鉆孔灌注樁在橋梁施工中的應(yīng)用探討

藍(lán) 青

(河北省滄州市交通運(yùn)輸局公路工程處)

1 引言

鉆孔灌注樁是公路及城市橋梁建筑中常采用的一種形式，因其獨特已被廣泛采用。但鉆孔灌注樁屬于水下隱蔽工程，一般施工質(zhì)量效果無法直接觀察，雖然其施工工藝并不復(fù)雜，但施工中的每個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，會影響整個樁的質(zhì)量，一旦出現(xiàn)缺陷樁，處理起來也麻煩，往往影響工期，增加投資。因此，嚴(yán)格控制好鉆孔灌注樁每個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，是提高樁基質(zhì)量的關(guān)鍵。橋梁鉆孔灌注樁施工常見的重點問題主要有兩個：一是橋梁鉆孔灌注樁施工中遇到溶洞的判定及處理;二是做好澆注水下混凝土的技術(shù)控制。筆者結(jié)合橋梁鉆孔灌注樁施工的實際經(jīng)驗，做一些分析，為確保橋梁鉆孔灌注樁施工提供一定參考。

2 工程實例

某大橋橋墩采用鉆孔灌注樁，樁基直徑1.3m、1.5m兩種，共60根樁。根據(jù)勘察資料反映，其中深層的強(qiáng)風(fēng)化灰沿巖層呈硬狀，強(qiáng)度高，厚度不均，埋藏淺，巖溶較發(fā)育，穩(wěn)定性差，巖土工程分級為Ⅳ級軟巖，不宜作為樁基礎(chǔ)的持力層。而弱風(fēng)化石灰?guī)r層強(qiáng)度高，完整性好，厚度大，埋深適中，巖土工程分級為Ⅴ級次堅巖，可作為樁基礎(chǔ)的持力層。

3 鉆孔灌注樁施工中溶洞技術(shù)處理

3.1 樁基溶洞的判定

根據(jù)現(xiàn)有取得的地質(zhì)資料分析，初步判斷斷裂層走向。通過取到的巖樣測出風(fēng)化巖樣及鐘乳石碎塊含量可初步判斷溶洞存在的可能性。另外，在鉆孔施工出現(xiàn)錘頭入巖后漏漿或漏塌;入巖一定深度后，突然進(jìn)尺加快，有時不用提錘而錘自動下沉;入巖后泥漿逐漸改變顏色，尤其從黃色邊為黑色，說明有溶洞，并且被軟塑流塑狀態(tài)淤泥質(zhì)粘土所添充等各種現(xiàn)象，都可判定溶洞的存在。

該工程在鉆孔施工中，根據(jù)鉆探資料及現(xiàn)場施工清孔來看，該區(qū)域主要存在兩種形式的溶洞：(1)一類為充填性溶洞。主要由可塑的粘性土沖填，中間間斷夾有小部分灰?guī)r巖塊;當(dāng)鉆孔時出現(xiàn)此類溶洞時，能感覺到鉆機(jī)進(jìn)尺突然加快，孔內(nèi)泥漿面緩慢下降，鉆機(jī)錘頭有輕微晃動和搖擺。(2)另一類為溶蝕嚴(yán)重的溶洞。此類溶洞一般溶蝕裂隙發(fā)育，溶蝕面清晰。有的呈溶溝槽狀;有的巖芯溶去20% ～30%;有的為空溶洞，孔內(nèi)有少量漏水。當(dāng)鉆孔時出現(xiàn)此類溶洞時，泥漿面會陡然下降，鉆機(jī)錘頭晃動厲害，并伴有傾斜現(xiàn)象。

根據(jù)地質(zhì)鉆探資料，通過成孔過程的監(jiān)測，正確判斷溶洞的存在，大小、數(shù)量、填充狀況、溶洞或暗河;判斷溶洞特征并采取相應(yīng)的措施。

