橋梁基礎(chǔ)施工旋噴樁技術(shù)的應(yīng)用分析

韓麗

（保利新聯(lián)爆破工程集團(tuán)有限公司，貴州貴陽 550002）

0 引言

橋梁作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，安全性、穩(wěn)定性和耐久性是橋梁施工中必須考慮的問題。旋噴樁技術(shù)是目前廣泛應(yīng)用的一種橋梁基礎(chǔ)施工方法，可運(yùn)用于各種不同類型（包括斜拉橋、懸索橋和拱橋等）橋梁的基礎(chǔ)施工。對旋噴樁技術(shù)進(jìn)行多維度深入研究，能夠促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展，進(jìn)而更好地服務(wù)于現(xiàn)代化橋梁施工。

1 旋噴樁技術(shù)的基本原理和優(yōu)點(diǎn)

旋噴樁技術(shù)是一種應(yīng)用廣泛的橋梁基礎(chǔ)施工方法，其基本原理是通過旋轉(zhuǎn)的噴射器噴出水泥漿或水泥混凝土，形成一定深度的樁體，以支撐橋梁結(jié)構(gòu)。相比傳統(tǒng)的打樁技術(shù)，旋噴樁技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)。

第一，旋噴樁技術(shù)的施工效率非常高。該技術(shù)使用先進(jìn)的設(shè)備和工具，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成大量樁基礎(chǔ)的施工。其噴射器的旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)使得噴射的混凝土分布均勻，有助于提高樁體質(zhì)量和施工效率。

第二，旋噴樁技術(shù)施工過程中產(chǎn)生的噪聲和振動都很小，對周圍環(huán)境和建筑物的影響很小，而且無論是在復(fù)雜地質(zhì)條件下，如軟土層或巖石層等，還是在比較狹小的施工場地都可以使用旋噴樁技術(shù)進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工，并且成樁質(zhì)量高，抗壓性能強(qiáng)。

2 旋噴樁技術(shù)所需設(shè)備

采用旋噴樁技術(shù)，主要需要應(yīng)用旋噴機(jī)、混凝土輸送泵、料斗、壓力表和噴嘴等設(shè)備，旋噴樁設(shè)備的功用和特點(diǎn)如表1 所示。

表1 旋噴樁設(shè)備的功用和特點(diǎn)

3 旋噴樁施工

旋噴樁技術(shù)在橋梁基礎(chǔ)施工中的主要步驟與作用如圖1 所示。

圖1 旋噴樁技術(shù)在橋梁基礎(chǔ)中的施工步驟與作用示意圖

旋噴樁施工流程主要包括鉆孔、灌注、旋振、打頂?shù)榷鄠€(gè)環(huán)節(jié)。

3.1 鉆孔

鉆孔是旋噴樁施工中的第一步，也是最基礎(chǔ)的施工環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量和效率對后續(xù)施工有重要的影響。鉆孔是旋噴樁施工中的重要環(huán)節(jié)之一，其質(zhì)量直接影響后續(xù)施工的開展。在鉆孔環(huán)節(jié)，需要使用特殊的鉆機(jī)和鉆頭，將地下按照設(shè)計(jì)要求鉆成一定深度和直徑的孔洞。旋噴樁的鉆孔深度可根據(jù)工程需要進(jìn)行調(diào)整，最大深度可達(dá)到50m。施工時(shí)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、樁身直徑和深度等因素進(jìn)行選擇。同時(shí)，鉆孔時(shí)需要保持穩(wěn)定的速度和力度，避免對周圍環(huán)境產(chǎn)生過大的影響。完成鉆孔后，需要進(jìn)行灌注作業(yè)。旋振是通過旋轉(zhuǎn)和振動的方式使樁體與周圍的土體緊密結(jié)合，提高樁體的承載能力。打頂則是將樁頂處理平整，以便于后續(xù)的橋梁或其他建筑結(jié)構(gòu)的施工。總的來說，旋噴樁施工流程需要嚴(yán)格遵守相關(guān)的安全規(guī)范和操作流程，確保施工質(zhì)量和安全性。同時(shí)，在各個(gè)環(huán)節(jié)需要合理安排施工時(shí)間和工作量，避免出現(xiàn)時(shí)間延誤和資源浪費(fèi)的情況。

