橋梁基礎鉆孔灌注樁施工技術應用

（貴州宏信創達工程檢測咨詢有限公司，貴州 貴陽 550014）

一、工程概況

某長江公路二期項目按高速公路標準設計建設，全線長49.385km，包括13座橋梁、1處隧道、5處互通式立交、3處匝道收費站、1處路段管理中心和2處養護工區。其中，跨江主橋長1.855km，引橋長12.45km，主橋跨徑布置為100+300+800+300+100m，按雙塔四索面分離式鋼箱梁斜拉橋型式設計，索塔高度為255.4m，并在承臺下設置30根變直徑樁基設計的鉆孔灌注樁，將承臺底面到沖刷線以下10m以內的樁徑設置為3.5m，其余樁徑設置為3m。本橋梁基礎鉆孔灌注樁設計施工流程詳見圖1。

圖1.鉆孔灌注樁施工工序

二、施工技術要點

（一）護筒埋設

護筒是鉆機沿樁位垂直順利鉆孔的基礎，還具有保護孔口、提升孔道內泥漿水頭且避免塌孔等作用。根據樁徑尺寸，埋設護筒的內徑應控制在20～40cm以內，并保證護筒中心線和灌注樁中心線重合，偏離程度不能超過50mm，且豎直線傾斜程度不超過1%。振搗位置按照挖坑埋設法施工，并嚴格控制護筒四周黏土結構的密實度。根據本工程橋梁設計要求以及工程區水文地質條件，確定護筒的埋設深度為2～4m。

（二）制漿及泥漿性能要求

1.泥漿性能參數

泥漿和4℃同體積水的質量比即為泥漿的相對密度，隨著相對密度的增加，其對孔壁側的壓力隨之增加，孔壁穩定性及懸浮攜渣性能也越來越好。但相對密度的增加也會導致漿液失水量增大，附著于孔壁的泥皮增厚，給混凝土灌注和清孔施工帶來很大難度。

粘度是泥漿運動過程中，各分子或顆粒之間產生的摩擦力。泥漿粘度越大，孔壁泥皮越厚，越有利于預防翻砂、阻隔滲漏以及增強懸浮攜渣能力，但會增大泥漿凈化難度，影響鉆速及泥漿泵性能的正常發揮。

靜止的泥漿受外力開始流動所需的最小力即為靜切力。靜切力太大，會阻礙泥漿正常流動，且沉淀池內泥漿沉渣不容易沉淀，凈化速度及鉆速減緩；相反，靜切力過小，則不利于懸浮攜渣效果及鉆速的提升。

2.泥漿制備

本工程在選用黏土時，著重挑選水化快、造漿性能優良、粘度大且具有以下特征的膨潤土：自然風干后不易掰開，刀切切面光滑且顏色深，浸水后粘滑感強烈，加水拌和成泥膏后能輕易搓出1mm的長條。考慮到施工成本，可采用品質略差的黏土，并按30%比例摻加塑性指數至少為25、粒徑超出0.1mm、顆粒含量6%以內的黏土。

為縮短泥漿制備時間，可事先打碎黏土。此外，必須嚴格按照設計要求進行泥漿制備及用量的確定。

（三）鉆孔及清孔

在鉆孔施工前，先將鉆機安放在鉆孔側，并防止鉆機出現偏移。開始鉆孔后，嚴格按設計要求控制鉆速，并開啟泥漿泵循環鉆進，在護筒底部鉆進的過程中，先放慢速度，待鉆頭全部進入地層再恢復正常鉆速。鉆進結束后，全面檢查鉆孔質量，待鉆孔質量達設計要求后再進行后續工作。鉆孔施工過程中，泥漿的性能指標要求如表1所示。

表1.鉆進施工對泥漿性能的要求

全面檢查孔深與孔徑，待各項指標符合設計要求后，根據孔道內的實際情況選擇合適的清孔方式進行孔道清理，以防止塌孔。清孔過程中，盡量不采用加深鉆孔方法，清理完畢后，應提取孔底泥漿進行性能檢測，清孔后泥漿相對密度應達到1.05～1.1，粘度應為18～20Pa.s，含砂率應不超過2.5%，膠體率應至少達98%。

