郭相利

北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司

鉆孔灌注樁在橋梁樁基施工中的應(yīng)用

郭相利

北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司

鉆孔灌注樁是指采用鉆孔機(jī)具按照設(shè)計(jì)直徑和深的要求在土體中形成井孔，并在其內(nèi)灌注混凝土以形成樁基礎(chǔ)。根據(jù)持力層地質(zhì)條件的變化可以對(duì)樁的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)應(yīng)按照可能出現(xiàn)的最不利內(nèi)力組合進(jìn)行鋼筋的配置。在確保滿足要求的基礎(chǔ)上盡量少用鋼筋，以便于進(jìn)行施工。目前，我國所使用的鉆孔灌注樁的最大樁徑已達(dá)到6m以上。隨著鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和完善，鉆孔灌注樁施工工藝在橋梁工程中廣泛應(yīng)用。本文筆者將結(jié)合具體的橋梁工程施工實(shí)例，詳細(xì)介紹鉆孔灌注樁的具體施工工藝，并對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施過程進(jìn)行闡述。

橋梁工程；鉆孔灌注樁；技術(shù)應(yīng)用

隨著我國公路工程的高速發(fā)展，橋梁建設(shè)成了公路發(fā)展的一個(gè)重要方面。橋梁基礎(chǔ)作為橋梁工程的重要組成部分，共具有復(fù)雜性和綜合性等特點(diǎn)。鉆孔灌筑樁具有施工操作簡單、施工速度快、工程造價(jià)低、承載力高等特點(diǎn)，且應(yīng)用范圍非常廣泛，是公路橋梁工程中經(jīng)常采用的基礎(chǔ)形式。以下筆者將結(jié)合具體的市政道路橋梁施工實(shí)例，簡要探討鉆孔灌筑的具體施工過程。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)特點(diǎn)

根據(jù)不同的護(hù)壁形式，鉆孔灌注樁技術(shù)可以分為泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁和全套管鉆孔灌注樁。橋梁工程施工過程中，泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工需要先按照橋梁工程施工設(shè)計(jì)要求，以一定比例制備水泥漿液，達(dá)到懸浮鉆渣和冷卻鉆頭的目的。橋梁工程泥漿護(hù)壁可以用于潤滑器械和保護(hù)鉆具，防止護(hù)壁形成泥皮過程中發(fā)生鉆孔坍塌。橋梁工程施工應(yīng)用旋挖鉆機(jī)進(jìn)鉆孔灌注樁技術(shù)，節(jié)省了清理鉆孔和制備泥漿的環(huán)節(jié)，這種鉆孔灌注樁在我國橋梁工程中應(yīng)用廣泛。鉆孔灌注樁技術(shù)成熟，施工噪音和震動(dòng)較小，適用于多種橋梁地基，但是也存在一定的局限性，因此在實(shí)際的橋梁工程施工過程中應(yīng)規(guī)范施工操作，充分發(fā)揮鉆孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢。

2 鉆孔灌柱樁在工程中的具體應(yīng)用

2.1 工程概述

擬建港口路立交橋，起訖樁號(hào)為K14+715.4～K15+106.6，擬建橋梁孔數(shù)及孔徑為3×30+3×30+(35+50+35)+3×30，橋梁寬度28m，橋梁全長391.2m，屬市政大橋類別。根據(jù)設(shè)計(jì)文件，擬建橋梁上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，下部橋墩為柱式墩，橋臺(tái)為柱式臺(tái)，橋墩及橋臺(tái)基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。本工程基礎(chǔ)樁直徑1600mm，樁長46m～52m；共計(jì)基礎(chǔ)樁60根。

2.2 工程特點(diǎn)

根據(jù)本次勘察結(jié)果，工程場區(qū)①1層粉質(zhì)粘土，可塑，地基承載力低，工程特性差；①2層淤泥質(zhì)粘土及①3層淤泥，流塑，地基承載力極低，工程特性極差；①4層粉質(zhì)粘土，軟塑，地基承載力低，工程特性差；②1層粉質(zhì)粘土，可塑，地基承載力較低，工程特性較差；②2層粉質(zhì)粘土，硬塑，地基承載力較高，工程特性較好；③1層粉質(zhì)粘土，軟塑，地基承載力較低，工程特性較差；③2層粉質(zhì)粘土，可塑，地基承載力較低，工程特性較差；④層粉砂，稍密，地基承載力較低，工程特性較差；⑤層細(xì)砂，稍密，地基承載力較低，工程特性較差；⑤1層細(xì)砂，中密，地基承載力一般，程特性一般；⑤2層細(xì)砂，密實(shí)，地基承載力較高，工程特性較好；⑥1層中砂，密實(shí)，地基承載力較高，工程特性較好；⑥2層礫砂，密實(shí)，地基承載力較高，工程特性較好；⑥3圓礫，密實(shí)，地基承載力高，工程特性好。

