鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析

魏林茲

(福建省第一公路工程公司)

1 橋梁鉆孔灌注樁功能特點(diǎn)概述

(1)適應(yīng)性非常好。鉆孔灌注樁既可以在陸地使用，也可進(jìn)行水上作業(yè)，對(duì)于地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)，而且樁徑非常靈活，即可以采用30－60cm 的小直徑樁，也可以采用2－4m的大直徑樁體。

(2)樁基承載能力較強(qiáng)。鉆孔灌注樁可以根據(jù)地質(zhì)條件的實(shí)際情況，選擇最為合適的鉆孔灌注樁尺寸條件，而且可以選擇變截面樁的形式提高樁體的單樁承載能力。

(3)施工成本相對(duì)較低。鉆孔灌注樁相比預(yù)制樁體施工，成本較低，而且鉆孔灌注樁的施工配筋較為靈活，可以采取上密下疏的方式，而且底端還可以采用素混凝土，因而造價(jià)較低。

(4)樁體抗震性能較高。鉆孔灌注樁由于通常會(huì)深入到底層一定的深度范圍內(nèi)，或者是嵌入到基巖之中，樁體整體性能也非常好，因而可以有效地提高樁體的抗震性能。

需要注意的是，在鉆孔灌注樁施工過程中，應(yīng)該根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)勘察報(bào)告、承載能力要求等進(jìn)行鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)，尤其是合理的確定單樁承載力、樁體長度、直徑、混凝土強(qiáng)度等級(jí)等相關(guān)的施工技術(shù)參數(shù)。

2 施工前期準(zhǔn)備工作

(1)施工技術(shù)準(zhǔn)備工作。施工技術(shù)準(zhǔn)備工作的主要內(nèi)容是完成鉆孔灌注樁的施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作，確定好鉆孔工藝方法以及灌注施工工藝方案，并對(duì)施工作業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行工藝流程、施工質(zhì)量要求以及進(jìn)度管理的技術(shù)交底。同時(shí)，按照施工組織設(shè)計(jì)，確定好消耗材料和備用機(jī)件數(shù)量、規(guī)格等技術(shù)參數(shù)，并按照進(jìn)度要求組織設(shè)備材料進(jìn)場(chǎng)。此外，還應(yīng)該確定好成孔工藝、鋼筋工程、混凝土工程等關(guān)鍵施工工序的主要現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理要點(diǎn)。

(2)施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作。在鉆孔灌注樁施工現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備方面，主要是完成施工場(chǎng)地的水電路三通與場(chǎng)地平整，并組織施工測(cè)量人員對(duì)樁位進(jìn)行測(cè)設(shè)。

(3)護(hù)筒埋設(shè)施工。設(shè)置護(hù)筒的作用主要是控制好鉆孔灌注樁的樁位，并導(dǎo)正樁具，同時(shí)加固孔口以免出現(xiàn)孔口或者是孔壁坍塌的問題，而且還可以作為鉆孔灌注樁施工過程中鉆孔深度、鋼筋籠下放、混凝土灌注以及導(dǎo)管下放等深度確定的基準(zhǔn)。對(duì)于護(hù)筒，其內(nèi)徑必須大于鉆頭直徑20～30 cm 左右，同時(shí)合理的控制護(hù)筒頂端高度，以提高孔內(nèi)水位，形成水頭，確保鉆孔過程中孔壁的穩(wěn)定。一般護(hù)筒頂面應(yīng)高出鉆機(jī)操作平臺(tái)0.3 m 以上，以防雜物落入或地面水流入井內(nèi)。對(duì)于護(hù)筒的埋設(shè)施工，先在樁位處開挖比護(hù)筒外徑大80～100 cm 的圓坑，并在坑底填筑50 cm 厚粘土，分層夯實(shí)后安設(shè)護(hù)筒。對(duì)于在水域中進(jìn)行鉆孔灌注樁的施工，應(yīng)該現(xiàn)將護(hù)筒沉至河床表面，之后通過射高壓水、壓重或者是打樁機(jī)震動(dòng)下沉等埋設(shè)護(hù)筒。

