淺談公路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)

【摘 要】隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，我國的公路橋梁建設(shè)取得了很大的進步，為我國國民經(jīng)濟的發(fā)展以及人民生活水平的提高做出了重要貢獻。而在公路橋梁工程建設(shè)中，鉆孔灌注樁的施工是一項十分重要的環(huán)節(jié)。本文結(jié)合作者多年來的工作實際經(jīng)驗，主要對公路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)進行了詳細的論述。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁工程；鉆孔灌注樁；施工技術(shù)

引言

隨著我國公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，采用樁基礎(chǔ)的公路橋梁也與日俱增，鉆孔灌注樁作為一種常見基礎(chǔ)形式，其施工所需設(shè)備簡單、操做方便等特點被廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其它工程領(lǐng)域。但鉆孔灌注樁屬于隱蔽工程，在實際施工過程中影響灌注樁施工質(zhì)量的因素有很多，且由于質(zhì)檢較困難，因此對于鉆孔灌注樁施工過程中的每一環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格控制。

1 施工準(zhǔn)備和鉆孔過程中的控制

1.1 測量放線與場地準(zhǔn)備

鉆孔灌注樁施工要首先做好施工現(xiàn)場場地的平整，清理好現(xiàn)場的雜物，做好鉆孔機安裝的準(zhǔn)備。將平整好的場地進行壓實后鋪上枕木為鉆井機做好安裝的平臺，在水面上施工時要根據(jù)具體的實際情況用鋼管進行鉆井機的平臺搭建。然后進行測量放線，測量放線要根據(jù)設(shè)計圖紙的數(shù)據(jù)要求進行現(xiàn)場樁位的精確放樣，在測量樁位上釘上木樁，最后由專業(yè)的技術(shù)人員進行檢查，在施工的過程中要注意對樁位的保護，預(yù)防損壞或丟失。

1.2 鉆孔機的安裝就位

在鉆孔機的安裝過程中首先要保證其安裝地基的穩(wěn)定。對于軟土地基或者存在著坡度的地基，要事先進行地基處理，用鋼板或者枕木加固，有坡度的地基要用推土機進行平整。為了防止樁位不準(zhǔn)，要保證定位好中心位置和鉆孔機安裝的正確，有鉆塔的鉆孔機的，要先利用鉆機自身的動力與附近的地籠配合，將鉆桿進行大致的定位，再用千斤頂將機架頂起，使鉆頭、起重滑輪、鉆桿卡孔與護筒中心在一條直線上，保證鉆井機的垂直。在實際的操作中，鉆機的位置偏差要小于2㎝，樁位對準(zhǔn)后，用枕木將鉆井機的橫梁墊平，并在塔頂對稱于鉆機軸線上拉上纜風(fēng)繩。

1.3 制備造漿

在正式的開鉆之前要保證有足夠數(shù)量的泥漿，泥漿在施工中起著極其重要的作用，如保護孔壁，防止塌孔，加快鉆機的速度等，控制好泥漿的質(zhì)量是鉆孔質(zhì)量的關(guān)鍵。鉆孔泥漿由水、粘土（膨潤土）和添加劑組成。調(diào)制的鉆孔泥漿及經(jīng)過循環(huán)凈化的泥漿，應(yīng)根據(jù)鉆孔方法和地層情況來確定泥漿稠度，泥漿稠度應(yīng)視地層變化或操作要求機動掌握，泥漿太稀，排渣能力小、護壁效果差；泥漿太稠會削弱鉆頭沖擊功能，降低鉆進速度。一般采用這樣的參數(shù)：泥漿粘度18 s～22 s，含砂率不大于4%～8%，膠體率不小于90%，塑性指數(shù)（IP）大于17。制漿前，先把粘土盡量打碎，使其在攪拌中容易成漿，縮短成漿時間，提高泥漿質(zhì)量。制漿時，可將打碎的粘土直接投入護筒內(nèi)，使用沖擊錐沖擊制漿，待粘土已沖攪成泥漿時，即可進行鉆孔。多余的泥漿用管子導(dǎo)入鉆孔外泥漿池貯存，以便隨時補充孔內(nèi)泥漿。

