鉆孔灌注樁技術在高速公路橋梁施工中的運用

張 國 平

(山西運城路橋有限責任公司，山西 運城　044000)

0　引言

隨著我國經濟建設的不斷發展，高速公路橋梁建設已經成為高速公路建設中的重要組成部分。其施工質量會對高速公路的整體穩定性產生直接影響，橋梁基礎更是橋梁建設的重中之重。在橋梁基礎建設中，鉆孔灌注樁技術由于成本較低、操作簡單、適應性高、承載力大等優勢被廣泛應用。

1　鉆孔灌注樁技術的施工難點

1.1　鋼筋籠上浮

鋼筋籠上浮在公路橋梁施工過程中比較常見，會嚴重影響到施工進展和工序。導致鋼筋籠上浮的原因通常與混凝土澆筑速度和鋼筋籠吊放位置有關。要避免鋼筋籠上浮的情況發生，可以通過在吊放鋼筋籠的過程中配合澆筑混凝土來解決。

1.2　灌漿空氣的排出

在灌漿過程中，由于導管內空氣壓力的問題，易導致混凝土內部出現氣泡，影響施工質量，為避免此種情況發生，漿料應從一側倒入，直到另一側溢出。禁止從四面同時灌漿。

1.3　導管無法撥出

在施工過程中要實時查看導管的接頭螺栓，避免導管落入混凝土中無法撥出，在灌漿過程中，要嚴格按照操作規范執行，控制好導管的埋入深度。如果一旦發生導管無法順利撥出的問題，不要強行撥出。建議放棄未能撥出部分的導管，并不會影響樁芯和混凝土的強度。

2　施工過程

首先要對工程概況進行全面了解，根據工程特點制定施工計劃，結合施工需求安排鉆孔機數量。需要配備泥漿泵和泥漿濾砂器用以過濾泥漿；增加泥漿循環利用率。另外需要配備有豐富經驗的工程技術人員和資料記錄人員，資料記錄人員要詳細記錄并整合所有資料。

2.1　制備泥漿

泥漿在鉆孔施工過程中的作用不容忽視。它的主要作用包括：平衡土壓、清洗孔底、護壁防塌、排出鉆渣和冷卻鉆頭。應根據鉆孔方法和地層的實際情況來確定泥漿的稠度，并根據地層的不斷變化進行靈活掌握。過稀的泥漿排渣能力差，過稠的泥漿會增加鉆頭阻力。在灌注樁施工過程中，成孔質量的高低也與泥漿的質量呈正相關(見表1)。泥漿可以有效的避免塌孔問題的出現。理想的泥漿質量在鉆孔過程中可以在孔壁形成一層高密度、高黏性、低滲透性的泥皮表面。從而避免由于鉆孔而發生泥漿外滲的問題，并且可以減緩鉆孔內的水頭下降速度，保持孔壁結構的穩定性[1]。

在制備泥漿前，要盡可能打碎黏土，使其在攪拌過程中更易成漿，從而縮短攪拌時間、提高所制備泥漿的整體質量。

制備泥漿的過程中，多余的泥漿原料可導入泥漿池內儲存備用，再根據后續的施工情況對孔內泥漿進行補充。

表1　泥漿指標要求

2.2　開孔

在開孔施工過程中，要避免因為沖擊振動作用造成鄰孔塌陷的問題，一般需要在鄰孔混凝土澆筑工作完成1 d后，再開展鉆進作業。如果孔口需要人工填土，則開鉆前要向孔內填入適量的粘土和粒徑在15 cm以內的片石，并拋平頂部，控制泥漿比重在1.6范圍內。鉆進深度達到1 m后對粘土進行回填。根據實際情況可用低沖程沖砸的方式對上述流程進行反復操作。在沖砸達到鉆頭頂部護筒下1 m時，可使用高沖程正常鉆進，直至開孔完成。

2.3　沖孔

在沖孔作業施工中，要充分考慮地質條件對鉆孔工作的影響。如果施工現場土質容易產生塌孔，則需要優先選擇沖程為0.5 m的小沖程沖孔。在沖孔施工過程中，可以通過投入粘土的方式來增加泥漿的粘度以及密度。并通過增加巖石、片石、卵石等，令其充分擠壓進四周孔壁內。如若周圍的土層以黏土為主，則需要優先選擇沖程為0.75 m左右的中沖程沖孔。沖孔施工過程中可以適當增加稠度較稀的泥漿，避免發生卡鉆或埋鉆的問題[2]。若沖孔過程中遇到高密度卵石層或巖石層，則需要提升沖程到1 m，以確保沖孔質量。

沖孔過程中常見的問題較多，比較突出的是以下3個問題：

1)卡鉆或掉鉆的情況：通常是由于組裝器材的時候鉆頭和鉆桿安裝不夠牢固。因為鉆桿安裝不穩固，在施工過程中容易出現卡鉆現象，如果此時施工人員強行轉動就會出現掉鉆。因此，在施工過程中要及時查看施工工具，破損零件要及時更換，保證鉆孔灌注樁的施工工作穩步運行。

2)塌孔的情況：在施工過程中，塌孔的情況也很常見。主要原因是沒有將護筒埋深在石塊層的相應位置。在實際操作時，要嚴格按照圖紙的相關要求進行操作。保證樁基的固定、轉盤的水平和轉桿的垂直。若孔壁倒塌后要及時拆卸，重新安裝護筒后再進行鉆孔。

