橋梁工程中鉆孔樁施工工藝技術(shù)研究

姚洪帥

(河北路橋技術(shù)開發(fā)有限公司)

1 施工技術(shù)準(zhǔn)備工作

(1)樁位放樣。在鉆孔灌注樁施工作業(yè)之前，首要工作就是按照施工圖紙放樣樁位，放樣一般選擇使用全站儀按照鉆孔灌注樁的坐標(biāo)直接將樁樣位置側(cè)放出來。為了確保樁位定位的準(zhǔn)確，在樁位放樣之后應(yīng)該采用不同控制點(diǎn)進(jìn)行測放與復(fù)驗(yàn)，以消除人為或者是計(jì)算失誤造成的誤差，控制樁位中心偏差不超過10 cm。

(2)埋設(shè)護(hù)筒。埋設(shè)護(hù)筒的主要目的是為了定位樁樣、保護(hù)鉆孔孔口，護(hù)筒一般采用厚度在5 mm 左右的鋼板制作，護(hù)筒的內(nèi)徑應(yīng)超過鉆孔直徑10 ～15 cm 左右，護(hù)筒的埋設(shè)深度通常控制在1 ～1.2 m 左右。為了確保護(hù)筒的穩(wěn)定與定位準(zhǔn)確，在護(hù)筒與鉆孔坑壁之間應(yīng)該采用粘土夯實(shí)處理，確保護(hù)筒中心與樁位中心的偏差不超過2 cm。護(hù)筒埋置過程中，應(yīng)該控制護(hù)筒高出地面20 ～30 cm 左右，以免施工過程中泥漿外溢或者是地面積水流入產(chǎn)生污染。

2 鉆孔灌注樁鉆孔施工

2.1 鉆機(jī)就位

在鉆機(jī)就位之后，應(yīng)該在鉆機(jī)的底部采用枕木鋪設(shè)穩(wěn)固、平整的基礎(chǔ)，并采用水平尺對鉆機(jī)的基礎(chǔ)進(jìn)行校平。將鉆孔機(jī)械就位之后，應(yīng)該確保鉆機(jī)平整、豎直與穩(wěn)固，并采用測量設(shè)備或者是吊錘測量鉆機(jī)鉆桿的垂直度，將鉆桿垂直度偏差控制在2‰以內(nèi)，以免在鉆孔灌注樁施工作業(yè)過程中由于鉆桿的問題出現(xiàn)傾斜或者是移位。此外，為了確保鉆孔孔徑滿足設(shè)計(jì)要求，鉆頭直徑的選擇必須與設(shè)計(jì)圖紙一致

2.2 鉆孔作業(yè)

在鉆孔機(jī)鉆孔作業(yè)的初期，應(yīng)該緩慢進(jìn)行鉆進(jìn)，在鉆孔大約5 m 深以后應(yīng)該及時的檢查鉆桿的垂直度，確保能夠垂直鉆孔施工之后方可加速作業(yè)。對于淤泥質(zhì)土以及粉土等不良地質(zhì)條件下的鉆孔施工，為了確保成孔質(zhì)量，需要采用泥漿護(hù)壁。如果自造泥漿性能合格，可以采用成孔鉆孔自造漿完成施工作業(yè)。如果自造漿性能不能滿足施工要求，則應(yīng)該采用人工配制泥漿以提高護(hù)壁能力，避免鉆孔過程中出現(xiàn)內(nèi)縮徑或者是坍塌等問題。護(hù)壁泥漿的性能技術(shù)指標(biāo)如表1 所示。

表1 護(hù)壁的泥漿性能指標(biāo)

