高速鐵路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工技術及質量控制要點分析

孫偉

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司）

1 工程概況

牡丹江至佳木斯鐵路站前工程MJZQSG-9 標段，起訖里程DK356+139.53～ZXK579+732.198，全長37.56km。沿線施工中新建雙線橋梁11 座，總長10.47km；新建單線橋梁2 座，總長2.241km。以跨佳富鐵路1 號特大橋樁基為背景，分析該橋梁鉆孔灌注樁（反循環鉆機成孔）的施工技術以及關鍵環節的質量控制要點。

2 施工準備

⑴現場清理。由裝載機全面清理施工范圍內的樹根、雜草等各類雜物，使現場維持潔凈的狀態；待平整度滿足要求后，安排鉆機就位，檢測設備的姿態，糾正偏差，并用適量的枕木調整。本工程地表為黏性黑土，為保證鉆機穩固，采用山皮石填筑4m×6m 施工平臺。

⑵以設計圖紙為準，利用GPS 儀器測放樁位，作為后續施工的參照基準，同時樁點引出十字護樁。

3 鉆孔灌注樁施工技術分析

3.1 護筒的埋設

本工程采用鋼護筒，原材料選用厚度為1.0cm 的鋼板，直徑大于樁徑30cm，考慮東北地區春季凍土融化和雨季基礎軟化，加長護筒長度，按2.5m 設置。利用挖埋下沉的方法將鋼護筒安裝至設計標高位置，護筒周圍夯填密實，護筒頂端超出地面部分30cm，樁體傾斜度偏差控制≤1%。護筒埋設無誤后，則用十字護樁拉出十字線，復測護筒中心（所用裝置為鉛錘），對其質量情況做出判斷，靈活調整。

3.2 泥漿的制備

泥漿的制備至關重要，本工程采用膨潤土加燒堿、聚丙烯酰制備，待泥漿制備完成，檢測泥漿性能指標合格后，采用泵送入孔；泥漿制備和鉆孔階段要加強漿液質量的檢測與控制，以便充分發揮出泥漿的護壁性能優勢[1]。表1 為泥漿性能檢驗指標及方法。

表1 泥漿性能檢驗指標及方法

此外，在兩個承臺間開挖泥漿池，泥漿池外周用沙袋堆碼成型，并設置安全防護欄桿；在樁位處開挖溝槽（尺寸按照深度1m、寬度1.3m 加以控制），泥漿在溝槽內循環使用。本工程在泥漿池底部鋪設塑料油布，防止泥漿中水分過快滲入地下。

3.3 鉆進成孔

3.3.1 鉆機就位

安裝鉆機時要求底部墊平，穩定牢固，不得產生位移和沉陷。調整鉆頭的姿態，鉆頭與護筒中心偏差不得＞50mm，再緩慢放入孔內，調節鉆桿，使其滿足垂直度要求。

本工程大部分樁長約30m，底層為花崗巖（σ0=300KPa），考慮地質情況，采用大功率的FXZ-350車載反循環鉆機，如圖1 所示。在成孔過程中，分階段依次開展各項工作。首先，利用鉆頭回轉，依靠設置在鉆頭底部的斗齒切削作用，有效破碎土樣，與此同時施加適當的壓力，將破碎的土體融入到泥漿內，通過鉆機頂部的泥漿泵，將破碎土體抽入泥漿池中，按照此方法循環施工，直至鉆進至設計深度位置為止。在鉆進過程中，應避免鉆進速度過快造成塌孔[2]。

圖1 反循環鉆機接長導管

鉆孔期間密切關注土層的特性，遇土層性質變化時，及時在泥漿泵出漿口處撈取渣樣，如圖2 所示，做好標記，檢測后確定巖土體的實際特性，完整記錄數據，并將其與地質剖面圖做對比分析，判斷兩者是否具有一致性。

圖2 渣樣存入渣樣盒

隨鉆孔施工進程的推進，待其距離設計標高約1m時，加強對鉆進速度和實際深度的檢測與控制，可適度減小鉆進速度，提高鉆進作業的精細化水平，避免超鉆。待鉆進至設計標高位置后，對鉆孔質量做詳細的檢查，包含孔位、孔徑、孔深等，先自檢再由監理方加強檢驗，確保無誤。

3.3.2 清孔

經檢查后，若鉆孔質量滿足設計要求，則利用抽漿換漿法清孔。鉆頭適當向上提起，距孔底10～15cm 時停止，以慢速的狀態轉動鉆頭，反循環以便向孔外排出鉆渣，期間及時向孔內補充漿液，目的在于調控孔內水位，使其始終高出地下水水面1.5～2.0m，用于維持鉆孔的穩定性，以防塌孔。清孔期間及時檢測出漿口的泥漿，若其比重≤1.1%，黏度17～20s，膠體率＜95%且含砂率＜2%，則可以結束清孔作業。按前述方法清孔后，檢測孔內沉渣厚度。實測結果滿足要求后，有序拆除鉆機鉆桿，準備下放鋼筋籠[3]。清孔原理圖如圖3 所示。