3 鉆孔灌注樁施工技術(shù)

3.1 橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案

勘察期間實(shí)測地下水埋深0.4～3.9m，地下水類型主要為第四系孔隙潛水，主要含水層為粉土、砂土層。場區(qū)屬Ⅱ類環(huán)境類型，場地土無污染跡象，根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果結(jié)合擬建物特征及場區(qū)地質(zhì)條件，依據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTG C20-2011)的相關(guān)規(guī)定，綜合判定擬建區(qū)段內(nèi)地下水、場地土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋具有微腐蝕性。

根據(jù)該橋梁所處地區(qū)的地址勘察結(jié)果，對(duì)橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)所具有的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：本工程處于深厚層砂層位置，平均30米深的砂層，因此進(jìn)行施工時(shí)最大難點(diǎn)就是需要保證橋梁不發(fā)生塌孔以及縮頸問題，同時(shí)前文中顯示勘察期間實(shí)測地下水埋深0.4～3.9m，地下水類型主要為第四系孔隙潛水，對(duì)于安全、環(huán)保以及質(zhì)量的要求都大大提高。

3.2 施工前期準(zhǔn)備工作

施工組織設(shè)計(jì)審核。在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工前，必須進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)的審核工作。施工單位應(yīng)將完整的施工組織文件上交給監(jiān)理方，通過監(jiān)理方的審核和修改完善之后才可進(jìn)行下一步的工作。在施工組織設(shè)計(jì)中應(yīng)具體指出本工程的特殊性、詳細(xì)的施工方法和施工工藝。

測量定位。為了保證孔位的正確和鉆孔的垂直度，應(yīng)做好孔位的測量定位工作，同時(shí)也應(yīng)該確保基準(zhǔn)面的標(biāo)高準(zhǔn)確。在測量定位的施工過程中，不僅要進(jìn)行認(rèn)真的自檢，同時(shí)還應(yīng)由監(jiān)理方進(jìn)行復(fù)檢，最后再進(jìn)行一次驗(yàn)收工作，操作中所出現(xiàn)的誤差應(yīng)嚴(yán)格控制在規(guī)范的要求之內(nèi)，一般情況下誤差不得超過5cm。在樁位測量完成后，還應(yīng)進(jìn)行一次樁位的校正工作，采用的儀器為鋼尺或根據(jù)相鄰的樁位進(jìn)行校正，查看測量出來的數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)是否一致，如有問題，應(yīng)進(jìn)行重測。樁位定位完成之后，應(yīng)在該處插入300mm的鋼筋釘，涂上油漆以便于辨識(shí)，并做好保護(hù)工作。

原材料。材料作為施工的物質(zhì)基礎(chǔ)，其質(zhì)量好壞直接影響工程質(zhì)量。施工材料包括混凝土、鋼筋、水泥、外加劑等，需要對(duì)材料的入場進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，確保都是符合工程要求的材料。

3.3 施工工藝

1)鉆孔施工

(1)平整施工場地。橋梁工程施工之前，仔細(xì)平整和處理施工場地，徹底清除樁基地面垃圾和雜物，將地基地面壓實(shí)平整，保障橋梁工程施工場地的密實(shí)度。(2)樁位測量。橋梁工程施工設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況，參考施工設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)橋梁工程的各個(gè)樁基地點(diǎn)，測量樁位坐標(biāo)，使用經(jīng)緯儀嚴(yán)格控制測放控制點(diǎn)和樁位，確保樁位測量誤差小于10mm，測定施工場地橋梁高程，確定樁埋深度和樁頂高度。(3)埋設(shè)護(hù)筒。橋梁工程鉆孔灌注樁施工采用鐵質(zhì)材料的護(hù)筒，選用4±1mm類型鋼板，確保鋼板的剛度和硬度達(dá)到施工設(shè)計(jì)要求，避免發(fā)生形變，對(duì)鉆孔灌注樁護(hù)筒的上部、中部和下部分別進(jìn)行加固處理，鉆孔灌注樁埋設(shè)過程中，應(yīng)確保樁位軸線和中心保持對(duì)稱，樁埋設(shè)深度控制在110～120cm，地面和護(hù)筒頂面高度距離35cm，將誤差控制在3cm內(nèi)，護(hù)筒傾斜度誤差控制在2度以內(nèi)。(4)安裝鉆機(jī)。橋梁工程施工過程中，鉆孔樁護(hù)筒埋設(shè)好后，在設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)孔位上安裝固定鉆機(jī)，確保鉆機(jī)保持垂直下鉆，使用線錐和經(jīng)緯儀雙向控制鉆機(jī)，將鉆孔對(duì)準(zhǔn)誤差控制在3cm以內(nèi)，在鉆機(jī)底座位置放置枕木，避免鉆孔過程中受到機(jī)械震動(dòng)作用造成鉆孔塌陷、位置傾斜或者移動(dòng)，一旦出現(xiàn)問題，及時(shí)調(diào)整扶正，鉆機(jī)運(yùn)行過程中，由慢到快調(diào)節(jié)鉆機(jī)速度，逐步增大鉆進(jìn)力度，施工操作過程中要使鋼軌和鉆機(jī)保持穩(wěn)固性和平直度。(5)鉆孔成型。鉆進(jìn)成孔過程中，采用沖洗液，按照正循環(huán)方向進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆孔開始時(shí)使用清水進(jìn)行沖洗，使施工現(xiàn)場原土形成泥漿，施工人員要合理控制孔口位置泥漿比例，確保鉆孔操作的規(guī)范化和專業(yè)化，防止發(fā)生塌孔。