在鉆孔過程中，應(yīng)該及時的檢查鉆頭的轉(zhuǎn)向與位置，確保鉆頭在鉆孔中能夠自由的轉(zhuǎn)動。同時應(yīng)該控制鉆孔灌注樁的鉆機(jī)沖程在合理的范圍內(nèi)，避免整個鉆進(jìn)過程中采用同一沖程而出現(xiàn)十字槽或者是梅花孔的現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆進(jìn)過程中發(fā)生卡鉆。如果鉆孔中存在巖層，應(yīng)該避免采用大沖程而造成鉆頭的損壞，一般控制沖程在1.5 ～2.5 m 左右，同時投放粘土以便于使巖渣能夠及時的懸浮。對于鉆孔過程中突然出現(xiàn)的孤石，可以采取高低沖程交替沖擊進(jìn)行鉆孔施工，進(jìn)而將孤石擠碎或者是擠入孔壁之中，如果孤石較大，則應(yīng)在鉆孔過程中進(jìn)行爆破破碎處理。如果出現(xiàn)坍孔的問題，則應(yīng)該采用投入粘土并空轉(zhuǎn)鉆機(jī)的方式進(jìn)行固壁。如果坍孔問題較為嚴(yán)重或者是出現(xiàn)泥漿損失嚴(yán)重的問題，則應(yīng)該待孔壁穩(wěn)定后進(jìn)行鉆孔施工作業(yè)。在成孔作業(yè)完成后應(yīng)及時對鉆孔的中心位置、鉆孔孔深、孔徑、垂直度以及孔底沉渣等項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)檢測，具體技術(shù)指標(biāo)要求如表2 所示。

表2 鉆孔樁成孔的質(zhì)量指標(biāo)

2.3 清孔施工

由于沉渣厚度對于鉆孔灌注樁的樁基承載力有著很大的影響，因此成孔后應(yīng)及時進(jìn)行清孔作業(yè)施工，清孔一般按照“一次清孔為主，二次清孔為輔”的原則開展作業(yè)施工。第一次清孔是在成孔后利用鉆機(jī)進(jìn)行一次清孔，直到孔底沉渣厚度小于50 mm，清孔作業(yè)時間一般控制在30 min 左右。在導(dǎo)管下放之后及時采用導(dǎo)管法對提鉆以及吊放鋼筋籠等作業(yè)過程中新產(chǎn)生的孔底沉渣清除，利用泥漿泵通過大量優(yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)行沖孔，確保最終鉆孔沉渣厚度小于50 mm，而且泥漿性能指標(biāo)滿足技術(shù)要求。

3 鋼筋籠的制作與安裝

(1)鋼筋籠的制作。現(xiàn)階段在橋梁鉆孔灌注樁工程施工中，鋼筋籠一般采用長線法在鋼筋加工場地內(nèi)統(tǒng)一制作完成。對于鋼筋籠的制作，首先必須確保鋼筋的力學(xué)性能指標(biāo)滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。鋼筋的主筋一般采用套筒進(jìn)行連接，在鋼筋籠制作過程中，為了確保多節(jié)鋼筋籠能夠處于同一平面上，應(yīng)該對主筋焊接端頭采用槽鋼進(jìn)行固定。同時為了便于后期對樁基施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，在鋼筋籠制作過程中一般需要設(shè)置聲測管，通常情況下1.5 m 樁徑布置3 根，1.8 m 及2.0 m 樁徑布置4 根。鋼筋籠制作完成之后，應(yīng)該穩(wěn)固的放置在平整的地面上，并對鋼筋籠的施工質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場的試驗(yàn)檢測，試驗(yàn)檢測控制指標(biāo)如表3 所示。

表3 鋼筋籠制作指標(biāo)要求

(2)鋼筋籠的運(yùn)輸與吊放。鋼筋籠的運(yùn)輸一般選擇使用平板車進(jìn)行運(yùn)輸，在運(yùn)輸過程中應(yīng)該采取加固措施以免鋼筋籠出現(xiàn)變形問題。鋼筋籠的安裝一般選用雙鉤起吊法，吊點(diǎn)通常設(shè)置在鋼筋籠的箍筋與主筋的連接位置處，吊點(diǎn)要對稱，在起吊過程中應(yīng)該一次性吊起，將鋼筋籠豎直以后拆除第一吊點(diǎn)，將第一節(jié)鋼筋籠置于樁孔之后，將其懸掛于護(hù)筒頂口，然后將第二節(jié)鋼筋籠吊起并與第一節(jié)鋼筋籠進(jìn)行對接，確保對接之后兩節(jié)鋼筋籠的中心保持一致，一般采用直螺紋套筒完成鋼筋籠的現(xiàn)場接長。在鋼筋籠吊放過程中，接近護(hù)筒的下端時，應(yīng)該適當(dāng)放慢下降速度，由現(xiàn)場操作人員負(fù)責(zé)對準(zhǔn)孔中心下放鋼筋籠，避免鋼筋籠碰觸到孔壁。在鋼筋籠下放過程中如果出現(xiàn)入孔困難的問題，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提起鋼筋籠然后緩慢下降。在鋼筋籠下放過程中，應(yīng)當(dāng)注意實(shí)施觀察樁孔內(nèi)的水位情況，一旦出現(xiàn)異常情況應(yīng)當(dāng)及時停止吊放鋼筋籠并檢查是否出現(xiàn)坍孔問題。在鋼筋籠吊裝就位以后，應(yīng)當(dāng)及時將鋼筋籠長主筋與鋼護(hù)筒進(jìn)行焊接以固定鋼筋籠。