3.2 樁基溶洞技術(shù)處理

(1)回填片石、粘土。該方法在這些工程中用得較多，適用于較小的溶洞、溶槽、溶溝及小裂隙等地區(qū)，回填的數(shù)量應(yīng)以填充滿為準(zhǔn)。溶洞的大小可通過泥漿的流失來判斷。要是采取投片石及粘土處理。一般鉆孔中出現(xiàn)溶洞時，采用的是拋填片石處理。片石直徑不宜過小，一般在50～70cm之間。投石時要注意錘頭傾斜的方向，錘頭向哪個方向傾斜，就往哪個方向投石，以保證石頭能順利快速落到溶洞中。如果孔內(nèi)泥漿面下降過大，必要時要補(bǔ)抽泥漿到樁孔內(nèi)。

(2)套用鋼護(hù)筒法。工程中出現(xiàn)了溶洞深度在3m以上的空洞，采用了套鋼護(hù)筒法施工。護(hù)筒的長度為L=h+3(m)，護(hù)筒的內(nèi)徑根據(jù)有多少層溶洞來確定，最底層溶洞所放的護(hù)筒應(yīng)不小于根基的設(shè)計孔徑，上一層溶洞所放的護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)大于底層護(hù)筒內(nèi)徑3～5 cm。以此類推。施工時，但進(jìn)尺接近溶洞頂部時，如所用的鉆機(jī)為回旋鉆，則提起鉆頭、鉆桿，移開鉆機(jī)，換用沖擊鉆時，沖擊鉆頭直徑和鋼護(hù)筒的外徑一至，沖進(jìn)時輕錘敲打，使孔壁圓滑堅固，控制提升高度不超過50cm。當(dāng)沖擊穿過溶洞頂部時，反復(fù)提升沖錘，在頂部范圍內(nèi)上下慢放輕提，直至沖錘不明顯受阻礙，這樣就可以下放鋼護(hù)筒至孔底，若底部還有溶洞，則重新鉆孔的鉆頭和下一層鋼護(hù)筒外徑一致。

(3)采用旋噴樁技術(shù)處理溶洞。該工程有一處橋墩樁基溶洞較多，無法滿足支承樁嵌巖深度的要求時，采用旋噴樁加固處理，進(jìn)行樁基基底的加固，以提高樁基的支承能力。該樁基采用了“單管旋噴技術(shù)”進(jìn)行施工，進(jìn)行旋噴施工前用高壓水流沖洗旋噴段粘土，提高了置換率，增加了旋噴樁強(qiáng)度。另外，促使水泥漿及部分化學(xué)漿液混合凝固，形成旋噴樁，從而達(dá)到加固地基的目的，該技術(shù)應(yīng)用于N值為0～30的淤泥、粘性土、砂礫及含部分卵石層的地層中。

4 鉆孔灌注樁水下混凝土澆注控制

4.1 嚴(yán)格按照設(shè)計強(qiáng)度要求配制混凝土

混凝土的配合比設(shè)計不僅須滿足樁身設(shè)計強(qiáng)度，同時又要最大限度地適應(yīng)導(dǎo)管法澆注水下混凝土的機(jī)理及工藝要求。按要求進(jìn)行試配，應(yīng)考慮以下原則。

(1)試配成的混凝土強(qiáng)度，應(yīng)比樁身設(shè)計強(qiáng)度提高一個等級。

(2)用水量及水泥用量，應(yīng)比普通混凝土大，水泥用量采用每立方米混凝土400～500kg為宜。

(3)含砂量及水灰比是技術(shù)關(guān)鍵，含砂量宜取40% ～45%，水灰比能直接體現(xiàn)混凝土和易性及流動性，根據(jù)澆注工藝的特點，建議應(yīng)比一般混凝土適當(dāng)增大，0.5～0.6為宜。

(4)隔水層交界處的混凝土初凝時間，不得早于樁身全部混凝土澆注時間，一般控制在6～8 h為宜。

4.2 確保水下混凝土初灌封底

樁底沉渣量過大及清孔不干凈，或?qū)Ч芫嗫椎滋h(yuǎn)，初灌量不夠沒能埋住導(dǎo)管等因素都可能造成水下混凝土初灌不封底，因此應(yīng)認(rèn)真清孔及檢查計算。在下完鋼筋籠后，認(rèn)真檢查沉渣量，不能超過規(guī)范要求，如有必要還應(yīng)二次清孔;核算初灌量混凝土量;導(dǎo)管底端距孔底高度依據(jù)樁徑、隔水層等因素而定，一般最高不超過0.5m為宜。