2)鋼筋籠制作及吊放

(1)鋼筋骨架制作

鋼筋籠加工在鉆孔作業(yè)面附近的鋼筋制作場內(nèi)分多段進(jìn)行，每段長度9—12m不等，用鉆機(jī)副機(jī)吊入孔內(nèi)。鋼筋籠接長采用電焊機(jī)現(xiàn)場焊接。單節(jié)鋼筋籠采用四點(diǎn)平吊法起吊，鋼筋籠升到空中平穩(wěn)后，尾部的副錫松繩，鋼筋籠在空中慢慢完成，由水平到豎直的轉(zhuǎn)身。吊起前先用測孔器探測孔徑，如有縮頸則應(yīng)用鉆頭上掃清。鋼筋籠按設(shè)計(jì)要求，采用2m一道加強(qiáng)箍加強(qiáng)，防止裝吊時(shí)變形。鋼筋籠在入孔前，在骨架外側(cè)每2m設(shè)混凝土保護(hù)層，混凝土保護(hù)層直徑4cm，用Φ8鋼筋橫穿，并焊接于箍筋之上，每處共4塊，以保證主筋保護(hù)層厚度。鋼筋籠保護(hù)層墊塊采用M 50高強(qiáng)度砂漿墊塊，采用集中生產(chǎn)法制作。鋼筋籠保護(hù)層墊塊安裝：沿鋼筋籠長度每隔2m設(shè)置混凝土塊4塊，沿樁均勻分布，墊塊正形，保護(hù)層不少于4cm，中心穿鋼筋并與樁身鋼筋焊接固定?；炷翂K與鋼筋籠密貼并連接牢固。確保鋼筋籠均勻?qū)ΨQ于樁孔后，方可灌注混凝土。鋼筋籠即將焊接完成時(shí)，及時(shí)算出吊筋長度，交工人提前做好。

(2)鋼筋骨架的存放、運(yùn)輸與現(xiàn)場吊裝

鋼筋骨架臨時(shí)存放的場地必須保證平整、干燥。存放時(shí)，每個(gè)加勁筋與地面接觸處都?jí)|上等高的方木，以免受潮或沾上泥土。每個(gè)鋼筋籠制作好后要掛上標(biāo)志牌，便于使用時(shí)按樁號(hào)裝車運(yùn)出。鋼筋骨架在轉(zhuǎn)運(yùn)至墩位的過程中必須保證骨架不變形。采用鉤機(jī)或者吊車運(yùn)輸時(shí)要保證在每個(gè)加勁筋處設(shè)支承點(diǎn)，各支承點(diǎn)高度相等。鋼筋籠入孔時(shí)，由吊車、鉤機(jī)、或者鉆機(jī)自帶調(diào)配裝置吊裝。在安裝鋼筋籠時(shí)，采用兩點(diǎn)起吊。第一吊點(diǎn)設(shè)在骨架的下部，第二吊點(diǎn)設(shè)在骨架長度的中點(diǎn)到上三分之一點(diǎn)之間。應(yīng)采取措施對(duì)起吊點(diǎn)予以加強(qiáng)，以保證鋼筋籠在起吊時(shí)不致變形。吊放鋼筋籠入孔時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔徑，保持垂直，輕放、慢放入孔，入孔后應(yīng)徐徐下放，不宜左右旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁擺動(dòng)碰撞孔壁。若遇阻礙應(yīng)停止下放，查明原因進(jìn)行處理。嚴(yán)禁高提猛落和強(qiáng)制下放。

3)泥漿配制與清孔施工

在鉆孔灌注樁施工過程中，泥漿的作用主要起護(hù)壁和攜渣的作用，泥漿質(zhì)量的好壞直接影響鉆孔樁的成孔時(shí)間和成孔質(zhì)量，常采用膨潤土、碳酸鈉、聚丙烯酸銨水解物等有機(jī)纖維復(fù)合物按一定的比例制作泥漿?？梢圆捎门驖櫷?占泥漿比例6%)和水作為泥漿的主要組成部分，并按比例添加碳酸鈉(0.4%)、聚丙烯酸銨(0.3%)、羧甲基纖維素(0.1%～0.5%)等提高泥漿的性能。

