橋梁灌注樁施工技術(shù)

蘇正揚(yáng)

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

1 工程概況

本合同段分3個(gè)橋梁工區(qū)負(fù)責(zé)施工，橋梁施工時(shí)首先安排基礎(chǔ)施工。按工序形成流水，依次施工樁基礎(chǔ)、墩臺(tái)身、蓋梁、梁板預(yù)制、架設(shè)，梁板采用集中工廠化預(yù)制，架橋機(jī)架設(shè)，吊車(chē)輔助。

立柱、橋臺(tái)及蓋梁施工模板采用定型整體式鋼模板，并在預(yù)制廠制作成型再運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，柱、墩施工模板每節(jié)以6～8 m分為一節(jié)，立模一次性安裝到墩頂，一次性整體澆筑成型。

本段施工，利用新加工的鋼模制作梁板模板，內(nèi)模與外模都使用鋼制模板，分節(jié)長(zhǎng)度至少為3 m。

本施工段橋梁上部結(jié)構(gòu)有兩種形式，一種為連續(xù)預(yù)應(yīng)力組合箱梁，先簡(jiǎn)支后連續(xù)；另一種為現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。下部結(jié)構(gòu)則由墩、柱組成，分別為柱式墩、肋板臺(tái)、柱式臺(tái)、樁基礎(chǔ)等。樁基開(kāi)挖采用回旋鉆，混凝土采用商品混凝土，按照設(shè)計(jì)配合比，各添加劑等在攪拌站集中拌制，混凝土罐車(chē)統(tǒng)一運(yùn)輸，輸送泵澆筑。施工場(chǎng)地有限，箱梁則按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)陬A(yù)制場(chǎng)預(yù)制成型再運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，架橋機(jī)逐孔安裝。

2 灌注樁施工

2.1 定位

利用全站儀進(jìn)行施工放樣，重點(diǎn)要對(duì)墩位處進(jìn)行嚴(yán)控，最后用GPS復(fù)核各坐標(biāo)值。

2.2 鉆孔場(chǎng)地準(zhǔn)備

施工前平整場(chǎng)地，先機(jī)械開(kāi)挖，再由人工進(jìn)行細(xì)化平整，以此能保證鉆機(jī)置于穩(wěn)固的地基上，對(duì)于水中作業(yè)，則要施作筑島或圍堰來(lái)保證鉆機(jī)正常工作。

圖1 鉆孔樁施工圖

2.3 埋設(shè)護(hù)筒

采用鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒壁厚為8 mm。頂節(jié)護(hù)筒上部開(kāi)設(shè)進(jìn)出漿口，數(shù)量?jī)蓚€(gè)，尺寸為高450 mm寬240 mm，并加設(shè)吊環(huán)。底節(jié)護(hù)筒設(shè)計(jì)加設(shè)刃角，位置處于下部。先機(jī)械開(kāi)挖并預(yù)留50 mm開(kāi)挖厚度，再人工開(kāi)挖至預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高，將護(hù)筒埋入[1]。護(hù)筒埋置地下深度為2～4 m，為保證質(zhì)量，高出地面0.3 m。

2.4 鉆孔

鉆機(jī)就位時(shí)進(jìn)行調(diào)平，首先將鉆機(jī)底座調(diào)平，然后用枕木將底部墊起，使鉆機(jī)保持穩(wěn)定，防止鉆孔偏移。就位后鉆頭中心和樁孔中心要在同一垂直線上，誤差范圍在0～2 cm之間[1]。同時(shí)要注意每一個(gè)樁的開(kāi)鉆時(shí)間，在樁5 m范圍內(nèi)，若有樁灌注混凝土完成時(shí)間未超過(guò)24 h，此時(shí)不能鉆孔，以避免干擾鄰樁混凝土凝固。

成孔時(shí)注意如下幾點(diǎn)：

a）及時(shí)清孔，減少孔內(nèi)殘碴，防止孔內(nèi)泥漿比重減小，影響后續(xù)下放鋼筋籠及成孔速度。

b）適時(shí)采用不同的泥漿比重，主要針對(duì)在不同地層中鉆孔，以加快成孔速度。

c）鉆孔過(guò)程中需經(jīng)常檢查鉆機(jī)，若發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)出現(xiàn)移位，鉆頭偏移樁中心，要立即糾偏。

