高速公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)

魏沖

【摘要】本文以實(shí)際工程為例，通過(guò)對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行總結(jié)分析，結(jié)合自身施工經(jīng)驗(yàn)就樁基施工技術(shù)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】高速公路;橋梁鉆孔灌注樁;施工技術(shù)

橋梁建設(shè)在交通建設(shè)過(guò)程中有著舉足輕重的地位，而在高速公路橋梁建設(shè)施工中橋梁工程已將樁基作為其主要內(nèi)容。鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中常常受內(nèi)外因素影響，而無(wú)法保證整體施工質(zhì)量。因此，對(duì)鉆孔灌注樁技術(shù)進(jìn)行深入討論，根據(jù)特定施工環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化及完善，進(jìn)而保證橋梁在運(yùn)營(yíng)中的安全。

1、工程概況

東帝汶Suai至Zumalai 高速公路為一條雙向四車道高速公路，全長(zhǎng)30.355km。全線橋梁共計(jì)8座，樁基共計(jì)1018根，其中直徑1.2米樁基538根，直徑0.8米樁基480根，群樁基礎(chǔ)。海以馬努橋樁基樁長(zhǎng)12米，直徑1.2米，樁基地質(zhì)層含有巖石層，因此沖擊鉆機(jī)適合施工海以馬努橋樁基。

2、鉆孔樁的主要施工工藝流程

2.1施工準(zhǔn)備和樁孔定位

樁基施工之前，在現(xiàn)場(chǎng)由測(cè)量班確定其軸線和各基樁中心，并設(shè)置好固定樁或控制樁，以便隨時(shí)校核。本橋位置常年水位不高，因此鉆孔樁施工平臺(tái)采用筑島土圍堰。由于項(xiàng)目位于熱帶，常有大暴雨，因此考慮到施工安全，圍堰需要高于最高水位1米。在施工鉆孔樁之前需要對(duì)圍堰頂層做好碾壓，頂層封水材料必須碾壓到與路基工程要求一致，同時(shí)做好排水橫坡，確保在施工過(guò)程雨水或施工用水不滲透到下面筑島土體中。在圍堰上需要布置鉆機(jī)， 圍堰大小需滿足實(shí)際施工需求。

2.2埋置護(hù)筒埋

護(hù)筒是位于孔口且中心線與樁孔一致的筒狀物，其作用是：1）定樁位，并作鉆孔導(dǎo)向;2）防止孔口土層坍塌;3）隔離孔內(nèi)外表存水，并保持孔內(nèi)水位高出地下水以穩(wěn)固孔壁;4）充當(dāng)測(cè)量基準(zhǔn)。故此，埋置護(hù)筒要求準(zhǔn)確，穩(wěn)固。 護(hù)筒采用人工埋設(shè)，先放樣出護(hù)筒中心點(diǎn)，然后按直徑比設(shè)計(jì)直徑大20～40厘米，挖出深度 2.5 米的圓形土坑，放入護(hù)筒，控制護(hù)筒位置及垂直度，傾斜度不超過(guò)1%，平面誤差不超過(guò)5厘米，護(hù)筒高出圍堰頂面0.3米，在露出圍堰部分頂面采用C15混凝土硬化處理。

2.3安裝鉆機(jī)

根據(jù)施工平面布置圖平整、 穩(wěn)固鉆機(jī)基礎(chǔ)，并進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)檢查，以防止成孔或灌注中途發(fā)生機(jī)械的故障。本橋樁基施工采用沖擊鉆機(jī)施工，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引沖擊鉆頭鉆進(jìn)施工。安裝鉆機(jī)時(shí)應(yīng)特別注意保證樁身中心、轉(zhuǎn)盤(pán)中心和鉆機(jī)頂部的起吊滑輪緣、三者在同一鉛錘線上，其最大偏差為 2厘米。

2.4泥漿配制

土源采用現(xiàn)場(chǎng)合格的紅粘土，采用淡水進(jìn)行泥漿拌制，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一個(gè)6～8 方的泥漿池，用以泥漿拌制、儲(chǔ)存和循環(huán)。泥漿比重：入孔泥漿比重為1.1～1.3;在圍堰筑島層和土層與巖層結(jié)合處鉆進(jìn)取大值，使孔壁能形成有效的泥皮，可以防塌孔。 黏度：圍堰筑島層19～28s，巖石層 16～22s，含砂率不大于 4%。膠體率不小于 95%，PH 值大于6.5。

2.5開(kāi)孔鉆進(jìn)

