料制成樁體。其原理是使用旋挖機(jī)在地面上鉆孔，同時(shí)使用泥漿進(jìn)行冷卻和穩(wěn)定孔壁，完成孔洞的鉆掘。接著，在孔內(nèi)填充預(yù)制的混凝土或鋼管等材料，并通過挖掘機(jī)進(jìn)行整體下壓和整理，形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的樁體。旋挖樁工藝的優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）質(zhì)量可控：旋挖樁工藝采用預(yù)制的樁體，樁體的制造過程可以在工廠內(nèi)完成，因此可以對(duì)樁體的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，保證樁體的質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

（2）無振動(dòng)、低噪音：相比于沖擊樁工藝，旋挖樁工藝使用的是鉆孔和挖掘機(jī)，不會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲污染，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境的影響較小。

（3）適用范圍廣：旋挖樁工藝適用于各種不同類型的土層，如軟土、淤泥、沙礫土等，也適用于地下水位較高的地區(qū)。

但是旋挖樁工藝相比于沖擊樁工藝，旋挖樁工藝需要進(jìn)行鉆孔、挖掘、灌注等多個(gè)施工步驟，所以施工周期較長(zhǎng)。旋挖樁工藝需要使用大型的鉆掘設(shè)備，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的要求較高，如果在狹小的施工現(xiàn)場(chǎng)就無法使用。

3.適用范圍

沖擊樁工藝適用于較為堅(jiān)實(shí)的地層，如砂土、粉土、卵石土等。此外，沖擊樁工藝對(duì)于樁基的長(zhǎng)度有一定的限制，如果樁基長(zhǎng)度過長(zhǎng)，會(huì)對(duì)樁體受力產(chǎn)生一定的不利影響。

旋挖樁工藝適用于土層類型廣泛，特別適用于較為松軟的土層、含水層等地質(zhì)條件較為復(fù)雜的區(qū)域。

4.質(zhì)量可控性

沖擊樁和旋挖樁在質(zhì)量可控性方面存在較大的差異。沖擊樁的制作通常在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，對(duì)樁體的制造過程難以進(jìn)行嚴(yán)格控制。因此，沖擊樁在質(zhì)量可控性方面稍遜于旋挖樁。相比之下，旋挖樁的制造通常在工廠內(nèi)完成，可以嚴(yán)格控制樁體的質(zhì)量。

5.施工速度與難度

沖擊樁的制作通常在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，因此制作速度相對(duì)較快，可以快速完成橋梁等工程的建設(shè)。相比之下，旋挖樁的制作需要進(jìn)行鉆孔、挖掘、灌注等多個(gè)施工步驟，因此制作速度相對(duì)較慢，需要較長(zhǎng)的工期。沖擊樁和旋挖樁在施工難度方面也存在較大的差異。沖擊樁的制作較為簡(jiǎn)單，通常只需要進(jìn)行打樁操作，因此對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的要求較低。相比之下，旋挖樁需要使用大型的鉆掘設(shè)備，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的要求較高，如在較為狹小的施工現(xiàn)場(chǎng)或基礎(chǔ)條件較差的情況下，可能無法使用。

6.穩(wěn)定性

沖擊樁在施工過程中，其樁身內(nèi)部可能存在氣泡、空洞、缺陷等問題，這些問題可能會(huì)影響樁的承載能力和穩(wěn)定性。因此，對(duì)于沖擊樁的質(zhì)量檢測(cè)非常重要。相對(duì)于其他樁基類型，沖擊樁在低應(yīng)變測(cè)試和超聲波檢測(cè)中的合格率較高，主要有以下幾個(gè)原因：

沖擊樁本身的施工方式?jīng)Q定了樁的質(zhì)量相對(duì)較穩(wěn)定：沖擊樁通過沖擊器將樁桿逐層打入地下，樁身和周圍土體之間會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦力，從而提高了樁身的穩(wěn)定性。相對(duì)于其他樁基類型，沖擊樁的樁身在施工過程中的變形和應(yīng)變情況相對(duì)較小，樁的承載能力和抗彎強(qiáng)度也比較可靠。