(4)循環(huán)泥漿作業(yè)。泥漿在鉆孔灌注樁施工中的作用主要是保護(hù)孔壁、懸浮鉆渣以及減少鉆孔過程中鉆進(jìn)阻力的作用。由于鉆孔灌注樁施工過程中泥漿用量相對(duì)較大，因此現(xiàn)階段主要使用粘土或膨潤土制作的泥漿來護(hù)壁，對(duì)于泥漿的技術(shù)指標(biāo)要求通常要求膠體率≥95%;含砂率≤4%;造漿能力≥2.5 L/kg。在施工過程中，隨著造漿過程的不斷進(jìn)行，泥漿密度越來越大，因此必須不斷加清水進(jìn)行稀釋，將泥漿的密度控制在1.3 以下。

3 鉆孔灌注樁施工工藝要點(diǎn)分析

3.1 成孔施工

現(xiàn)階段對(duì)于成孔施工工藝，主要有正循環(huán)回轉(zhuǎn)泥漿護(hù)壁施工、反循環(huán)回轉(zhuǎn)泥漿護(hù)壁施工、沖擊鉆泥漿護(hù)壁施工以及潛水電鉆正循環(huán)施工等幾種形式，在施工過程中應(yīng)該根據(jù)施工作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)條件以及土層性質(zhì)等進(jìn)行成孔施工工藝的選擇。其中，較為常用的是正循環(huán)回轉(zhuǎn)泥漿護(hù)壁成孔施工和沖擊鉆泥漿護(hù)壁成孔施工。在正循環(huán)鉆孔施工過程中，應(yīng)該注意確保鉆孔中鉆機(jī)的就位穩(wěn)固、周正、水平，重點(diǎn)確?！盎喤c鉆盤中心孔、護(hù)筒的中心”三點(diǎn)成一線，在鉆孔過程中應(yīng)該定期進(jìn)行復(fù)檢，如果遇到軟硬層變異處時(shí)，應(yīng)緩鉆進(jìn)，并采取鉆完一段再復(fù)掃一遍的方法進(jìn)行施工。對(duì)于鉆進(jìn)施工過程中的參數(shù)控制，應(yīng)該參照下表進(jìn)行施工工藝的控制:

鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)

沖擊鉆成孔在開孔時(shí)，應(yīng)低錘密擊，反復(fù)沖擊造壁，保持孔內(nèi)泥漿面穩(wěn)定，每鉆進(jìn)4～5 m 應(yīng)驗(yàn)孔一次，在更換鉆頭前或容易縮孔處，均應(yīng)驗(yàn)孔并應(yīng)做記錄，沖孔中遇到斜孔、塌孔等情況時(shí)，應(yīng)采取措施后方可繼續(xù)施工。

3.2 清孔施工

進(jìn)行清孔的主要目的是為了及時(shí)的除去孔底沉渣、孔壁泥皮，并降低孔內(nèi)泥漿密度，以提高樁端承載力，提高摩阻力，確保導(dǎo)管灌注混凝土的順利進(jìn)行。首次清孔是在鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)施工，將鉆頭提離孔底0.2～0.3 m，采用泥漿泵全泵量往孔內(nèi)注入優(yōu)質(zhì)正循環(huán)泥漿懸浮排渣清孔，配合鉆頭緩慢上下移動(dòng)，清孔時(shí)間不少于30 min，而且應(yīng)當(dāng)確保沒有泥塊懸浮，在起鉆前基本清除沉碴，清孔結(jié)束時(shí)泥漿比重指標(biāo)不得高于規(guī)范規(guī)定(1.03～1.1)的上限要求;二次清孔則是在鋼筋籠吊裝完成、導(dǎo)管下完后進(jìn)行，這一階段可以采取大泵量向?qū)Ч軆?nèi)泵入泥漿的方式循環(huán)清孔，也可以采取氣舉排渣法進(jìn)行清孔施工，混凝土灌注前二次清孔后泥漿比重不應(yīng)低于1.03，但不得高于1.1，孔底沉淀物厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)或規(guī)范要求。

