公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術分析

張衛聰

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530001)

0 引言

公路橋梁工程施工環境復雜，技術與質量要求高，周期長，施工風險大。在施工中，要嚴格按照我國現行《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T F50-2011)中的技術實施流程進行作業，嚴格從樁位控制、制作、沉放與定位護筒、設置泥漿池、制備泥漿、沖擊成孔、檢孔及清孔、制作及吊放鋼筋籠、水下混凝土灌注等環節控制施工質量，減少施工質量通病。

1 工程概述

本案例工程為某“兩隧一橋”控制性工程，橋梁為連續預應力懸灌混凝土箱梁，三跨(55+100+55)m；其中，橋梁下部結構主墩采用樁徑為2.5 m的高樁承臺鉆孔樁基礎設計，水位深度達17 m，每墩6樁，共2墩。

本橋梁1#墩表面無覆蓋層，山體巖面傾斜43°；2#墩表面為薄覆蓋層，基底坡度為26°，承臺下水深12 m。因兩承臺距河岸較近，故庫區水位會影響浮式平臺作業，導致其一側擱淺，由此將降低浮動平臺施工質量。為了克服施工困難，本工程擬分別采用鋼管樁固定平臺與鋼吊箱進行樁基施工及承臺混凝土施工。

2 施工技術工藝及質量控制

公路橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術工藝流程如下：

2.1 控制樁位

對全橋導線控制網進行布設，對橋梁每個墩位的詳細坐標進行計算，據此測放各個樁位，然后制作高度為1.7 m的鋼護筒就位安裝導線架。

2.2 制作、沉放與定位護筒

護筒的主要功能是為了護臂，使孔內泥漿保持一定高度及正確引導鉆孔方向，故必須制作不漏漿且筒底堅固的護筒。本工程采用厚鋼板(8 mm)制作護筒，每節高度約6～8 m，內徑比樁徑大約20 cm，采用定位器使護筒成型。確保接縫密實，護筒圓潤，設置臺座接長。為了防止護筒變形，增強剛性，將一道加勁肋分別焊接于護筒上端、下端與中部外側位置；同時，為使護筒內側不變形，采用角鋼十字撐加固；另外，將一寬30 cm、厚1 cm的鋼帶加焊于護筒底角處，以作刃腳。

本公路橋梁工程鉆孔灌注樁施工的開端是埋設護筒。成樁、成孔質量將與護筒埋設豎直度、平面位置及底角、周邊密實性、透水性密切相關。故在護筒埋設作業時，要確保測量標定時的樁位中心與護筒中心線位置對準，使護筒豎直度偏差控制在1%之內，且要求護筒埋設穩定、不變形、準確、底部不漏水，而且要保證鉆孔內水頭穩定。為了孔壁不坍塌，要采用其它鋼護筒進行泥漿循環，產生靜水壓力。護筒埋設好之后，要采用預先加工好的小套筒(h=1.0 m)在水下灌輸混凝土，固定水底鋼護筒；同時，需要連接并固定鋼樁平臺與頂面，確保小套筒灌注水下混凝土時不偏移。由于1#墩所需混凝土量較大，在灌注時需在鋼圍堰內進行分臺階、分層及分塊澆筑。對鋼護筒平面位置進行確定，使其傾斜度與平面差分別≤1%及5 cm。本工程施工時采用大于樁徑30 cm的鋼制作外護筒。鋼護筒應埋設在黏土1.0～1.5 m范圍內，周圍采用黏性土夯填，護筒頂應高出原地面30 cm以上。護筒埋設示意圖如圖1所示：

圖1 護筒埋設示意圖

2.3 設置泥漿池與制備泥漿

為確保鉆孔時孔壁不坍塌，要采用泥漿護壁。在平臺上通過駁船造漿(泥漿比重=1∶4)；鉆進時，孔外水位要始終低于護筒內泥漿高度。存放泥漿時要分開，禁止在湖中排入泥漿。

2.4 沖擊成孔

安裝鉆機后，要確保其頂端與底座穩固；同時，需確保鉆孔中心與鉆機起吊滑輪源處于同一鉛垂線中。首先，在孔內加黏土、注水；然后，初始鉆進，小沖程制漿，對鉆機鉆進沖程合理控制。為使刃腳處泥漿護壁堅固，要高頻率、小沖程反復沖砸。當鉆進至刃腳下1 m后進行正常大進尺鉆進。在鉆進中，要時刻注意渣樣檢測，結合地質情況變化調整鉆進速度。連續鉆進一段時間后，要將鉆筒內沖渣掏出。開孔時，為使孔壁內擠入鉆渣，鉆進深度達4～5 m后即可掏渣。掏渣及連續鉆進作業中，要注意觀察，保持孔內水頭穩定，及時發現異常及時處理，然后對鉆孔過程進行記錄保存。當鉆孔沖擊至設計高度后，還需對鉆孔傾斜度、深度與孔徑大小等進行復核檢查。經監理工程師檢查確定后，方可進入下一道工序。

