文／陳元城 廣州市第一市政工程有限公司 廣東廣州 510000

引言：

在道路橋梁工程中，樁基承載力、橋墩穩(wěn)定性和抗震性能是設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵問(wèn)題[1]。鉆孔灌注樁通過(guò)在地下形成混凝土柱體，使其與周圍土體相互作用，增加橋梁基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性。鉆孔灌注樁具有以下幾個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：一是可以充分利用當(dāng)?shù)氐脑临Y源，減少對(duì)外部填土的需求；二是施工過(guò)程簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工，提高工程進(jìn)度和質(zhì)量；三是適用于各種地質(zhì)條件下的基礎(chǔ)處理，如軟土、淤泥、砂礫等。因此，對(duì)鉆孔灌注樁施工技術(shù)進(jìn)行深入研究和探討，旨在解決現(xiàn)有施工中的問(wèn)題，改進(jìn)施工工藝，提高施工質(zhì)量和效率，進(jìn)一步推動(dòng)道路橋梁工程的發(fā)展。

1.鉆孔灌注樁基本概念和分類

1.1 鉆孔灌注樁概念

鉆孔灌注樁是一種常用的橋梁基礎(chǔ)形式，通過(guò)在地面或水中預(yù)先鉆孔，然后在鉆孔中注入灌注材料（通常為混凝土），形成垂直或傾斜的樁體[2]。該樁體在土層中起到傳遞荷載的作用，能夠有效地承受靜載、動(dòng)載和地震作用等外力，并將這些荷載傳遞到更深的穩(wěn)定土層或巖石層中。鉆孔灌注樁因其施工簡(jiǎn)便、適應(yīng)性廣、承載力強(qiáng)等特點(diǎn)，成為道路橋梁工程中常見(jiàn)的基礎(chǔ)形式之一。它可以應(yīng)用于各種地質(zhì)條件下，包括軟土、粉土、砂土、黏土、卵石、巖石等不同的地層類型，并且適用于各種橋梁結(jié)構(gòu)形式，如梁橋、拱橋、索塔橋等。

1.2 鉆孔灌注樁分類

1.2.1 按樁身材料分類

鉆孔灌注樁按照樁身材料的不同可以進(jìn)行分類，常見(jiàn)的分類包括混凝土灌注樁、鋼筋混凝土灌注樁和鋼管灌注樁。表1 列出了這些不同類型鉆孔灌注樁的特點(diǎn)和適用范圍?？梢钥闯觯煌愋偷你@孔灌注樁適用于不同的工程項(xiàng)目和地質(zhì)條件[3]?；炷凉嘧哆m用于一般的建筑物基礎(chǔ)和土壤改良工程，鋼筋混凝土灌注樁適用于需要承受較大荷載的橋梁和高層建筑等工程，而鋼管灌注樁由于其良好的承載力和抗震性能，適用于復(fù)雜地質(zhì)條件下的海洋工程、地鐵隧道以及對(duì)承載能力要求較高的工程。

表1 按樁身材料分類及特點(diǎn)

1.2.2 按施工方式分類

鉆孔灌注樁的施工方式多種多樣，根據(jù)實(shí)際施工過(guò)程中的操作方式和工藝要求，可以將鉆孔灌注樁按施工方式進(jìn)行分類，表2 給出了幾種常見(jiàn)的施工方式及其特點(diǎn)。通過(guò)不同的施工方式，鉆孔灌注樁可以適應(yīng)不同地質(zhì)條件和工程要求。選擇合適的施工方式對(duì)于確保工程質(zhì)量和效率具有重要意義[4]。根據(jù)具體的工程要求和現(xiàn)場(chǎng)情況，施工人員可以選擇最合適的施工方式進(jìn)行鉆孔灌注樁的施工。

表2 按施工方式分類及特點(diǎn)

2.鉆孔灌注樁的施工流程

2.1 前期準(zhǔn)備工作

2.1.1 勘察設(shè)計(jì)

