淺談橋梁鉆孔灌注樁施工

余浩

0 引言

隨著鐵路建設(shè)步伐的加快，本著少占耕地的原則，鐵路橋梁的修建在今后的工程中也將越來越廣泛的被使用。作為橋梁的基礎(chǔ)施工，鉆孔灌注樁以其施工簡便，操作易掌握，設(shè)備投入一般不大，安全性高，施工進度快等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于鐵路橋梁施工中。鉆孔樁是在泥漿護壁的條件下，使用機械掘進成孔，采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土的施工方法，鉆孔、灌注混凝土都是在水下進行，工程質(zhì)量只能通過科學的過程控制和完工后的儀器檢測來確認，所以對作業(yè)人員操作水平及施工工藝要求高。

1 工程概況

青年林場特大橋位于海公線DK16+642.935處，為16-32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁單線橋，采用T形橋臺，圓端形實體墩，橋梁全長543.67 m。本橋位于直線及R=800 m的曲線上，線路縱坡為-6‰和-5‰的下坡。本橋墩臺采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，設(shè)計樁徑均為1 m。由中鐵十二局海公項目部承建該橋。

2 鉆孔灌注樁施工工藝要求

2.1 施工前的準備工作

1)測量、試驗儀器設(shè)備準備，配備足夠的人員以滿足施工需要。

2)迅速組建現(xiàn)場施工管理機構(gòu)，現(xiàn)場辦公。施工技術(shù)和管理人員到位，并根據(jù)施工需要，進行業(yè)務(wù)分工，明確職責范圍，實行崗位責任制。

3)制定質(zhì)量、安全、技術(shù)、試驗等施工規(guī)范化管理制度和實施細則，明確職責范圍、方針目標、具體做法和保障措施等。使施工管理人員、技術(shù)人員和作業(yè)工人做到人人心中有數(shù)，保證各級管理渠道暢通。

4)認真做好設(shè)計圖紙審核及圖紙現(xiàn)場核查工作。組織所屬各施工班組召開技術(shù)交底會議，明確設(shè)計意圖和標準，統(tǒng)一技術(shù)資料編制及管理辦法，消除設(shè)計疑問。內(nèi)容包括:施工方案、任務(wù)分工、操作細則、工藝流程、質(zhì)量要求、施工標準、工期目標、安全文明施工措施等，讓全體施工人員目標明確，任務(wù)明確，標準明確，責任明確，全心全力投入施工。

5)施工放樣:復(fù)測控制點及控制網(wǎng)和導(dǎo)線，測放墩位和樁位。

6)場地平整和施工便道:合理布置施工便道，與鉆孔位置保持一定的距離，滿足施工需要亦不影響孔壁穩(wěn)定。平整墩位處場地。孔位探測:首先在孔位處挖2 m深的探坑，檢查孔位地下是否有管線、光纜或其他物體，并及時進行妥善處理。

7)檢修調(diào)試機械設(shè)備:對鉆孔機械、泥漿設(shè)備、樁體混凝土灌注設(shè)備、混凝土拌合及運輸設(shè)備等進行維修、調(diào)試。

8)材料進場及檢驗:各類鉆孔樁施工的原材料按要求進場并進行原材料檢驗及混凝土配合比設(shè)計及試驗等工作。

2.2 護筒設(shè)置

鋼護筒埋置深度以能隔開流塑狀地層為主要原則。在陸地埋置護筒時應(yīng)在底部夯填50 cm厚的粘土，護筒就位后用粘土分層碾實。陸地上護筒埋設(shè)深度不小于2 m，護筒頂高出地面不小于0.5 m。島上護筒埋深保證在河床下1 m以上，護筒加高不小于4 m。護筒內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑，沖擊鉆成孔時，應(yīng)大于鉆頭40 cm。護筒頂面中心與設(shè)計樁位允許偏差不得大于5 cm，傾斜度不得大于1%。

2.3 沖擊鉆成孔

2.3.1 鉆機就位

鉆機機座必須安置在平整堅實的地面上，不得產(chǎn)生不均勻沉陷。如果鉆機在沖孔施工中機座發(fā)生傾斜沉陷，必然導(dǎo)致鉆孔傾斜，在校正鉆孔傾斜度時，會增加擴孔，從而增加混凝土的實際澆筑量。

2.3.2 鉆頭選取

在碎石類土及巖層中宜用十字形鉆頭，在粘性土及砂類土層中宜用管形鉆具。鉆頭直徑大小直接影響成孔孔徑，選用適當?shù)你@頭直徑，避免成孔直徑超過設(shè)計樁徑，是控制沖擊鉆孔擴孔的一個重要因素。

