鉆孔灌注樁在橋梁樁基施工中的應用

郭相利

北京城建設計發展集團股份有限公司

鉆孔灌注樁在橋梁樁基施工中的應用

郭相利

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鉆孔灌注樁是指采用鉆孔機具按照設計直徑和深的要求在土體中形成井孔，并在其內灌注混凝土以形成樁基礎。根據持力層地質條件的變化可以對樁的長度進行調節，同時應按照可能出現的最不利內力組合進行鋼筋的配置。在確保滿足要求的基礎上盡量少用鋼筋，以便于進行施工。目前，我國所使用的鉆孔灌注樁的最大樁徑已達到6m以上。隨著鉆進技術的發展和完善，鉆孔灌注樁施工工藝在橋梁工程中廣泛應用。本文筆者將結合具體的橋梁工程施工實例，詳細介紹鉆孔灌注樁的具體施工工藝，并對各個環節實施過程進行闡述。

橋梁工程；鉆孔灌注樁；技術應用

隨著我國公路工程的高速發展，橋梁建設成了公路發展的一個重要方面。橋梁基礎作為橋梁工程的重要組成部分，共具有復雜性和綜合性等特點。鉆孔灌筑樁具有施工操作簡單、施工速度快、工程造價低、承載力高等特點，且應用范圍非常廣泛，是公路橋梁工程中經常采用的基礎形式。以下筆者將結合具體的市政道路橋梁施工實例，簡要探討鉆孔灌筑的具體施工過程。

1 鉆孔灌注樁施工技術特點

根據不同的護壁形式，鉆孔灌注樁技術可以分為泥漿護壁鉆孔灌注樁和全套管鉆孔灌注樁。橋梁工程施工過程中，泥漿護壁鉆孔灌注樁施工需要先按照橋梁工程施工設計要求，以一定比例制備水泥漿液，達到懸浮鉆渣和冷卻鉆頭的目的。橋梁工程泥漿護壁可以用于潤滑器械和保護鉆具，防止護壁形成泥皮過程中發生鉆孔坍塌。橋梁工程施工應用旋挖鉆機進鉆孔灌注樁技術，節省了清理鉆孔和制備泥漿的環節，這種鉆孔灌注樁在我國橋梁工程中應用廣泛。鉆孔灌注樁技術成熟，施工噪音和震動較小，適用于多種橋梁地基，但是也存在一定的局限性，因此在實際的橋梁工程施工過程中應規范施工操作，充分發揮鉆孔灌注樁技術應用優勢。

2 鉆孔灌柱樁在工程中的具體應用

2.1 工程概述

擬建港口路立交橋，起訖樁號為K14+715.4～K15+106.6，擬建橋梁孔數及孔徑為3×30+3×30+(35+50+35)+3×30，橋梁寬度28m，橋梁全長391.2m，屬市政大橋類別。根據設計文件，擬建橋梁上部結構為預應力混凝土現澆箱梁，下部橋墩為柱式墩，橋臺為柱式臺，橋墩及橋臺基礎采用樁基礎。本工程基礎樁直徑1600mm，樁長46m～52m；共計基礎樁60根。

2.2 工程特點

根據本次勘察結果，工程場區①1層粉質粘土，可塑，地基承載力低，工程特性差；①2層淤泥質粘土及①3層淤泥，流塑，地基承載力極低，工程特性極差；①4層粉質粘土，軟塑，地基承載力低，工程特性差；②1層粉質粘土，可塑，地基承載力較低，工程特性較差；②2層粉質粘土，硬塑，地基承載力較高，工程特性較好；③1層粉質粘土，軟塑，地基承載力較低，工程特性較差；③2層粉質粘土，可塑，地基承載力較低，工程特性較差；④層粉砂，稍密，地基承載力較低，工程特性較差；⑤層細砂，稍密，地基承載力較低，工程特性較差；⑤1層細砂，中密，地基承載力一般，程特性一般；⑤2層細砂，密實，地基承載力較高，工程特性較好；⑥1層中砂，密實，地基承載力較高，工程特性較好；⑥2層礫砂，密實，地基承載力較高，工程特性較好；⑥3圓礫，密實，地基承載力高，工程特性好。

3 鉆孔灌注樁施工技術

3.1 橋梁基礎設計方案

勘察期間實測地下水埋深0.4～3.9m，地下水類型主要為第四系孔隙潛水，主要含水層為粉土、砂土層。場區屬Ⅱ類環境類型，場地土無污染跡象，根據水質分析結果結合擬建物特征及場區地質條件，依據《公路工程地質勘察規范》(JTG C20-2011)的相關規定，綜合判定擬建區段內地下水、場地土對混凝土結構具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土中的鋼筋具有微腐蝕性。

根據該橋梁所處地區的地址勘察結果，對橋梁基礎進行設計，基礎所具有的特點有以下幾點：本工程處于深厚層砂層位置，平均30米深的砂層，因此進行施工時最大難點就是需要保證橋梁不發生塌孔以及縮頸問題，同時前文中顯示勘察期間實測地下水埋深0.4～3.9m，地下水類型主要為第四系孔隙潛水，對于安全、環保以及質量的要求都大大提高。

