恒南路橋鉆孔灌注樁施工技術概述

汪 琛，張傳慶，俞華凌

（上海市政建設有限公司，上海市 201112）

恒南路橋鉆孔灌注樁施工技術概述

汪 琛，張傳慶，俞華凌

（上海市政建設有限公司，上海市 201112）

以大蘆線航道整治二期工程--恒南路橋主墩鉆孔灌注樁施工為例，簡要闡述了鉆孔灌注樁的施工技術，總結了鉆孔灌注樁施工的關鍵技術措施。工程實踐表明：該工程鉆孔灌注樁施工質量均滿足相關要求。希望能夠為類似情形的鉆孔灌注樁施工提供一定的參考和借鑒。

鉆孔灌注樁；施工技術；關鍵技術措施

1 工程概況

大蘆線航道整治二期工程——恒南路橋為新建跨航道橋梁工程，主橋上部采用三跨變截面現澆連續箱梁結構，跨徑為65 m+107 m+65 m；主橋一跨過河，主墩承臺侵入河道藍線并埋入規劃河床地面以下，主墩部分位于現狀河道水域內。主橋分兩幅設置，每個主墩基礎由9根Φ1 500 mm鉆孔灌注樁組成，全橋共計36根,樁長68 m，設計樁底標高-70.85 m，樁身采用C30水下混凝土。主墩鉆孔灌注樁需進行樁端后壓漿。

2 工程地質條件

根據地質勘探資料及設計圖紙：工程場地地形較為平坦，地貌單元單一；地面標高一般在+3.2～+4.5 m之間，工程場地地基土類型為軟弱場地土，場地類別為Ⅳ類，位于抗震設防烈度7度區。主橋主墩樁基持力層位于⑨2層灰色中細砂；施工范圍的土層地質情況見表1。

3 鉆孔灌注樁施工技術

3.1 鉆孔灌注樁施工流程

根據樁基試成孔工作結合類似工程施工經驗，最終確定了鉆孔灌注樁施工工藝流程，見圖1。

圖1 鉆孔灌注樁施工工藝流程

3.2 鉆孔灌注樁施工技術要點

本工程選用2臺GPS-20型鉆機分別在航道南北兩岸同時進行主墩鉆孔灌注樁施工，采用正循環成孔。

（1）施工準備

鉆孔樁施工前，做好進場設備的檢查、驗收與保養工作。打設鋼板樁施工圍堰，鋼板樁采用德國拉森Larssen-Ⅳ型，單根長度15 m。進行樁位測量放樣，埋設短鋼筋定位樁中心。設置泥漿循環池、泥漿沉淀池和泥漿廢儲池處理泥漿，泥漿廢儲池采用專用移動箱,泥漿循環直接采用泥漿泵系統從主溝中進行循環置換施工，循環置換泥漿管一律采用新管，保證不漏漿，保持施工場地干凈整潔。聯系好泥漿排污地點和運輸力量，確保廢漿及時外運。

表1 土層分布情況一覽表

主墩鉆孔樁正式施工前，還需做好試樁工作。本工程主墩試樁數量為2根，在南、北岸主墩邊樁外側5.5 m處（與工程樁的凈距大于5 m），一根做樁端后壓漿試驗，另一根不做。試驗主要內容可分為三個部分：a.成孔工藝試驗，驗證地質情況，確定泥漿配比；b.成樁工藝試驗，確定水下C30混凝土配比，獲取鉆孔樁成孔，清孔、下鋼筋籠、灌注混凝土等施工工藝參數；c.樁端后壓漿試驗，為主墩樁端后壓漿施工積累經驗，驗證壓漿參數的合理性。試樁時應注意，試樁樁長、鋼筋布置、施工技術等方面的要求按工程樁同等對待，嚴格要求。

（2）護筒埋設

護筒直徑為樁徑+0.3 m，護筒長度1.6 m。根據鋼筋樁標志，人工開挖成孔埋設護筒，安裝時保證護筒中心樁與樁位吻合，護筒的頂面高出施工地面30 cm以上。護筒與坑壁之間用粘性土填實，確保護筒位置的準確及穩定，過程中注意校正護筒中心偏差，并用水平尺校核護筒的垂直度。

