摘 要：在橋梁基礎(chǔ)工程的施工領(lǐng)域中，樁基施工占據(jù)地基與基礎(chǔ)部分的關(guān)鍵。目前，對(duì)于鉆孔灌注樁孔成孔底部沉渣的清理施工，使用傳統(tǒng)沖擊鉆清渣工藝，施工速度較慢、效率較低，清渣過(guò)程投入設(shè)備較多，工序較復(fù)雜，不能達(dá)到較好的沉渣厚度清理，增加了施工費(fèi)用，減緩了工程施工進(jìn)度推進(jìn)。為提高施工效率，優(yōu)化傳統(tǒng)灌注樁沉渣清理工藝，提出了一種新型清孔器設(shè)備，具有工具操作簡(jiǎn)便、工藝簡(jiǎn)便易學(xué)、節(jié)省費(fèi)用、提高施工質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)降本、保質(zhì)、高效的綠色施工。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；沉渣；清孔器；樁基施工；施工技術(shù)文章編號(hào)：2095-4085（2024）06-0013-03

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展及施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，橋梁工程對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的要求也不斷提高，因此，作為地基與基礎(chǔ)部分施工的重點(diǎn)把控對(duì)象，樁基礎(chǔ)的施工方法與設(shè)備尤為關(guān)鍵［1］。其中，旋挖成孔灌注樁因其高效、節(jié)能、環(huán)保，且土質(zhì)適用條件廣泛的優(yōu)勢(shì)，深受各類(lèi)工程建設(shè)項(xiàng)目的關(guān)注和推廣［2］。

樁底沉渣厚度是橋梁樁基承載力重要影響因素［3-4］，過(guò)大的沉渣厚度將導(dǎo)致樁產(chǎn)生較大的沉降，甚至出現(xiàn)刺入破壞，并且會(huì)明顯削弱樁端承載力，危害結(jié)構(gòu)安全。因此，現(xiàn)行規(guī)范《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008）［5］及《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50202—2018）［6］均對(duì)沉渣厚度指標(biāo)提出明確的要求。本文提出一種新型清孔器，詳細(xì)介紹設(shè)備制作、使用方法及施工控制，為清理旋挖鉆鉆孔灌注樁提供新方法和新思路。

1 工程概況

本文依托于臨沂市通達(dá)路祊河橋及兩岸立交改造工程，通達(dá)路祊河橋由主橋、南北引橋組成，橋梁全長(zhǎng)822.9m，主橋采用四塔柱雙索面鋼箱梁斜拉橋，橋跨布置為109.5+51+109.5=270m，主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面寬45.1m，整體為四肢分離式空間曲線結(jié)構(gòu)，塔柱全高100m。主梁采用鋼箱梁，梁高3.5m，全橋共設(shè)20對(duì)斜拉索，橋梁與濱河路交叉設(shè)置蝶形互通立交，與祊河路交叉設(shè)置菱形互通立交。

全橋共有樁基293根，其中131根樁徑為1.5m、72根樁徑為2.0m、90根樁徑為1.2m。樁基均按嵌巖樁設(shè)計(jì)，樁基嵌入中風(fēng)化安山巖不得小于2d。樁身完整性檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)達(dá)到全部為Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)樁，且Ⅰ類(lèi)樁應(yīng)達(dá)到98%以上。但現(xiàn)場(chǎng)砂層較厚且存在溶洞較多，在施工過(guò)程中容易出現(xiàn)漏漿及塌孔現(xiàn)象。因此，低效率的傳統(tǒng)灌注樁沉渣清理工藝將對(duì)工程施工進(jìn)度和工程質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。

2 新型清孔器應(yīng)用研究

2.1 旋挖鉆孔灌注樁清孔要求

清孔的目的是換取孔內(nèi)泥漿使其達(dá)到澆灌混凝土所要求的泥漿比重，同時(shí)清除鉆渣和沉淀物，確保樁孔的質(zhì)量指標(biāo)符合樁孔質(zhì)量要求。此外，清孔還為灌注水下混凝土創(chuàng)造良好條件，保證準(zhǔn)確探測(cè)、灌注順利。因此清孔是鉆孔樁施工保證成樁質(zhì)量的重要一環(huán)。在清孔結(jié)束后應(yīng)單獨(dú)驗(yàn)收，確定最終清孔效果是否符合設(shè)計(jì)要求。

