鉆孔灌注樁技術在公路橋梁工程施工中的應用

王偉 蔡玉潔

摘 要：當前，鉆孔灌注樁是公路橋梁工程常用的基礎施工技術，其技術成熟，適用范圍廣泛，但比較復雜，實踐中必須控制細節，如果控制不好，成樁很容易出現問題。因此，本文對鉆孔灌注樁技術進行深入分析，以泥漿護壁鉆孔灌注樁為例，結合實際工程項目，探索了該技術的應用方法，指出了施工中需要注意的一些細節，以供參考。

關鍵詞：公路橋梁;基礎施工;鉆孔灌注樁

中圖分類號：U445.551文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）09-0119-03

Abstract： At present， bored pile is a commonly used foundation construction technology for highway bridge engineering， its technology is mature and has a wide range of applications， but it is more complicated and has many details， which must be controlled in practice. Details determine success or failure， if the details are not well controlled， then the piles are prone to problems. Therefore， this paper conducts an in-depth analysis of the bored pile technology， taking the mud-protected bored pile as an example， combines with actual engineering projects， explores the application method of the technology， and points out some details that need to be paid attention to in the construction for reference.

Keywords： highway bridge;foundation construction;bored pile

眾所周知，樁基礎因其力學性能方面的優勢而得到廣泛應用，公路橋梁常采用樁基礎形式。目前，樁基礎施工技術有兩類，一類是灌注樁技術，另一類是預應力管樁技術。鉆孔灌注樁屬于灌注樁的一種，其技術最成熟，應用最廣泛，適用范圍很廣。公路橋梁項目所處環境相對惡劣，因而多采用鉆孔灌注樁技術，但鉆孔灌注樁技術細節多，受惡劣環境影響，質量與安全管理難度較大。因此，有必要基于實際項目研究鉆孔灌注樁技術，總結一些實踐經驗。

1 鉆孔灌注樁技術簡介

鉆孔灌注樁技術因其穿透力強，承載力強，適用于多種復雜地質條件，在樁基礎施工中具有顯著優勢。但是，相比預應力管樁，鉆孔灌注樁的工藝相對復雜，成本也比較高，具體實踐中需要關注很多細節[1]。

灌注樁作為一個樁基礎技術大類，可以劃分出很多分支技術。鉆孔灌注樁作為其中一種，根據成樁方法的差異，也可劃分出多種技術分支，其分支技術有上百種，僅就泥漿護壁鉆孔灌注樁來講，就可劃分出40多種分支工藝。盡管如此，從宏觀角度來看，不管成孔工藝如何，鉆孔灌注樁的整體工藝流程大體相當，如圖1所示。

從圖1來看，鉆孔灌注樁工藝流程如下：測量放樣，搭建施工平臺，埋設護筒，鉆機就位，按放樣結果造孔（根據鉆機型號和鉆頭型號的區別，可劃分出沖孔、旋挖鉆孔、沖抓成孔等）;造孔過程中，視具體情況，判斷是否需要泥漿（若不需要，則為干法，若需要，則為濕法，濕法中，泥漿可正循環，也可反循環）;成孔后，檢查質量并清孔（一般分兩次清孔，鉆孔結束清孔一次，檢查質量，鋼筋籠安裝前再清孔一次）;合格后，安裝鋼筋籠，并快速灌注混凝土，不管工程設計上采取何種鉆孔灌注樁技術，大體流程都是如此[2]。

