鉆孔灌注樁施工技術在橋梁樁基礎工程中的應用

陳東偉

中交第三航務工程局有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000

1 工程概況

以我國某市政橋梁為例，該橋梁的設計總長度為245m，其中包含引道路線，橋梁的設計寬度為15m，該市政橋梁工程的上部結(jié)構以預應力空心板為主，施工標準為5跨23m。下部結(jié)構則以柱式墩為支撐體，通過采用鉆孔灌注樁技術進行柱體灌注，設計人群荷載量為3.5kN/m2，與該橋梁的允許交通流量相適應。

2 施工工藝

經(jīng)充分勘察和研究，選擇沖擊鉆成孔施工方式作為該橋梁樁基工程施工技術，采用導管法完成混凝土澆筑作業(yè)，具體施工工藝流程如圖1所示。

圖1 鉆孔灌注樁施工工藝流程圖

3 鉆孔灌注樁施工技術

3.1 平整場地、樁位放樣

清理平整施工場地，充分碾壓鉆孔平臺，避免在鉆進過程中出現(xiàn)下陷或傾覆問題。樁位測量放樣作業(yè)應嚴格按照樁基平面位置及高程要求，頂面高程與樁基施工過程中最高水位的距離必須大于1.0m[1]。

3.2 鋼護筒埋設

遵循鋼護筒埋設規(guī)范，控制護筒埋設深度和埋設作業(yè)的精準，保證護筒高出地面0.3m，平面位置偏差小于5cm，傾斜度偏差小于1%。完成埋設作業(yè)后要選擇黏質(zhì)土作為填充材料，按照分層填筑的原則將其填充在護筒側(cè)壁和地表之間，以避免雜物、地表水進入井孔內(nèi)。此外，在埋設鋼護筒時，應設計固定樁位，高效率、高質(zhì)量完成埋設作業(yè)，控制鉆孔內(nèi)水位（泥漿），使其超出地下水（施工過程中的最高水位），從而形成靜水壓力（水頭），提升孔壁的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)孔壁坍塌事故。

3.3 鉆孔

（1）鉆機就位對中校正。檢查鉆機性能狀態(tài)，并同時完成鉆機就位對中校正，保證鉆機性能良好，狀態(tài)穩(wěn)定。在實施鉆進過程中，要先在鉆孔平臺上鋪墊枕木，通過汽車吊將鉆機吊裝到位，架設調(diào)整鉆架，并將鉆頭吊入鋼護筒，調(diào)整鉆頭位置，對準樁基中心線，控制軸線偏差，偏差不得超出20mm。

（2）鉆進及成孔。根據(jù)設計要求和項目需求，采用整套沖擊鉆機設備，鉆機就位方式選擇滑動拖拉法，對中校正鉆機，控制鉆孔位置偏差，保證其不大于2cm。在沖擊鉆機過程中，應保持鉆機平穩(wěn)進行鉆進作業(yè)，其底座和頂端處于水平狀態(tài)，同時還要嚴格按照鉆進標準完成相鄰兩個鉆孔鉆進作業(yè)，檢查相鄰鉆孔混凝土抗壓強度大于2.5MPa后才能夠?qū)嵤┿@進作業(yè)，從而避免沖擊振動導致鄰孔孔壁出現(xiàn)坍塌事故，影響整體作業(yè)質(zhì)量。若在鉆進過程中出現(xiàn)位移和沉陷問題，應及時進行檢修維護。鉆進作業(yè)前應檢查鉆孔狀態(tài)，若孔內(nèi)有水，可選擇直接投入黏土，再采用沖擊錐，以小沖程狀態(tài)進行反復沖擊造漿；若孔內(nèi)無水，則直接灌注泥漿。鉆孔及鉆進作業(yè)過程中，操作手應檢查孔內(nèi)水位，保證孔內(nèi)水位超出地下水位1.55～2.0m，低于鋼護筒頂面，與鋼護筒頂面距離控制在0.3m以下。根據(jù)不同巖層性質(zhì)，調(diào)整鉆頭沖程，完成沖擊鉆進作業(yè)。例如根據(jù)淤泥層和黏土層的巖層性質(zhì)，鉆頭采用中沖程（1.0～2.0m）沖擊模式。在整個鉆進作業(yè)，操作手應多次檢查泥漿指標，遇到土層變化和泥漿損耗、漏失問題時要及時補充，調(diào)整相關參數(shù)。操作手應根據(jù)進尺速度調(diào)整主鋼絲繩的收放狀態(tài)，保證鋼絲繩在每次沖擊鉆進時都能夠保持拉緊狀態(tài)，避免出現(xiàn)多放和少放的情況。無論在何種巖層性質(zhì)中，鉆頭最大沖程都要控制在6.0m以下。此外，可采用噴紅色油漆或綁扎布條等方式在鋼絲繩上做長度標志，從而提升鉆進作業(yè)的科學性和可靠性。

3.4 第一次清孔

實施清孔的根本目的是清理孔內(nèi)鉆渣和沉淀層，防止因為鉆渣和沉淀層厚度過大而影響樁基的承載力和穩(wěn)定性，在綜合考慮地質(zhì)巖層情況、項目設計需要、鉆孔方法和機具等因素的基礎上，選擇換漿法完成第一次清孔作業(yè)，具體清孔流程為配置泥漿→置換鉆孔內(nèi)高濃度泥漿→檢查鉆內(nèi)泥漿指標是否符合灌注水下混凝土施工規(guī)范。實施第一次清孔作業(yè)的時間為鉆孔成孔質(zhì)量檢查達標后，在開展清孔作業(yè)時，要將鋼護筒上分布的泥皮清除干凈，還應保證孔內(nèi)水頭高度，避免出現(xiàn)塌孔事故。

