公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

趙志勇

（張家口市崇禮區(qū)交通運輸局施工管理所，河北 張家口 076350）

1 引言

路基為路面的主要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，路徑的整體質(zhì)量決定了路面的使用性能與使用壽命。公路橋梁鉆孔灌注樁結(jié)合持力層的變化來配置鋼筋組合，其中所用鋼筋數(shù)量較少，施工簡便，實用性較高。同時，其技術(shù)本身的成本并不是非常高，適用性較強，操作起來也較為便捷。本文依托實際工程，針對鉆孔灌注樁在公路橋梁中的應(yīng)用，研究公路橋梁鉆孔施工過程中可能遇見的問題，從而對鉆孔灌注樁的施工技術(shù)展開研究。

2 工程概況

某公路項目全長16.19km，路基寬24m，路面寬21m，設(shè)計速度為100km/h。其中，K13+500～K16+400路段，地處村口路段跨越鐵路，初步設(shè)計需要建設(shè)大橋和K15+190分離式立體交叉兩座橋，鉆孔灌注樁能夠有效地提升水下地質(zhì)的承載力，能夠給予橋梁穩(wěn)定的工作環(huán)境，減少沉降。同時，采用鉆孔灌注樁可以不用換填水下土質(zhì)，更加經(jīng)濟。

3 鉆孔灌注樁施工原理

鉆孔灌注樁技術(shù)可按下面分類法進(jìn)行劃分：

1）按承載性狀分類：（1）摩擦型樁：摩擦樁、端承摩擦樁；（2）端成型樁：端承樁、摩擦型端承樁。

2）按成樁方法分類：擠土樁、非擠土樁、部分?jǐn)D土樁。

3）按樁身的直徑大小分類：小直徑樁D≤250mm；中等直徑樁250mm≤D≤800mm；大直徑樁D≥800mm。

4）按成樁材料分類：木樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁、組合樁、鋼樁。

橋梁鉆孔樁施工是在地面向下直接鉆孔，經(jīng)放置鋼筋和澆灌混凝土后形成樁體。鉆孔灌注樁主要用于黏土、軟土等地基承載力較低的地區(qū)，使用鉆孔灌注樁能夠提高地基承載力，且在施工中能夠不受外界環(huán)境變化的影響，對于溫度、下雨等天氣地理環(huán)境的因素變化，對其穩(wěn)定性影響較小[1]。由于改善了軟土地基的承載能力，對于公路橋梁的安全性大大提升，同時減少了對于地基土的處理，更加具有經(jīng)濟性。

4 工程實踐

4.1 高速公路軟土地基施工技術(shù)

4.1.1 成孔質(zhì)量控制

1）樁身成孔垂直度。樁孔的垂直度是成孔施工階段的第一控制要點，如果沒有滿足設(shè)計要求，后續(xù)施工將無法施展。為避免后續(xù)施工受到影響，需要對鉆機的垂直度進(jìn)行設(shè)計，檢查鉆機的定位以及鉆機底部基礎(chǔ)是否穩(wěn)固，以保證樁身成孔的垂直度滿足要求。

2）樁位和鉆孔深度。采用GPS對護(hù)筒頂面進(jìn)行高程符合，確保中心線的誤差不超過5cm，主要通過測量鉆桿長度或者鋼測繩的方法。

3）泥漿質(zhì)量。在實際施工中，泥漿應(yīng)根據(jù)當(dāng)時水文地質(zhì)，天氣條件，施工環(huán)境等因素確定合適的配合比，并控制好其密度以及黏度。

4）鉆進(jìn)速度。鉆進(jìn)速度過快，將會導(dǎo)致鉆孔坍塌、縮徑和卡鉆等現(xiàn)象，鉆頭下降的速度應(yīng)控制在0.75～0.8m/s。同時也可根據(jù)現(xiàn)場實際情況做出調(diào)整，但應(yīng)盡量縮短成孔所花的時間，以免造成因為時間過長，出現(xiàn)局部坍塌的現(xiàn)象[2]。

4.1.2鉆孔灌注樁施工技術(shù)

由于該高速公路橫跨江河湖泊，途經(jīng)區(qū)域河流較多，需要進(jìn)行地基處理的面積較大，故采用鉆孔灌注樁。由于所需鉆孔灌注樁的數(shù)量較大，故需要多臺樁機同時施工作業(yè)。

橋梁鉆孔樁的施工方案主要有以下幾種：

1）泥漿護(hù)壁施工法的工藝流程是： 平整場地→泥漿制備→埋設(shè)護(hù)筒鋪設(shè)工作平臺→安裝鉆機并定位→鉆進(jìn)成孔→清孔并檢查成孔質(zhì)量→下設(shè)鋼筋籠→灌注水下混凝土→拔出護(hù)筒→檢查質(zhì)量。

2）反循環(huán)鉆進(jìn)成孔技術(shù)：反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)是指將準(zhǔn)備好的沖洗液從鉆桿與孔壁間隙流入，然后，再由鉆桿內(nèi)流出到達(dá)孔底。其特點是對于孔底的廢渣排渣能力強，鉆孔效率高，這種技術(shù)主要適用范圍是用于雜土、軟土、黏土、粉砂等底層。