在鉆孔灌注樁施工中的勘察設(shè)計(jì)階段，需要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察和工程設(shè)計(jì)分析。地質(zhì)勘察包括對(duì)樁基區(qū)域的土壤類型、地下水位、地下水流動(dòng)情況等進(jìn)行調(diào)查，以了解地質(zhì)條件對(duì)樁基施工的影響。工程設(shè)計(jì)分析包括根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)荷載和地質(zhì)條件，確定樁基的數(shù)量、直徑、深度等參數(shù)，并考慮樁基與土壤的相互作用[5]。此外，還需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工條件進(jìn)行評(píng)估，包括施工設(shè)備的可行性、交通運(yùn)輸條件等。通過(guò)綜合分析勘察設(shè)計(jì)結(jié)果，可以為鉆孔灌注樁的施工方案制定提供依據(jù)，確保施工的安全性和可行性。

2.1.2 施工方案制定

在制定施工方案時(shí)，需要考慮多個(gè)因素，如工程的地質(zhì)條件、樁基設(shè)計(jì)要求、施工設(shè)備與材料可行性以及施工進(jìn)度等。首先，地質(zhì)條件的分析是制定施工方案的基礎(chǔ)，通過(guò)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，評(píng)估地層的穩(wěn)定性、土壤的承載力等信息，確定鉆孔灌注樁的直徑、深度以及間距等參數(shù)。其次，根據(jù)橋梁的設(shè)計(jì)要求和荷載特點(diǎn)，結(jié)合地質(zhì)條件，選擇適當(dāng)?shù)墓嘧⒉牧?，并設(shè)計(jì)合理的灌注過(guò)程，確保樁體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。此外，考慮施工設(shè)備與材料的可行性，包括鉆孔機(jī)械的選擇與調(diào)試、混凝土攪拌站的布置等，以確保施工的順利進(jìn)行[6]。最后，制定合理的施工進(jìn)度計(jì)劃，安排好施工各個(gè)環(huán)節(jié)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)好各方資源，確保施工的高效與質(zhì)量。

2.2 鉆孔施工

2.2.1 鉆孔設(shè)備選擇

在鉆孔灌注樁施工中，選擇合適的鉆孔設(shè)備是確保施工質(zhì)量和效率的重要因素。鉆孔設(shè)備的選擇應(yīng)考慮多個(gè)因素，如地質(zhì)條件、孔徑要求、孔深、工期等。地質(zhì)條件是決定鉆孔設(shè)備選擇的關(guān)鍵因素之一，不同的地質(zhì)條件需要不同類型的鉆孔設(shè)備，例如在軟土地區(qū)可以選擇旋挖鉆機(jī)，而在巖石地區(qū)可能需要使用巖石鉆機(jī)。孔徑要求也是選擇鉆孔設(shè)備的考慮因素之一，大直徑孔徑需要大型鉆機(jī)進(jìn)行施工，而小孔徑可以選擇小型鉆機(jī)。此外，孔深和工期也會(huì)影響鉆孔設(shè)備的選擇。較深的孔深通常需要更強(qiáng)大的設(shè)備，并且如果施工時(shí)間緊迫，可能需要考慮同時(shí)使用多臺(tái)鉆機(jī)以提高施工效率。鉆孔設(shè)備的選擇應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、孔徑要求、孔深和工期等因素，以確保施工過(guò)程的順利進(jìn)行。

2.2.2 鉆孔技術(shù)要點(diǎn)

在鉆孔過(guò)程中，需要選擇適當(dāng)?shù)你@孔方法，如旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法或沖擊鉆進(jìn)法，根據(jù)具體情況確定最佳方法。對(duì)鉆孔孔徑進(jìn)行控制，確保孔徑符合設(shè)計(jì)要求，避免過(guò)大或過(guò)小的孔徑對(duì)樁的承載力產(chǎn)生不利影響[7]。此外，還需關(guān)注鉆孔的垂直度和位置精度，確保樁的準(zhǔn)確定位和垂直度要求的滿足。另外，鉆孔過(guò)程中需要注意的是土層的鉆進(jìn)阻力和巖石的鉆進(jìn)難度，鉆孔時(shí)應(yīng)監(jiān)測(cè)鉆孔進(jìn)度和阻力變化，根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整鉆孔參數(shù)，如鉆速、鉆進(jìn)壓力等。對(duì)于遇到的巖石層，需要采取適當(dāng)?shù)膸r石鉆進(jìn)工具和技術(shù)手段，以確保鉆孔的順利進(jìn)行。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)你@孔方法、控制孔徑、保證垂直度和位置精度，并根據(jù)土層和巖石的情況調(diào)整鉆孔參數(shù)，可以有效提高施工質(zhì)量和樁的承載能力。

