楊鳳銀

（扶溝縣交通運(yùn)輸局,河南 周口 461300）

0 引言

在公路橋梁建設(shè)施工中，鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有操作性強(qiáng)、施工簡(jiǎn)便以及高效等突出優(yōu)勢(shì)，能較好地改善施工場(chǎng)地的土體構(gòu)造，將工程區(qū)域地質(zhì)不穩(wěn)定、氣候變化等外部因素的不利影響降至最低。鉆孔灌注樁基礎(chǔ)能適應(yīng)于不同地質(zhì)條件，抗震能力強(qiáng)，因此成了公路橋梁的主要基礎(chǔ)形式[1]。學(xué)者姚明鑫圍繞高速公路橋梁建設(shè)中鉆孔灌注樁的泥漿性能與機(jī)械效率展開(kāi)了分析，針對(duì)不同條件下的泥漿調(diào)配進(jìn)行研究，對(duì)施工過(guò)程中由于泥漿各指標(biāo)不足可能引起的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研判，為提升高速公路橋梁鉆孔灌注樁施工質(zhì)量提供了借鑒[2]。該文對(duì)公路橋梁建設(shè)施工中的灌裝柱技術(shù)應(yīng)用、施工工藝以及操作流程展開(kāi)研究并進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試分析，通過(guò)在施工過(guò)程中不斷測(cè)試灌裝柱的單樁性能，得出了實(shí)際樁徑和樁長(zhǎng)合理數(shù)值，結(jié)果表明，鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用能夠滿足公路橋梁的承載力要求，取得了較好的施工效果。

1 鉆孔灌注樁技術(shù)施工工藝研究與應(yīng)用

1.1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

鉆孔灌注樁施工技術(shù)是指在工程地基上進(jìn)行鉆孔作業(yè)，再通過(guò)壓力將水泥砂漿注入縫隙當(dāng)中，有效地改善了地基的強(qiáng)度，為公路橋梁工程施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在實(shí)際的施工過(guò)程中，樁基的作用是將受到的上部荷載傳遞到地基，由此提高了承受建筑自身荷載的能力，也保證了結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。此次研究針對(duì)大直徑的鉆孔灌裝柱的承載特性、穩(wěn)定性和安全性進(jìn)行研究，對(duì)橋梁施工鉆孔灌注樁施工技術(shù)展開(kāi)分析。

鉆孔灌注樁施工工藝的具體流程：首先在樁位進(jìn)行放線、埋設(shè)護(hù)筒，然后定位樁機(jī)并沖擊成孔，再對(duì)鉆孔深度進(jìn)行測(cè)定并處理孔洞，將制作的鋼筋籠安裝進(jìn)孔，再安裝導(dǎo)管，此時(shí)需要對(duì)孔進(jìn)行二次清洗，使冗余的泥漿循環(huán)使用后即進(jìn)行沖擊成孔。根據(jù)不同的施工過(guò)程，有幾個(gè)要點(diǎn)和原則需要注意。在護(hù)筒的外部需要焊接加裝加強(qiáng)筋，在挖護(hù)筒坑時(shí)，需要深入至地下的原土大概25 cm 左右，坑深度應(yīng)大于1.5 m，護(hù)筒坑的直徑應(yīng)該大于護(hù)筒外徑大概50 cm。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，護(hù)筒的內(nèi)直徑應(yīng)大于沖孔樁樁徑的15 cm。安裝護(hù)筒之后，還應(yīng)該將護(hù)筒外壁的三維孔隙用黏土填充緊實(shí)。沖孔之前，要科學(xué)制定泥漿的配合比，由于采用的是膨潤(rùn)土進(jìn)行泥漿的制備，要求其塑性指數(shù)應(yīng)大于25 mm，泥沙含量需大于50 kg/m3。為了保證樁機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，沖孔過(guò)程中應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)勘察情況，按照實(shí)際情況放置枕木，應(yīng)避開(kāi)鋼護(hù)筒。沖孔作業(yè)時(shí)，采用0.5 m 左右的低揚(yáng)錘進(jìn)行沖擊，適量添加黏土和鵝卵石可以使土體和粒料之間互相碾壓，防止孔壁脫落，還應(yīng)注意孔位和樁位的偏差情況，如有偏差要采用片石等材料回填孔洞[3]。