1.4 埋設(shè)護筒

在鉆孔前必須按要求制作、埋設(shè)或下沉護筒，以固定樁位，保護孔口不坍塌，隔離地面水，保持孔內(nèi)水位高出施工水位，從而維護孔壁及鉆孔導(dǎo)向。在施工現(xiàn)場水位較深時一般采用鋼護筒。鋼護筒直徑大于設(shè)計樁徑的20～40 cm，埋設(shè)入土深度在1.5 m以上，高出水面（或地下水位）或施工水位1.5～2.0 m，高出地面200 mm，護筒中心應(yīng)與樁位重合，誤差不大于10 mm，并經(jīng)監(jiān)理檢查核實后方可在其周邊填土嵌固。在遇到個別樁基護筒為砂層或淤泥層時，應(yīng)填筑部分粘土，并夯填密實，以防止回填不密實而漏水。

1.5 鉆孔

泥漿護壁是鉆孔操作中的關(guān)鍵工藝，對于有流砂覆蓋層的鉆孔樁更為重要，調(diào)制護壁泥漿及經(jīng)過循環(huán)凈化的泥漿，應(yīng)根據(jù)鉆孔方法和地層情況采用不同性能指標(biāo)。在初鉆時，并非愈快愈好，要經(jīng)常檢查鉆桿的垂直度，以保證鉆孔豎直，并且還在鉆孔過程中應(yīng)經(jīng)常檢查鉆機的水平位置狀況，每鉆進一定深度要撈取渣樣，根據(jù)撈取的泥渣來確定地質(zhì)情況是否與設(shè)計提供的資料相符。應(yīng)根據(jù)實際情況隨時調(diào)整泥漿的用量及濃度，注意水頭的調(diào)整，鉆孔泥漿應(yīng)始終高出孔外水位或地下水位1.0～1.5 m。鉆孔過程中應(yīng)隨時如實填寫好鉆孔過程中的原始記錄，應(yīng)盡量減少不必要的停鉆次數(shù)和時間，被迫停機時，要把鉆頭提出孔外，以免沉渣時間太久，卡死鉆頭而導(dǎo)致各種事故。

1.6 成孔

為了確保鉆孔質(zhì)量，要求成孔的孔位中心偏差不大于50mm（群樁），100 mm（單排樁），對孔徑、孔位傾斜度誤差不得大于1%孔深。采用高度為鉆孔直徑的5倍，外徑與鉆頭直徑相同，以鋼筋制成的籠式檢孔器，用片石壓重后進行下沉檢查，若不能順利下沉至設(shè)計標(biāo)高，說明孔徑、孔深不足或孔位偏斜，可回填重鉆，以確保成孔質(zhì)量。當(dāng)鉆進中遇到較大孤石、探頭石、傾斜巖層和粒徑懸殊的砂卵石層時，鉆頭所受阻力不均，會出現(xiàn)彎孔，影響鋼筋籠的吊裝和樁的質(zhì)量，應(yīng)回填粘土、砂卵石至彎孔以上1.0 m，彎孔以上1.0～1.5 m范圍內(nèi)回填片石，待沉積后，用低沖程糾偏，此時不宜用沖擊鉆頭直接修孔，以免卡鉆、坍孔。在松散粉砂土、流砂淤泥層中，應(yīng)選用相對密度較大的優(yōu)質(zhì)泥漿或投入塊度較小的片石，用低沖程沖擊使片石擠入孔壁，防止坍孔發(fā)生。鉆頭直徑磨耗達1.5 cm時應(yīng)及時更換修補，防止縮孔。鉆孔應(yīng)一次成孔，不得中途停頓。