2.5 檢孔及清孔

鉆孔作業完成后，要采用由Ⅱ級鋼筋制作的外徑、長度均符合要求的檢孔器對鉆孔垂直度與孔徑大小等指標進行檢測。清孔作業時，要采用高壓風管(φ100)操作。

2.6 制作及吊放鋼筋籠

要在場內制作鋼筋籠，9 m一節。通過加筋成型法成型，在主筋內側設置加勁筋。在鋼筋籠制作時，要結合圖紙標出主筋及加筋圈位置；焊結鋼筋籠時，要對加勁筋進行扶正處理，使其任意主筋標記位與中部加勁筋標記對準，然后對主筋與加勁筋垂直度進行矯正處理。通過點焊，使全部加勁筋與一根主筋相連接。并對骨架進行轉動，采用同樣焊接方法，對其余主筋進行逐根焊接。最后，將骨架抬置于支架中，將盤筋套入。骨架轉動時，鋼筋籠不能變形，要兩點起吊安放鋼筋籠。當其垂直置放后，要對其垂直度進行檢查；當骨架置入鉆孔后，要扶正骨架并緩慢下放，然后將內撐拆除。拆除作業過程中，要防止孔內掉入內撐；當骨架下放至設計標高位置后，要使其與孔中心對應，結束鋼筋籠安放工作。為了防止鋼筋籠上浮，還需采用4根鋼護筒與加長鋼筋焊接鋼筋籠頂面。

2.7 水下混凝土灌注

灌注混凝土前，需先測定孔底沉淀厚度，然后采用d=30 cm的導管及混凝土輸送泵灌注混凝土。灌注作業時，要隔水采用拔球法及提升導管法進行作業。使用前，首先需對導管進行沖水試驗及拼接試驗，檢查導管構造及質量，導管沖水試驗壓力應≥管壁所承受混凝土壓力的1.5倍。待試驗完成后，對導管尺寸進行標識及編號，并將其置入孔內，導管下口距離鉆孔底25～40 cm即可，使灌注混凝土的料斗與導管上口連接，提高混凝土壓力；同時，提升儲料斗高度。

本工程施工時，分別設置兩個容積為3 m3和7 m3的儲料斗，其直徑、高均為1.9 m、0.7 m，在其周邊焊接兩個吊裝環，采用鉆機起吊使導管與儲料斗連接。當混凝土初灌滿足要求后，即可對混凝土進行持續灌注。灌注末期，為保證水下混凝土灌注質量，要使導管頂側高于樁頂4～6 m。當水下混凝土面灌注至設計樁頂標高1.5 m處時，要及時將漏斗及導管等設備拆除。結束混凝土灌注后，要對樁頂浮漿進行及時清理。在混凝土初凝后、終凝前，鑿除至設計樁頂標高80 cm以上，然后灌清水養護。本工程水下混凝土灌注量計算方法是：

(1)

式中：D——樁孔直徑(m)；

H1——孔樁底端至導管底端間距，本工程取0.4 m；

H2——導管初埋深(m)，本工程取H2>1 m；

d——導管內徑(m)；

h1——導管內混凝土柱平衡導管外壓力所需高度(m)。

即h1=HWγW/γC

h1=1.5×1/2.4=0.625

則本工程水下混凝土灌注量：

v≥3.14×0.2582×6.25/4+3.14×(1.8×1.1)2×1.7/4=5.556 m3

如表1所示為本工程水下混凝土灌注樁允許偏差：

表1 混凝土灌注樁允許偏差表

3 結語

鉆孔灌注樁在國內大型路橋工程施工中應用非常廣泛，其具有施工質量好、機械化效率高、施工簡單及工藝成熟等優點。但由于采用此方法施工難以控制隱蔽工程施工量，且對環保施工要求嚴格，故在施工中，要對公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術工藝進行嚴格控制，以防斷樁、夾泥、裂縫及混凝土松散離析等施工質量通病的出現。施工時，要注重對隱蔽性關鍵工程部位進行質量控制，減少質量缺陷與施工隱患，降低施工成本，提高工程施工效益。