清孔是沖孔作業(yè)中的重要操作流程，施工中應(yīng)及時(shí)清理所產(chǎn)生的殘?jiān)?，避免重?fù)產(chǎn)生破碎而影響沖孔的效率。在清理殘?jiān)^(guò)程中，如果存在呈漂浮狀態(tài)的殘?jiān)?，則需要進(jìn)行二次或者多次清理，還應(yīng)注意檢查孔口返漿的比重問(wèn)題，應(yīng)觀察孔底的沉渣厚度是否符合標(biāo)準(zhǔn)后才能繼續(xù)施工[4]。鋼筋籠的制作安裝，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙制作，確保鋼筋籠的尺寸、外形符合要求，焊接加強(qiáng)筋時(shí)應(yīng)采取雙面焊的方式進(jìn)行，其搭接的長(zhǎng)度應(yīng)大于5 d。鋼筋籠吊運(yùn)過(guò)程中要避免變形或損壞，安裝后應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行加固處理，避免發(fā)生位移。公路橋梁施工中鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值表

1.2 基于鉆孔灌注樁技術(shù)的公路橋梁施工應(yīng)用

以某公路橋梁工程為例，該橋梁跨越河谷，施工區(qū)域地勢(shì)東南低，西北高，整體地形連接相對(duì)平緩。建設(shè)施工開(kāi)始前，首先要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行清理，設(shè)置泥漿區(qū)域、沉淀區(qū)域、機(jī)械設(shè)備放置區(qū)域。施工設(shè)備主要包括ZK8000 沖樁機(jī)、吊機(jī)、水下導(dǎo)管等，應(yīng)及時(shí)設(shè)置防護(hù)圍欄。其次，要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行勘測(cè)，設(shè)立橫向軸線與縱向軸線的標(biāo)記點(diǎn)，再進(jìn)行組裝樁基和護(hù)筒埋設(shè)作業(yè)。

護(hù)筒內(nèi)直徑應(yīng)大于沖孔樁樁徑15 cm，鋼護(hù)筒壁厚6~12 mm，高1.5 mm，安裝完成后要用黏土進(jìn)行回填并按壓緊實(shí)。再采用孔中的土體制備泥漿，合理添加黏土及外加劑，泥漿池容積不得小于單樁孔容積的1.5 倍[5]。泥漿性能指標(biāo)初始配置中，泥漿的相對(duì)密度應(yīng)保持在1.05~1.10 g/cm，黏度為17.0~19.0 s，含沙率小于3%。在沖進(jìn)過(guò)程中，相對(duì)密度保持在1.04~1.09 g/cm，黏度為17.0~22.0 s，含沙率小于3%。沖孔作業(yè)施工要采用0.4~0.6 m左右的低揚(yáng)錘進(jìn)行沖擊操作，護(hù)筒放入刃腿以下2 m 左右，操作中應(yīng)設(shè)置1 m 左右的沖程，在黏土層設(shè)置2 m的沖程，操作中應(yīng)適時(shí)清洗鉆孔頭上的泥塊[6]。在粉砂層應(yīng)設(shè)置2~3 m 的沖程，要加大沖擊的頻率，泥漿的密度保持在12~15 g/cm 左右。在沙土或者鵝卵石層要設(shè)置3~4 m 的沖程，要及時(shí)清理產(chǎn)生的沉渣，泥漿密度應(yīng)控制在13 g/cm；在塌孔回填的過(guò)程中，要采用較小的沖程進(jìn)行循環(huán)反復(fù)沖擊，泥漿密度控制在13~15 g/cm 左右。

采用吊車(chē)對(duì)鋼筋籠實(shí)施安裝，操作中應(yīng)采取分段加工、垂直入孔的方式，要控制位置使其受力均勻。焊接時(shí)要連接嚴(yán)密，無(wú)焊渣出現(xiàn)，要求同一截面的鋼筋數(shù)量不超過(guò)總量的一半，完成后檢查連接的緊密性和牢固程度，再檢查沉淀層厚度。安裝導(dǎo)管過(guò)程中，首先要對(duì)導(dǎo)管的承受度進(jìn)行測(cè)試，防止爆裂，導(dǎo)管的孔徑一般要求在40 cm 左右。灌注施工前要清理和檢查混凝土攪拌物，灌注施工中要控制灌注的速度和量，要求時(shí)長(zhǎng)不超過(guò)8 h，避免孔壁不穩(wěn)定而造成塌孔。為了防止橋柱出現(xiàn)縫隙，灌注開(kāi)始之后不能隨意中斷，要注意控制高度，導(dǎo)管的埋置深度要控制在2~6 m 之間。沖孔過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合土壤結(jié)構(gòu)并適當(dāng)調(diào)整泥漿比例，以防止孔壁出現(xiàn)不穩(wěn)定、坍塌或控制孔位置產(chǎn)生偏差等問(wèn)題。清孔過(guò)程中，要控制底部礦渣和浮渣，防止過(guò)量礦渣對(duì)成樁產(chǎn)生影響。鋼筋籠的制作和組裝應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范，確保鋼筋籠的尺寸和垂直度符合必要的標(biāo)準(zhǔn)。澆筑混凝土?xí)r，需要適當(dāng)控制初始灌注量和速度，防止鋼筋籠受到損壞和鋼筋籠偏移或上浮。在各施工環(huán)節(jié)，嚴(yán)格遵循施工規(guī)范、了解工藝施工要點(diǎn)，確保取得高質(zhì)量的成果，全面提高公路橋梁的工程綜合效益。