3.3 鋼筋籠吊裝施工

在鉆孔灌注樁施工中，為了避免出現(xiàn)鋼筋籠變形的問題，一般鋼筋籠應(yīng)該采取分段制作的方式，分段的長度10m以內(nèi);鋼筋籠的保護(hù)層厚度必須滿足設(shè)計(jì)要求，在鋼筋籠的下放過程中，應(yīng)該注意合理的控制，可以通過綁扎混凝土預(yù)制塊、焊接鋼筋混凝土預(yù)制塊或者是焊接彎鋼筋的方式，確保保護(hù)層厚度。在鋼筋籠的吊放過程中，應(yīng)該根據(jù)孔口護(hù)筒頂標(biāo)高計(jì)算鋼筋籠的安放標(biāo)高，在下放過程中，應(yīng)該對(duì)準(zhǔn)孔位中心，緩慢下放，如果下放不順利，應(yīng)該采用正、反旋轉(zhuǎn)慢慢下沉，嚴(yán)禁猛提，在放至設(shè)計(jì)標(biāo)高后焊接固定在孔口護(hù)筒上。

3.4 混凝土灌注施工

(1)導(dǎo)管施工。在完成了鋼筋籠吊裝以后，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行導(dǎo)管的吊放施工。導(dǎo)管必須經(jīng)過事先的拼裝以及水密承壓和接頭抗拉實(shí)驗(yàn)，確保質(zhì)量合格。在導(dǎo)管的下放過程中，應(yīng)該盡量注意確保導(dǎo)管位于孔的中心部位垂直下沉，防止導(dǎo)管碰撞鋼筋骨架。導(dǎo)管的總長度應(yīng)該根據(jù)鉆孔灌注樁的孔深以及澆筑平臺(tái)進(jìn)行綜合確定，一般情況下控制控制底口距離孔底0.25～0.4 m。

(2)混凝土的灌注施工作業(yè)。對(duì)于混凝土，首先在施工作業(yè)前，應(yīng)該進(jìn)行配比設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)砂、石原材料優(yōu)化設(shè)計(jì)施工混凝土配合比，一般情況下控制混凝土的拌和時(shí)間不少于90S，坍落介于18～22 cm，泌水率小于4%，密度不小于2 100 kg/m3。在混凝土的灌注施工中，首先應(yīng)該確保初灌量能夠覆蓋導(dǎo)管口1 m 以上，灌注量的計(jì)算公式如下所示:V=π×d2×h1÷4 +π ×D2×HC÷4;式中:V 為初灌混凝土量(m3);d 為導(dǎo)管內(nèi)徑(m);D 為樁孔直徑(m);h1為孔內(nèi)混凝土高度達(dá)到Hc 時(shí)導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱與導(dǎo)管外水壓平衡，導(dǎo)管內(nèi)混凝土高度(m)。在整個(gè)混凝土的灌注施工過程中，應(yīng)該注意確保整個(gè)施工作業(yè)的連續(xù)進(jìn)行，盡可能縮短拆除導(dǎo)管的間隔時(shí)間。當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿時(shí)，應(yīng)徐徐地灌注，嚴(yán)格避免在導(dǎo)管內(nèi)造成高壓空氣囊，嚴(yán)禁使用振搗設(shè)備振動(dòng)導(dǎo)管。在灌注過程中要安排專人經(jīng)常探測(cè)井孔內(nèi)混凝土面位置，及時(shí)地調(diào)整導(dǎo)管埋深，并做好原始記錄，灌注過程中，導(dǎo)管埋入深度宜保持在2～6 m 之間，最小埋入深度不得小于2 m。整個(gè)混凝土的灌注高度應(yīng)當(dāng)適度超過設(shè)計(jì)標(biāo)高0.8～1 m，多余部分可以在后期施工中鑿除。在完成混凝土的澆筑施工結(jié)束后，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后采取聲測(cè)管超聲波的檢測(cè)方式進(jìn)行樁基質(zhì)量檢測(cè)，確保質(zhì)量滿足要求。

4 結(jié) 語

鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工作為橋梁工程施工的關(guān)鍵內(nèi)容，對(duì)于整個(gè)橋梁施工質(zhì)量都有著決定性的因素。在現(xiàn)場(chǎng)的施工管理過程中，作業(yè)技術(shù)以及管理人員應(yīng)當(dāng)深入分析鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工要點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、作業(yè)條件，合理的進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)，強(qiáng)化施工工藝以及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制，以確保橋梁鉆孔灌注樁施工質(zhì)量，提高橋梁工程整體施工建設(shè)水平。

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