橋梁沖鉆孔灌注樁施工的技術要點

【摘 要】灌注樁技術于20世紀50年代起源于德國，70年代進入我國，現已經日趨成熟。由于具有施工簡便、操作易掌握、設備投入小、適應性強等優點，鉆孔灌注樁技術在公路橋梁及其他領域有著廣泛的應用。本文從施工方案的確定、鉆孔灌注樁施工工藝、大孔徑樁基施工應注意的問題等幾個方面進行了論述。

【關鍵詞】橋梁；沖鉆孔灌注樁；施工工藝；注意問題

1 工程概況

順德水道特大橋連接南莊與丹灶兩鎮，跨越順德水道，是控制廣明高速整個工程工期的重要節點，樁號范圍K32+756.026～K37+752，全長2006.974m。橋梁跨徑布置為：(28.487+2×30+28.487)(預應力混凝土連續梁)+(7×25+11×30)（小箱梁）+（60+3×100+ 60）（預應力混凝土連續梁）+(115+200+ 115)(連續剛構）+(3×40+50)(T梁）+(8×30+5× 25)(小箱梁)；其中跨越順德水道主橋采用（60+3×100+60）（預應力混凝土連續梁）+(115+200+115)(連續剛構），全橋均采用鉆孔灌注樁基礎。

全橋樁基共有290條，其中2.5m直徑的有36條、2m直徑的48條，1.8m直徑的104條，1.5m直徑的102條，樁基呈現水面范圍比重大，數量多，樁徑大、樁長較長，處于地質斷裂帶，地層地質情況復雜的特點。

根據沿線區域地質資料、場地沿線地質調查及勘探鉆孔揭露，本橋所處區域揭露的主要底層自上而下為：第四系人工填土層(Qml)、第四系沖積層(Qal)、殘積層(Qel)，第三系基巖。其中揭露覆蓋層厚度為34.1-44.5m。

2 施工方案的確定

綜合工程現場地質情況及施工條件，本工程的沖鉆孔灌注樁采用正循環沖擊式GCQ2000工程鉆機進行成孔，鉆機發動機的功率為90kW，起重能力為160kN，沖擊錘為5瓣錘，錘的總重量為120kN，清孔泥漿泵功率為30kW，泥漿管直徑為10cm。

在充分吸取跨河橋梁施工經驗的基礎上，鉆孔放棄船泊、浮吊等水上設備施工的方法，采用搭設水中鋼棧橋和水上鉆孔平臺進行施工，以減少水位對施工的影響，同時為下一步鋼圍堰、鋼套箱及承臺施工贏得時間，并為主橋墩及主引橋水中墩樁基礎提供施工條件。

3 鉆孔灌注樁施工工藝

3.1 水中鋼棧橋及鉆機平臺的搭設

鋼棧橋設計的最大通行荷載為100t汽車式起重機和運輸最大運載重量180t，采用鋼管樁基礎、裝配式貝雷桁架梁組拼而成?？紤]工程地質現狀，為保證鋼管樁基的垂直度，鋼管樁先用定位箍就位，然后采用90kW振動打樁機輔以噴射高壓水配合鉆進，噴射管對稱安裝在距離管底50cm處，水壓控制在0.7MPa～1.4MPa之間。每根鋼管樁的入土深度應符合棧橋設計要求，每完成兩根隨即進行橫向聯接，棧橋和平臺施工應注意節點的牢固，以及各部件的順接。

3.2 鋼護筒埋設

做好樁位測量、各種施工資源準備后，可進行鋼護筒埋設。鋼護筒是鉆孔灌注樁施工的定位、導向設施，同時在鉆孔過程中起蓄漿備用，保持孔內、外水頭差，使樁孔鉆進時孔壁不致坍塌，鞏固鉆孔成果的作用。

鋼護筒采用δ=10mm鋼板卷制而成，為防止鋼護筒變形，每節鋼護筒外側加設槽鋼加勁肋，并對入土部分刃腳采用鋼板加強措施，以保證護筒底口的剛度，避免施打過程中發生卷曲變形。

鋼護筒埋設前，利用施工平臺用型鋼制作導向架，鋼護筒的導向架應具有一定的剛度，且導向架的傾斜度不得超過1%。護筒下沉采用150kW振動沉樁機，沉入時應注意速度不能太快，且要經常檢查鋼護筒的順直度和變形情況，如果發現偏差，則應及時進行調整。鋼護筒頂面高出施工期間最高水位1.5m～2.0m，每日最低潮位時水頭高度控制在4m左右。護筒入土深度應考慮河床局部沖刷，護筒底口處在透水性較小的粉質粘土層中，保證護筒底口不竄漿。

3.3 泥漿儲備

鉆孔采用泥漿護壁，保證鉆進過程中不坍塌，拌制泥漿粘土應滿足制漿施工技術規范要求，護筒內泥漿頂面始保持高出孔外水位1.5m～2.0m。制作鋼板箱作為泥漿池，鋼板箱掛在鉆機平臺上，適當時用泥漿車把泥漿抽運到場外沉淀池沉淀，沉淀池周邊采用編織袋圍護，以防漿外流，待沉淀后，排水疏干再回填平整場地。施工中泥漿按鉆進不同土層調整泥漿性能，并隨時檢查。