沖擊樁內(nèi)部氣泡、空洞等質(zhì)量問題較少：沖擊樁的施工方式?jīng)Q定了其樁身內(nèi)部不會(huì)存在太多空洞和氣泡等問題。這些質(zhì)量問題通常是由于混凝土或鋼筋安裝不當(dāng)或施工質(zhì)量不良等因素引起的。相對(duì)于其他樁基類型，沖擊樁內(nèi)部的質(zhì)量問題較少，所以低應(yīng)變測(cè)試和超聲波檢測(cè)合格率相對(duì)較高。

雖然低應(yīng)變測(cè)試和超聲波檢測(cè)合格率相對(duì)較高，但在沖擊樁的質(zhì)量檢測(cè)過程中仍然需要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行多種方法的檢測(cè)，以確保沖擊樁的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

旋挖樁在低應(yīng)變測(cè)試和超聲波檢測(cè)中的合格率相對(duì)較低，主要是由以下幾方面的因素共同影響的：

樁身內(nèi)部缺陷：旋挖樁的施工過程中，混凝土灌注的同時(shí)需要排除挖掘機(jī)和管線的干擾，導(dǎo)致樁身內(nèi)部可能存在氣泡、空洞、夾雜物等質(zhì)量問題。這些缺陷會(huì)影響樁的承載能力和穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致低應(yīng)變測(cè)試和超聲波檢測(cè)中合格率低。

樁身變形和裂紋：旋挖樁的施工過程中，由于混凝土灌注后需要較長(zhǎng)時(shí)間的凝固，而灌注時(shí)挖掘機(jī)的震動(dòng)和管線的干擾會(huì)導(dǎo)致樁身變形和裂紋等問題。這些問題會(huì)對(duì)樁的質(zhì)量造成影響，從而導(dǎo)致低應(yīng)變測(cè)試和超聲波檢測(cè)中合格率低。

檢測(cè)方法的局限性：低應(yīng)變測(cè)試和超聲波檢測(cè)在旋挖樁的質(zhì)量檢測(cè)中起到了非常重要的作用，但這些方法也存在一定的局限性。比如，低應(yīng)變測(cè)試只能檢測(cè)樁身的表面變形情況，而無法全面了解樁身內(nèi)部的情況。超聲波檢測(cè)需要在樁身內(nèi)部設(shè)置傳感器進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于樁身內(nèi)部的深層缺陷和變形可能存在一定的盲區(qū)。

四、工藝實(shí)施

旋挖樁和沖擊樁在施工方式和原理上存在差異，結(jié)合使用可以充分利用它們各自的優(yōu)點(diǎn)，提高樁基的承載能力和穩(wěn)定性。旋挖樁采用連續(xù)鉆進(jìn)土層的方式，樁身具有較高的密實(shí)度和整體性，且樁身周圍土層受到較小的擾動(dòng)。而沖擊樁采用重錘或振動(dòng)器等設(shè)備施加動(dòng)力，可以在較短的時(shí)間內(nèi)將樁身深入土層，增加樁身與土層之間的摩擦力和承載力。因此，結(jié)合使用旋挖樁和沖擊樁可以提高樁基的承載能力和穩(wěn)定性，滿足工程設(shè)計(jì)要求。

旋挖樁和沖擊樁的施工方式各有優(yōu)劣，結(jié)合使用可以在充分利用它們各自優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，提高施工效率和加速施工進(jìn)度。例如，在軟土和泥質(zhì)土等地質(zhì)條件下，可以采用旋挖樁進(jìn)行樁身的開挖和灌注，然后采用沖擊樁進(jìn)一步加固和深入施工。這樣可以避免旋挖樁灌注后的土層松散，提高樁身周圍土層的密實(shí)度，同時(shí)也可以減少施工周期，提高施工效率。

旋挖樁和沖擊樁各自適用于不同的地質(zhì)條件，但結(jié)合使用可以充分利用它們的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)更廣泛的地質(zhì)條件。旋挖樁適用于軟土、泥質(zhì)土和砂土等地質(zhì)條件，其灌注過程可以保證樁身周圍土層的密實(shí)度和整體性，適用于地下水位較高的區(qū)域。而沖擊樁適用于礫石土、堅(jiān)硬巖石和橋墩等地質(zhì)條件，其沖擊過程可以加強(qiáng)樁身與土層之間的摩擦力和承載力，適用于地下水位較低的區(qū)域。因此，結(jié)合使用旋挖樁和沖擊樁可以充分利用它們各自的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)不同的地質(zhì)條件，提高樁基施工的適應(yīng)性和可靠性。