2 鉆孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用公路橋梁效用實(shí)驗(yàn)

2.1 公路橋梁數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了驗(yàn)證此次研究的鉆孔灌注樁施工技術(shù)以及樁基礎(chǔ)施工效果，開(kāi)展試樁實(shí)驗(yàn)測(cè)試，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源于某高速公路某大橋的鉆孔灌注樁測(cè)量記錄。通過(guò)試樁實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同的樁長(zhǎng)和樁徑進(jìn)行和荷載實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用于公路橋梁的具體效果，其中適應(yīng)度結(jié)果采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)內(nèi)容得出。實(shí)驗(yàn)分為A、B兩組，分別對(duì)試樁增加荷載，相關(guān)的詳細(xì)數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 試樁具體信息以及實(shí)驗(yàn)加載與卸載設(shè)計(jì)

該次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選取A2，B2 進(jìn)行方案對(duì)比，在原試驗(yàn)方案中計(jì)算出A2 的樁徑值為1.3 m，樁長(zhǎng)為36 m，體積為47.85 m3，B2 的樁徑為1.3 m，樁長(zhǎng)為25 m，體積為33.49 m3。此次研究?jī)?yōu)化的方案得出的結(jié)果與之進(jìn)行對(duì)比。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)與計(jì)量分析

對(duì)實(shí)驗(yàn)試樁的沉降量進(jìn)行了相關(guān)記錄，兩組試樁的荷載－沉降曲線如圖1?？梢钥闯觯珹1 的最大加載量為22 010 kN，最大沉降量為41.052 mm，A2 的最大加載量為23 000 kN，最大沉降量為40.358 mm，B1、B2 的最大加載量均為19 000 kN 左右，B1 的最大沉降量為40.51 mm，B2 的最大沉降量為40.975 mm。

圖1 兩組試樁的荷載—沉降曲線

該次研究考慮了鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中的各個(gè)施工階段，如圖2 為選取了A2，B2 進(jìn)行的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，得出A2 最佳樁長(zhǎng)、樁徑分別為1.399 m，29.987 m，建議值為1.4 m、30 m，由此得出最佳試樁體積為46.15 m3，減少的百分比為3.55%。得出B2 最佳樁長(zhǎng)、樁徑分別為1.399 m、21.845 m，建議值為1.35 m、22 m，由此得出最佳試樁體積為31.18 m3，減少的百分比為6.89%?？梢?jiàn)優(yōu)化對(duì)混凝土的預(yù)算和體積都有減少。

圖2 A2、B2 適應(yīng)度值與樁長(zhǎng)樁徑

3 結(jié)論

為了保證公路橋梁的承載能力，此次研究對(duì)施工過(guò)程處理和原則進(jìn)行分析，對(duì)灌注過(guò)程中的相關(guān)施工過(guò)程進(jìn)行探討，通過(guò)測(cè)試得出相應(yīng)的單樁樁長(zhǎng)和樁徑。實(shí)驗(yàn)表明，A2 最佳樁長(zhǎng)、樁徑分別為1.399 m、29.987 m，建議值為1.4 m、30 m，由此得出最佳試樁體積為46.15 m3，減少的百分比為3.55%。B2 最佳樁長(zhǎng)、樁徑分別為1.399 m、21.845 m，建議值為1.35 m、22 m，由此得出最佳試樁體積為31.18 m3，減少的百分比為6.89%。可以看出，此次研究的鉆孔灌注樁技術(shù)對(duì)公路橋梁施工具有良好的效用。在鉆孔灌注樁技術(shù)具體操作過(guò)程中，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，在確定灌注量及樁身尺寸的基礎(chǔ)上，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，從而提高工程質(zhì)量，既節(jié)約混凝土用量，又保證承載能力。但是此次研究?jī)H對(duì)公路橋梁的單樁樁長(zhǎng)、樁徑進(jìn)行了測(cè)試，只考慮了樁身的體積和材料，還需要考量更多的參數(shù)如經(jīng)濟(jì)成本，所以還有待進(jìn)一步研究和改進(jìn)。