試論橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工

李 建 剛

(山西王城高速公路有限公司，山西 太原 030006)

試論橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工

李 建 剛

(山西王城高速公路有限公司，山西 太原 030006)

介紹了橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔樁的工作平臺(tái)，從護(hù)筒埋設(shè)、泥漿制備、鉆進(jìn)成孔、灌注水下混凝土等方面，探討了鉆孔灌注樁的關(guān)鍵施工技術(shù)，并提出了施工中防塌孔及防縮徑措施，保證了橋梁樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。

橋梁，鉆孔灌注樁，樁基礎(chǔ)，混凝土

0 引言

隨著我國(guó)公路系統(tǒng)的不斷蔓延，各種橋梁建設(shè)項(xiàng)目也越來(lái)越多，而作為一項(xiàng)大型工程，橋梁的施工技術(shù)難度以及施工的要求均非常之高，水下橋梁施工的難度也相對(duì)較大，稍有不慎便可能會(huì)留下諸多的安全隱患，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)此，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)的研究，以推動(dòng)交通行業(yè)乃至建筑行業(yè)的有序發(fā)展，為人們的安全通行提供保障。

1 鉆孔樁工作平臺(tái)

鉆孔樁工作平臺(tái)是水下樁基礎(chǔ)施工的基礎(chǔ)，對(duì)保障施工的質(zhì)量具有重要的意義。在具體的施工過(guò)程中，要采用混凝土等材料對(duì)平臺(tái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸蹋鰪?qiáng)平臺(tái)的穩(wěn)定性和安全性，由此才能在平臺(tái)上搭建機(jī)器進(jìn)行施工作業(yè)。考慮到周邊環(huán)境對(duì)平臺(tái)穩(wěn)定性的影響，在雨季或者雨后盡量不要進(jìn)行平臺(tái)的施工，等待水流平緩之后再加快施工的進(jìn)程。一旦鉆孔樁工作平臺(tái)的穩(wěn)定性有了保證，鉆機(jī)在使用時(shí)就無(wú)需考慮是否會(huì)對(duì)平臺(tái)造成影響。

當(dāng)前我國(guó)用于橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工的機(jī)械主要有沖擊鉆、旋轉(zhuǎn)鉆和沖抓鉆，不同的鉆頭可以應(yīng)對(duì)不同的水下條件。沖擊鉆主要用于淤泥、礫石和砂土，多應(yīng)用于60 m～150 m左右的巖土類的樁。旋轉(zhuǎn)鉆主要用于土、粘土質(zhì)含量不超過(guò)20%的碎石材料的施工。沖抓鉆則適用于泥土環(huán)境的挖掘，屬于一種較為成熟的鉆孔技術(shù)，詳情見(jiàn)圖1。但是近些年來(lái)旋轉(zhuǎn)鉆的施工應(yīng)用日益廣泛，原因就在于其成孔的速度更快，有利于縮短工期。當(dāng)然在實(shí)際的施工過(guò)程中還是要根據(jù)不同的水底土質(zhì)巖石結(jié)構(gòu)，來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的鉆頭，以便提高施工的效率及其質(zhì)量。

2 施工前的準(zhǔn)備工作

在建設(shè)項(xiàng)目開始之前做好準(zhǔn)備工作，對(duì)后期整個(gè)建設(shè)的順利進(jìn)行尤為重要，相關(guān)施工人員要熟悉整個(gè)橋梁工程的施工工藝流程，并且對(duì)施工工藝流程進(jìn)行可行性的評(píng)估及審核，全面做好施工方案的編制工作，科學(xué)配置各項(xiàng)施工設(shè)備以及人力資源，為工程項(xiàng)目的質(zhì)量提供保障。施工人員首先要嚴(yán)格掌控所有施工材料和設(shè)備的質(zhì)量，所有施工材料的質(zhì)量都應(yīng)滿足要求，確保設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)；其次在施工過(guò)程中，要對(duì)施工工藝等實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)檢查，確保各項(xiàng)施工工藝符合規(guī)范。

3 鉆孔樁施工中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 護(hù)筒及護(hù)筒的埋設(shè)和沉入