五、工程實(shí)例分析

南山大橋由于樁基須穿過塊石填土層，而對(duì)于塊石填土，旋挖鉆機(jī)成孔效率低，而且損壞設(shè)備嚴(yán)重。經(jīng)過不斷摸索，施工中需以旋挖鉆孔為主，必要時(shí)輔助沖擊鉆孔。若項(xiàng)目施工遇硬巖、大顆粒卵石，會(huì)增加鉆孔難度。鉆孔采用淡水泥漿，為確保樁身穩(wěn)固性，制漿過程相對(duì)關(guān)鍵，需人工調(diào)配和控制以保障泥漿性能達(dá)標(biāo)。調(diào)配階段適當(dāng)摻入膨潤(rùn)土，以滿足鉆孔護(hù)壁要求。另外，樁身鋼筋使用焊接連接，并需要做好超聲波檢測(cè)。案例工程中應(yīng)用1.8 m 樁徑的管樁，需設(shè)置4 根檢測(cè)管，以保障檢測(cè)效果。按照以往經(jīng)驗(yàn)，橋梁每個(gè)承臺(tái)基礎(chǔ)均要達(dá)標(biāo)，最多設(shè)計(jì)4 根樁基，承臺(tái)樁基交叉施工中需控制樁基混凝土振搗施工。

這樣既減少了施工費(fèi)用，還大大提高了施工效率。對(duì)于那些位于民房較近的樁基，原本使用的沖擊鉆被調(diào)整為水磨鉆或人工挖孔施工，減少震動(dòng)，避免影響村民。

1.減少施工噪音和振動(dòng)

旋挖樁和沖擊樁的施工過程都會(huì)產(chǎn)生一定的噪音和振動(dòng)，但結(jié)合使用可以降低施工噪音和振動(dòng)的影響。旋挖樁施工時(shí)，由于灌注過程中土層的整體性和樁身周圍土層的密實(shí)度，噪音和振動(dòng)的影響相對(duì)較小。而沖擊樁的施工過程中，振動(dòng)力量較大，但施工時(shí)間相對(duì)較短，可以通過調(diào)整施工順序和時(shí)間來減少噪音和振動(dòng)的影響。

2.降低施工成本

結(jié)合使用旋挖樁和沖擊樁可以降低施工成本。旋挖樁的施工設(shè)備和工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，施工成本較低；而沖擊樁的施工設(shè)備和工藝相對(duì)復(fù)雜，施工成本較高。但是，結(jié)合使用這兩種樁基技術(shù)可以在不同的地質(zhì)條件下充分利用它們的優(yōu)點(diǎn)，降低施工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

六、結(jié)語

在城市建設(shè)與橋梁工程規(guī)模高速發(fā)展的時(shí)代，需要重視樁基施工在公路橋梁施工中的基礎(chǔ)地位，保障工程項(xiàng)目的安全高效進(jìn)行。在樁基施工開展的過程中，其施工技術(shù)在一定程度上會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目整體施工安全帶來一定的影響。本工程結(jié)合使用旋挖樁和沖擊樁可以實(shí)現(xiàn)更好的施工效果和質(zhì)量，提出橋梁樁基工程技術(shù)控制工作的必要性，并對(duì)樁基斷樁、孔斜問題進(jìn)行研究。分析不同施工工藝的特點(diǎn)，在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)具體地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)要求，選用合適的樁基施工技術(shù)，并結(jié)合使用多種技術(shù)手段來提高施工效果和質(zhì)量。提高樁基的承載能力和穩(wěn)定性，加速施工進(jìn)度和提高施工效率，適應(yīng)不同的地質(zhì)條件，降低施工噪音和振動(dòng)的影響，降低施工成本。只有如此，才能夠顯著提升公路橋梁樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量，延長(zhǎng)公路橋梁的使用年限，以此來促進(jìn)我國(guó)公路交通網(wǎng)建設(shè)工作，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展。