清孔是在下放鋼筋籠以及灌注導(dǎo)管孔內(nèi)安裝完畢后，利用導(dǎo)管連接3PN泵進(jìn)行，泥漿比重小于1.10，清孔后，孔底沉渣厚度不得大于設(shè)計(jì)要求，并將孔口處雜物清理干凈，方可進(jìn)行下步工序。清孔結(jié)束后30min內(nèi)澆灌混凝土。否則應(yīng)重新測(cè)定孔底沉渣厚度。

清孔時(shí)應(yīng)保持鉆孔內(nèi)泥漿面高于地下水位1.5～2.0m防止塌孔，一次清孔后，沉渣厚度大于設(shè)計(jì)要求時(shí)，需進(jìn)行二次清孔，清孔的方法是在導(dǎo)管頂部安裝一個(gè)彎頭和皮籠，用泵將泥漿壓入導(dǎo)管內(nèi)，再?gòu)目椎籽刂鴮?dǎo)管外置換沉渣。清孔標(biāo)準(zhǔn)是孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求，孔底泥漿比重≤1.15，含砂率≤4%，復(fù)測(cè)沉渣厚度在設(shè)計(jì)或規(guī)范允許范圍以內(nèi)，此時(shí)清孔完成，立即灌注混凝土。

清孔完成后，用探孔器進(jìn)行驗(yàn)收，探孔器長(zhǎng)度為孔徑的4倍，能深入孔底方為合格。清孔達(dá)到要求，由監(jiān)理工程師再次驗(yàn)收孔深、泥漿、沉渣厚度，防止彈性變形影響測(cè)量精度，確認(rèn)合格后方可進(jìn)入下道工序。

2.2 新型清孔器構(gòu)造及制作

（1）底部抽渣室制作：設(shè)備主體結(jié)構(gòu)均采用材質(zhì)為Q345和NM400的鋼板。主體采用直徑1.5m高1m的錐形底座，中間設(shè)長(zhǎng)3m螺旋輸送耐磨管設(shè)計(jì)，繞長(zhǎng)3m、直徑為60mm的螺旋中軸設(shè)螺旋葉片，底部設(shè)有弧形刮板和若干護(hù)罩進(jìn)料口。

（2）中部?jī)?chǔ)渣室制作：主體結(jié)構(gòu)采用材質(zhì)為Q345和NM400的鋼板，儲(chǔ)渣室外周設(shè)直徑1.2m、 高2.2m的滑動(dòng)外筒，儲(chǔ)料筒一側(cè)等間距設(shè)有三個(gè)吊耳，儲(chǔ)料筒內(nèi)側(cè)壁設(shè)有兩組導(dǎo)向軌，與滑塊相互配合連接，導(dǎo)向軌一側(cè)設(shè)有定位塊Ⅰ，導(dǎo)向軌另一側(cè)設(shè)有定位塊，與上部濾渣室固定。

（3）上部濾渣室制作：主體結(jié)構(gòu)均采用材質(zhì)為Q345和NM400的鋼板，新型清孔器最上部設(shè)有動(dòng)力馬達(dá)，與管道中的螺旋葉片相連接；泥漿分離筒一側(cè)設(shè)有兩組吊耳Ⅰ，側(cè)壁設(shè)有若干出水孔，出水孔一側(cè)設(shè)有兩組滑塊，通過(guò)吊耳Ⅰ將整個(gè)裝置吊裝至工作位置，清孔機(jī)構(gòu)對(duì)樁基進(jìn)行清理，多余的水分通過(guò)出水孔流出。