3.4 鉆孔、終孔、清孔

鉆孔采用沖擊鉆機成孔。每部鉆機配鉆機工人6人，采用三班制連續作業，土層沖擊時每班做一次記錄，巖層沖擊每2h取樣一次并做好施工記錄，以便核對設計圖紙。一旦發現地質與設計不符，即時報請監理工程師及設計單位解決。鉆進過程不間斷檢查鉆機是否跑位、傾斜，并采取有效措施防止卡鉆、掉鉆現象發生。在護筒底口和不同地層交接處附近，采用低檔慢速、小進尺鉆進，防止擴孔、塌孔和偏斜孔，每小時進尺≯0.5m，并注意護筒底口和不同土層界面附近等情況。當進到微風化花崗巖層時，為避免大孔徑沖錘的接觸面積較大，容易造成沖錘錘芽破損嚴重，進尺緩慢，在實際施工中采用1.2m的小沖擊錘先進行沖孔，然后用大沖錘成孔的方法。

鉆孔達到設計要求的深度后，停鉆驗孔。驗孔器采用粗鋼筋制作，其外徑D等于灌注樁鋼筋籠直徑加10cm，長度不小于4D～6D。在驗孔器慢速下放過程中，認真觀察其是否卡孔、傾斜、挪位，以確定鉆孔的孔徑、孔形和傾斜度。如果出現上述現象必須進行修孔，直至驗孔器下放，上提均無碰孔壁現象。終孔時泥漿相對密度1.05～1.12，粘度17s～20s，含砂率≤1%。

3.5 鋼筋安裝、澆筑水下砼

鋼筋籠分節在鋼筋施工場制作，平板車運輸，吊車就位安裝。鋼筋籠制作嚴格按施工規范要求，鋼筋籠內每隔一定距離架設十字撐（鋼筋籠安裝完畢后予以割除），以保證起吊與堆放不變形、不彎曲、不散架。同時采用鋼筋籠與鋼護筒電焊等必要措施，防止鋼筋籠上浮。灌注樁檢測管固定在鋼筋籠內，鋼管接頭處加套管焊接同鋼筋籠預埋于孔內，焊接鋼筋管預埋要求相互平行，接頭牢固不漏水，確保樁基檢測順利。

4 大孔徑樁基施工應注意的問題

4.1 施工技術準備階段，應加大對地質勘探資料和設計文件的會審力度，盡可能避免地質勘探探孔孔深、間距不合要求；土工取樣頻率不足，樁周摩阻力和樁端阻力不準；水文地質情況不清、樁型選擇不當等問題。

4.2 采取有效措施，確保鉆孔垂直度符合規范要求：a）壓實、平整施工場地；b）安裝鉆機時應嚴格檢查鉆進的平整度和主動鉆桿的垂直度，鉆進過程應定時檢查主動鉆桿的垂直度，發現偏差應立即調整；c）定期檢查鉆頭、鉆桿、鉆桿接頭，發現問題及時維修或更換；d）在軟硬土層交界面或傾斜巖面處鉆進，應低速低鉆壓鉆進，發現鉆孔偏斜，應及時回填粘土或盡可能相同強度的石料，沖平后再低速低鉆壓鉆進；e）在復雜地層鉆進，必要時在鉆桿上加設扶整器。

4.3 改善泥漿性能，防止塌孔與縮徑。造成塌孔與縮徑常見原因有地層復雜、鉆進進尺過快、護壁泥漿性能差、成孔后放置時間過長沒有灌注砼等，其中泥漿性能最為至關重要，在穿過較厚的砂層、礫石層時泥漿密度控制在1.3g/cm3～1.4g/cm3、粘度為20s～～30s、含砂率≤6％，若孔內自然造漿不能滿足以上要求時，可采用加粘土粉、燒堿、木質素的方法，改善泥漿的性能，或通過對泥漿的除砂處理，可控制泥漿的密度和含砂率。

4.4 水下砼灌注時，防止砼灌注過程中斷而產生質量事故，為此需做好以下工作：

4.4.1 做好砼配合比設計和現場試配工作，嚴格控制砼的和易性及砼的坍落度，避免在灌注過程發生離析和堵管；

4.4.2 將導管直徑加大到準450mm，確保澆筑的混凝土能擴散到孔樁四周。

4.4.3 灌注導管在安裝前應有專人負責檢查，采用試拼裝壓水的方法檢查導管是否破漏；

4.4.4 隔水栓應認真細致制作，其直徑和圓度應符合使用要求；

4.4.5 清孔后，應立即開始灌注砼，否則可能因孔內泥漿懸浮的砂粒下沉而使孔底沉渣過厚，并導致隔水栓無法排出導管外而發生堵管事故。

5 結語

綜上所述，此大橋大直徑鉆孔樁施工，水文地質情況復雜，設計成孔質量要求高，施工風險大。通過對工程特點的充分分析，做到早預防早處理，并在施工過程中對鋼護筒的埋設、泥漿配制、水頭高度控制、鉆進速度、成孔、清孔、灌注水下砼等工藝的不斷改進，施工方案取得了成功。

參考文獻

[1]楊培仕;橋梁鉆孔樁施工技術[J];山西建筑;2010年01期

[2]王華強;灌注樁樁側注漿加固機理及試驗研究[D];浙江大學;2010年