鉆孔灌注樁在橋梁工程中的施工探討

肖圣革

（菏澤市公路事業(yè)發(fā)展中心工程一處， 山東 菏澤 274000）

0 引言

在橋梁工程施工中，應(yīng)用鉆孔灌注樁技術(shù)具有成本低、機(jī)械化程度高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，得到了廣泛應(yīng)用。但從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，鉆孔灌注樁屬于一種隱蔽性比較強(qiáng)的工程，很難實(shí)現(xiàn)全面控制，任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生問(wèn)題，都會(huì)對(duì)橋梁工程的總體質(zhì)量造成較大影響。基于此，開(kāi)展鉆孔灌注樁在橋梁工程中的施工探討就顯得尤為必要。

1 工程概述

某橋梁工程，總長(zhǎng)度為1.64km，設(shè)計(jì)為雙向6 車道，橋墩為雙肢等截面矩形空心墩，截面尺寸為10m×6m（長(zhǎng)×寬）。上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)箱梁。在施工之前進(jìn)行了全方面地質(zhì)勘查，勘查結(jié)果表明，施工現(xiàn)場(chǎng)的土層為濕陷性軟土層，承載能力比較差，無(wú)法滿足橋梁施工的要求，為解決這一問(wèn)題，采用鉆孔灌注樁施工技術(shù)，取得了良好效果。

2 鉆孔灌注樁技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

第一，和其他基礎(chǔ)施工技術(shù)相比，鉆孔灌注樁具有較高的承載力，施工完成之后基礎(chǔ)沉降量比較小，承載力均勻可靠，離散系數(shù)比較小。

第二，施工效率比較高，機(jī)械化程度高，可有效節(jié)約工期，降低施工成本。

第三，有利于實(shí)現(xiàn)綠色施工。鉆孔灌注樁施工中產(chǎn)生的泥漿可回收到泥漿池中，避免下滲污染地下水，施工過(guò)程產(chǎn)生的振動(dòng)、揚(yáng)塵等比較少。

3 鉆孔灌注樁在橋梁工程中的施工

3.1 場(chǎng)地準(zhǔn)備

在鉆孔灌注樁施工之前，需要施工場(chǎng)地進(jìn)行整平清理，本工程土層為濕陷性軟土層，為滿足施工要求，采用型鋼搭設(shè)工作平臺(tái)，工作平臺(tái)必須具有足夠的穩(wěn)定性和牢固性，能夠有效承受施工作業(yè)中形成的靜荷載、活荷載等，保證現(xiàn)場(chǎng)施工人員和設(shè)備能夠安全進(jìn)出。

3.2 埋設(shè)護(hù)筒

在應(yīng)用鉆孔灌注樁技術(shù)是埋設(shè)護(hù)筒的主要工序，護(hù)筒具有固定樁孔位置、保護(hù)孔口、避免地下水流入鉆孔內(nèi)部的作用，保證鉆孔灌注樁施工質(zhì)量。本工程樁徑比較大，為滿足施工要求，采用了鋼護(hù)筒，厚度在4～8mm 之間，并護(hù)筒頂部均勻布設(shè)2～4 個(gè)溢漿孔。保證護(hù)筒的直徑略大于樁徑，頂部要高出地面30～50cm 之間，護(hù)筒的中心線要和樁中線相互重合，二者之間的誤差要控制在20mm 以下，豎向傾斜度更不應(yīng)大于1%。護(hù)筒埋設(shè)可選擇挖埋法、振動(dòng)法、加壓法等，按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況合理選擇，埋設(shè)深度控制2m 以上，如遇特殊情況，需要合理加深。

3.3 制備泥漿

泥漿在鉆孔灌注樁施工中主要起著形成泥皮穩(wěn)定孔壁，懸浮鉆渣，潤(rùn)滑鉆具等作用。本工程選擇的泥漿由三部分共同組成，包括：水、膨潤(rùn)土、添加劑。水的pH 值要控制在7～8 之間，嚴(yán)禁含有雜質(zhì)。膨潤(rùn)土的塑性指數(shù)要控制在25 以上，且粒徑小于0.005mm 的顆粒含量不得超過(guò)總量的50%，且相對(duì)密度需要控制在1.1～1.5 之間。添加劑，選擇了旦寧液，以降低泥漿的粘度。

