鉆孔灌注樁技術(shù)在橋梁施工工程中的應(yīng)用研究

柯利英

【摘 要】根據(jù)橋梁鉆孔的施工需求，有預(yù)制樁和灌注樁兩種主流技術(shù)，文章首先介紹了目前的樁基施工技術(shù)分類和發(fā)展趨勢，然后明確了樁基礎(chǔ)設(shè)計的要點，鉆孔灌注樁成孔機械的選擇和鉆孔施工工藝，希望灌注樁技術(shù)方式方法的進一步細化和明確能為施工現(xiàn)場實踐提供參考。

【關(guān)鍵詞】灌注樁;橋梁;設(shè)計

【中圖分類號】U445 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）05-0121-02

隨著社會與經(jīng)濟的發(fā)展，橋梁施工技術(shù)和工藝流程越來越專業(yè)。根據(jù)橋梁鉆孔的施工需求，有預(yù)制樁和灌注樁兩種主流技術(shù)，本文主要研究灌注樁技術(shù)。

1 樁基施工技術(shù)分類和發(fā)展趨勢

樁基施工技術(shù)的種類繁多，而項目的工程質(zhì)量是由施工技術(shù)的選擇決定的。因此，選擇施工技術(shù)時，必須綜合考慮選擇適合項目的施工技術(shù)。根據(jù)施工方法的差別，分為預(yù)制樁和灌注樁兩大類。

灌注樁發(fā)展趨勢有以下幾個方面：①朝著大方向、長尺寸趨勢發(fā)展。基于建造大型橋梁的需要，成孔機械得到了大力發(fā)展。用于灌注樁的機械孔已從最初的短尺寸和大方向發(fā)展到長尺寸和大方向。②成孔質(zhì)量發(fā)展。成樁的質(zhì)量直接取決于成孔的形式，目前面對復(fù)雜的地質(zhì)土層，通常選擇一種較簡單的孔隙形成方法，但需要在確保孔隙形成質(zhì)量的情況下進行。③低污染化。由于具有良好的成孔質(zhì)量，泥漿護壁成孔灌注樁已廣泛應(yīng)用于公路橋梁領(lǐng)域。雖然成孔質(zhì)量良好，但是目前研究新的泥壁成孔方法是當務(wù)之急，因為現(xiàn)在施工時排出的泥漿會對環(huán)境造成巨大的污染。④隨著施工方法和材料強度的發(fā)展，目前普通灌注樁已經(jīng)向擴孔樁方向發(fā)展。

2 樁基礎(chǔ)設(shè)計要點

樁基礎(chǔ)設(shè)計要在保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全的基礎(chǔ)上考慮最大限度地發(fā)揮樁體力學(xué)的性能。

2.1 樁型的選擇

在選擇樁型時，應(yīng)考慮工程地質(zhì)條件、工期、施工現(xiàn)場周圍的環(huán)境條件。因為各類型的樁型都有其自身的特點和適用條件，所以要經(jīng)過綜合研究后選擇合適的樁型。

2.2 持力層的選擇

首先考慮的是上部荷載和沉降變形是否滿足要求。如果符合條件，則考慮是否滿足經(jīng)濟性、施工可行性等因素。

2.3 樁平面布置

（1）樁數(shù)計算公式為n=μN/[P]。其中，μ為偏心荷載下多樁應(yīng)力不均勻系數(shù)，可為1.1～1.2。通常，樁基礎(chǔ)的水平力由基礎(chǔ)的材料強度控制。N為作用在軸承座底部的垂直載荷。[P]為單樁許用力。

（2）樁和樁間距的布置。假如選擇了較小的樁間距，由于樁群效應(yīng)、樁基礎(chǔ)之間的擠壓效應(yīng)的作用，會影響樁基礎(chǔ)的承載力，因此有必要合理選擇樁間距，確定樁間距的因素是土壤類型和樁布置。

樁基礎(chǔ)可分為單排樁和多排樁，單排樁適用于單樁承載力大、橋高低、跨度小的公路橋梁;多排樁基礎(chǔ)的布局是行列式和梅花形（如圖1所示），適用于高基臺公路橋梁、拱橋基臺。

2.4 樁長的選擇

應(yīng)從土層特性、地質(zhì)條件、樁土相互作用來確定樁長。

（1）擬定樁徑。一般按照樁的常用尺寸、施工經(jīng)驗、施工特性來選擇樁的直徑。

（2）樁長的確定。通常，根據(jù)所調(diào)查的地質(zhì)條件和施工的可行性，選擇合適的樁端承重層來初步確定樁長。

3 如何選擇鉆孔灌注樁成孔機械

3.1 施工機械的施工特點和種類

回旋鉆機、沖擊鉆機、旋挖鉆機是目前鉆孔灌注樁施工最為常用的3種施工機械，這3臺鉆機的結(jié)構(gòu)特點見表1。

3.2 鋼護筒埋設(shè)