3.2 施工前期準備工作

施工組織設計審核。在進行鉆孔灌注樁施工前，必須進行施工組織設計的審核工作。施工單位應將完整的施工組織文件上交給監理方，通過監理方的審核和修改完善之后才可進行下一步的工作。在施工組織設計中應具體指出本工程的特殊性、詳細的施工方法和施工工藝。

測量定位。為了保證孔位的正確和鉆孔的垂直度，應做好孔位的測量定位工作，同時也應該確保基準面的標高準確。在測量定位的施工過程中，不僅要進行認真的自檢，同時還應由監理方進行復檢，最后再進行一次驗收工作，操作中所出現的誤差應嚴格控制在規范的要求之內，一般情況下誤差不得超過5cm。在樁位測量完成后，還應進行一次樁位的校正工作，采用的儀器為鋼尺或根據相鄰的樁位進行校正，查看測量出來的數據與計算數據是否一致，如有問題，應進行重測。樁位定位完成之后，應在該處插入300mm的鋼筋釘，涂上油漆以便于辨識，并做好保護工作。

原材料。材料作為施工的物質基礎，其質量好壞直接影響工程質量。施工材料包括混凝土、鋼筋、水泥、外加劑等，需要對材料的入場進行嚴格的檢查，確保都是符合工程要求的材料。

3.3 施工工藝

1)鉆孔施工

(1)平整施工場地。橋梁工程施工之前，仔細平整和處理施工場地，徹底清除樁基地面垃圾和雜物，將地基地面壓實平整，保障橋梁工程施工場地的密實度。(2)樁位測量。橋梁工程施工設計人員應結合施工現場實際情況，參考施工設計圖紙，對橋梁工程的各個樁基地點，測量樁位坐標，使用經緯儀嚴格控制測放控制點和樁位，確保樁位測量誤差小于10mm，測定施工場地橋梁高程，確定樁埋深度和樁頂高度。(3)埋設護筒。橋梁工程鉆孔灌注樁施工采用鐵質材料的護筒，選用4±1mm類型鋼板，確保鋼板的剛度和硬度達到施工設計要求，避免發生形變，對鉆孔灌注樁護筒的上部、中部和下部分別進行加固處理，鉆孔灌注樁埋設過程中，應確保樁位軸線和中心保持對稱，樁埋設深度控制在110～120cm，地面和護筒頂面高度距離35cm，將誤差控制在3cm內，護筒傾斜度誤差控制在2度以內。(4)安裝鉆機。橋梁工程施工過程中，鉆孔樁護筒埋設好后，在設計的標準孔位上安裝固定鉆機，確保鉆機保持垂直下鉆，使用線錐和經緯儀雙向控制鉆機，將鉆孔對準誤差控制在3cm以內，在鉆機底座位置放置枕木，避免鉆孔過程中受到機械震動作用造成鉆孔塌陷、位置傾斜或者移動，一旦出現問題，及時調整扶正，鉆機運行過程中，由慢到快調節鉆機速度，逐步增大鉆進力度，施工操作過程中要使鋼軌和鉆機保持穩固性和平直度。(5)鉆孔成型。鉆進成孔過程中，采用沖洗液，按照正循環方向進行鉆進，鉆孔開始時使用清水進行沖洗，使施工現場原土形成泥漿，施工人員要合理控制孔口位置泥漿比例，確保鉆孔操作的規范化和專業化，防止發生塌孔。

2)鋼筋籠制作及吊放

(1)鋼筋骨架制作

鋼筋籠加工在鉆孔作業面附近的鋼筋制作場內分多段進行，每段長度9—12m不等，用鉆機副機吊入孔內。鋼筋籠接長采用電焊機現場焊接。單節鋼筋籠采用四點平吊法起吊，鋼筋籠升到空中平穩后，尾部的副錫松繩，鋼筋籠在空中慢慢完成，由水平到豎直的轉身。吊起前先用測孔器探測孔徑，如有縮頸則應用鉆頭上掃清。鋼筋籠按設計要求，采用2m一道加強箍加強，防止裝吊時變形。鋼筋籠在入孔前，在骨架外側每2m設混凝土保護層，混凝土保護層直徑4cm，用Φ8鋼筋橫穿，并焊接于箍筋之上，每處共4塊，以保證主筋保護層厚度。鋼筋籠保護層墊塊采用M 50高強度砂漿墊塊，采用集中生產法制作。鋼筋籠保護層墊塊安裝：沿鋼筋籠長度每隔2m設置混凝土塊4塊，沿樁均勻分布，墊塊正形，保護層不少于4cm，中心穿鋼筋并與樁身鋼筋焊接固定。混凝土塊與鋼筋籠密貼并連接牢固。確保鋼筋籠均勻對稱于樁孔后，方可灌注混凝土。鋼筋籠即將焊接完成時，及時算出吊筋長度，交工人提前做好。

