周 靜

（太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院城建系，山西 太原 030027）

0 引言

城市快速路可緩解交通壓力、減少擁堵[1]，而在建設(shè)過程中需要新建大量橋梁，橋梁基礎(chǔ)承載能力關(guān)系到橋梁工程的整體性能。為提高基礎(chǔ)承載能力[2-3]，很多高架橋采用深孔樁基礎(chǔ)，其施工質(zhì)量對工程施工與運(yùn)營安全至關(guān)重要。在高架橋深孔樁基礎(chǔ)施工過程中，要做好施工準(zhǔn)備工作，合理調(diào)配人員和機(jī)械[4-6]，保證各個工序的順利進(jìn)行，做好測量放樣工作，準(zhǔn)確確定樁位。只有在高架橋深孔樁基礎(chǔ)施工全過程做好質(zhì)量控制[7-8]，才能防止產(chǎn)生質(zhì)量隱患，尤其是防止出現(xiàn)斷樁等質(zhì)量問題。本文以某城市快速路施工為研究背景，全方面介紹深孔樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)，總結(jié)各主要工序施工要點(diǎn)，并針對常見質(zhì)量問題提出解決措施。

1 工程概況

某城市快速路線路全長5.6km，設(shè)計(jì)道路全寬為60m。沿線分布有多處高架橋，其中3#高架橋橋面設(shè)計(jì)寬度為25.5m，樁基礎(chǔ)采用深孔鉆孔灌注樁。該橋梁共10聯(lián)，總長度為1.1km，其中主跨最大跨度為50m，總造價為約1.8億元。3#高架橋所處施工區(qū)域地表以下分布有淤泥質(zhì)黏土、粉土、粉細(xì)砂等土層，下伏基巖為花崗巖，含水量較高，地基承載力嚴(yán)重不足，屬不良地質(zhì)路段。3#高架橋深孔鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)樁徑為1.5m，樁長為55～68m之間，樁基礎(chǔ)施工難度大、工程量大、造價高。為保證深孔鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量，在借鑒以往深孔樁施工經(jīng)驗(yàn)的前提下，結(jié)合該工程工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和其他施工條件，制定施工方案。

2 高架橋深孔樁施工技術(shù)

2.1 施工準(zhǔn)備

高架橋深孔樁正式施工前，按照施工要求做好人員、機(jī)械調(diào)配和原材料檢驗(yàn)與進(jìn)場等工作。該工程所選用的鉆機(jī)為車載反循環(huán)鉆機(jī)，共配置12臺鉆機(jī)，成孔耗時約為10h，綜合單價約200元/m，自帶發(fā)電機(jī)。鉆孔過程中所產(chǎn)生的泥漿排入道路兩側(cè)設(shè)計(jì)綠化帶位置晾曬，以降低外運(yùn)成本。為保證深孔樁按期完工，計(jì)劃進(jìn)場2支施工隊(duì)伍，按平均每2d完成1根樁的速度，計(jì)劃2個月內(nèi)完成樁基礎(chǔ)施工。施工人員主要包括鉆孔機(jī)械操作人員、鋼筋加工人員、混凝土澆筑和其他現(xiàn)場施工人員，在保證按期完工的前提下確定調(diào)配人數(shù)?；炷敛捎蒙唐坊炷粒x擇市場上有資質(zhì)的、可提供生產(chǎn)合格證的廠家生產(chǎn)的混凝土，并對進(jìn)場混凝土取樣做試件確定施工質(zhì)量。

2.2 制備泥漿

因樁孔位置為軟土地基，地基土自穩(wěn)能力差，且樁基礎(chǔ)深度大，成孔時間長，因此護(hù)壁泥漿的質(zhì)量直接關(guān)系到成孔的質(zhì)量。該工程選擇護(hù)壁效果較好的優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿主要成分包括纖維素、膨潤土、工業(yè)堿等材料。這種泥漿護(hù)壁效果好，觸變性能佳[9-10]，能夠保證樁壁穩(wěn)定，提高鉆孔速度，降低擴(kuò)孔率。根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況確定泥漿各材料的配比，該工程各土層物理力學(xué)參數(shù)見表1所示。

表1 各土層物理力學(xué)參數(shù)

對不同地質(zhì)條件的樁孔位置，采用不同配合比的泥漿，以保證護(hù)壁效果。施工過程中可通過聲波透射法來檢測樁基礎(chǔ)的完整性，也可用來評價泥漿護(hù)壁效果。結(jié)合施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件，該工程制定了6種不同的泥漿配合比，通過調(diào)整各類添加劑的比例得出最佳配合比，并分析不同配合比樁基礎(chǔ)的完整性，分析結(jié)果見表2所示。