1.7 清孔

在確定樁長、直徑和垂直度無誤時，要及時進行清孔，清孔的主要目的是清除沉渣和沉淀層，盡量減少孔底的沉淀厚度，防止樁底存留過厚沉淀層而影響樁基承載能力。清孔分兩次進行。首次是成孔結(jié)束后，讓鉆桿轉(zhuǎn)而不進尺供漿對孔底進行沖洗排渣，盡量使沉渣厚度小于設(shè)計或規(guī)范要求，且泥漿比重降到1.1～1.2以下；第二次清孔是在下放鋼筋籠和導(dǎo)管后在導(dǎo)管口加悶蓋注入高壓泥漿進行清孔，使沉渣厚度小于設(shè)計或規(guī)范要求為止。清孔后的泥漿性能指標(biāo)為：含砂率小于2%，相對密度1.03～1.10，粘度為17～20 Pas。清孔時，孔內(nèi)水位應(yīng)保持在地下水位或河流水位以上1.5～2 m，以防止鉆孔塌陷。清孔時要抓緊時間，防止時間過長，而引起沉淀過厚，或者引起坍孔。

1.8 鋼筋籠骨架的制作及下放

根據(jù)設(shè)計要求制作鋼筋籠，施工中應(yīng)除銹、整直，根據(jù)骨架的長度，主筋盡量用整根鋼筋，如須接頭，應(yīng)采用對焊。分段后的主筋接頭應(yīng)相互錯開，保證同一截面內(nèi)的接頭數(shù)不多于主筋總根數(shù)的50%，兩個接頭的間距應(yīng)大于50 cm。每節(jié)鋼筋籠搭接好后應(yīng)檢查搭接長度，電焊長度、寬度和厚度應(yīng)符合要求。清孔后及時吊放鋼筋籠，以免隔時過久沉渣厚度超過規(guī)定，鋼筋籠骨架垂直度偏差不大于1%L（L為鋼筋籠長），宜整體吊放或分段吊放，所有接頭應(yīng)焊接順直，對準(zhǔn)孔位慢放。若遇阻礙可徐起徐落，正反旋轉(zhuǎn)，防止碰撞孔壁而引起坍塌。為防止鋼筋籠在灌注混凝土過程中發(fā)生掉籠，應(yīng)在其上端焊接4根與主筋直徑相同的鋼筋（或延長主筋），固定焊接在護筒頂部或施工平臺上，避免在灌注水下混凝土?xí)r發(fā)生鋼筋籠“上浮”現(xiàn)象。鋼筋籠入孔定位標(biāo)高允許誤差+5cm，灌注完后，樁上部混凝土初凝，應(yīng)撤除鋼筋籠的固定設(shè)施，使鋼筋籠同混凝土一起收縮。鋼筋籠吊裝就位，應(yīng)與孔壁保持設(shè)計的保護層距離，可在籠身上每隔2 m于同一橫截面處對稱設(shè)置4個鋼筋耳環(huán)。

2 水下混凝土灌注控制

2.1 混凝土配合比控制

鉆孔灌注樁水下混凝土澆筑是在不加任何振搗情況下，完全靠混凝土自重沿導(dǎo)管流入。因此對混凝土拌合物的和易性要求更嚴(yán)格。所以選擇水泥品種時優(yōu)先考慮保水性較好的水泥（普通水泥、硅酸鹽水泥），細骨料選中砂（細度模數(shù)宜控制在2.4～2.8范圍），粗骨料宜選擇4.75～37.5 mm連續(xù)級配的卵石。坍落度控制在18～22 cm，砂率在40%～45%之間，水灰比為0.5～0.6。為改善混凝土的和易性，應(yīng)首選木鈣（屬緩凝型減水劑）。對使用的水泥砂石料，應(yīng)做配合比試驗。配制強度應(yīng)較設(shè)計要求提高15%，認(rèn)真檢查混凝土和易性和抗壓強度及凝結(jié)時間，外加劑的摻量由試驗確定。水泥用量減少不得超過未摻外加劑水泥用量的10%，且每立方米混凝土的水泥用量不得少于300 kg。水泥的初凝時間為2 h以上。混凝土的拌和時間是一般混凝土的1.5倍。澆筑過程中，作好灌注記錄，每根樁應(yīng)做試件2-4組，并做好養(yǎng)護工作，以備混凝土強度評定。