3.4 鉆機(jī)就位和鉆孔

當(dāng)護(hù)筒埋設(shè)和泥漿制備完成之后，就可以進(jìn)行鉆機(jī)就位操作，保證鉆頭中心能夠?qū)?zhǔn)樁位中心，鉆機(jī)就位完成之后，進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，達(dá)到要求后進(jìn)行鉆孔操作。在本工程鉆孔灌注樁施工中，采用了正循環(huán)鉆孔施工技術(shù)，具有操作相對(duì)簡(jiǎn)單，且工藝成熟的優(yōu)點(diǎn)，用泥漿泵把泥漿按照一定的壓力，通過(guò)空心鉆桿頂部，從鉆桿底部噴出，鉆頭在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，將土壤攪松，形成鉆渣，通過(guò)泥漿將粘渣懸浮起來(lái)，隨著泥漿的不斷上升，溢出流入孔外的泥漿槽中，經(jīng)過(guò)沉淀池沉淀后可循環(huán)再利用[1]。

3.5 第一次清孔

在鉆孔過(guò)程中，部分泥漿和鉆渣會(huì)沉入孔底，為保證后期混凝土灌注質(zhì)量，需要將這些沉積物全部清理干凈，以保證灌注的混凝土能夠和地層、巖層緊密結(jié)合，提升樁體的總體承載力。本工程第一次清孔，選擇掏渣清孔法，通過(guò)專業(yè)的掏渣設(shè)備，將孔底的沉積物全部清理干凈。

3.6 制作和安裝鋼筋籠

在鋼筋籠制作過(guò)程中，為保證鋼筋籠結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免發(fā)生形變，需要每隔2m 左右，設(shè)置一道直徑在14～18mm 之間的加強(qiáng)箍筋。本工程鉆孔深度大，鋼筋籠可分段制作，制作時(shí)要保證保護(hù)層厚度符合要求，并加焊接護(hù)壁筋。制作完成運(yùn)輸時(shí)，要做好保護(hù)措施，避免鋼筋骨架發(fā)生變形。在鋼筋籠吊裝時(shí)，采用了鉆機(jī)架塔和起吊機(jī)聯(lián)合起吊的方法，對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心之后，緩慢下方到設(shè)計(jì)標(biāo)高，嚴(yán)禁和孔壁發(fā)生摩擦碰撞。在鋼筋籠下方時(shí)，采用了垂球法進(jìn)行去全面校正，直到誤差小于2cm 之后通過(guò)焊接定位。為避免鋼筋籠發(fā)生上浮問(wèn)題，可在鋼管上焊接倒立的U 形鋼筋來(lái)支撐鋼筋籠。

3.7 二次清孔

當(dāng)鋼筋籠下方完成4～6h 之后，泥漿不會(huì)受到任何形式的擾動(dòng)，容易發(fā)生沉淀問(wèn)題，導(dǎo)致孔深不足，需要進(jìn)行二次清孔。本工程在二次清孔中，采用了真空循環(huán)系統(tǒng)，主要由泥漿泵提供動(dòng)力，促使泥漿壓入孔底孔口排出[2]。

3.8 灌注混凝土

本工程泥漿護(hù)壁成孔灌注混凝土在澆筑時(shí)主要在泥漿中進(jìn)行，因此，也被稱之為水下混凝土灌注。采用垂直導(dǎo)管法灌注水下混凝土，混凝土由拌合站集中拌和，由專業(yè)的運(yùn)輸車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)之后，送入料斗中進(jìn)行澆筑。料斗的容積按照樁徑合理選擇，本工程為保證混凝土灌注的連續(xù)性，料斗容積不應(yīng)小于2m3，為保證導(dǎo)管埋深小于1.0m，要先將料斗裝滿，在吊車小勾提起鐵板的同時(shí)用輸送泵連續(xù)輸入混凝土，促使料斗內(nèi)混凝土實(shí)現(xiàn)連續(xù)灌注。當(dāng)封底完成之后，再繼續(xù)灌注，在整個(gè)灌注過(guò)程中，導(dǎo)管的埋深需要控制在2～6m 之間。

開(kāi)始灌注后，需要緊湊連續(xù)進(jìn)行，盡量避免中途停止，在整個(gè)灌注過(guò)程中，要避免混凝土從料斗中溢出，時(shí)刻關(guān)注孔內(nèi)水位升降情況，測(cè)量空中混凝土面高度，按照測(cè)量結(jié)果及時(shí)提升和拆除導(dǎo)管，導(dǎo)管在拆除時(shí)，速度要快，避免雜物進(jìn)入孔中[3]。如果在灌注時(shí)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)部混凝土不滿，含有空氣時(shí)，要降低混凝土灌入的速度，嚴(yán)禁整斗灌入，以免在導(dǎo)管內(nèi)部形成高壓氣囊，影響施工質(zhì)量。