3.2 灌注

在旋噴樁施工中，灌注是其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其主要作用是為旋噴樁的樁身提供穩(wěn)定的支撐和承載力。在灌注環(huán)節(jié)，混凝土的配合比需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和當(dāng)?shù)氐耐寥捞匦赃M(jìn)行調(diào)整，以確?；炷恋膹?qiáng)度和穩(wěn)定性。進(jìn)行灌注施工時(shí)，需要采用專用的混凝土輸送設(shè)備，將混凝土送入鉆孔。一般情況下，混凝土從鉆孔底部開始灌注，直到灌注到孔口附近。在灌注過程中，需要嚴(yán)格控制混凝土的流量和速度，避免過快或過慢。同時(shí)，需要保持混凝土的均勻性和充實(shí)性，避免出現(xiàn)空洞或結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的情況。為了確保灌注混凝土的質(zhì)量和穩(wěn)定性，還需要嚴(yán)格控制灌注深度和灌注壓力，避免對周圍環(huán)境和結(jié)構(gòu)造成不良影響。灌注完成后，需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和強(qiáng)度檢測。養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般為28 天左右，以確?；炷恋膹?qiáng)度和穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保旋噴樁的性能和承載能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.3 旋振

在旋噴樁施工中，旋振施工是另一個(gè)重要環(huán)節(jié)。需要使用旋振器將鉆孔中的土層振實(shí)，以增強(qiáng)旋噴樁的承載能力和穩(wěn)定性，其原理是通過旋轉(zhuǎn)和振動的作用，使振頭向下壓實(shí)土層。進(jìn)行旋振施工時(shí)，需要根據(jù)不同的土層特性和樁長進(jìn)行頻率調(diào)整。需要嚴(yán)格控制振幅和振動頻率，以保證振實(shí)效果和安全性，避免對周圍環(huán)境和結(jié)構(gòu)造成不良影響。振實(shí)后，需要進(jìn)行挖孔，清理孔底和孔壁，以便進(jìn)行灌注施工。在旋振過程中，需要嚴(yán)格遵守相關(guān)施工規(guī)范和安全要求，確保旋振過程的安全性和穩(wěn)定性。

3.4 打頂

打頂是旋噴樁施工流程中至關(guān)重要的一步，也是最后一步。在灌注混凝土達(dá)到預(yù)定標(biāo)高后，必須進(jìn)行打頂操作，以保證旋噴樁的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

第一，打頂之前，需要對樁頂部分進(jìn)行處理，包括切除不平整部分、清除浮灰、修剪鋼筋等。

第二，使用打頂錘將鋼筋和混凝土進(jìn)行壓實(shí)，形成一個(gè)堅(jiān)固的樁頂。打頂錘通常由獨(dú)立驅(qū)動機(jī)構(gòu)、沖擊器和鋼筋保護(hù)管等組成，其原理是將沖擊器產(chǎn)生的沖擊力傳遞到鋼筋和混凝土中，從而壓實(shí)樁頂部分，提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。需要注意的是，打頂操作需要根據(jù)鋼筋和混凝土的厚度、硬度進(jìn)行調(diào)整，且必須在混凝土硬化前完成。同時(shí)，進(jìn)行打頂作業(yè)時(shí)，需要保證打頂錘的沖擊力適宜，避免過度壓實(shí)導(dǎo)致樁身變形或斷裂。

第三，完成打頂操作后，需要進(jìn)行測量和質(zhì)量檢查，以確保旋噴樁的質(zhì)量和穩(wěn)定性。如果發(fā)現(xiàn)問題，需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行必要的調(diào)整和改進(jìn)，以進(jìn)一步提高旋噴樁的承載能力和穩(wěn)定性。

4 旋噴樁在橋梁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用案例

4.1 旋噴樁技術(shù)在斜拉橋中的應(yīng)用

在斜拉橋的基礎(chǔ)施工中，旋噴打樁技術(shù)可以更加高效地完成施工任務(wù)，能夠大大提高施工效率，還能減少噪聲，降低對周圍環(huán)境的影響。以廣東省某跨海大橋?yàn)槔?，該橋是一座大型斜拉橋，采用旋噴打樁技術(shù)作為基礎(chǔ)施工方式。

在旋噴打樁技術(shù)施工過程中，首先進(jìn)行現(xiàn)場勘探和巖土力學(xué)試驗(yàn)，確定斜拉橋的基礎(chǔ)類型和樁長。其次，進(jìn)行樁位的布置和鋼筋綁扎。最后，鋼筋綁扎完畢后，進(jìn)行旋噴打樁施工。