根據(jù)設(shè)計樁徑和地質(zhì)情況選取適宜的鉆頭直徑，一般情況下按下述要求選取鉆頭直徑:粘土、砂性土比設(shè)計樁徑小6 cm，堅硬漂卵石比設(shè)計樁徑小5 cm，卵石土、砂礫土比設(shè)計樁徑小5 cm，巖層比設(shè)計樁徑小4 cm，鉆頭直徑的選取除了按上述一般情況選取外，還應(yīng)不斷根據(jù)實際鉆孔施工中擴孔情況，對鉆頭直徑進行調(diào)整。

2.3.3 泥漿控制

鉆孔泥漿采用膨潤土、燒堿以及纖維素混合而制。泥漿稠度的控制指標有泥漿相對密度和粘度，分別用比重計和粘度儀檢測。在沖擊鉆孔施工中，從泥漿制備到整個鉆孔過程中應(yīng)對泥漿稠度指標隨時進行檢測，并根據(jù)地層情況和地下水情況及時進行調(diào)整，確保泥漿護壁質(zhì)量，從而減少擴孔。沖擊鉆孔施工中，建議將泥漿相對密度控制在1.2～1.4間，粘度控制在20 s～28 s間，其具體數(shù)據(jù)依現(xiàn)場實際情況確定。

2.3.4 鉆孔

鉆孔前先用水準儀確定護筒標高，并以此作為基點，按設(shè)計要求的孔底標高計算孔深，以測繩測定孔深，孔深偏差不短于設(shè)計深度，超鉆深度不大于50 cm;孔徑用孔徑儀(檢孔器)測量，若出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象應(yīng)進行掃孔，符合要求后方可進行下道工序。

開始鉆孔時，采用小沖程開孔，使初成孔堅實、豎直、圓順，能起導(dǎo)向作用，并防止孔口坍塌。當鉆進深度超過鉆頭全高加正常沖程后，方可進行正常的沖擊鉆孔。在沖擊過程中，孔內(nèi)水位宜高于護筒底腳0.5 m以上或地下水位以上1.5 m～2 m，經(jīng)常抽渣，并注意土層的變化，在巖層變化處均應(yīng)撈取巖樣，判明巖質(zhì)，并記入記錄表中，以便與地質(zhì)斷面圖核對。同時經(jīng)常檢查泥漿的各項指標。

在不同的地層，采取不同的沖程，粘土層采用沖程1 m～2 m，巖石層采用3 m～5 m沖程。鉆進過程中，鉆頭起落速度宜均勻，不得過猛或驟然變速，孔內(nèi)出土不得堆積在鉆孔周圍。鉆孔作業(yè)應(yīng)連續(xù)進行，因故停鉆時，應(yīng)將鉆頭提出孔位，孔口加蓋。在沖擊鉆進中取渣和停鉆后，應(yīng)及時向孔內(nèi)補水或泥漿，保持水頭高度和泥漿比重及粘度。

2.3.5 終孔及清孔

當鉆孔達到設(shè)計終孔標高后，請監(jiān)理工程師檢查，確定終孔。采用換漿法施工，即向孔內(nèi)注入經(jīng)過泥漿處理器處理過的泥漿，換出孔底沉渣及濃度較大的泥漿。孔內(nèi)排出的泥漿手摸無2 mm～3 mm顆粒，泥漿比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17 s～20 s。

清孔完畢后，即組織監(jiān)理、主管工程師、質(zhì)檢工程師及值班技術(shù)人員共同對成孔進行檢查，孔徑及孔形用檢孔器檢查，孔深和孔底沉渣用標準測錘檢測。

2.4 鋼筋籠的制作與安裝

鋼筋籠采用在加工廠加工組裝，運抵墩位處整體一次性吊放。鋼筋籠制作:鋼筋籠成型采用卡板成型或箍筋成型。焊接時，主筋與加強箍筋全部焊接，主筋內(nèi)緣保持光滑，鋼筋接頭不侵入主筋內(nèi)凈空。鋼筋籠下端墊齊，用加強箍筋封住。

鋼筋籠保護層:在鋼筋籠上、下端及中部每隔2 m于同一橫截面上對稱設(shè)置八個鋼筋“耳環(huán)”及圓柱體混凝土墊塊，確保鋼筋籠與孔壁保持設(shè)計保護層距離，采用自制平車運到工地。