3）正循環(huán)鉆進(jìn)成孔技術(shù)：正循環(huán)技術(shù)主要是利用泥漿泵往鉆桿里面輸入泥漿，而鉆渣隨著泥漿沿著孔壁上升后最終排出。此方法帶渣能力相對較弱，主要用于粉土、黏土等[3]。

4）沖擊鉆孔成樁技術(shù)：沖擊鉆孔成樁技術(shù)主要是利用重錘的自由下落實現(xiàn)對地面的沖擊，由此削切巖層、排出碎渣成孔。這種技術(shù)的使用范圍十分廣泛，鉆孔直徑、深度最大分別可達(dá)到2.5m和100m。

4.2 施工常見問題及解決方式

4.2.1 鉆孔偏斜

鉆孔灌注樁施工過程中的偏斜彎曲問題，主要是地面不平、底層軟硬不均勻、鉆頭磨損嚴(yán)重等情況造成。施工中，如果出現(xiàn)鉆孔傾斜，將會影響鉆機的穩(wěn)定型，同時對于鉆機內(nèi)部零件的損傷較大。當(dāng)鉆機內(nèi)部零件出現(xiàn)問題或是有損傷時，實驗安全性將大大降低，同時還將造成鉆孔深度深淺不一的情況。

4.2.2 鉆孔坍塌

坍塌是鉆孔過程中常見的事故之一。究其原因主要有：泥漿的配比不合理，對于鉆孔的護(hù)壁效果不明顯；對孔內(nèi)加水過程中的流速較大，對已修好的孔壁起了沖刷的效果，造成坍塌；操作過程中出現(xiàn)了嚴(yán)重失誤，沒有對護(hù)筒進(jìn)行科學(xué)合理的預(yù)埋，造成護(hù)筒埋放的位置深淺不一。

針對以上問題，目前施工中主要的解決方式及預(yù)防措施有：

1）根據(jù)地層層級的變化，改變泥漿的指標(biāo)，控制好不同地層對于護(hù)壁泥漿的需求；

2）若塌孔位置較淺，夯實周邊土層，同時增大護(hù)筒埋深；

3）地下水位過高時，應(yīng)適當(dāng)升高護(hù)筒；

4）嚴(yán)重坍塌時應(yīng)該探明塌孔的位置，采用砂石黏土等進(jìn)行回填，或摻入≥5%的水泥泥漿黏土填至坍塌孔段以上1～2m處，并重新鉆孔。

4.2.3 孔徑收縮

在施工中，軟弱層由于土壓力擠壓作用、地層中塑性土層雨水后膨脹等會造成孔徑的收縮，同時鉆孔機器的鉆錘使用過多，造成磨損等原因，也會形成鉆孔孔徑比設(shè)計樁徑小的現(xiàn)象。

要對縮徑進(jìn)行預(yù)防和控制，必須在施工中使用帶有保徑設(shè)備的鉆頭，且鉆頭的直徑應(yīng)滿足設(shè)計需求，對于使用的機器應(yīng)及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，以保證在使用過程中數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。在鉆孔前應(yīng)對不同土層土質(zhì)進(jìn)行檢測，以保證設(shè)計不存在偏差。對于容易縮徑的地方，施工過程中可適當(dāng)提升泥漿的黏稠度，并應(yīng)用上下反復(fù)掃空的形式來擴大孔徑。

4.2.4 鉆孔掉鉆及卡鉆

在公路橋梁應(yīng)用鉆孔灌注樁這項施工技術(shù)過程中，掉鉆、卡鉆的問題時常發(fā)生。一般情況下，掉鉆是因為施工人員在使用過程前未曾檢查，使用過程中的不仔細(xì)而引發(fā)導(dǎo)致的，也有的是因機器物件本身就不完善，安裝過程中物件的緊密性得不到滿足而造成的掉鉆或卡鉆現(xiàn)象[4]。

有效地應(yīng)對鉆孔灌注樁施工中鉆孔卡鉆掉鉆的情況，可以從以下幾個方面入手：

1）首先在鉆孔機器工作前就對即將工作的鉆頭、鉆桿等機器進(jìn)行全面的檢查，確保其在使用過程中的正常使用，以免造成實驗誤差以及影響實驗的安全性。檢查過程中，若某一環(huán)節(jié)存在問題，需要及時進(jìn)行更換維修處理。

2）對于參加施工的工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，加強施工人員對鉆孔機器的了解，明白鉆頭不能強行扭動。

3）當(dāng)出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，但鉆頭還可上下移動時，通過上下提動鉆頭，使用鋼絲繩左右拔移，旋轉(zhuǎn)鉆頭以解決。

4）卡鉆時，若鉆頭被完全卡住，可采用沖、吸的方式使鉆頭周圍的渣土被吸出孔外，增加鉆頭周圍的直徑，然后再提出鉆頭。

5 結(jié)語

本文依托實際工程，重點對施工中鉆孔灌注樁的施工技術(shù)以及施工中存在的問題和相關(guān)解決方式進(jìn)行研究分析。由公路橋梁鉆孔樁可以根據(jù)不同地區(qū)，不同土質(zhì)及氣候因素，及時地進(jìn)行配比調(diào)整，提升土質(zhì)承載力的效果明顯，對于橋梁的修建，能夠減少水下作業(yè)，具有安全經(jīng)濟的優(yōu)勢，在施工中對設(shè)備的要求不高，故在公路橋梁基礎(chǔ)工程中得到了廣泛應(yīng)用。