（4）組裝：各主要部件制作完成后，將底部抽渣室、中部?jī)?chǔ)渣室和上部濾渣室進(jìn)行組裝，組裝完成后進(jìn)行調(diào)試，投入使用。

2.3 新型清孔器與旋挖鉆連接

使用拖車(chē)將新型清孔器托運(yùn)清孔器至樁孔處，在托運(yùn)的過(guò)程中將清孔器放置在車(chē)輛的安全承重位置，底下加墊枕木，用螺栓將清孔器和枕木固定在一起，避免運(yùn)輸途中震動(dòng)顛簸引起對(duì)清孔器的損壞。清孔器內(nèi)部、四周不得放置其余散件物品，避免途中與清孔器發(fā)生碰撞，產(chǎn)生二次破壞。裝車(chē)完畢后使用鋼絲繩拉緊牢固，將清孔器與車(chē)板穩(wěn)固成一個(gè)整體，防止在途中設(shè)備移位。圖2為旋挖鉆配合清孔器進(jìn)行作業(yè)。

將新型清孔器與旋挖鉆連接，連接時(shí)保證清孔器與旋挖鉆連接緊密牢固，不出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象，以免出現(xiàn)塌孔等無(wú)法提升清孔器情況。

2.4 沉渣清理作業(yè)

清孔器在旋挖鉆配合下進(jìn)入孔內(nèi)，清孔器利用自帶的動(dòng)力裝置進(jìn)行清渣作業(yè)。清孔器內(nèi)最下側(cè)的弧形刮板對(duì)底部泥漿進(jìn)行擾動(dòng)，使底部沉渣與泥漿形成混合物。當(dāng)沉渣暫存筒內(nèi)沉渣較多時(shí)，提升清孔器進(jìn)行卸渣，圖3為清孔器清渣原理。

判斷清孔器清理沉渣達(dá)到一定數(shù)量后，將清孔器提升至樁孔作業(yè)面，進(jìn)行卸渣。螺旋葉片將攜帶沉渣的泥漿，向頂部輸送，使底部錐形護(hù)罩內(nèi)形成負(fù)壓；攜帶有沉渣的泥漿經(jīng)護(hù)罩進(jìn)料口不斷進(jìn)入錐形護(hù)罩內(nèi)。清孔器提升至樁孔作業(yè)面后，頂部泥漿分離筒的四周過(guò)濾性出水孔，沉渣在重力作用下自動(dòng)下沉至儲(chǔ)料筒，多余泥漿將從四周出水孔流出。提升儲(chǔ)料筒，利用錐形護(hù)罩錐形斜面，沉渣從儲(chǔ)料筒內(nèi)自然滑落至清孔器外［7］。重復(fù)此清渣作業(yè)過(guò)程。反復(fù)進(jìn)行清渣作業(yè)，直至所清出沉渣數(shù)量較少。

2.5 檢測(cè)樁基沉渣情況

提升清孔器，完成清渣作業(yè)。清渣作業(yè)完成后，施工管理人員在監(jiān)理人員的見(jiàn)證下進(jìn)行樁基沉渣厚度的檢測(cè)。滿足設(shè)計(jì)要求，小于5cm檢測(cè)線后，進(jìn)行下一步的工作計(jì)劃。

3 施工控制

3.1 技術(shù)保證措施

（1）在樁基成孔后，要立即進(jìn)行清渣施工，避免施工工序間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成塌孔等問(wèn)題。

（2）進(jìn)行鉆孔灌注樁沉渣清理的施工中，要嚴(yán)格觀察樁基情況，及時(shí)判斷孔內(nèi)情況，避免出現(xiàn)塌孔造

成新型清孔器堵塞情況。

（3）在清渣過(guò)程中，要根據(jù)清出沉渣數(shù)量等情況，及時(shí)判斷樁基沉渣情況，進(jìn)行下一步施工計(jì)劃。

（4）新型清孔器進(jìn)行沉渣清理完成后，要嚴(yán)格按照測(cè)量沉渣厚度的工序進(jìn)行沉渣厚度復(fù)測(cè)，控制成孔質(zhì)量。

3.2 管理保證措施

樁基施工屬臨邊作業(yè)，泥漿池四周設(shè)置連續(xù)的臨邊防護(hù)設(shè)置并對(duì)孔口及時(shí)進(jìn)行覆蓋，同時(shí)懸掛安全警示標(biāo)志和爆閃燈。