2 鉆孔灌注樁的實際應用

2.1 項目情況

某高速公路合同標段全線有8座橋梁，涉及199根樁基礎，其中水中樁基有94根，陸地樁基有105根。設計方案中，水中樁基采用鉆孔灌注樁技術，工程量為94根樁，樁徑有三種，分別為2.0、1.8、1.5 m，長度不等。樁基設計等級為甲級，成樁混凝土等級為C25，其需要施作混凝土保護層，厚度為50 mm，樁端需要嵌入中風化層，嵌入深度不得小于3倍樁徑。樁基混凝土澆筑時應超灌300 mm，用以控制樁頂標高，樁身混凝土必須達到100%設計強度且檢驗合格后方可進行后續施工。本文以該項目1號橋梁的6#橋墩樁基施工為例，研究鉆孔灌注樁施工技術。施工方基于設計方案，結合以往相似工程經驗、地勘資料，采用泥漿護壁鉆孔灌注樁技術。由于6#墩處在深水區，施工方需要搭建施工平臺，以保證鉆孔順利進行。

2.2 項目核心點

按照圖1所列工藝流程，施工方擬采取如下措施進行6#橋墩樁基施工，以確保最終的施工質量。

2.2.1 施工準備。高效的施工準備工作有助于保證鉆孔灌注樁施工質量。項目正式開工之前，要搭建精簡、高效的施工組織機構進行項目管理，確保項目現場的一切工作均符合管理制度、作業流程等的要求。其中，前期準備應做好如下工作。

其一，由于6#墩處在深水區，考慮水深、成本等因素，施工場地需要特別關注，力求打造最優施工平臺。一般來說，有多種方法可制作出施工平臺，比較常見的有圍堰、沉箱、浮式平臺等。施工平臺制作方法靈活多樣，施工方要結合現場實際情況，選擇最優策略。由于6#橋墩位于深水區，圍堰與沉箱方法的經濟和技術優勢不明顯。全橋所處區域地形復雜，多處橋墩涉水，設計中明確要求搭建鋼棧橋作為施工便道，方便材料運輸和樁基礎施工，而6#橋墩更為特殊，水深較大，單一鋼棧橋不足以支持施工作業，需要輔以浮式平臺支撐施工。其中，鋼棧橋采用鋼管樁、工字鋼、槽鋼以及花紋鋼板等搭建，浮式平臺利用鋼浮箱拼接而成[3]。

其二，施工方案中選用泥漿護壁鉆孔灌注樁，泥漿的準備非常關鍵。泥漿在鉆孔過程中起到造壁、保護孔壁、清孔的作用。泥漿制作選用的材料包括水、黏土以及添加劑等，其中，水質應滿足相應要求，pH必須適宜，黏土塑性指數應大于25，不應含有過大粒徑顆粒，一般要求0.000 5 mm顆粒含量保持在50%以上，相對密度保持在1.1～1.5，添加劑則根據實際情況選擇。制備好的泥漿必須檢查比重、黏度和含沙量。泥漿性能指標要求如表1所示。

其三，由于6#墩處在深水區，測量放樣難度較高，在確定好施工平臺后，再執行定樁位作業，放樣標識安置在施工平臺上，注意保證放樣結果誤差在允許范圍內。

其四，6#墩采用鋼護筒，其可以回收再利用。護筒由加工廠制作，采用4～10 mm厚度、1 500～2 000 mm高度的鋼板卷制而成，要求根據選定的鉆頭類型確定鋼護筒內徑，一般內徑大于鉆頭直徑，若采用沖擊鉆頭，則要求護筒內徑超過鉆頭200 mm。護筒頂部開溢漿孔和導管孔，方便后續灌注混凝土和泥漿。護筒制造完成且檢驗合格后，運輸至現場，根據放樣結果埋設，護筒上端面高出施工平臺30 mm，護筒中心線應與樁中心線重合，垂直度滿足要求，埋設好的護筒必須固定在施工平臺上。