表2 不同泥漿配合比與樁基礎(chǔ)完整性分析

由表2可知，膨潤土含量在7.0%～8.0%時，Ⅰ類樁基礎(chǔ)所占的比例較高，因此確定3個膨潤土的最佳比例分別為7.0%、7.5%、8.0%，工業(yè)堿和羧甲基纖維素的含量分別按不少于0.4%和0.07%控制。

泥漿各種原材料的放入順序?yàn)橄确湃胨跀嚢柽^程中放入膨潤土，待攪拌均勻，膨潤土完全溶解后依次放入羧甲基纖維素和工業(yè)堿。對泥漿的主要性能指標(biāo)進(jìn)行抽檢，檢測指標(biāo)及要求見表3所示。

表3 泥漿主要技術(shù)性能指標(biāo)與要求

正常施工中，每隔3h或地層發(fā)生變化時對上述指標(biāo)檢測一次。泥漿池主要布置在道路中央和兩側(cè)設(shè)計(jì)綠化帶位置，泥漿池長度為20m，寬度為6m。儲水池設(shè)置在道路紅線之外，鉆渣晾曬后挖出外運(yùn)。

2.3 樁孔鉆進(jìn)

2.3.1 鉆機(jī)檢查與就位

泥漿制備完成，注滿護(hù)筒后開始鉆孔，鉆孔前全面檢查鉆機(jī)鉆頭、鉆盤等主要部件的工作情況，確保鉆機(jī)處于良好的工作狀態(tài)。鉆機(jī)就位后鉆桿中心、鉆頭中心和樁孔中心應(yīng)重合，并檢查確保鉆盤水平。鉆機(jī)應(yīng)固定在穩(wěn)固的地面上，防止鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)移位。各鉆機(jī)之間留出足夠的距離，防止施工過程中互相干擾。

2.3.2 泥漿控制

鉆孔過程中對泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行抽檢，根據(jù)地層條件調(diào)整泥漿配合比，調(diào)整鉆孔速度。在鉆孔過程中能夠保持樁周濕潤，使泥漿能夠均勻覆蓋樁壁，起到較好的護(hù)壁效果。鉆孔過程中應(yīng)保證水頭壓力，按高出地下水位1.5～2.0m以上控制，以防止塌孔。

2.3.3 清孔

樁孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，立即對樁孔質(zhì)量進(jìn)行檢測，確保樁徑、深度和傾斜度等指標(biāo)滿足要求。另外，還需要對泥漿比重和樁底沉渣厚度進(jìn)行檢測，如樁底沉渣厚度超過20cm，應(yīng)利用反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行清孔。

2.3.4 作業(yè)記錄與檢查驗(yàn)收

在鉆孔過程中做好記錄，對地層變化、鉆進(jìn)深度等數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，與現(xiàn)場勘察結(jié)果進(jìn)行對比，確定地質(zhì)條件與設(shè)計(jì)圖紙是否一致。成孔后現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行自檢，并報監(jiān)理人員進(jìn)行抽檢，合格后方可進(jìn)行鋼筋籠安裝施工。

2.4 鋼筋籠制作與安裝

2.4.1 鋼筋檢驗(yàn)

進(jìn)場鋼筋必須從有資質(zhì)的廠家購買，并附帶合格證和質(zhì)量檢驗(yàn)報告。施工企業(yè)按比例對鋼筋進(jìn)行抽檢，進(jìn)行抗拉、抗彎試驗(yàn)等，檢測鋼筋的規(guī)格和質(zhì)量，檢驗(yàn)合格方可使用。

2.4.2 鋼筋籠制作

該工程鋼筋籠制作采用滾焊機(jī)成型工藝，成型速度快、質(zhì)量好，可減少施工人員，降低人力成本。按照圖紙給定的主筋、箍筋間距進(jìn)行安裝，不得超過允許值，嚴(yán)格控制焊縫長度和焊縫質(zhì)量。

2.4.3 鋼筋籠運(yùn)輸

鋼筋籠加工完成后應(yīng)存放在平整的場地上，并做好防潮防雨措施，防止生銹腐蝕。采用炮車運(yùn)輸鋼筋籠，為防止鋼筋籠掉落或移位，在其底部墊橡膠輪胎。另外，為了防止運(yùn)輸過程中鋼筋籠變形，在鋼筋籠內(nèi)部加設(shè)支撐。

2.4.4 鋼筋籠安裝

安裝鋼筋籠前首先進(jìn)行驗(yàn)孔，如發(fā)現(xiàn)有縮徑和塌孔現(xiàn)象，應(yīng)及時處理，合格后方可進(jìn)行鋼筋籠安裝。第一次清孔后，將鋼筋籠吊裝入孔，吊裝過程中防止鋼筋籠變形，通常采用兩點(diǎn)吊方式。鋼筋籠入孔應(yīng)勻速緩慢，盡量避免碰撞孔壁。鋼筋籠下落到設(shè)計(jì)高度后進(jìn)行校正和固定，校正位置準(zhǔn)確后進(jìn)行固定，并采取措施防止鋼筋籠在澆筑混凝土過程中產(chǎn)生上浮。