現(xiàn)場(chǎng)使用的機(jī)械設(shè)備，必須性能良好，安全防護(hù)裝備齊全。施工機(jī)械進(jìn)場(chǎng)結(jié)束后，應(yīng)由項(xiàng)目工程師組織施工組、技術(shù)組以及有關(guān)作業(yè)隊(duì)的有關(guān)人員對(duì)施工機(jī)械進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可使用。

配電箱、開(kāi)關(guān)箱設(shè)防護(hù)棚，有防雨措施，安裝位置周?chē)坏糜须s物，便于操作。統(tǒng)一編號(hào)，噴上危險(xiǎn)標(biāo)志。保護(hù)零線不得裝設(shè)開(kāi)關(guān)或熔斷器，截面應(yīng)不小于工作零線的截面。所有設(shè)備的工作性能和絕緣強(qiáng)度應(yīng)處于完好狀態(tài)，且在漏電保護(hù)器的范圍內(nèi)。電源線不可亂放、亂拉。

4 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

在本次改造工程的鉆孔灌注樁沉渣清理施工中，全部采用新型清孔器清理旋挖鉆鉆孔灌注樁沉渣施工工藝，大大節(jié)省了成本費(fèi)用。具體經(jīng)濟(jì)效益分析如表1所示，可以看出，采用新型清孔器清理旋挖鉆鉆孔灌注樁沉渣施工工藝有效地降低了施工成本，就本工程293根樁基來(lái)看，與傳統(tǒng)施工方法相比較降本率達(dá)66.40%。

沉渣清理工作采用新型清孔器清理旋挖鉆鉆孔灌注樁沉渣施工工藝，加快了樁基施工進(jìn)度，提高了樁基施工質(zhì)量，縮短了樁基清渣所占用時(shí)間，樁基較施工計(jì)劃提前完成；并且新型清孔器可反復(fù)使用，節(jié)約資源，提高資源利用率，符合綠色施工的概念。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出的新型清孔器包括動(dòng)力機(jī)構(gòu)、泥漿分離筒、儲(chǔ)料筒、錐形護(hù)罩、清孔機(jī)構(gòu)，動(dòng)力機(jī)構(gòu)一側(cè)設(shè)有清孔機(jī)構(gòu)，清孔機(jī)構(gòu)一側(cè)設(shè)有錐形護(hù)罩、錐形護(hù)罩一側(cè)設(shè)有儲(chǔ)料筒，儲(chǔ)料筒一側(cè)設(shè)有泥漿分離筒。通過(guò)吊裝吊耳將清孔器放置到樁孔中，通過(guò)清孔機(jī)構(gòu)對(duì)樁孔內(nèi)的不同大小砂石進(jìn)行清理，防止因砂石造成卡頓導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行正常清理工作的情況發(fā)生，動(dòng)力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)泥渣隨弧形刮板繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸螺旋上升，從進(jìn)料口進(jìn)入管道，將泥渣砂石向上傳輸，由出料口進(jìn)入儲(chǔ)料筒：通過(guò)不斷的傳送抽取，儲(chǔ)料筒內(nèi)的泥渣不斷累積，通過(guò)出水孔將多余的水分排出，實(shí)現(xiàn)泥漿分離：將設(shè)備吊離樁孔，使儲(chǔ)料筒內(nèi)的泥渣排出。該新型設(shè)備操作簡(jiǎn)單易學(xué)，施工工序簡(jiǎn)單，不僅提高了工程整體質(zhì)量，更節(jié)省了施工成本，易于推廣使用。

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［5］JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［6］GB 50202-2018，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［7］鄧幫，徐小洋，鄭文濤.高地下水位、穿透夾砂層和卵礫石層、入中風(fēng)化泥巖鉆孔灌注樁施工技術(shù)［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（33）：377-378，1224.