橋梁基樁成孔技術淺析

楊國英 袁 梓

（西峽縣公路管理局，河南 西峽 474500）

樁基礎是深基礎的一種，其特點是能穿越不良地質層以堅實土層或巖層作為持力層。因此，它在修建橋梁中發揮了重要作用。橋梁樁基深埋在地表下，樁基的質量一般都較難以控制，樁基質量將直接影響橋梁的整體質量。我們在具體的施工中主要采用人工挖孔和鉆孔法。

人工挖孔樁施工方便、速度較快、不需要大型機械設備，造價節省。從而在公路、民用建筑中得到廣泛應用。但挖孔樁井下作業條件差、環境惡劣、勞動強度大，安全和質量顯得尤為重要。挖孔樁施工工藝流程為:樁位放樣→開挖→護壁→定位檢查→挖孔→成孔檢查→吊裝鋼筋籠→安裝導管→灌注砼→成樁檢測。

人工開挖基樁主要工藝:

施工前準備:布置好場地，包括出渣道路及機料堆放處，平整場地；作業面四周挖排水溝，作好排水系統。放出孔樁中心點，定出樁孔準確位置，放樣完畢后，對附近相鄰孔樁相互位置進行拉距，校核樁位。

第一節開挖:采用從上到下逐層用鎬、鍬進行開挖，遇堅硬土或大塊孤石采用錘、釬破碎，挖土順序為先挖中間后挖周邊，按設計樁徑加30cm控制截面大小。孔內挖出的渣土裝入吊桶，采用自制提升設備將渣土垂直運輸到地面，堆積到指定地點，防止污染環境。注意挖孔過程中，不必將孔壁修成光面，要使孔壁稍有凹凸不平，以增加樁的摩擦力。孔樁每節開挖都須做護壁，以保持孔壁穩定，以確保安全。第一節混凝土圓形護壁徑向厚度為≥20cm，宜高出地面至少30cm，使其成為井口鎖口圈，以阻擋井上土石及其它物體滾入井下傷人，并且便于擋水和定位。

護壁模板采用組合式弧形鋼模，鋼模板面板的厚度不得小于4mm，模板高度可根據施工需要取0.5～1m。混凝土護壁應采用下喇叭口型，其成型幾何尺寸為:上口壁厚不小于15cm，下口壁厚不小于10cm。

澆筑護壁混凝土:護壁鋼筋模板安裝就位并檢查合格后應立即澆筑混凝土。澆灌護壁砼時，敲擊模板進行搗固，護壁混凝土強度等級與樁身砼相同，坍落度宜控制在7～9cm之間。在灌注護壁砼前，必須吊線檢查，調整固定模板后合格后方可灌注砼，護壁施工中應確保護壁厚度，發現不足時應及時修鑿孔壁。

施工時，下節護壁砼必須嵌入上節護壁5cm，以確保節段接縫密合不漏水。施工過程中，每下挖1m進行一次護壁。如遇地質情況不好時，可適當減小每次護壁的高度，下挖0.5m或0.3m進行護壁，其結構尺寸必須嚴格按照圖紙要求。

安裝出碴起重裝置:出碴起重設備必須采用由不低于1t電動卷揚機構成的輕型吊機。在安裝輕型起重吊機時，一方面必須對吊機安裝基座范圍進行平整夯實處理，確保吊機在使用過程中不發生底座沉陷而導致吊機歪斜；另一方面要注意嚴格控制吊機起吊點中心與樁孔中心基本重合，誤差不得大于5cm，以避免出碴桶升降過程中接觸孔壁而發生安全事故，且吊鉤必須有鎖扣，以保證出渣桶在起吊和下降的過程中不會脫落。吊機使用前必須嚴格按規定進行靜、動載試驗驗收（靜載系數1.2，動載系數1.25），合格后方可投入使用。在使用過程中，必須經常對其進行檢查，發現缺陷及時進行處理或更換。

第二節開挖:待第一節段護壁混凝土達到設計強度的85%后，方可拆除模板及加固支撐，開始第二節段樁孔的開挖工作。孔內棄碴則利用垂直提升設備運輸至孔口，然后棄碴處理。

當第二節段樁基開挖成型并經檢查合格后，安裝第二節段護壁模板，第二節護壁徑向厚度為10～15cm。具體要求與上一節護壁相同。

澆筑第二節護壁混凝土:從第二節護壁開始，混凝土等材料均采用吊桶進行運輸。護壁混凝土施工與上一節相同。循環以上作業步驟，將樁基開挖至設計標高。

巖層地質開挖處理:在弱風化巖層中進行挖孔，當風鎬無法開挖時，可采取孔內淺眼松動爆破。爆破施工前先進行爆破試驗，以確定合理的爆破參數，確保爆破安全和施工進度。爆破參數調整合適方可正式施工。一般炮眼深度不大于1m;裝藥量為炮眼深度的1/3，采用毫秒微差雷管引爆，嚴禁使用導火索。