泥漿配置完成后，將泥漿池泥漿導(dǎo)入鉆孔樁，開(kāi)始低擋慢速鉆進(jìn)，使護(hù)筒腳處有牢固的泥漿皮護(hù)壁，鉆至護(hù)筒腳下1米后，方可正常進(jìn)行鉆進(jìn)。在鉆孔過(guò)程中，要時(shí)刻檢查地質(zhì)情況，對(duì)不同的地質(zhì)情況采用不同的鉆速、鉆壓、泥漿比重和泥漿量。開(kāi)孔及土層中，采取短沖程、慢速鉆進(jìn)，一方面確保開(kāi)孔位置準(zhǔn)確性，另一方面防止土層中發(fā)生塌孔;進(jìn)入巖層50厘米后可以按正常速度鉆進(jìn)。整個(gè)土層范圍及進(jìn)入巖層50厘米范圍內(nèi)泥漿比重控制在1.3左右，粘度控制在25s左右。進(jìn)入巖層50厘米后泥漿比重控制在1.2左右，粘度控制在20s左右。鉆進(jìn)和起落鉆頭速度要均勻，鉆孔應(yīng)一次成孔，不得中途停頓，每進(jìn)尺 3～4米，應(yīng)檢查鉆孔直徑一次，并做好施工記錄。在鄰孔開(kāi)始施工前，前一孔已灌注的混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%以上，目的是避免相鄰孔壁坍塌和影響鄰孔已灌混凝土的凝結(jié)。

2.6成孔檢查

鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，采用全自動(dòng)檢測(cè)儀對(duì)位置、深度、直徑和傾斜度進(jìn)行檢查，確保各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求。成孔是鉆孔樁施工中的重要工序，樁孔的各項(xiàng)指標(biāo)是否符合要求，直接關(guān)系到基樁能否安全使用。

2.7清孔

清孔采用掏渣法和換漿法，先采用掏渣筒進(jìn)行沉渣清理，然后把經(jīng)處理過(guò)的泥漿注入孔內(nèi)，置換出孔內(nèi)攜帶沉渣渾濁泥漿。清孔應(yīng)達(dá)到的要求：泥漿相對(duì)密度應(yīng)不大于1.1，含砂率不大于4%，粘度 17～20s，沉渣厚度不超過(guò)5厘米。

2.8鋼筋籠加工及安裝

根據(jù)本橋鋼筋籠長(zhǎng)度為13米，可以采取整體制作鋼筋籠，不需要分節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)吊裝采用25 噸汽車吊即可滿足施工要求。

2.9導(dǎo)管及漏斗安裝

導(dǎo)管采用鋼導(dǎo)管，直徑為300毫米，導(dǎo)管使用前進(jìn)行試拼和水密試驗(yàn)。檢查每節(jié)導(dǎo)管有無(wú)明顯孔洞，檢查每節(jié)導(dǎo)管的密封圈情況。導(dǎo)管安裝應(yīng)自下而上順序編號(hào)和標(biāo)示尺度，導(dǎo)管長(zhǎng)度按孔深和工作平臺(tái)高度決定。漏斗底下一到兩節(jié)導(dǎo)管設(shè)置 0.5米、1 米或 1.5 米作為調(diào)整節(jié)。導(dǎo)管采用螺旋絲扣型接頭，增加防水墊圈。漏斗采用 3mm 厚的鋼板制成，漏斗在混凝土灌注時(shí)使用，其容積應(yīng)滿足首批混凝土數(shù)量。首批混凝土進(jìn)入漏斗之前，用 8 號(hào)鐵絲將其固定在導(dǎo)管泥漿面處，要求隔水球與泥漿面之間無(wú)空氣柱。

2.10灌注混凝土

鉆孔樁施工的核心工序既是水下灌注混凝土，其施工質(zhì)量將直接影響基樁質(zhì)量，應(yīng)予以高度重視。確保導(dǎo)管底部距孔底距離為0.25～0.4米，安裝好導(dǎo)管以后，進(jìn)行二次清孔，孔底沉渣厚度符合要求后，開(kāi)始灌注混凝土。應(yīng)先將首批混凝土灌注到漏斗中，數(shù)量必須保證導(dǎo)管埋深不少于1米及導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱能平衡孔內(nèi)泥漿水頭，經(jīng)計(jì)算本樁首批混凝土數(shù)量不少于2.0立方。繼續(xù)灌注混凝土至樁頂，在灌注時(shí)，應(yīng)及時(shí)測(cè)量孔內(nèi)的混凝土面的位置，并及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管口高度。其基本原則是：導(dǎo)管埋深一般不宜小于2m 或大于6m?；炷撩孢M(jìn)入鋼筋骨架一定深度后，應(yīng)適當(dāng)提升導(dǎo)管，但導(dǎo)管埋深仍不小于2m。繼續(xù)灌注一定的混凝土，使孔內(nèi)混凝土面超出設(shè)計(jì)樁頂 0.5～1米，以保證混凝土強(qiáng)度。測(cè)量水中混凝土面的高度利用測(cè)錘，測(cè)錘為圓錐形，使用鋼板焊砂填心。最后一車混凝土灌注完成后，及時(shí)用測(cè)錘探測(cè)混凝土高度，計(jì)算混凝土標(biāo)高，滿足超出設(shè)計(jì)樁頂0.5-1米時(shí)，即可終孔。確認(rèn)終孔后，緩慢提起導(dǎo)管，嚴(yán)禁快速拔出導(dǎo)管，避免混凝土頂面形成中空。等待一天時(shí)間，然后抽出孔內(nèi)泥漿，回填鉆孔頂部，夯實(shí)，拔出鋼護(hù)筒，準(zhǔn)備下一個(gè)樁基施工。