其五，混凝土由專業攪拌站制備，由攪拌車運輸至現場，混凝土應滿足設計強度要求和泵送要求。

2.2.2 鉆孔與清孔。前期準備工作就緒后，要檢查鉆機情況，確保鉆機處在健康狀態，待其進入施工平臺，調整位置后固定。開啟泥漿泵向護筒內輸送泥漿，開始旋挖鉆，鉆進時要求低壓慢速鉆，至護筒下部1.0 m時，提高鉆速，正常鉆進。鉆進過程中，鉆頭順時針旋轉，斗齒切入地層，切下土體，裝滿一斗后逆時針旋轉，鉆頭提出鉆斗卸掉土體，其間注意控制鉆速，保護孔壁。多次循環，直至完成終孔。終孔完成后，檢查質量，主要檢查孔深、孔徑、孔斜情況，待滿足要求后，注入泥漿清孔，要注意清孔過程中的泥漿參數，溢漿孔排出的泥漿性能達到或相近注入泥漿性能時，開始檢測孔底沉渣厚度，符合要求后停止清孔[4]。成孔質量要求如表2所示。

由于清孔結束到灌注混凝土還需要一定的時間，孔內可能會出現沉渣超標的情況，因此要在鋼筋籠安裝完成后進行二次泥漿置換與清孔。

2.2.3 鋼筋籠安裝與灌注混凝土。鋼筋籠由專業加工廠加工，集中加工完成后，檢驗質量。合格產品運輸至現場安裝。若鋼筋籠較長，則可分解為多段，運輸至現場焊接。鋼筋籠安裝采用吊裝方式，注意吊裝時鋼筋籠中心線必須與成孔中心線重合，輕放、慢放，保護成孔，分節段吊裝的情況必須注意焊接質量。為了避免灌注混凝土時鋼筋籠上浮，安裝好的鋼筋籠需要固定，如圖2所示。

首先搭建好泵送平臺，然后鋪設好導管，導管通過導管孔進入孔內，下放至孔底上部300 mm左右，灌注過程隨時提升導管，保證導管口與混凝土面距離始終保持在300～500 mm。導管質量應滿足泵送要求，混凝土運輸至現場時要檢查質量，合格后泵送，單根樁混凝土必須連續澆筑，若中斷只能返工。灌注至設計標高后，超灌300 mm，后續強度達標后人工鑿除超灌部分，控制頂面標高。灌注完成后，應在15 min內拆除導管，注意拆除過程保護孔與混凝土，清洗導管，以便循環利用[5]。

2.3 鉆孔灌注樁應用反思

實踐中，成孔過程并非一帆風順，會出現一些意料之中的問題，如卡鉆、塌孔、鉆頭掉落等，這些在施工之前就應充分分析，并形成預案。通常，卡鉆問題的成因是基巖段成孔時，鉆頭磨損較大而未得到及時修補，鉆進過程中，一些石塊可能卡住鉆頭。解決方法相對簡單，只需要找出卡鉆原因，采取針對性措施。對于實際施工中遇到的問題，只要有預案，操作恰當，都能有效預防。

3 結語

公路橋梁工程基礎施工通常采用灌注樁或預應力管樁技術，其中灌注樁的應用最廣，尤其是鉆孔灌注樁，而鉆孔灌注樁技術成熟，但細節很多，任何一個細節沒有做好，都有可能導致成樁質量較差。因此，施工方必須對鉆孔灌注樁技術了如指掌，并且結合實際工程情況確定最優的技術措施，在施工過程中采取全過程管理方法，最終保證成樁質量符合預期。

參考文獻：

[1]任智華.橋梁深水樁基礎鉆孔灌注樁施工技術探討[J].建筑工程技術與設計，2018（9）：2438.

[2]伍閱新.淺談橋梁沖孔灌注樁基礎施工技術控制要點[J].商品與質量，2018（11）：34.

[3]陳勇軍，吳辰鋆，徐威.沖孔灌注樁在淤泥地基中的施工技術[J].四川水泥，2016（2）：78.

[4]何倩.圍堰筑島技術在橋梁水中樁基施工中的應用[J].山西建筑，2015（12）：181-182.

[5]梁金星，周敏.卵石地質水中樁基施工技術[J].公路交通科技（應用技術版），2017（5）：34.