（3）鉆機安裝就位

鉆機安裝必須水平、周正、穩固，保證樁架天車、轉盤中心、護筒中心在同一鉛垂線上，做到“三點一線”。用水平尺校正鉆機平臺水平度和轉盤的水平度，保證轉盤中心與護筒的偏差不大于2 cm。鉆機平臺底座必須座落在較堅實的地面上，否則用地板墊平，防止傾斜。

（4）鉆進成孔

采用正循環鉆進成孔，成孔開始前做好充分的準備工作。鉆機定位后，用鋼絲繩將護筒上口掛帶在鉆架底盤上。成孔過程中鉆機塔架頭部滑輪組、回轉器與鉆頭應始終保持地同一鉛垂線上，保證鉆頭吊緊的狀態下鉆進，防止擴孔和縮徑，確保成孔的垂直度。

（5）清孔

清孔分二次進行，第一次清孔在成孔完畢后立即進行；第二次清孔在下放鋼筋籠和導管安裝完畢后進行。清孔后的泥漿比重應為1.03～1.10，泥漿含砂率不大于2%。清孔結束后，會同相關質檢人員對孔深、孔徑、孔底沉渣厚度等項目進行檢測。

（6）鋼筋籠的制作及安裝（見圖2、圖3）

在鉆機鉆孔前，進行鋼筋籠的制作，鋼筋籠經檢驗合格后，方能吊入孔內安裝。主筋連接采用機械連接，接頭應符合Ⅰ級要求，安裝時用管鉗扳手擰緊，使鋼筋絲頭在套筒中央位置相互頂緊，外露螺紋不宜超過2p。吊筋長度要經過技術負責人復驗，吊筋應牢固、穩定，以防澆注混凝土時鋼筋籠位移上浮。

圖2 鋼筋籠的制作

圖3 鋼筋籠的安裝

（7）聲測管安裝

聲測管采用內徑Φ50 mm無縫鋼管，聲測管每節長度與鋼筋籠長度基本一致，節間用螺紋套管聯接，確保接頭密封。管底部用鋼板密封不漏水，聲測管上端高出護筒口不小于30 cm，在管內注滿清水，管頂用軟木塞封閉，聲測管用鐵線幫扎在鋼筋籠內側，確保牢固、定位準確、順直而且平行。

（8）水下混凝土澆注

（9）樁端后壓漿

主墩Φ1 500 mm鉆孔灌注樁利用聲測管作為注漿管進行樁端后壓漿，每根樁設置3根，聲測管插入孔底0.5 m，管底1 m制作成花管作為注漿段使用，花孔成長方形，間距5 cm，螺旋形布設，壓漿管底部用橡膠包裹嚴密。

壓漿液使用的水泥強度等級不小于42.5級，漿液水灰比0.55～0.65。成樁12 h后對壓漿管進行清水開塞，打開漿液流通管道。樁身達到設計強度75%且養護不少于7 d，才可進行樁端壓漿施工。壓漿時全部壓漿管同步均勻壓入水泥漿，過程中隨時觀測樁頂位移，在壓漿10 m范圍內不得有其他樁基作業；壓漿采用間歇灌漿，間歇的時間根據灌漿情況而定，一般為30 min，如間歇灌漿效果不佳，在漿液中摻加丙凝等速凝材料，加速漿液的凝固，并適當延長間歇時間。壓漿采用壓力與壓漿量雙控，以壓漿量為主、壓力為輔。若壓力達到控制壓力（1.5～2.0 MPa）并持荷5 min后達到設計壓漿量的80%及其以上，出現冒漿即可結束壓漿[1]。

4 施工的關鍵技術措施

施工前應充分做好各項技術準備工作，尤其應詳細分析樁基施工區域地質情況和樁身所涉及的各土層特性，為樁基施工提供最基礎最重要的施工依據。樁身所穿越的⑦1-2～⑨1層為砂質土層，砂層厚度約為35 m，占總成孔深度的約45%。成孔施工時對施工機械、成孔工藝、現場措施等方面均有一定要求，因此在正式施工前，需做好確定鉆機機型、成孔工藝并進行試成孔驗證，制定鉆孔成樁過程中可能出現的問題的處治措施等方面的工作。