3.5 鋼筋施工

（1）鋼筋絲頭加工。鋼筋絲頭加工處理時，應采用鋼筋切割機完成鋼筋端部平頭的加工處理，并根據(jù)鋼筋規(guī)格來選擇漲刀環(huán)，保證鋼筋剝肋及滾軋螺紋的長度加工尺寸符合絲頭加工尺寸標準，其中標準型接頭的絲頭有效螺紋長度不得小于連接套筒長度的1/2。采用水性潤滑液作為絲頭加工的潤滑液，在完成鋼筋絲頭加工處理后，應開展質(zhì)量檢驗，驗收合格的鋼絲絲頭應及時帶上保護帽或者擰上連接套筒，以防止在裝卸鋼筋過程中絲頭出現(xiàn)磨損和破壞，影響鋼筋品質(zhì)[2]。

（2）螺旋鋼筋綁扎。以設計圖紙為箍筋安裝指導標準，并用石筆在部分鋼筋主筋上標識安裝位置，檢查標志是否正確，核對無誤后，即可開展箍筋安裝作業(yè)。先選擇標準卡具完成螺旋鋼筋的安裝及檢查作業(yè)，保證螺旋箍筋間距合理，再選擇綁扎或梅花形點焊方式，將螺旋鋼筋與主筋緊密焊接。

（3）檢測管安裝。聲測管和鋼筋籠同時吊放，并根據(jù)樁基數(shù)量來確定檢測管的總量，該橋梁工程共需要3根φ54mm×1.8mm檢測鋼管，每一節(jié)檢測鋼管的長度為8m，最底節(jié)長度不大于12m。檢測管應均勻綁扎在橋梁樁基加強鋼筋內(nèi)側(cè)位置，并保證成樁后的檢測管上端高出樁基灌注頂面，距離不小于10cm，下端符合樁底設計標高，全部檢測管都固定牢靠，間距合理且處于相互平行的狀態(tài)。在完成檢測管安裝作業(yè)后，施工人員還應檢查檢測管的封閉狀態(tài)，判斷管內(nèi)是否存在異物，防止出現(xiàn)漏水和堵管問題。

（4）鋼筋籠的運輸安裝。結(jié)合該橋梁施工項目的實際需求，選擇用平板車將鋼筋籠轉(zhuǎn)運到施工現(xiàn)場，避免鋼筋籠在轉(zhuǎn)運過程中出現(xiàn)磨損和變形，再由汽車吊將鋼筋籠吊裝就位，吊裝方式選擇三點式吊裝。

3.6 安放導管

采用壁厚為5mm、直徑為25cm、長度約為2.5～4m的無縫鋼管作為導管，完成水下混凝土的灌注作業(yè)，為了保證灌注效率，還需配置長度分別為0.5m、1m、1.5m的調(diào)整節(jié)。在安裝導管過程中，應遵循自下而上的原則對導管進行編號，標識單節(jié)導管的尺寸大小，并選擇橡膠圈密封各個導管連接端頭，避免在鉆進過程中泥漿進入導管，完成導管安裝作業(yè)后，應計算出精確的導管懸空高度[3]。

3.7 第二次清孔

第二次清孔作業(yè)的時間為導管安裝后，水下混凝土灌注施工前，清孔方式采用高壓清孔方式，具體清孔流程為選擇水下混凝土灌注的剛性導管并配φ50mm無縫鋼管作為高壓管，再借助20m3/min空壓機將壓縮空氣輸送到孔內(nèi)，清除鉆孔底部的鉆渣及沉淀層。實施第二次清孔作業(yè)時，應重點關注清孔時間和泥漿各項指標是否符合清孔標準，清孔作業(yè)時間恰當，泥漿的相對密度為1.03～1.10，黏度為17～20Pa·s，含砂率小于2%，膠體率大于98%。

3.8 混凝土灌注

根據(jù)實驗室反復試驗確定的配比添加水泥、砂石及相關添加劑，確保拌制好的混凝土各項性能符合設計要求。該橋梁樁基工程施工所使用的混凝土均由攪拌站集中拌制，采用罐車轉(zhuǎn)運的方式，將拌制好的混凝土轉(zhuǎn)運到鉆孔灌注樁施工現(xiàn)場，控制運輸距離及氣溫等因素對運輸作業(yè)的影響，夏季做好降溫處理，冬季做好保溫工作，避免混凝土坍落度出現(xiàn)大幅度變化。此外，還應對轉(zhuǎn)運到施工現(xiàn)場的混凝土開展坍落度試驗，避免坍落度不符合標準的混凝土用于灌注作業(yè)。首批灌注混凝土數(shù)量應符合導管埋深不小于1m的標準，保證導管埋深達到2～6m。為了避免鋼筋籠出現(xiàn)上浮問題，在灌注進行到鋼筋籠底部時，應調(diào)整灌注作業(yè)的速度，直到灌注的混凝土深度超出骨架底口4m，再緩慢平穩(wěn)提升導管，確保導管超出骨架底口2m時，再次調(diào)整澆筑速度。

4 結(jié)束語

綜上所述，在鉆孔灌注樁施工過程中，施工單位應立足橋梁工程項目的實際情況，對比各項施工工藝，選擇施工效果好、施工質(zhì)量高的施工技術，同時把握各項技術要點，從多角度入手，加強各環(huán)節(jié)施工質(zhì)量的管理工作，從而提升橋梁樁基礎工程的整體施工質(zhì)量。