（1）鋼護筒的作用。在鉆孔施工之前，必須將保護筒埋入地下，使得孔洞的垂直度和控制孔洞的直徑可以在一定程度上被確保，并避免破壞孔中的靜水壓力平衡。

（2）鋼護筒的埋設(shè)要求。①埋入鋼制保護筒時，樁孔的中心線和保護筒的中心線必須確保在一條直線，鉆孔樁孔中心位置的允許傾斜度不超過1%，同時偏差不能超過50 mm，并且必須將填充在保護筒底部和周圍的黏土分層壓實。②如果孔中有承壓水，則護筒的高度必須比穩(wěn)定承壓水位高2 m以上;同時鋼制保護筒的埋入高度應(yīng)比地面高0.3 m。③根據(jù)樁位的水文地質(zhì)條件或設(shè)計要求來確定保護筒的埋入深度。

4 鉆孔施工工藝

4.1 鉆孔前準備

首先，測量并放置樁位，通過“十”字線法確定鋼制保護柱的位置。其次，檢查樁位以掩埋鋼制保護柱。最后，檢查鉆機基礎(chǔ)的底部是否牢固后才能開始做工。

4.2 鉆孔的施工

（1）在打孔過程中，保樁孔形成的垂直性通常使用電子控制和手動觀察來確定。

（2）鉆孔速度應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況確定，假如從硬土到軟土進行鉆孔，可以提高一定的鉆孔速度。當鉆進堅硬的地層時，應(yīng)適當降低速度;當遇到沙層時，應(yīng)適當增加泥漿的黏度和比重，并以緩慢的鉆孔速度工作。

（3）鉆井前，必須檢查泥漿的性能指標以便保證泥漿質(zhì)量符合要相關(guān)標準。

4.3 泥漿護壁的工藝

（1）泥漿護壁基本施工原理。將一定相對密度的泥漿放入孔中，因為靜水的壓力會在孔壁上形成一層泥漿，以有效保護孔壁并防止孔塌陷，這是泥壁防護的定義。

（2）泥漿性能要求。在鉆孔灌注樁的施工過程中，嚴格控制泥漿的比重。

4.4 鋼筋籠的制作

（1）施工現(xiàn)場的鋼筋籠采用加強箍成型的方法制作而成。應(yīng)布置在主鋼筋內(nèi)部，主要鋼筋位置應(yīng)標出，主鋼筋應(yīng)在兩側(cè)焊接，焊接長度大于10 d，鋼筋骨的生產(chǎn)應(yīng)符合公路橋梁涵洞基礎(chǔ)施工規(guī)范和基礎(chǔ)設(shè)計的要求。

（2）用于控制保護層厚度的墊片設(shè)置在鋼筋籠的外部，吊環(huán)應(yīng)放在頂部。為了確保所生產(chǎn)的鋼筋籠符合要求，在完成鋼筋籠制作后，要檢查鋼筋籠的直徑、間距和垂直度。

4.5 鋼筋籠的吊裝

（1）鋼筋籠應(yīng)避免在施工現(xiàn)場運輸和吊裝過程中變形，同時在安裝過程中對準孔并慢慢降低以避免與孔壁接觸，在達到設(shè)計的位置后立即將其穩(wěn)固，接著再使用小型起重設(shè)備將鋼籠安裝到位。

（2）將下降的鋼筋籠進行加固，以確保鋼筋籠放入孔中位置符合設(shè)計和規(guī)格要求。

（3）鋼筋籠的吊裝一般采用雙吊點方式吊裝，升降桿的類型和數(shù)量應(yīng)進行驗證。

4.6 關(guān)于清孔施工的工藝

（1）清孔形式。正向循環(huán)清孔、氣舉反循環(huán)清孔及泵吸反循環(huán)清是目前3種清除鉆孔的方法。孔底部的沉積物厚度應(yīng)滿足以下要求：①對于端承樁，孔底沉積物的厚度應(yīng)少于50 mm。②針對孔底沉積物、摩擦樁的厚度不能大于100 mm。③對于抗水平力和抗拔樁，沉積物的厚度不能超過200 mm。

（2）測量沉渣厚度。目前，聲納法、電容法、電阻率法錘擊法和錘球法用于檢測沉積物厚度。施工單位通常使用繩索測量法來確定樁基的沉積物厚度，但由于人為原因會導(dǎo)致檢測結(jié)果誤差很大。為了解決這種情況，可以選擇使用測量繩加測針的方法進行測量。

參 考 文 獻

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