圖3 清孔原理圖

3.3.3 鉆孔施工各階段的注意事項

在鉆孔施工前先做好準備工作，例如鉆機精準就位、鉆桿姿態的調整等，為后續的正式鉆孔創設基礎條件。鉆孔施工期間，各員工在自身崗位處參與相應工作，未經許可不得擅自離崗，當班結束后，對孔口處采取遮蓋措施，起到防護的作用，避免外部雜物進入孔內而加大沉渣厚度或是損傷孔壁；鉆進期間，操作人員密切關注設備的運行狀態，控制鉆進速度，若有異常隨即暫停鉆進，分析原因并采取處理措施。鉆孔施工后，用抽漿換漿法清理沉渣，要求排出的泥漿滿足前述所提的各項指標要求，同時孔內沉渣厚度得到有效的控制[4]。

3.4 鋼筋籠的制作與吊裝

3.4.1 鋼筋籠的制作

本工程在鋼筋加工場內，采用滾籠焊機方式制作鋼筋籠，以保證鋼筋籠加工質量。主筋采用搭接焊的連接方法，同一垂直斷面杜絕同時存在2 個焊接頭。考慮到吊裝、運輸期間鋼筋籠的穩定性要求，采取加強措施，即在兩端和中間部位增設剪刀撐，通過此類裝置的應用提高其剛度。在鋼筋籠的外側按照每2m 設4 個標準配套混凝土圓形墊塊，該部分材料的強度與樁身一致。

3.4.2 鋼筋籠的吊裝

鋼筋籠制作成型后做質量檢查，滿足要求則用加長平板車運至現場用于吊裝。以吊車為主要作業裝置，人工輔助調整。將鋼筋籠吊起后，使其呈豎直的狀態，若有變形現象則加以調整，隨后將其緩慢下放至孔內。在下放過程中視實際進度及時拆除預先設置的內撐結構，最終將鋼筋籠穩定置于指定位置。此后取2 根鋼筋，對鋼筋籠做接長處理，使其可穩定在護筒上，檢測鋼筋籠并調整位置，使其恰好處于孔位的中心區域，實現鋼筋籠的精準就位。

3.4.3 吊裝注意事項

⑴起吊前加強現場管理，即鋼筋籠下方作業范圍內不可出現人員滯留的情況。

⑵在現場安排專員指揮，與吊裝工作人員密切溝通，協同將鋼筋籠吊裝到位。

⑶鋼筋籠的起吊應做到緩慢、平穩。鋼筋籠吊裝的時間較長，若出現因機械設備運行異常、操作方法不當等原因而導致鋼筋籠吊裝作業失控的情況時，易誘發質量問題甚至安全事故。對此，若出現突發故障，工作人員需理性應對，及時做出調控，將鋼筋籠轉移至安全區域并下落，關閉發動機，減小對現場的干擾，規避安全事故。

⑷安全防控是鋼筋籠吊裝施工中的重點內容，鋼絲繩為吊裝的關鍵裝置，在選用時需考慮到其直徑、強度等方面的實際情況，確保材料的可靠性，并穩定連接鋼絲繩以免脫落。

3.4.4 導管的安裝

本工程以內徑為300mm 的鋼管為原材料，制作導管。節段含兩類，標準節段長度3m，適配適量長度為0.5～1m 不等的輔助節，以便根據需求靈活調整導管的長度。導管安裝采用法蘭栓接的方法，用密封膠墊處理接頭部位，做水壓試驗，全過程中水壓力穩定在0.4～0.6MPa，分析導管的密封性。導管下放遵循緩慢的原則，不可與鋼筋籠發生碰觸。以H 型鋼為原材料制作混凝土澆筑架，用于支撐懸吊導管。

3.5 混凝土澆筑

⑴根據設計圖紙及施工部位靈活控制混凝土強度等級。跨佳富鐵路1 號特大橋0#牡方臺～2#墩為C40混凝土，34#～62#墩為C35 混凝土，其他墩號均為C30混凝土。在施工過程中，考慮溫度影響，3 月份施工用混凝土較設計提高一個標號。拌和、澆筑期間加強混凝土質量檢測，塌落度控制在180～220mm，出現離析、泌水現象嚴禁灌注。

⑵澆筑施工環節，控制首批封底混凝土數量。混凝土下落時有一定的沖擊能量，能把泥漿從導管中排出，并能把導管下口埋入混凝土≥1m 深。足夠的沖擊能量能夠把樁底沉渣盡可能地沖開，以控制樁底沉渣，減少工后沉降。而后放慢澆筑速度，防止速度過快而造成鋼筋籠上浮。導管最后拔出時要慢慢拔出，防止樁頭造成混漿。樁頂標高超灌，控制在1～1.5m，考慮地層、氣溫等影響，本工程部分樁頂超灌1.8～2.0m。

⑶混凝土澆筑遵循連續性原則，以保證樁體的完整性，施工現場有關人員及時與拌和站人員取得溝通，生產適量混凝土，使混凝土供應具有及時性。

4 結束語

鉆孔灌注樁應用效果較佳，但對施工技術有較高的要求，合理應用施工技術并加強對各環節的質量控制至關重要。