4 混凝土灌注施工

(1)導(dǎo)管的安裝施工。用于混凝土灌注施工的導(dǎo)管，作業(yè)前需檢查并確保導(dǎo)管內(nèi)壁的光滑，沒有影響混凝土澆筑的凹凸，現(xiàn)階段在鉆孔灌注樁施工作業(yè)中一般選擇使用螺旋絲扣導(dǎo)管。在導(dǎo)管安裝使用之前，應(yīng)該對導(dǎo)管進(jìn)行試拼與試壓檢測，確保導(dǎo)管的軸線差以及孔底井水壓力等指標(biāo)滿足技術(shù)要求以后方可灌注混凝土。導(dǎo)管的下放施工應(yīng)該遵循“豎直、輕落”的原則，避免施工過程中觸碰到鋼筋籠。在將鋼筋籠完全下放到樁孔孔底以后，應(yīng)該輕輕提起，控制導(dǎo)管管口與樁孔孔底距離在25 ～40 cm 左右。

(2)混凝土灌注施工。在灌注水下混凝土之前，應(yīng)該對鉆孔空地的沉渣厚度以及泥漿技術(shù)指標(biāo)等進(jìn)行檢測，確保沉渣厚度在技術(shù)指標(biāo)要求范圍內(nèi)，否則應(yīng)該進(jìn)行二次行清孔。初次澆筑混凝土，必須保證導(dǎo)管能夠埋入混凝土內(nèi)1 ～1.5 m左右，混凝土的初次灌注用量量計(jì)算公式如下所示:

V≥1/4πh1d2+1/4πkD2h2

式中:V 為混凝土初灌量;h1=(h－h(huán)2)rw/rc;rw 為泥漿密度1.2 t/m3;rc 為混凝土密度t/m3;h 為樁孔深度;h2為初灌后導(dǎo)管外混凝土面高度;d 為導(dǎo)管內(nèi)徑;k 為充盈系數(shù)，一般取值1.2;D 為樁孔直徑。

在混凝土樁基灌注施工作業(yè)之前，應(yīng)該對混凝土各項(xiàng)性能技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行試壓檢測，確保配合比、強(qiáng)度、和易性以及流動性滿足技術(shù)指標(biāo)的要求，一般情況下控制混凝土的坍落度在180 ～220 mm 左右。在混凝土灌注過程中應(yīng)當(dāng)及時測量混凝土的上升高度，當(dāng)導(dǎo)管埋深達(dá)到一定高度之后，應(yīng)該及時拆卸導(dǎo)管，確保導(dǎo)管埋深范圍在2 ～6 m 之間。在混凝土澆筑過程中，控制混凝土灌注高度超過設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5 m 以上，在混凝土澆筑結(jié)束一周左右時間后，檢測混凝土基本強(qiáng)度形成后，方可開挖樁間土以及橋梁承臺基槽，并及時的將樁頭的浮漿清除。

5 結(jié) 語

鉆孔灌注樁由于樁基承載力高、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好以及施工作業(yè)技術(shù)成熟，因此在橋梁工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用。

［1］何磊明.淺談公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)和質(zhì)量控制［J］.中小企業(yè)管理與科技，2010，(6).

［2］袁鵬，楊浩.淺談橋梁鉆孔樁施工控制要點(diǎn)及事故的預(yù)防和處理［J］.魅力中國，2011，(21).

［3］楊勇，呂國棟.淺談既有橋梁基礎(chǔ)不均勻沉降實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)［J］.甘肅科技，2013，29(9).