4.3 嚴(yán)格控制好整樁澆筑時間

優(yōu)質(zhì)的水下混凝土是通過以不變的澆注混凝土速度連續(xù)澆注而獲得的，如果澆注混凝土的中斷時間大于混凝土的凝固時間就會形成一個冷縮縫，致使水下混凝土形成的質(zhì)量下降。通過導(dǎo)管法澆注的水下混凝土有一個“流體靜力平衡點”，在這個點上，導(dǎo)管內(nèi)重力與水的流體靜壓力所引起的流動阻力平衡，又與混凝土和導(dǎo)管壁、先澆混凝土形成的隔水層阻力的摩擦平衡?！傲黧w靜力平衡點”失衡就會引起混凝土流動，在“流體靜力平衡點”以上添入的混凝土越多，流動就越快。因此，要控制好澆筑時間，就應(yīng)確?；炷敛婚g斷地供應(yīng)，控制好添入料斗的混凝土的速度，就能主動順利地完成一根樁水下混凝土的澆注。

4.4 澆注過程中應(yīng)防止導(dǎo)管堵塞及控制導(dǎo)管埋深

導(dǎo)管的堵塞與澆注時間、混凝土和易性、澆注技術(shù)操作有關(guān)。如澆注時間過長，易使上部混凝土接近初凝，形成硬殼，泥漿殘渣不斷沉淀，加厚積累在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注困難而形成堵管;混凝土和易性不好或離析使石子聚集在一起流動性差，也會導(dǎo)致堵管;澆注技術(shù)操作不佳，不能快速連續(xù)澆注，混凝土和泥漿不能保持流動狀態(tài)，也可使導(dǎo)管堵塞。在澆注過程中，導(dǎo)管堤深過大，或灌注時間過長，會導(dǎo)致已澆注的混凝土流動性降低，從而增大混凝土與導(dǎo)管壁的摩擦力，在提升時而導(dǎo)致導(dǎo)管破裂而產(chǎn)生斷樁。導(dǎo)管插入混凝土中的深度應(yīng)根據(jù)混凝土的質(zhì)量、供應(yīng)速度、澆注速度，孔內(nèi)護(hù)壁泥漿狀態(tài)來決定。同時，為減少混凝土在澆注過程中的擾動，一般情況下，要求水下澆注導(dǎo)管達(dá)到埋入新澆混凝土最小深度0.7m，最大為2～5m為宜。

4.5 防止鋼筋籠上浮

水下混凝土澆注時，為防止鋼筋籠上浮而影響澆注質(zhì)量，應(yīng)確保樁孔內(nèi)鋼筋籠構(gòu)造和位置嚴(yán)格按設(shè)計要求焊制和安裝到位，當(dāng)澆注到鋼筋籠底部時放料要緩慢，盡量減小導(dǎo)管埋深以減小對導(dǎo)管的沖力。

5 結(jié)語

總之，鉆孔灌注樁作業(yè)難度大，施工質(zhì)量難控制，這就讓我們認(rèn)識到要充分發(fā)揮鉆孔灌注樁安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效的優(yōu)點，就需要在施工過程中加強(qiáng)各個環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，同時在施工前要認(rèn)真熟悉設(shè)計圖紙及有關(guān)施工、驗收規(guī)范，核查地質(zhì)和有關(guān)灌注樁方面的資料，對施工過程中可能會發(fā)生的一些問題及時進(jìn)行分析處理，做到科學(xué)組織，精心施工，嚴(yán)格管理，施工質(zhì)量是完全有保證的，一些常見的質(zhì)量通病也是完全可以避免的。

［1］ 秦順全.橋梁施工控制：無應(yīng)力狀態(tài)法理論與實踐［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［2］ 公路工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)(橋涵)［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［3］ 桂業(yè)昆.邱式中.橋梁施工專項技術(shù)手冊［M］.北京：人民交通出版社，2005.