鋼筋籠下放:吊入鋼筋籠時，對準孔位輕放、慢放，并在籠中加設(shè)十字鋼筋撐，綁扎6 m長方木，防止鋼筋籠變形。吊點設(shè)在距鋼筋籠頂1/3處。下放過程中，注意觀察孔內(nèi)水位情況，如有異樣，立即停止，檢查是否塌孔。

鋼筋籠定位:鋼筋籠入孔就位后，采用φ48 mm鋼管與4φ20鋼筋與護筒焊接牢固定位，防止發(fā)生掉籠或浮籠現(xiàn)象。吊筋長度應(yīng)通過計算確定。

2.5 混凝土灌注

鋼筋籠安裝完畢，檢查孔底沉淀情況，控制全部鉆孔樁在樁身混凝土澆筑前孔底沉渣厚度不超過100 mm。若孔底沉渣厚度不滿足這一要求，利用水封導(dǎo)管采用氣舉法進行二次清孔。灌注樁身混凝土采用垂直導(dǎo)管提升法灌注樁身水下混凝土。

導(dǎo)管試拼:使用前試拼、試壓，并用油漆在導(dǎo)管兩側(cè)做好刻度標記。試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5倍。

導(dǎo)管下放:導(dǎo)管拼好并試壓后，沖擊鉆機自行吊放，導(dǎo)管位置居于孔中，軸線順直，穩(wěn)步沉放，導(dǎo)管底口距孔底0.3 m～0.4 m。

混凝土灌注:首次灌注混凝土時在導(dǎo)管內(nèi)放置與導(dǎo)管直徑配套的隔水球(此時隔水球在導(dǎo)管內(nèi)浮于泥漿表面)，然后在初灌料斗底部封堵鋼板蓋，鋼板蓋上焊吊環(huán)，利用鋼絲繩與沖擊鉆吊鉤相連。待混凝土裝滿初灌斗后(確認首批混凝土坍落度和和易性要好，且將導(dǎo)管埋入深度不小于1 m)，然后將鋼板蓋拉起，初灌混凝土壓著隔水球和泥漿快速流到孔底，形成封底混凝土，隔水球沖出導(dǎo)管由于浮力浮出泥漿面。混凝土灌注過程中控制坍落度損失，保證整根樁混凝土澆筑完成時混凝土有足夠的流動性，確保灌注順利。水下混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，中途不得停頓，拆除導(dǎo)管的間斷時間應(yīng)盡量縮短;澆筑過程中，應(yīng)測量孔內(nèi)混凝土頂面位置并做好記錄，保證導(dǎo)管埋深2 m～6 m，導(dǎo)管埋深過多則影響灌注速度或造成塞管，拔管困難引起鋼筋籠上浮等質(zhì)量問題，過少則易造成浮漿或泥巴夾層。當混凝土澆筑面接近設(shè)計高程時，應(yīng)用取樣盒等容器直接取樣確定混凝土的頂面位置，保證混凝土澆筑面高出樁頂設(shè)計高程0.5 m～1 m。在澆筑過程中應(yīng)防止混凝土拌合物從漏斗頂溢出或從漏斗外掉入孔內(nèi)，泥漿內(nèi)含有水泥而變稠凝結(jié)，致使測探不準確;應(yīng)注意觀察管內(nèi)混凝土下降和孔內(nèi)水位升降情況，及時測量孔內(nèi)混凝土面高度，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除。在混凝土澆筑將近結(jié)束時，由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高減小，超壓力降低，而導(dǎo)管外的泥漿及所含的渣土稠度增加，相對密度增大，此時可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使?jié)仓ぷ黜樌M行。混凝土澆筑完畢，位于地面以下及樁頂以下的護筒，應(yīng)在混凝土初凝前拔出。

2.6 成樁及樁檢

成樁:混凝土灌注面高出樁頂設(shè)計高程0.5 m～1.0 m，封樁完成。

樁檢:鉆孔樁采用小應(yīng)變方法進行樁身無損檢測，檢測由專業(yè)檢測機構(gòu)進行，符合TB 10218鐵路工程基樁無損檢測規(guī)程中有關(guān)規(guī)定。

鉆孔樁事故處理的方法很多，難度也較大，無論采取什么先進的辦法處理都將對工程的進度、質(zhì)量及施工企業(yè)的信譽帶來不可忽視的影響。因此，在鉆孔樁施工中必須做到每個工序嚴格按照施工規(guī)范操作，橋梁鉆孔灌注樁施工中遇到的問題是多種多樣的，在實際施工過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況來分析歸納，對可能出現(xiàn)的問題制定切實有效的防范措施，盡最大努力杜絕事故的發(fā)生。

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