4 鉆孔事故的預(yù)防和處理

4.1 坍孔

坍孔是鉆孔灌注樁施工中比較常見(jiàn)的鉆孔事故，主要表現(xiàn)為孔內(nèi)水位突然發(fā)生降低，孔口冒出細(xì)小密集的氣泡，雖然出渣量明顯增加，但鉆孔進(jìn)尺幾乎保持不變，且鉆機(jī)的負(fù)荷顯著增加。引發(fā)塌孔鉆孔事故的主要原因包括以下幾點(diǎn)：1）泥漿比重不足，泥漿性能指標(biāo)不符合要求，在鉆孔中未在孔壁上形成堅(jiān)硬的泥皮；2）掏渣結(jié)束之后，沒(méi)有及時(shí)補(bǔ)充泥漿，或者鉆孔中呈現(xiàn)了承壓水等；3）護(hù)筒埋設(shè)深度不足，護(hù)筒下端口發(fā)生漏水問(wèn)題、坍塌等問(wèn)題，或者鉆機(jī)直接安裝在護(hù)筒上，受到鉆機(jī)振動(dòng)的影響，孔口發(fā)生了坍塌。

坍孔預(yù)防和處理措施：如果在鉆進(jìn)時(shí)遇到特殊地質(zhì)，如松散的粉砂土或者流砂，需要嚴(yán)格控制鉆進(jìn)的速度，選擇比重、鉆度、膠體率較大的泥漿。盡量降低錘沖擊，促使粘土膏和片石能夠順利擠入孔壁中，提升孔壁的穩(wěn)定性。一旦發(fā)生孔口坍塌，必須立即拆除護(hù)筒灑，并回填鉆孔，重新埋設(shè)護(hù)筒后，再進(jìn)行鉆進(jìn)操作。

4.2 鉆孔偏斜

在鉆孔灌注樁施工中，引發(fā)鉆孔偏斜的原因非常多，主要包括以下幾點(diǎn)：1）在鉆孔中遇到了比較大的孤石，無(wú)法繼續(xù)鉆進(jìn)；2）在有一定傾斜度的軟硬地層交界位置鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭受力不均勻，也會(huì)引起鉆孔偏斜問(wèn)題；3）鉆桿自身彎曲，接頭發(fā)生偏移[4]。

預(yù)防處理措施：在鉆機(jī)安裝時(shí)需要保證轉(zhuǎn)盤(pán)、底座等具有足夠的水平度。起重?fù)Q輪緣、固定鉆桿卡口、護(hù)筒中心等，三者需要布設(shè)在相同的豎直線上，并進(jìn)行檢查校正。鉆進(jìn)過(guò)程中，要隨時(shí)檢查鉆桿、接頭的垂直度和牢固性，發(fā)現(xiàn)鉆桿彎曲，立即停止鉆進(jìn)，采用千斤頂調(diào)直后再繼續(xù)施工。在軟硬地層鉆進(jìn)時(shí)，要嚴(yán)格控制進(jìn)尺量、低速鉆進(jìn)，避免發(fā)生偏移。

4.3 鉆孔漏漿

在進(jìn)行透水性比較強(qiáng)的地層中鉆進(jìn)時(shí)，稀泥漿會(huì)向孔外滲漏，護(hù)筒埋設(shè)深度不足，會(huì)填土密實(shí)度不足或者護(hù)筒接縫較大，密封條失效等，都是引起鉆孔漏漿的主要原因[5]。

預(yù)防和處理措施：可適當(dāng)加稠泥漿，或者在稀泥漿中摻入適量的粉土慢速轉(zhuǎn)動(dòng)。在護(hù)筒防護(hù)范圍中，接縫位置，泥漿可由潛水工用棉絮堵塞，提升密封效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，探討了鉆孔灌注樁在橋梁工程中的施工，探討結(jié)果表明，在橋梁工程施工中科學(xué)合理的應(yīng)用鉆孔灌注樁技術(shù)，可大幅度提升橋梁工程基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，而且適用范圍廣，幾乎任何地質(zhì)條件都適用。但鉆孔灌注樁施工工序較多，需要嚴(yán)格控制每道工序的質(zhì)量才能保證總體質(zhì)量，為橋梁工程施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，值得推廣應(yīng)用。