4.1 合理選用施工機型

根據施工經驗，施工前選擇 GPS-15型和GPS-20型鉆機分別進行試成孔，經驗證：GPS-15型鉆機在施工中效率較低、故障率明顯較高，不能滿足施工要求，最終本工程樁基施工選用滿足施工要求的GPS-20型鉆機（見圖4）。此外施工過程中發現：同型號機械采用不同的構配件對成孔時間有一定影響，如鉆頭結構、鉆桿連接形式不同等。以本工程為例，由于鉆機部分構配件不同而產生的施工時間差異是較為明顯的，南岸每個成孔時間為2～3 d，北岸2.5～4 d。

4.2 選擇適當的成孔措施

在試成孔及工程樁成孔過程中發現，在75 m深的成孔過程中，進入砂層前鉆進速度較快，進入砂層后鉆進速度明顯降低，根據后期統計，在砂層鉆進的耗時約占總成孔時間70%～80%。樁基施工過程中為提高鉆進速度，在鉆進前對鉆頭進行了加固（焊接高強度鎢鋼刀片），適當調整泥漿比重及粘度等措施，在一定程度上提高了鉆進效率和成孔質量。

圖4 GPS20型鉆機相關參數及實物照片

4.3 樁端后壓漿技術

選取我院2017年1月～2018年5月收治的58例被確診為冠心病心絞痛的患者作為本次研究案例。按照隨機數字法的原則將所有患者劃分為實驗組與常規組，各29例。常規組患者總共29例，其中男16例，平均年齡（49.5±3.1）歲；實驗組患者總共29例，其中男17例，平均年齡（48.5±3.5）歲。兩組患者的一般資料無明顯差異，差異無統計學方法（P＞0.05）。

由于孔底沉渣不能完成被清除，灌注混凝土時，在樁端處產生“虛尖”，降低了灌注樁的樁端承載力；成孔過程中使用泥漿護壁形成的泥皮以及土體受泥漿浸泡使得樁周土體松動，從而降低了樁側摩阻力，導致摩擦樁的單樁承載力下降。

通過樁端后壓漿，水泥漿液與樁底沉渣相結合，形成水泥土，消除了樁底沉渣的影響；由于高壓作用，樁底土體得到密實，而且漿液可滲透到樁底土體內或發生劈裂，提高了樁底土體強度，并在樁底處形成一個擴大頭，增加了樁底承壓面積，從而提高了灌注樁的樁端承載力；由于在樁底高壓注漿，能使樁向上微微抬起，形成向上的反向預應力，此反向預應力可抵消樁承受的部分豎向荷載，使得在沉降量相同的情況下，單樁樁端摩阻力大于普通樁，提高了單樁承載力[2]。樁端后壓漿施工技術見前文“3.2節（9）樁端后壓漿”部分。

5 結 語

基于本工程主墩樁基施工驗收及相關檢測情況:本工程一次成孔成功率100%，主墩鉆孔灌注樁施工質量均滿足要求；經超聲波檢測：Ⅰ類樁34根，Ⅱ類樁2根，Ⅰ類樁占比94.4%，單樁豎向承載力均滿足設計要求。根據本工程鉆孔灌注樁施工實踐，對樁基施工進行了經驗總結，主要有以下三點：

（1）對于本工程所在區域地質或類似地質，采用正循環成孔方法在選用合適的鉆機并配合適當的施工措施，能夠順利完成孔徑較大樁長較長灌注樁的施工。

（2）鉆孔灌注樁的試成孔工作做為驗證施工工藝的重要手段，其效果是直接準確的，尤其對于復雜或陌生地質，其作用尤為重要；施工時應高度重視試成孔工作，應務實的進行試成孔工作，充分發揮其驗證作用。

（3）鉆孔灌注樁樁端后壓漿技術能有效地增強灌注樁的質量穩定性和提高其樁端承載力，可以通過減少布樁數量，縮小樁長或樁徑來達到節約投資的目的。根據本工程實踐及檢測結果表明：在不增加樁長和樁徑的條件下，樁端后壓漿不僅在技術上是可靠的，而且在提高單樁承載力、減少沉降量、降低樁基工程造價等方面都能起到較大的作用。

[1]JTG/T F50—2011,公路橋涵施工技術規范[S].

[2]張陽明，管典志.鉆孔灌注樁后壓漿作用機理分析[J].哈爾濱工業大學學報,2003(7):890-892.

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U443.15+4

B

1009-7716（2017）03-0170-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.03.046

2016-12-12

汪琛（1984－），男，安徽合肥人，工程師，從事工程施工與管理工作。