2.3 灌注施工

2.3.1 灌注材料選擇

灌注材料應(yīng)具備一定的流動(dòng)性和可塑性，能夠填充鉆孔空隙并與周圍土體形成良好的粘結(jié)，常見(jiàn)的灌注材料包括水泥漿、礫石混凝土和微波溫室用高性能混凝土等。水泥漿是一種常用的灌注材料，由水泥和水按一定比例混合而成，具有較高的流動(dòng)性和較快的凝固硬化速度，在施工過(guò)程中易于控制。然而，水泥漿的強(qiáng)度相對(duì)較低，需要通過(guò)灌注后的養(yǎng)護(hù)來(lái)提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。礫石混凝土是一種由礫石、水泥、砂和水按一定比例混合而成的灌注材料，具有良好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，適用于承受較大荷載和抗沖刷能力要求較高的工程，礫石混凝土還能提供較好的樁體抗浮托性能，適用于水下施工。微波溫室用高性能混凝土是一種新型的灌注材料，其特點(diǎn)是強(qiáng)度高、耐久性好和施工周期短，采用高性能混凝土配方，經(jīng)過(guò)特殊的加工和養(yǎng)護(hù)工藝，能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求[8]。這種材料適用于對(duì)施工周期和質(zhì)量要求較高的工程，如高速公路和重要橋梁。在選擇灌注材料時(shí)，需要考慮工程的具體要求、地質(zhì)條件和預(yù)算限制。

2.3.2 灌注技術(shù)要點(diǎn)

灌注技術(shù)要點(diǎn)包括灌注材料的選擇和灌注過(guò)程的控制，灌注材料的選擇要考慮其流動(dòng)性、強(qiáng)度和耐久性等因素，以確保灌注后的樁體具有足夠的承載力和穩(wěn)定性。在灌注過(guò)程中，需要控制灌注速度、灌注壓力和灌注深度等參數(shù)，以避免灌注過(guò)程中的空隙和孔隙，保證灌注材料充分填充孔隙并緊密結(jié)合鉆孔壁，提高樁體的整體性能。此外，還需注意控制灌注材料的溫度和混凝土配合比，確保灌注材料的質(zhì)量和一致性。通過(guò)合理的灌注技術(shù)控制，能夠提高鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量和工程效益。

3.鉆孔灌注樁施工中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鉆孔技術(shù)

3.1.1 鉆孔方法選擇

在道路橋梁工程中，常見(jiàn)的鉆孔方法包括旋挖鉆孔、沖擊鉆孔和循環(huán)鉆孔等。旋挖鉆孔是一種常用的鉆孔方法，通過(guò)旋轉(zhuǎn)鉆桿和鉆頭，利用土壤的松動(dòng)和切削作用將土層逐漸鉆探穿越，適用于較軟土層和一定的巖層，在穩(wěn)定性要求較高的情況下，可采用套筒鉆孔技術(shù)來(lái)提高孔壁的穩(wěn)定性。沖擊鉆孔是利用沖擊力將鉆頭逐漸鉆入土層的一種方法，通過(guò)持續(xù)的沖擊力，鉆孔設(shè)備可以穿越較硬的土壤和一定的巖石層[9]。沖擊鉆孔適用于較硬的巖土層，但在巖石較堅(jiān)硬或存在較大塊石時(shí)，可能需要輔助使用液壓鉆孔或爆破等方法。循環(huán)鉆孔是一種利用泥漿循環(huán)系統(tǒng)將鉆孔廢土帶出孔口，通過(guò)泵送高壓泥漿，將鉆孔廢土沖刷出孔口，并在孔內(nèi)形成穩(wěn)定的泥漿柱。循環(huán)鉆孔適用于較深的孔洞，尤其是在軟弱土層或水下施工的情況下，可以保持孔洞的穩(wěn)定并便于鉆孔廢土的排除。在選擇鉆孔方法時(shí)，需要綜合考慮地層情況、孔深、施工條件和工期等因素。鉆孔方法的選擇應(yīng)根據(jù)工程的具體要求和現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行合理的評(píng)估和決策，以確保施工的高效性和質(zhì)量性。