護(hù)筒在橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工中主要起到對(duì)樁基礎(chǔ)保護(hù)的作用，既可以防止鉆孔周邊的土壤向鉆孔內(nèi)坍塌，也可以為施工營(yíng)造安全的環(huán)境。護(hù)筒安裝示意圖見(jiàn)圖2。

3.2 制備泥漿

泥漿的制備是鉆孔樁施工的重要步驟之一，其施工質(zhì)量直接影響樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。泥漿中的沙石可以很好的對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行加固，繼而增強(qiáng)樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。灌注泥漿的比例要控制在合理的范圍，泥漿的比例過(guò)低時(shí)，容易引發(fā)滲漏的問(wèn)題，并且如果水倒灌進(jìn)入鉆孔之中，會(huì)導(dǎo)致混凝土的流失。而泥漿的比例過(guò)高，則容易造成注漿孔的堵塞，后續(xù)工作無(wú)法順利進(jìn)行。因此，泥漿的制備必須根據(jù)孔的大小來(lái)決定。在鉆孔的過(guò)程中要保證垂直度，方便泥漿的灌注，而在灌注完畢后要及時(shí)對(duì)孔壁殘留的泥漿進(jìn)行沖洗，以便混凝土的澆筑。

3.3 鉆機(jī)就位以及鉆進(jìn)成孔

在橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工之前，首先依據(jù)設(shè)計(jì)的要求選擇鉆機(jī)的型號(hào)和臺(tái)數(shù)，事先對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行充分的測(cè)試，確定鉆機(jī)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，鉆孔的質(zhì)量滿足要求。鉆孔完畢后，一定要確保鉆頭的清潔，避免影響下一次鉆孔的使用。此外，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求來(lái)選擇鉆孔的方式，提高鉆孔的精確度。

3.4 清孔及吊放鋼筋骨架

在吊放鋼筋骨架之前首先要進(jìn)行清孔，即清理鉆孔內(nèi)的雜物。詳細(xì)操作過(guò)程如下：用泥漿正循環(huán)清孔時(shí)，待鉆進(jìn)結(jié)束后將鉆頭提高孔底200 mm～500 mm，同時(shí)大泵量泵入性能指標(biāo)符合要求的新泥漿，維持循環(huán)30 min以上，直至清除孔底沉渣和孔壁泥皮，泥漿含砂量小于4%為止。采用泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)施工的樁孔，待鉆進(jìn)結(jié)束后停止回轉(zhuǎn)鉆具，將鉆頭提離孔底50 mm～80 mm，進(jìn)行泥漿泵吸反循環(huán)，直至孔底沉渣符合規(guī)定為止。其他方式施工的樁孔，清孔時(shí)將反循環(huán)鉆桿下到離孔底沉渣面80 mm～120 mm以上，然后啟動(dòng)砂石泵進(jìn)行泵吸反循環(huán)清孔作業(yè)，直至符合規(guī)定為止。

3.5 灌注水下混凝土

1)嚴(yán)格控制混凝土原料的質(zhì)量，混凝土的原料主要有水泥、沙石、水以及添加劑，添加劑的作用是增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，提高混凝土的凝結(jié)速率。在制造水下混凝土之前，需確保砂石的強(qiáng)度達(dá)到要求，配制混凝土所用的水必須選用潔凈的水，不建議采用自然水體下的水。

2)在首批混凝土進(jìn)行灌注時(shí)，要確定灌注鉆孔內(nèi)是否存在積水的情況，如果存在積水的情況就需要重新進(jìn)行灌注，避免澆筑后的樁基礎(chǔ)產(chǎn)生裂縫。首批混凝土灌注時(shí)不存在異常情況，則后期需要連續(xù)的灌注，并且盡量避免中途停止施工。澆筑一段混凝土，提升一次導(dǎo)管，每次提升導(dǎo)管前應(yīng)測(cè)量管內(nèi)混凝土的高度，避免導(dǎo)管的脫離。

3)如果在澆筑過(guò)程中導(dǎo)管內(nèi)存在空氣，則樁孔內(nèi)的混凝土很可能達(dá)不到預(yù)期強(qiáng)度，此時(shí)就需要減緩混凝土灌入的速度，避免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓環(huán)境，導(dǎo)致關(guān)節(jié)間的橡皮墊變形滲漏，只有在空氣全部逸出后才能接著進(jìn)行灌注作業(yè)。