進(jìn)行換漿清孔時(shí)，應(yīng)保證有一定的水頭，這樣才可保證鉆孔不發(fā)生塌孔問題，在混凝土灌注之前，應(yīng)進(jìn)行第二次的情況工作，保證鉆孔符合規(guī)范的要求。

3)混凝土灌注

在本工程中進(jìn)行鉆孔灌注樁水下混凝土的灌注施工采用的是直升導(dǎo)管法。(1)導(dǎo)管選用：首先對(duì)導(dǎo)管的直徑和導(dǎo)管的壁厚進(jìn)行確定，導(dǎo)管直徑需要考慮的因素包括樁長、樁徑以及每小時(shí)的混凝土量等；導(dǎo)管壁厚需要考慮的因素包括強(qiáng)度和剛度要求。(2)在導(dǎo)管使用前和施工一個(gè)時(shí)期之后，均對(duì)其導(dǎo)管進(jìn)行認(rèn)真的檢查，主要檢查的內(nèi)容包括導(dǎo)管的規(guī)格、質(zhì)量和拼接構(gòu)造等，同時(shí)還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行拼接、過球、水密以及承壓等試驗(yàn)。(3)當(dāng)鉆孔樁樁頂?shù)陀阢@孔中水面時(shí)，漏斗底口比水面至少應(yīng)高出4～6m；當(dāng)樁頂高于水面時(shí)，則漏斗底口比水密至少高出4～6m。此高度的限制可以有效地確保樁頂混凝土有足夠的壓力，從而確?；炷吝_(dá)到密實(shí)度的要求。(4)水下混凝土是一種重要的工序，在進(jìn)行水下混凝土的制作時(shí)，對(duì)混凝土的質(zhì)量和要求是比較高的，要在強(qiáng)度和抗?jié)B性上滿足要求。所以在灌樁時(shí)，一是對(duì)混凝土的質(zhì)量，二是對(duì)灌樁的時(shí)間都有嚴(yán)格的要求，特別是混凝土的灌注時(shí)間應(yīng)控制在首批混凝土的初凝時(shí)間以內(nèi)。當(dāng)混凝土的灌樁時(shí)間較長時(shí)，則需要在混凝土內(nèi)摻入適量的緩凝劑。(5)灌注施工結(jié)束管理。橋梁工程鉆孔灌注樁施工混凝土灌注結(jié)束后，等到混凝土初凝時(shí)，謹(jǐn)慎操作拆除鋼筋籠固定設(shè)備，使混凝土和鋼筋籠同步收縮，有效減少粘結(jié)力喪失，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到鉆孔灌注樁施工設(shè)計(jì)指標(biāo)時(shí)，將護(hù)筒拆除，清除多余混凝土。

3.4 成樁質(zhì)量檢查

當(dāng)鉆孔灌筑樁施工完成之后，需要對(duì)成樁質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，其中重點(diǎn)檢查的施工工序包括成孔和清孔、鋼筋籠的制作和安放、混凝土的拌制和灌筑。在成孔階段，重點(diǎn)需要檢查的項(xiàng)目包括孔位、孔深、孔徑、沉渣厚度等。在鋼筋籠的制作階段，重點(diǎn)需要檢查的項(xiàng)目包括鋼筋規(guī)格、焊條規(guī)格、品種、焊縫長度、焊條規(guī)格、主筋和箍筋的制作偏差等。在混凝土的攪拌階段，重點(diǎn)需要檢查的項(xiàng)目包括原材料的質(zhì)量、混凝土的配合比、坍落度以及混凝土的強(qiáng)度等級(jí)等。對(duì)于樁身完整性和樁基承載力的檢測需要采用專門的方法。在鉆孔灌筑樁的施工全過程中，通過相關(guān)的質(zhì)量檢查，可以有效地確保樁體的施工質(zhì)量，以確保橋梁工程順利的完成。

綜上所述，一定要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行施工，確保施工安全和施工質(zhì)量。本文通過對(duì)該橋梁基礎(chǔ)的鉆孔灌注樁施工過程進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，歸納了施工質(zhì)量的控制要點(diǎn)，同時(shí)，分析了常見質(zhì)量事故發(fā)生的原因，研究討論了相應(yīng)的預(yù)防對(duì)策，以便找出更好的質(zhì)量控制措施，為鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量提供經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。

[1]鄧新.鉆孔灌注樁在橋梁樁基施工中的應(yīng)用[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2014，07：159-160.

[2]覃獻(xiàn)強(qiáng).鉆孔灌注樁技術(shù)在橋梁樁基施工中的應(yīng)用[J].科技信息，2010，07：672+700.