鉆孔用泥漿的技術(shù)要求：

泥漿采用重黏土。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，泥漿制備各參數(shù)如下：相對(duì)密度為1.1～1.20；膠體率大于等于95% ； 黏 度 為 18～24 Pa·s； 泥 皮 厚 小 于 等 于3 mm/30 min；靜 切 力 為 1～2.5 Pa；酸 堿 度 為 8～11 pH；含砂率小于等于4%。

2.5 成孔

當(dāng)鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高或一定深度，提取鉆頭處巖石，檢測(cè)判斷地質(zhì)情況，若與設(shè)計(jì)圖紙相符則可終孔；若不符則上報(bào)上級(jí)單位處理。

2.6 清孔

通過(guò)終孔檢查和清孔后及時(shí)注漿，以防止坍孔，控制孔底沉淀厚度，以達(dá)到滿足設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)。利用測(cè)繩對(duì)孔深進(jìn)行測(cè)量，測(cè)定是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。在清孔完成后，進(jìn)行孔徑、孔形和傾斜度檢驗(yàn)，合格后再進(jìn)行下一工序。

2.7 鋼筋籠的制作和吊放

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制作鋼筋籠，在孔口進(jìn)行主筋搭接且采用單面焊接，搭接長(zhǎng)度至少達(dá)到10 d，焊接寬度至少達(dá)到0.7 d，厚度最小達(dá)到0.3 d，接頭錯(cuò)開(kāi)不小于50 cm。根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求尺寸制作加工圓盤(pán)，利用加工制作的圓盤(pán)對(duì)鋼筋籠骨架加強(qiáng)鋼筋加工，圓盤(pán)周邊采用高度5～10 cm的φ28 cm鋼筋按要求角度進(jìn)行交錯(cuò)焊接，依據(jù)情況適當(dāng)調(diào)整焊接位置，在大約2 m的間隔設(shè)置加強(qiáng)筋，保證加強(qiáng)鋼筋的尺寸精度及操作的安全性[2]。根據(jù)加工成型的加強(qiáng)鋼筋，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸布置鋼筋骨架進(jìn)行焊接；螺旋筋布設(shè)時(shí)要求更嚴(yán)格，必需準(zhǔn)確依照施工圖紙的設(shè)計(jì)間距進(jìn)行綁扎牢固，嚴(yán)禁拖拉，保證間距；在鋼筋骨架上焊接定位鋼筋，來(lái)進(jìn)行鋼筋籠的定位吊放，沿圓周等距焊4根，以大約每2 m為間隔，上下層錯(cuò)開(kāi)布置。

為保證鋼筋籠的穩(wěn)定，利用吊筋來(lái)固定鋼筋籠，吊筋一端固定在孔口，另一端固定在鋼筋籠上，吊筋固定在井口，吊筋長(zhǎng)度L＝L1（護(hù)筒）-L2（樁頂）＋S，L1為護(hù)筒高度；L2為樁頂絕對(duì)標(biāo)高；S為護(hù)筒口至固定鋼管的距離。為了防止鋼筋籠上浮，把鋼筋籠焊接在鋼護(hù)筒上。

本合同段橋梁樁基鋼筋籠（最長(zhǎng)為25.0 m）在鋼筋場(chǎng)分段加工成型，每段按9 m一節(jié)加工（根據(jù)單根鋼筋長(zhǎng)度及樁長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，減少浪費(fèi)），現(xiàn)場(chǎng)焊接成型，吊車(chē)起吊就位、下放，一直下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后用兩節(jié)長(zhǎng)2.0 m的直徑為10 cm鋼管穿插入吊筋上部預(yù)設(shè)的圓環(huán)，放置在護(hù)筒口，再臨時(shí)焊牢，準(zhǔn)確定位，防止鋼筋籠偏移、保證保護(hù)層的厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.8 水下混凝土澆筑

采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土灌注施工。導(dǎo)管的各項(xiàng)指標(biāo)在使用前進(jìn)行檢查，導(dǎo)管水密試驗(yàn)、承壓試驗(yàn)和接頭抗拉試驗(yàn)都在使用前完成并合格。