3.1.2 鉆孔孔徑控制

合理的孔徑選擇和準(zhǔn)確的孔徑控制，對(duì)于確保鉆孔灌注樁的穩(wěn)定性和承載力至關(guān)重要。首先，鉆孔孔徑的選擇應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)要求和地質(zhì)條件。根據(jù)橋梁工程的設(shè)計(jì)參數(shù)，包括橋墩的尺寸和荷載要求，以及地質(zhì)勘察結(jié)果，確定合適的孔徑范圍?？讖降倪x擇應(yīng)滿足樁身與周圍土體形成一定的摩擦阻力和端阻力，以確保樁的穩(wěn)定性和承載力。同時(shí)，還需考慮施工設(shè)備的限制和施工工藝的要求。其次，鉆孔孔徑的控制需要通過(guò)適當(dāng)?shù)你@孔工藝和監(jiān)測(cè)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。在施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工方案進(jìn)行操作。鉆孔機(jī)的操作人員應(yīng)掌握良好的技術(shù)技能，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。在鉆孔過(guò)程中，可采用鉆頭直徑測(cè)量?jī)x、孔壁質(zhì)量檢測(cè)儀等設(shè)備對(duì)孔徑進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以確保鉆孔的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。此外，鉆孔孔徑的控制還需要注意孔壁的保護(hù)和清潔。在鉆孔過(guò)程中，應(yīng)采取措施保證孔壁的完整性，避免土體坍塌和孔壁破損?？梢允褂娩撎坠芑蛱淄策M(jìn)行加固，防止孔壁塌方。同時(shí)，在鉆孔完畢后，應(yīng)進(jìn)行清理工作，確?？變?nèi)無(wú)雜質(zhì)和積水，以提供良好的灌注條件。

3.2 灌注技術(shù)

3.2.1 灌注壓力控制

灌注壓力的合理控制能夠保證灌注混凝土充分填充鉆孔空間，并形成均勻致密的樁體結(jié)構(gòu)。在確定灌注壓力時(shí)，需要考慮灌注混凝土的流動(dòng)性和鉆孔孔隙的情況，灌注壓力應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，過(guò)低的灌注壓力可能導(dǎo)致混凝土無(wú)法充分填充孔隙，從而影響樁體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；而過(guò)高的灌注壓力則可能引起孔隙壓縮和混凝土的分層現(xiàn)象，降低樁體的承載能力和抗震性能。在實(shí)際施工中，灌注壓力的控制可以通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集來(lái)實(shí)現(xiàn)[10]。常用的方法包括在灌注管道上設(shè)置壓力傳感器，通過(guò)監(jiān)測(cè)灌注壓力的變化來(lái)控制灌注過(guò)程。根據(jù)灌注壓力的反饋信息，可以及時(shí)調(diào)整灌注參數(shù)，如灌注速度和灌注量，以達(dá)到預(yù)期的灌注效果。此外，灌注壓力的控制還需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。例如，在軟土地區(qū)或孔隙度較大的地層中，需要適當(dāng)增加灌注壓力以克服地層的沉陷和塌陷；而在硬巖地層中，則需要減小灌注壓力，以避免因過(guò)高的壓力導(dǎo)致鉆桿斷裂或樁體質(zhì)量下降。

3.2.2 灌注混凝土配合比設(shè)計(jì)