(2)鋼筋骨架的存放、運輸與現場吊裝

鋼筋骨架臨時存放的場地必須保證平整、干燥。存放時，每個加勁筋與地面接觸處都墊上等高的方木，以免受潮或沾上泥土。每個鋼筋籠制作好后要掛上標志牌，便于使用時按樁號裝車運出。鋼筋骨架在轉運至墩位的過程中必須保證骨架不變形。采用鉤機或者吊車運輸時要保證在每個加勁筋處設支承點，各支承點高度相等。鋼筋籠入孔時，由吊車、鉤機、或者鉆機自帶調配裝置吊裝。在安裝鋼筋籠時，采用兩點起吊。第一吊點設在骨架的下部，第二吊點設在骨架長度的中點到上三分之一點之間。應采取措施對起吊點予以加強，以保證鋼筋籠在起吊時不致變形。吊放鋼筋籠入孔時應對準孔徑，保持垂直，輕放、慢放入孔，入孔后應徐徐下放，不宜左右旋轉，嚴禁擺動碰撞孔壁。若遇阻礙應停止下放，查明原因進行處理。嚴禁高提猛落和強制下放。

3)泥漿配制與清孔施工

在鉆孔灌注樁施工過程中，泥漿的作用主要起護壁和攜渣的作用，泥漿質量的好壞直接影響鉆孔樁的成孔時間和成孔質量，常采用膨潤土、碳酸鈉、聚丙烯酸銨水解物等有機纖維復合物按一定的比例制作泥漿。可以采用膨潤土(占泥漿比例6%)和水作為泥漿的主要組成部分，并按比例添加碳酸鈉(0.4%)、聚丙烯酸銨(0.3%)、羧甲基纖維素(0.1%～0.5%)等提高泥漿的性能。

進行換漿清孔時，應保證有一定的水頭，這樣才可保證鉆孔不發生塌孔問題，在混凝土灌注之前，應進行第二次的情況工作，保證鉆孔符合規范的要求。

3)混凝土灌注

在本工程中進行鉆孔灌注樁水下混凝土的灌注施工采用的是直升導管法。(1)導管選用：首先對導管的直徑和導管的壁厚進行確定，導管直徑需要考慮的因素包括樁長、樁徑以及每小時的混凝土量等；導管壁厚需要考慮的因素包括強度和剛度要求。(2)在導管使用前和施工一個時期之后，均對其導管進行認真的檢查，主要檢查的內容包括導管的規格、質量和拼接構造等，同時還應對其進行拼接、過球、水密以及承壓等試驗。(3)當鉆孔樁樁頂低于鉆孔中水面時，漏斗底口比水面至少應高出4～6m；當樁頂高于水面時，則漏斗底口比水密至少高出4～6m。此高度的限制可以有效地確保樁頂混凝土有足夠的壓力，從而確保混凝土達到密實度的要求。(4)水下混凝土是一種重要的工序，在進行水下混凝土的制作時，對混凝土的質量和要求是比較高的，要在強度和抗滲性上滿足要求。所以在灌樁時，一是對混凝土的質量，二是對灌樁的時間都有嚴格的要求，特別是混凝土的灌注時間應控制在首批混凝土的初凝時間以內。當混凝土的灌樁時間較長時，則需要在混凝土內摻入適量的緩凝劑。(5)灌注施工結束管理。橋梁工程鉆孔灌注樁施工混凝土灌注結束后，等到混凝土初凝時，謹慎操作拆除鋼筋籠固定設備，使混凝土和鋼筋籠同步收縮，有效減少粘結力喪失，當混凝土強度達到鉆孔灌注樁施工設計指標時，將護筒拆除，清除多余混凝土。

3.4 成樁質量檢查

當鉆孔灌筑樁施工完成之后，需要對成樁質量進行檢驗，其中重點檢查的施工工序包括成孔和清孔、鋼筋籠的制作和安放、混凝土的拌制和灌筑。在成孔階段，重點需要檢查的項目包括孔位、孔深、孔徑、沉渣厚度等。在鋼筋籠的制作階段，重點需要檢查的項目包括鋼筋規格、焊條規格、品種、焊縫長度、焊條規格、主筋和箍筋的制作偏差等。在混凝土的攪拌階段，重點需要檢查的項目包括原材料的質量、混凝土的配合比、坍落度以及混凝土的強度等級等。對于樁身完整性和樁基承載力的檢測需要采用專門的方法。在鉆孔灌筑樁的施工全過程中，通過相關的質量檢查，可以有效地確保樁體的施工質量，以確保橋梁工程順利的完成。

綜上所述，一定要嚴格按照操作規程進行施工，確保施工安全和施工質量。本文通過對該橋梁基礎的鉆孔灌注樁施工過程進行經驗總結，歸納了施工質量的控制要點，同時，分析了常見質量事故發生的原因，研究討論了相應的預防對策，以便找出更好的質量控制措施，為鉆孔灌注樁的施工質量提供經驗指導。

[1]鄧新.鉆孔灌注樁在橋梁樁基施工中的應用[J].公路交通科技(應用技術版)，2014，07：159-160.

[2]覃獻強.鉆孔灌注樁技術在橋梁樁基施工中的應用[J].科技信息，2010，07：672+700.