導(dǎo)管在吊入孔內(nèi)時(shí)采取必要措施，以防卡在鋼筋籠上和碰接孔壁，常見(jiàn)的問(wèn)題是導(dǎo)管下不去。原因是：a）井孔打斜；b）混凝土灌注導(dǎo)管卡在鋼筋籠上，接頭處的法蘭盤(pán)與鋼筋籠的箍筋相掛，導(dǎo)致導(dǎo)管不能移動(dòng)[3]。

水下混凝土的水灰比宜在0.45±0.05范圍內(nèi)，坍落度為22±4 cm，水泥標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于42.5級(jí)，初凝時(shí)間在2.5 h以內(nèi)[2]。利用泵車(chē)直接進(jìn)行灌注，當(dāng)混凝土接近樁頂時(shí)，再改用吊斗傾倒，以便確定樁頂標(biāo)高。

首批混凝土灌注時(shí)，導(dǎo)管口距孔底宜為40 cm左右，且導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)深度至少為1.0 m，連續(xù)灌注。

在混凝土攪拌站攪拌混凝土。用汽車(chē)泵灌注混凝土，泵車(chē)及泵管的各個(gè)接頭在澆筑前進(jìn)行嚴(yán)格檢查，合格后才能進(jìn)行灌注施工。

澆筑水下混凝土?xí)r，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

a）在澆筑混凝土?xí)r，要實(shí)時(shí)探測(cè)開(kāi)挖樁孔內(nèi)混凝土面高度，計(jì)算導(dǎo)管埋深，做好原始數(shù)據(jù)記錄。

b）首批混凝土灌入孔底后，立即對(duì)孔內(nèi)混凝土面高度進(jìn)行探測(cè)，并開(kāi)始降低灌注速度，直至混凝土面上升速度滿足要求后，便可按正常情況灌注。

c）當(dāng)孔內(nèi)混凝土面進(jìn)入鋼筋籠后，上升高度在1.0～2.0 m范圍內(nèi)時(shí)，這一段施工適當(dāng)往上提升灌注導(dǎo)管，增加鋼筋籠下部埋入混凝土面深度。

d）導(dǎo)管拆除時(shí)間宜控制在5 min內(nèi)，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)沒(méi)有完全充滿混凝土，有空氣時(shí)，這時(shí)應(yīng)徐徐將混凝土灌入，不可整斗灌入。

e）為保證樁頂質(zhì)量，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后需樁頂加灌，高出設(shè)計(jì)標(biāo)高50 cm。

2.9 破樁頭

為確保樁頂質(zhì)量，將高出設(shè)計(jì)標(biāo)高50 cm范圍內(nèi)的混凝土鑿除。施作完畢后用超聲波法對(duì)樁進(jìn)行檢測(cè)。

2.10 施工安全措施

a）鉆機(jī)應(yīng)安放平穩(wěn)，防止鉆機(jī)突然傾斜或鉆具突然跌落而發(fā)生意外安全事故。

b）為保證樁孔質(zhì)量及安全，孔口5 m范圍內(nèi)不準(zhǔn)堆放雜物，在灌注前要尤其注意。

c）開(kāi)鉆后，設(shè)專(zhuān)人按規(guī)定指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制孔內(nèi)水位及泥漿稠度，嚴(yán)防坍孔。

2.11 樁基實(shí)測(cè)項(xiàng)目

表1 樁基實(shí)測(cè)項(xiàng)目

3 結(jié)論

在本文的論述中，以我國(guó)某高速公路橋梁施工段為背景，闡述了橋梁灌注樁基礎(chǔ)主要施工流程及關(guān)鍵施工技術(shù)。結(jié)果表明，本標(biāo)段的橋梁灌注樁基礎(chǔ)施工非常成功，可以為同類(lèi)工程施工提供借鑒。

但是，往往在實(shí)際施工過(guò)程中，由于對(duì)施工管理的重視不夠或者施工人員操作失誤又恰好鉆到兩種不同地質(zhì)條件的結(jié)合部，發(fā)生坍孔、擴(kuò)孔等現(xiàn)象，造成了灌短樁頭等缺陷，這是在工程實(shí)踐中需要特別引起注意的地方，以避免影響工程質(zhì)量。