2.11鑿除樁頭

鑿除樁頭需要在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%之后進(jìn)行，用手持式切割機(jī)進(jìn)行切割，避免切斷鋼筋，后采用風(fēng)鎬清除多余混凝土，注意掌握深度，避免損傷鋼筋。

3、施工中遇到的問(wèn)題及預(yù)防和控制措施

（1）護(hù)筒冒水。護(hù)筒的外壁漏水，將導(dǎo)致基礎(chǔ)嚴(yán)重下沉，樁身傾斜和移位，導(dǎo)致鉆孔偏移，甚至無(wú)法繼續(xù)施工。原因：樁身周圍的土壤松散，護(hù)筒的水位差過(guò)大，或鉆頭在升降時(shí)碰觸周圍土體。預(yù)防和控制措施：在埋入護(hù)筒時(shí)，應(yīng)選擇合理含水率的粘土，在周圍進(jìn)行分層壓實(shí)。當(dāng)鉆頭上升和下降時(shí)，應(yīng)防止其與周圍土體碰撞。當(dāng)發(fā)現(xiàn)護(hù)筒被水淹沒(méi)時(shí)，應(yīng)立即停止施工，并使用粘土填充和加固周圍區(qū)域。如果護(hù)筒嚴(yán)重下沉或移位，則應(yīng)重新進(jìn)行安裝。（2）縮孔、擴(kuò)孔。原因：坍孔或鉆錐擺動(dòng)過(guò)大，造成擴(kuò)孔;鉆頭磨損嚴(yán)重，補(bǔ)焊不及時(shí)，地層中有軟土層、粘土泥巖在鉆進(jìn)過(guò)程中大量流向孔內(nèi)造成縮孔。預(yù)防和控制措施：及時(shí)補(bǔ)焊鉆頭，采用的泥漿護(hù)壁要求優(yōu)質(zhì)且失水率要小。（3）孔壁塌陷。如果在排出的泥漿中不斷產(chǎn)生氣泡，或在鉆孔過(guò)程中發(fā)現(xiàn)泥漿突然大量損失，則表明孔壁可能已塌陷?？妆谔泻芏嘣?，如土質(zhì)松散，護(hù)筒深度不夠，接縫不準(zhǔn)確嚴(yán)密，并漏漿，泥漿比重太小。預(yù)防和控制措施：在松散的土層中，控制護(hù)筒埋置深度，護(hù)筒四周夯填密實(shí)，嚴(yán)格控制泥漿的比重和粘度。（4）過(guò)厚的樁底沉渣。造成原因：未能在二次清孔時(shí)清除過(guò)厚的樁底沉渣，在下放鋼筋籠過(guò)程中觸碰周圍土體，造成泥渣不斷下落，或因泥漿比重過(guò)小所造成的樁底沉渣難以上浮。預(yù)防和控制措施：二次清孔要徹底，下放鋼筋籠過(guò)程中要緩慢，嚴(yán)格控制中心位置，避免觸碰孔壁，選擇合適比重的泥漿進(jìn)行清理。（5）鋼筋籠上浮。原因：導(dǎo)管在鋼筋籠下部時(shí)，混凝土澆筑速度過(guò)快，沒(méi)有采取有效措施固定鋼筋籠，在澆筑混凝土?xí)r，混凝土產(chǎn)生的沖擊力使鋼筋籠上浮。預(yù)防和控制措施：導(dǎo)管在鋼筋籠下部時(shí)，對(duì)鋼筋籠采取有效的加固措施，嚴(yán)格控制混凝土澆筑速度，澆筑過(guò)程中及時(shí)檢查鋼筋籠標(biāo)高，出現(xiàn)上浮時(shí)立即采取措施糾正。

結(jié)語(yǔ)：

本文總結(jié)了沖擊鉆鉆孔灌注樁主要施工過(guò)程及施工中遇到的部分問(wèn)題及處理方法，得到了沖擊鉆施工樁基的成功經(jīng)驗(yàn)，為以后灌注樁施工的成功實(shí)施打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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