爆破前，對炮眼附近的護壁應采取保護措施。護壁混凝土強度尚未達到2.5MPa時，不宜進行爆破作業。孔口采用50mm厚木板封蓋，在其上堆壓土袋，并在周圍設置安全警戒線，派專人警戒，以防止爆炸產生的飛石造成傷害事故。

放炮后，必須由爆破員確認是否有啞炮。當確認無啞炮之后，可用高壓風管或電動鼓風機放入孔底吹風等措施迅速排煙，當煙排盡并確認安全后施工人員方可下井作業。

鉆孔灌注樁施工的主要工序有:埋設護筒、制備泥漿、鉆孔、清底、鋼筋籠制作與吊裝以及灌注水下混凝土等。

埋設護筒:護筒能穩定孔壁、防止坍孔，還有隔離地表水、保護孔口地面、固定樁孔位置和起到鉆頭導向作用等。

護簡要求堅固耐用，不漏水，其內徑應比鉆孔直徑大(旋轉鉆約大20cm，潛水鉆、沖擊或沖抓錐約大40cm)，每節長度約2～3m。一般常用鋼護筒，在陸上與深水中均能使用，鉆孔完成，可取出重復使用。在深水中埋設護筒時，先打入導向架，再用錘擊或振動加壓沉入護筒。護筒人土深度視土質與流速而定。護筒平面位置的偏差不得大于5cm，傾斜度不得大于1%。

泥漿制備:鉆孔泥漿由水、黏土（膨潤土）和添加劑組成，具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內外滲流，防止坍孔的作用。通常采用塑性指數大于25，粒徑小于0.005mm的黏土顆粒含量大于50%的黏土，通過泥漿攪拌機或人工調和，貯存在泥漿池內，再用泥漿泵輸入鉆孔內。

鉆孔:一般采用螺旋鉆頭或沖擊錐等成孔，或用旋轉機具輔以高壓水沖成孔，常用的方法是:正循環回轉法，反循環回轉法；潛水電鉆法，沖抓錐法，沖擊錐法。

正循環回轉法:系利用鉆具旋轉切削土體鉆進，泥漿泵將泥漿壓進泥漿籠頭，通過鉆桿中心從鉆頭噴人鉆孔內，泥漿挾帶鉆渣沿鉆孔上升，從護筒頂部排漿孔排出至沉淀池，鉆渣在此沉淀而泥漿流人泥漿池循環使用。其特點是鉆進與排渣同時連續進行，在適用的土層中鉆進速度較快，但需設置泥漿槽、沉淀池等，施工占地較多，且機具設備較復雜。

反循環回轉法:與正循環法不同的是泥漿輸入鉆孔內，然后從鉆頭的鉆桿下口吸進，通過鉆桿中心排出至沉淀池內。其鉆進與排渣效率較高，但接長鉆桿時裝卸麻煩，鉆渣容易堵塞管路。另外，因泥漿是從上向下流動，孔壁坍塌的可能性較正循環法的大，為此需用較高質量的泥漿。

孔徑檢查與清孔:鉆孔的直徑、深度和孔形直接關系到成樁質量，是鉆孔樁成敗的關鍵。為此，除了鉆孔過程中嚴謹操作、密切觀測監督外，在鉆孔達到設計要求深度后，應采用適當器具對孔深、孔徑、孔形等認真檢查。

清孔的方法:有抽漿法、換漿法、掏渣法、噴射清孔法以及用砂漿置換鉆渣清孔法等，應根據設計要求、鉆孔方法、機具設備和地質條件決定。其中抽漿法清孔較為徹底，適用于各種鉆孔方法的灌注樁。對孔壁易坍塌的鉆孔，清孔時操作要細心，防止塌孔。

清孔的質量要求:對摩擦樁；孔底沉淀土的厚度，中，小橋不得大于(0.4～0.6)d(d為樁的直徑)，大橋按設計文件規定。清孔后的泥漿性能指標，含砂率為 4%～8%，相對密度為 1.10～1.25，黏度為 18～20s。對支承樁（柱樁、嵌巖樁），宜用抽漿法清孔，并宜清理至吸泥管出清水為止。灌注混凝土前，孔底沉淀土厚度不得大于50mm。若孔壁易坍塌，必須在泥漿中灌注混凝土時，建議采用砂漿置換鉆渣清孔法，清孔后的泥漿含砂率不大于4%。其他泥漿性能指標同摩擦樁要求。對于沉淀土厚度的測量，用沖擊、沖抓錘時，沉淀土厚度從錐頭或抓錐底部所到達的孔底平面算起。沉淀土厚度測量方法可在清孔后用取樣盒(開口鐵盒）吊到孔底，待到灌注混凝土前取出，直接量測沉淀在盒內的沉渣厚度。

隨著公路建設的飛速發展，公路橋梁在基礎選擇時，樁基礎以其承載力高、穩定性好、沉降量少、用料省、施工簡便和改善勞動條件等優點得到了廣泛應用。掌握好這項施工技術是橋梁施工中必須具備的。