4)在混凝土的灌注過(guò)程中稍不注意就會(huì)讓鋼筋籠隨著混凝土面而上升，而為了避免這種情況，一般可以固定柱鋼筋籠的上部，在混凝土面快要接近鋼筋籠的下端時(shí)，降低灌注的速度。等待混凝土與鋼筋籠充分接觸后，緩慢而適當(dāng)?shù)奶嵘龑?dǎo)管，增加鋼筋籠的埋置深度。

5)混凝土在澆筑快要結(jié)束時(shí)，導(dǎo)管外的泥漿由于重度增大，頂升較為困難，此時(shí)可向孔內(nèi)加入適量的水以稀釋泥漿或者掏出部分沉淀的泥漿，完成澆筑工作。在最后導(dǎo)管的拔出過(guò)程中速度要慢，防止樁頂沉淀的濃泥漿擠入形成泥心。

4 鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制和質(zhì)量分析

4.1 防塌孔措施

在橋梁深水樁基礎(chǔ)的施工過(guò)程中切勿一味的追求大功率的鉆機(jī)設(shè)備，雖然大功率的鉆機(jī)設(shè)備在一定程度上可提升鉆孔的效率，但是未必有助于鉆孔施工質(zhì)量。鉆孔速度快意味著對(duì)地層的影響在短時(shí)間內(nèi)較為劇烈，很可能導(dǎo)致鉆孔的坍塌，這就需要進(jìn)行相應(yīng)的處理，根據(jù)水下的土質(zhì)情況來(lái)決定鉆機(jī)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，科學(xué)合理的選擇鉆孔的方法，降低塌孔的幾率。而為了保證鉆孔的穩(wěn)定性，還可以在鉆孔壁面鋪設(shè)膠合薄膜，輔助增強(qiáng)鉆孔的穩(wěn)定性。

4.2 防縮徑措施

在水下施工時(shí)，如果不注意施工工藝的選擇，鉆孔成型之后容易發(fā)生縮徑的現(xiàn)象。因此必須針對(duì)不同的施工條件來(lái)決定施工工藝，在淤泥層和淤泥質(zhì)粘土層鉆進(jìn)時(shí),采用小鉆壓、中等轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)成孔,并控制進(jìn)尺,以防止鉆孔縮徑。在粉質(zhì)粘土層采用中等鉆壓、中等轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)成孔,并注意掃孔。在粉細(xì)砂層采用大鉆壓、低轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)成孔,并控制進(jìn)尺。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)我國(guó)道路建設(shè)提出了更高的要求，而橋梁作為我國(guó)道路系統(tǒng)的重要組成部分，橋梁質(zhì)量對(duì)我國(guó)交通業(yè)的發(fā)展發(fā)揮著不容忽視的作用。在橋梁施工當(dāng)中，樁基礎(chǔ)可以說(shuō)是橋梁施工的基礎(chǔ)，而橋梁深水樁基礎(chǔ)施工則是一項(xiàng)技術(shù)性難題，所以，要在實(shí)踐中不斷優(yōu)化橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工工藝，嚴(yán)格做好各項(xiàng)施工操作，充分保證橋梁樁基礎(chǔ)的質(zhì)量，增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

[1] 曾愛(ài)明.試析橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J].科技風(fēng),2015(4):150-151.

[2] 雷僅富.淺談橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊,2013(5):276-277.

[3] 張永璐.淺議橋梁深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工[J].科技創(chuàng)業(yè)家,2014(5):314-315.

On bored pile of bridge deep water pile foundation

Li Jiangang

(ShanxiWangchengExpresswayCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The paper introduces the working platforms of the bored piles of bridge deep water piles foundation,explores the key construction technique for the bored piles from the casing burial,mud manufacturing,drilling holes,and grouted underwater concrete,and points out the anti-collapse holes and anti-shrinkage holes,so as to ensure the construction quality of the bridge pile foundation.

bridge,bored piles,pile foundation,concrete

2015-10-15

李建剛(1977- )，男，工程師

1009-6825(2015)36-0171-03

U443.15 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A