2.4.5 安裝聲測管

該工程采用超聲波檢測深孔樁基礎(chǔ)的完整性，每根樁設(shè)置3根聲測管。聲測管固定在鋼筋籠主筋上，自上而下每2m綁扎一道，3根聲測管采用正三角形布置，每兩根之間的夾角為120°。聲測管安裝完成后應(yīng)進(jìn)行注水操作，以防止?jié)仓炷習(xí)r被壓扁。

2.5 導(dǎo)管安裝與二次清孔

該工程樁基礎(chǔ)深度大，為防止變形，所選的導(dǎo)管壁厚為10mm，管徑為300mm。為提高接口位置的穩(wěn)定性，采用加長螺絲接口。導(dǎo)管分為底管、頂管和中間管節(jié)，其中底管長度為4m，頂管長度為1m，中間加長管節(jié)長度為2.5m。正式施工前對導(dǎo)管性能進(jìn)行檢驗(yàn)，按照1.3倍水壓測試導(dǎo)管的氣密性，以加壓后不漏水為合格。為保證密封，導(dǎo)管安放時中間安放密封圈，導(dǎo)管自樁孔中心下放，下放過程中盡量避免觸碰鋼筋籠和孔壁。導(dǎo)管安裝完成后，進(jìn)行二次清孔，通過泥漿泵向樁孔內(nèi)注入高壓水，排出孔底沉渣，清孔后沉渣厚度不得超過5cm。

2.6 灌注混凝土

該工程選用商品混凝土，混凝土進(jìn)場后檢測坍落度，檢測結(jié)果均在18～22cm范圍內(nèi)，滿足要求。在導(dǎo)管上端安裝大漏斗，混凝土攪拌車將混凝土卸到漏斗內(nèi)，裝滿漏斗后開始澆筑混凝土，混凝土應(yīng)封住導(dǎo)管底部。為延長混凝土初凝時間，可按比例適量加入緩凝劑。當(dāng)導(dǎo)管底部埋入混凝土深度達(dá)到6m時，應(yīng)沿垂直方向緩慢提升導(dǎo)管，提升高度不小于2m。在灌注混凝土過程中做好記錄，通過混凝土用量計(jì)算導(dǎo)管埋入深度，及時提升導(dǎo)管?；炷翝仓坏弥型局袛?，必須連續(xù)施工，以防止斷樁。

3 深孔樁基礎(chǔ)施工注意事項(xiàng)

在深孔樁基礎(chǔ)施工過程中，應(yīng)做好質(zhì)量監(jiān)控，注意以下幾個方面：

（1）通過測量放樣準(zhǔn)確確定樁位，采用十字交叉等距定量控制法埋設(shè)護(hù)樁，防止樁孔位置偏移。

（2）嚴(yán)格控制混凝土配合比，嚴(yán)格檢測坍落度，樁頂混凝土澆筑應(yīng)高出樁頂不少于50～100cm，以保證樁基礎(chǔ)頂部成型質(zhì)量，成型后破除樁頭。

（3）相鄰樁基礎(chǔ)間距小于5m時，應(yīng)在混凝土澆筑24h以后方可進(jìn)行相鄰樁鉆孔作業(yè)，并保證鉆孔的連續(xù)性。

（4）清孔時孔內(nèi)水位應(yīng)高出地下水位1.5～2.0m，以防止出現(xiàn)塌孔，清孔后4h內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑，否則應(yīng)重新清孔。

（5）鋼筋籠必須焊接牢固，其頂面必須采取防上浮加固措施，較長的鋼筋籠也可分段入孔，但必須保證連接位置焊接牢固。

（6）混凝土澆筑過程中，導(dǎo)管出料口應(yīng)埋入混凝土2～6m，并在澆筑過程中及時拔管，以防止?jié)仓^程中混入沉渣。

4 結(jié)束語

本文以實(shí)際快速路高架橋深孔樁施工工程案例為依托，根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)條件，確定樁長和樁徑等設(shè)計(jì)參數(shù)，并作為制備泥漿的主要參考依據(jù)。從施工機(jī)械和人員選配、施工材料的檢驗(yàn)等方面闡述了施工準(zhǔn)備工作；從鉆機(jī)檢查與就位、泥漿控制、清孔、作業(yè)記錄與檢查驗(yàn)收等方面總結(jié)了樁基成孔的施工要點(diǎn)；從鋼筋檢驗(yàn)，鋼筋籠的制作、運(yùn)輸與安裝等方面總結(jié)了鋼筋籠施工要點(diǎn)；并總結(jié)了導(dǎo)管安裝、混凝土澆筑的施工技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)一步分析了高架橋深孔樁基礎(chǔ)施工注意事項(xiàng)。相關(guān)成果能有效保證高架橋深孔樁施工質(zhì)量，為類似工程積累了值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)。