合理的配合比設(shè)計(jì)能夠保證灌注混凝土的強(qiáng)度、流動(dòng)性和耐久性，從而確保鉆孔灌注樁的工程質(zhì)量和使用壽命。在進(jìn)行灌注混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)因素。強(qiáng)度要求：根據(jù)橋梁工程的設(shè)計(jì)要求和荷載條件，確定鉆孔灌注樁所需的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，強(qiáng)度等級(jí)的選擇應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。流動(dòng)性要求：灌注混凝土需要具備一定的流動(dòng)性，以便在鉆孔灌注過(guò)程中充分填充孔洞并緊密粘結(jié)樁身和土層，流動(dòng)性的控制可以通過(guò)調(diào)整水灰比、粉煤灰摻量、減水劑等方式實(shí)現(xiàn)。耐久性要求：鉆孔灌注樁通常處于潮濕環(huán)境或直接接觸土層，因此混凝土的耐久性至關(guān)重要，配合比設(shè)計(jì)需要考慮混凝土的抗?jié)B性、抗凍性和耐久性等方面的要求，可以通過(guò)控制水膠比、選用合適的礦物摻合料和外加劑等方式提高混凝土的耐久性。材料特性：在配合比設(shè)計(jì)中，需要考慮使用的水泥、骨料、礦物摻合料和外加劑的特性，不同材料的特性會(huì)對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生影響，因此需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的材料并確定其摻量。

3.3 環(huán)境保護(hù)問(wèn)題

在道路橋梁工程中，鉆孔灌注樁的施工可能對(duì)環(huán)境造成一定的影響。為了保護(hù)環(huán)境，減少施工對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和周邊環(huán)境的不良影響，需要采取一系列環(huán)境保護(hù)措施。首先，鉆孔灌注樁施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物和廢水，包括巖屑、鋼筋等。這些廢棄物應(yīng)當(dāng)進(jìn)行妥善處理，避免對(duì)周邊土壤和水源造成污染。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)置合理的廢物堆放區(qū)，并按照規(guī)定進(jìn)行分類、儲(chǔ)存和處理。同時(shí)，廢水排放應(yīng)符合相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，必要時(shí)可以設(shè)置廢水處理設(shè)施，確保排放水質(zhì)符合要求。其次，施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)周邊環(huán)境的噪聲、震動(dòng)等影響也需要引起重視。在選擇施工設(shè)備和施工技術(shù)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮減少噪聲和震動(dòng)的產(chǎn)生。例如，可以選擇低噪聲的鉆孔設(shè)備，并合理控制施工參數(shù)，減少振動(dòng)對(duì)周圍建筑物和地質(zhì)環(huán)境的影響。此外，可以采取隔聲、減震等措施，保護(hù)周邊居民和生態(tài)環(huán)境的安寧。另外，施工過(guò)程中還需注意對(duì)空氣質(zhì)量的保護(hù)。鉆孔過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生粉塵和排放氣體，對(duì)施工人員和周圍環(huán)境造成污染。應(yīng)采取有效措施控制粉塵和氣體的擴(kuò)散和排放，如使用噴霧設(shè)備進(jìn)行濕法作業(yè)，降低粉塵生成；對(duì)于氣體排放，可以采用排氣裝置進(jìn)行處理和過(guò)濾，減少有害氣體的釋放。

結(jié)語(yǔ)：

本文通過(guò)對(duì)道路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)的探討，鉆孔灌注樁作為一種常用的橋梁基礎(chǔ)形式，在道路橋梁工程中具有廣泛的應(yīng)用前景。鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵技術(shù)包括鉆孔和灌注兩個(gè)方面。鉆孔技術(shù)涉及鉆孔方法選擇和孔徑控制，而灌注技術(shù)則包括灌注壓力控制和混凝土配合比設(shè)計(jì)。在施工過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，采取相應(yīng)的檢測(cè)和控制措施。同時(shí)，鉆孔灌注樁施工中常見(jiàn)的問(wèn)題包括安全問(wèn)題、施工質(zhì)量問(wèn)題和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，需要采取有效的解決方法。然而還需要進(jìn)一步完善研究，探索更高效、安全和環(huán)保的施工技術(shù)，以滿足不斷發(fā)展的道路橋梁工程需求。