（四）制作鋼筋籠、安裝導管

本工程采取分段方式進行長骨架制作，由吊裝及運輸條件決定每段骨架長度，接頭處應交錯分布，并在骨架外側按2m的豎向間距增設墊塊，在骨架頂端安置吊環。主筋及箍筋間距誤差應不超過±10mm和±20mm，骨架頂面、底面高程誤差應在±20mm、±50mm范圍內，傾斜度在±0.5%以內，骨架保護層厚誤差應不超出±20mm。

通過對水密和接頭抗拉等部位的導管試驗檢測導管性能，確保水壓至少為孔道內水深壓力的1.3倍，且不低于導管壁內壓力最大值的1.3倍。

（五）灌注混凝土

根據設計及相關規范嚴格控制混凝土配合比，并按照設計配合比進行混凝土拌和。使用強度等級為42.5的硅酸鹽水泥，并將其初凝時間控制在2.5h以上；集料主要為卵石，集料最大粒徑應控制在導管內徑的1/6～1/8范圍內。本工程主要采用汽車泵送方式灌注混凝土。

為保證混凝土灌注的連續性，應在首批混凝土灌注結束后立即進行第二批的灌注，并加強混凝土灌注誤差控制。導管深度控制主要以孔道內所灌注混凝土高度為依據，導管提升過程中必須保證軸線豎直居中，如果被卡住，應緩慢轉動導管，使其與鋼筋籠離開一定距離并移至鉆孔中心后再均勻慢速提升。根據孔道內混凝土的上升程度及時拆管，并加強拆除速度控制，保證一次到位，拆除后的導管必須及時沖洗。

三、施工質量控制

（一）孔壁塌落控制

護壁泥漿配合比設計不合理、護筒埋深不足且埋設位置不當、未精確控制成孔速率、孔內水頭高度不足等是導致橋梁基礎鉆孔灌注樁孔壁塌落的重要原因。

為有效防止和解決孔壁塌落問題，應結合工程區水文地質條件嚴格控制鉆速，并合理選擇泥漿材料及配合比，如地下水變化幅度較大，必須升高護筒、增大水頭。在安裝鋼筋籠時，必須嚴格遵循鋼筋籠綁扎、吊裝等設計步驟，一旦出現孔壁塌落，首先必須明確塌落位置，再用砂與黏土混合料填充塌孔，對于尺寸較大的塌孔，應將其填充密實并檢測無誤后再進行鉆孔施工。

（二）混凝土灌注堵管控制

灌注導管安裝之前，應全面檢查導管性能質量以及是否存在孔洞和裂縫，并進行水密承壓及接頭抗拉試驗。嚴格按照設計配合比進行混凝土漿液的拌和與運輸，加強灌注時間控制，避免因混凝土漿液拌和不均勻、塌落度過小及混凝土漿液在導管內停留時間過長而導致卡鉆。

（三）樁身混凝土斷樁控制

在混凝土灌注過程中如遇樁身混凝土斷樁，必須加強導管埋深控制，并安排技術人員進行拔管施工指導，根據重錘實測孔內混凝土面的實際值控制拔管長度，導管埋深應控制在1m及以上。

四、結語

本橋梁工程基礎鉆孔灌注樁施工過程及運行結果表明，基礎鉆孔灌注樁施工技術具有承載力強、工期較短、受其他因素影響小等優勢，在橋梁工程中應用相當廣泛。需要注意的是，基礎鉆孔灌注樁施工技術隱蔽性較強，地下作業環境復雜，施工質量控制難度較大，為避免施工過程中發生安全事故，技術人員必須加強對泥漿配置質量、鉆進施工各個環節的質量控制以及返漿性能參數的檢驗，保證橋梁基礎樁基成孔施工順利進行。