2.2 導(dǎo)管的安裝

導(dǎo)管是灌注水下混凝土的主要工具之一，它的安裝型號大小、位置對水下混凝土灌注質(zhì)量成功與否起主要作用，因此導(dǎo)管下放前，應(yīng)做封閉壓水實驗，以不漏水為原則。導(dǎo)管應(yīng)放于鋼筋籠中間，導(dǎo)管的長度應(yīng)根據(jù)施工實際情況來確定，導(dǎo)管底部到孔底應(yīng)有30～50 cm的空間，孔口以上應(yīng)有一節(jié)導(dǎo)管加漏斗的高度，一般不小于4 m，以利導(dǎo)管的拆除，并使導(dǎo)管內(nèi)的混凝土有足夠的壓力。

2.3 首批混凝土澆筑控制

灌注樁施工是在泥漿液面下進行的，它的主要要求是不允許泥漿與混凝土摻混，形成泥漿夾層。由于導(dǎo)管的管口埋在首批混凝土的深度要大于1 m，導(dǎo)管的孔口離孔底的距離0.3～0.5 m，所以首批混凝土儲量必須大于樁底部混凝土一次埋深1.5m所需的體積，宜取1.3的超灌量系數(shù)。

開始灌注前，必須把隔水栓先放入導(dǎo)管用鐵絲吊在水面上，然后在其上灌注水泥砂漿和混凝土（加少量砂漿，避免粗骨料卡管），只有當(dāng)料斗和導(dǎo)管中首批混凝土的儲量滿足上述要求，才能剪斷鐵絲，使首批混凝土一次落入孔底，將導(dǎo)管的孔口淹沒，形成隔水層。隔水栓被導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓出導(dǎo)管，以保證混凝土在無水的導(dǎo)管中呈現(xiàn)原狀送到孔底。以后混凝土不斷地通過導(dǎo)管的出口，進入首批混凝土的下面，把首批混凝土及其上面的泥漿頂托上升，逐漸把樁孔用混凝土填滿。

2.4 灌注水下混凝土過程中間檢查

水下混凝土灌注應(yīng)連續(xù)澆筑，不得中斷，灌注速度要快，不得留施工縫，盡量縮短時間，保證在混凝土的初凝時間內(nèi)完成。為了防止導(dǎo)管的機械故障，對水下混凝土應(yīng)加入緩凝劑，同時對施工過程中的混凝土進行抽樣，做混凝土試塊取樣檢查，經(jīng)常檢查混凝土的坍落度。灌注時導(dǎo)管埋置深度以2～6 m為宜。灌注過程中，要定時測量導(dǎo)管內(nèi)外混凝土上升的高度，合理掌握導(dǎo)管的拆卸長度，切勿拔起過多，以免發(fā)生斷樁事故。導(dǎo)管中混凝土堵塞的原因，多為粗骨料粒徑偏大和提升導(dǎo)管灌注混凝土間歇時間過長所致，這一點要引起足夠的重視，最好是灌注混凝土與提升導(dǎo)管相結(jié)合，利用混凝土的沖擊加速其流動。混凝土的拌制、運輸能力要加強，以縮短混凝土的灌注時間。要隨時測量并控制混凝土樁的頂面標(biāo)高，應(yīng)高出設(shè)計標(biāo)高40～100 cm，以免發(fā)生樁頂標(biāo)高不夠的事故。因此，當(dāng)混凝土灌注到接近設(shè)計樁頂標(biāo)高，要嚴(yán)格地控制混凝土的數(shù)量。

3 結(jié)語

總之，公路橋梁鉆孔灌注施工技術(shù)是公路橋梁工程建設(shè)中一種運用較為普遍的施工工藝，但它在整個施工過程屬隱蔽工程項目，在施工過程中仍有許多問題需要注意，稍有疏忽就有可能造成樁的質(zhì)量問題，進而影響到橋梁本身的質(zhì)量安全。因此，一定要在鉆孔灌注施工過程中嚴(yán)格質(zhì)量管理，采用合理的技術(shù)和工藝，確保工程的質(zhì)量。

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