在旋噴打樁施工過程中，施工人員利用旋噴樁設(shè)備將混凝土噴射至樁孔內(nèi)，形成樁身。由于斜拉橋的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，每一根樁的長度和直徑都需要精確控制，以確保施工質(zhì)量和安全性。通過采用旋噴打樁技術(shù)，該斜拉橋的基礎(chǔ)施工任務(wù)高效完成，節(jié)約了大量人力和物力投入。

4.2 旋噴樁技術(shù)在懸索橋中的應(yīng)用

在懸索橋的建造中，基礎(chǔ)的質(zhì)量和穩(wěn)定性至關(guān)重要。采用傳統(tǒng)的混凝土澆筑方法，澆筑過程較長，且會受到天氣等因素的影響，很難保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。而旋噴打樁技術(shù)可以有效解決這些問題，該技術(shù)施工快速、高效，且可以大大提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和承載能力。以杭州某懸索橋?yàn)槔?，根?jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況和需求，施工中使用了多種不同類型和規(guī)格的旋噴樁。測試和評估證明，旋噴打樁技術(shù)在該懸索橋施工中發(fā)揮了一定的優(yōu)越性和可靠性。

4.3 旋噴樁技術(shù)在拱橋中的應(yīng)用

旋噴樁技術(shù)因其高效率、低振動和低噪聲的特點(diǎn)，已成為拱橋加固的優(yōu)選方案之一。以位于福建省某市的一座高度達(dá)87m 的拱橋?yàn)槔?，由于其建造地點(diǎn)位于海域中，拱橋受到海水環(huán)境的影響，傳統(tǒng)的樁基施工方法難以適應(yīng)此工況。因此，該項(xiàng)目采用了旋噴樁技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)施工。在施工過程中，利用挖掘機(jī)對施工區(qū)域進(jìn)行挖掘，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行模板制作。將旋噴樁設(shè)備通過起重機(jī)吊裝至施工現(xiàn)場，通過旋轉(zhuǎn)和高壓水射流的作用，將混凝土顆粒和水泥漿料噴射至地下，形成了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該項(xiàng)目采用旋噴樁技術(shù)，不僅保證了該拱橋橋墩的穩(wěn)定性，也提高了施工效率和安全性。

5 旋噴樁技術(shù)在橋梁基礎(chǔ)施工應(yīng)用中面對的挑戰(zhàn)和解決方案

旋噴樁技術(shù)在橋梁基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用逐漸增多，但也暴露出了一些問題。例如，旋噴樁間距不均勻或未能正確貫入地下等，會導(dǎo)致橋梁的穩(wěn)定性和安全性受到影響；在軟弱土層或水位較高的情況下，需要調(diào)整旋噴樁施工過程，以保證橋梁的穩(wěn)定性和安全性。這便要求施工人員具有一定的專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)，且能夠?qū)κ┕わL(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面的評估和分析，以確定最佳的解決方案，采取有效措施加強(qiáng)質(zhì)量控制。

針對旋噴樁施工中的挑戰(zhàn)，可采用以下解決方案。例如，對于較為堅(jiān)硬的地質(zhì)條件，可以采用高強(qiáng)度混凝土制作旋噴樁；對于較為軟弱的地質(zhì)條件，可以采用鋼筋混凝土制作旋噴樁，以提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。同時(shí)，可以通過控制旋噴機(jī)的轉(zhuǎn)速和推力，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的施工。此外，在施工過程中，需要特別注意施工安全問題。施工人員必須戴好安全帽、穿戴合適的防護(hù)著裝，保證自身的人身安全；在施工現(xiàn)場需要加強(qiáng)對旋噴樁機(jī)和施工區(qū)域的管理，確保施工安全、有序進(jìn)行。

6 結(jié)語

旋噴樁技術(shù)原理明確、優(yōu)點(diǎn)突出，上述斜拉橋、懸索橋、拱橋三種不同類型的橋梁基礎(chǔ)施工案例也體現(xiàn)了該項(xiàng)技術(shù)的廣泛適用性和功用性。想要更好地發(fā)揮旋噴樁技術(shù)的應(yīng)用效果，需要加強(qiáng)對更加先進(jìn)的技術(shù)裝備的研發(fā)，同時(shí)優(yōu)化技術(shù)工藝、加強(qiáng)施工技術(shù)管理，使其在橋梁基礎(chǔ)施工中發(fā)揮出更大的作用，推動我國橋梁事業(yè)的發(fā)展。