3)鉆孔移位：鉆孔移位一般是因為鉆架機不夠穩定。零部件的損耗也會導致鉆桿無法保持筆直。另外地層里面的堅硬障礙物也會影響鉆桿的穩定，導致鉆桿移位[3]。

我們以某橋梁項目工程為例，項目總長150 m，上部結構為單箱單室變截圖連續箱梁，橋梁下部結合0號、3號橋臺以及1號、2號橋墩；按照嵌巖樁設計，每隔一段距離設置四根樁，此工程涉及的樁孔較多，而且處在河邊段落，所以鉆孔允許的偏差范圍要嚴格按照表2執行。

表2　鉆孔樁成孔偏差范圍

2.4　排渣

在沖孔工作作業到護筒下5 m左右時，需要用抽渣筒對鉆孔進行抽渣清理。要根據作業區域的不同實時掌握，抽渣到無明顯粗顆粒即可。為了保證抽渣的質量，可以在抽渣過程中及時調整泥漿的水分和粘土比例來保證抽渣效果。

2.5　清孔

鉆孔結束后要及時進行清孔工作，鉆孔與清孔工作的間隔過長會導致孔內底部沉淀，如果沉淀過厚會導致混凝土夾層，以及清孔工作的難度加大。在進行清孔作業過程中，為避免發生塌孔及其他問題，要注意保持孔內水頭的穩定。

2.6　制作安裝鋼筋籠

鋼筋籠的制作一般都是分段式的，要嚴格檢查鋼筋籠的焊接質量，特別長的鋼筋籠建議用套筒連接方式。1/2的鋼筋頭應錯開連接。鋼筋籠的制作達到工程標準后要及時安放。鋼筋籠入孔過程中要注意保持垂直，對準孔位緩慢放下。在下放過程中鋼筋籠主體與孔壁嚴禁發生碰撞，從而造成塌孔或是鋼筋籠變形。

2.7　埋設導管

在灌注樁施工過程中，經常會遇到導管故障的問題，其中一條主要因素是導管埋深不合理。所以在施工過程中要注意導管埋深的調整和嚴格控制導管的質量。若導管埋設深度過大；導管距離孔底較近，可能會出現底部沉渣堵塞導管的現象，導管與混凝土之間的空氣也會造成導管堵塞。另外在提升導管的過程中可能會發生導管破裂，導致混凝土夾層；如果深度過淺，也可能會因為氣塞造成混凝土的夾層甚至斷樁。因此在導管埋深的過程中要合理控制其深度，一般在2 m～5 m之間。

2.8　灌注混凝土

灌注混凝土前，應確保工作人員、初灌料斗、混凝土隔水栓全部到位。由專業的工作人員進行坍落指數檢測和評估，確保其符合施工標準。

混凝土的灌注應該控制在二次清孔作業完成后30 min內，若超出時間，應再次復測孔底沉渣厚度，各項指標合格后方可灌注混凝土。

檢查孔內導管長度及埋深度。通過應用壓力平衡閥，根據導管內外混凝土量計算出首次灌注需要的混凝土量，并選擇合適容量的料斗。應確保首次灌注作業完成后，導管底部埋入混凝土1 m以上。

將混凝土放入料斗；剪斷鐵絲，并將隔水栓埋入混凝土結構底部。

具體操作流程見圖1。

圖1a)為安裝導管(導管底部與孔底底部留出300 mm～500 mm空隙)；圖1b)為安放隔水栓，與導管內壁面緊貼；圖1c)為灌注首批混凝土；圖1d)為剪新鐵絲,隔水性下落管底；圖1e)為繼續灌注混凝土, 提升導管；圖1f)為灌注完畢，撥出護筒。

為確保混凝土灌注作業的連續性，還需要在初灌過程中，同時對后續所需混凝土進行澆搗。澆搗動作不應對導管埋深產生影響，將埋深控制在2 m～6 m中間，如果超出范圍，要適當提升導管。在混凝土逐漸到達鋼筋籠底部時，要適當放緩灌注速度，避免因混凝土快速上升所產生的沖擊力影響整體灌注效果。具體操作如圖2所示。

3　樁基的檢測

為了確保檢測結果的有效性，在對樁基進行檢測的過程中，工作人員應注意以下4點問題：

1)現場所布聲測管需要符合設計要求。

2)聲測管由專人安裝保管，確保定位準確、安裝牢固。

3)所安裝聲測管的埋深，需要達到臨近樁底同等深度，頂端要高于樁面30 cm以上，如現場布置三根聲測管，需要按照三角形布置，如布置四根聲測管，需要按正方形布置。

4)在對樁基進行全面檢測且鉆芯取樣完成后，需督促相關部門及時進行封孔壓漿處理。

4　結語

路橋建設是我國交通建設的重要組成部分。在高速公路橋梁建設的施工中，樁基是橋梁工程的關鍵，鉆孔灌注樁技術作為主流樁基技術優勢明顯，并且占有非常重要的地位。雖然鉆孔灌注樁技術已經較為成熟，但受到地質條件等方面的影響，施工過程中還存在很多問題。我們要認真分析施工中所遇到的問題，并加以改進。嚴格控制施工質量、規范施工工序。共同努力，全面提高我國高速公路橋梁建設的穩定性與安全性。

參考文獻：

[1]高寶.針對橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術的研究[J].建筑工程技術與設計,2017(23):2499.

[2]劉國軍.鉆孔灌注樁橋梁工程的質量控制[J].山西建筑,2014，40(10):177-178.

[3]樊旺增.橋梁工程鉆孔灌注樁施工關鍵技術研究[J].交通世界(中旬刊),2017(9):113-114.