公路橋梁施工中鉆孔灌注樁的質量控制措施

石曉雷

摘 要：鉆孔灌注樁是樁基礎的一種，在公路橋梁工程中有著非常廣泛的應用，其能夠解決基礎承載力不足的問題。但是近年來鉆孔灌注樁在施工時會出現卡鉆、孔壁塌陷、樁身傾斜、包砂夾泥等一系列質量問題，但目前對于施工工序過程中具體的控制措施研究仍然較少。為預防這些問題的發生，作者認為需要在施工全過程中控制、完善并細化施工方案設計，確保樁基的施工質量，這樣才能使工程建設取得更好的預期效果。

關鍵詞：公路橋梁;鉆孔灌注樁;質量控制措施

中圖分類號：U445.551 文獻標識碼：A

0 引言

近年來，鉆孔灌注樁的施工朝著大直徑、高孔深的方向發展，對工程質量有著更高的要求。鉆孔灌注樁的施工質量直接影響整個橋梁或公路的質量與安全，深入開展關于鉆孔灌注樁施工質量控制的研究，對于保證公路橋梁施工質量安全具有重要意義。

1 鉆孔灌注樁的技術特點

鉆孔灌注樁的施工可分為鉆孔和灌注兩個階段。鉆孔階段可借助專業的機械進行，也可通過人工挖掘的方式，在地基中鉆出相應的樁孔;灌注階段需要在完成鉆孔的清理后，在其內部設置鋼筋籠并灌注混凝土成樁。依照護壁形式的不同，可將鉆孔灌注樁的施工方式分為泥漿護壁施工和全套管施工兩種，前者是最為常用的形式，基本施工流程為：場地平整→制備護壁泥漿→埋設護筒→鉆機就位和固定→鉆進成孔、清孔→鋼筋籠制作和下放→水下混凝土灌注→護筒拔出→質量檢測。后者除了不需要制備泥漿和清孔，其他步驟與前者基本一致，在對套管進行壓入的過程中，需要對照挖掘開始階段5 m～6 m深時的垂直度來對壓入套管的垂直度進行控制，可利用水準儀、鉛垂等進行隨時校核。鉆孔灌注樁具有幾個比較顯著的技術特點：（1）施工噪聲相對較小，產生的振動影響范圍小，基本被限制在施工區域范圍內。（2）現場灌注成樁的方式可使施工人員根據實際情況來對樁徑進行調節，與預制樁相比，可得到更大直徑的樁體。（3）能夠很好地適應各種地基條件，性能優越。

2 工程實例分析

2.1 工程概況

某高速公路全長79.092 km，依據雙向四車道的高速公路建設標準實施，設計的行車速度為80 km/h，橋梁荷載等級為公路Ⅰ級，路基寬度為24.5 m。由于本工程項目樁基多處于河道，河道內樁基施工是橋梁下部工程施工的關鍵，橋梁的上部結構采用后張法預應力小箱梁。橋梁主線橫跨金錢河，樁基直徑1.0 m～2.4 m，共計160根樁，最長樁和最短樁長度分別為38 m、18 m。橋梁樁基嵌入中風化花崗巖，樁基礎施工時全部采用鉆孔灌注樁技術。如何有效把握鉆孔灌注樁的施工操作要點，加強施工過程的質量控制，成為本項目研究的重點。

2.2 鉆孔灌注樁施工工藝

2.2.1 施工場地準備

在工程開工建設之前需要對控制性樁點現場交樁，結合圖紙規范和地形地質及水文資料對施工現場實際情況進行詳細勘探。根據橋墩的設計坐標和基線控制網絡，使用全站儀和GPS-RTK實現樁基位置的精確定位，并在每個樁位加設4根護樁。由于本項目樁基在河道內施工，鉆孔場地位于淺水地區，因此采用筑島法施工。筑島地面高程應比施工水位線高出0.75 m～1 m，筑島面積應由鉆孔設備平臺、泥漿池、沉淀池及施工便道的位置來確定。鉆機就位前，需要進行場地清表并夯填密實，鉆機設備應安裝牢固防止傾覆，鉆機不能放置在松軟地層上，以防止因為不均勻沉陷導致孔位偏移。在施工場地應布設泥漿循環環保系統，池面泥漿高度應低于護筒頂部0.5 m～1 m，泥漿系統容量由各個樁孔的孔深和排渣量確定。

2.2.2 護筒埋設

護筒埋設起到了保護孔壁和樁位固定的雙重作用，施工時要使得孔內泥漿高于地下水位，形成一定的靜水壓力和泥皮厚度，以確保孔壁的穩定。本項目使用GPS-RTK測設樁位坐標、地面及護筒高程，從而確定理論鉆孔深度。為了保證護筒具有足夠的剛度，使用一定厚度的鋼板卷制而成，內徑應在樁基直徑上增加200 mm;護筒中心與孔中心的水平偏差應在50 mm范圍內，垂直線與樁中心的傾斜率應小于1%。在受河流沖刷影響的河道施工時，埋置護筒位置應低于局部常水位沖刷線以下1.0 m～1.5 m。此外對于護筒連接處應保證其耐拉壓的性質和不漏水特性。對于潮水區域施工的情況，護筒埋設應在最高水位之上1.5 m～2.0 m，同時采取措施以保證護筒內水頭高度的穩定。

2.2.3 鉆孔過程與泥漿護壁

本項目采用沖擊鉆機成孔的方式，為保證鉆孔質量，應控制鉆進速度，以較小的沖程開始沖孔，待鉆進深度大于鉆頭高度后，再加大沖程沖孔，同時根據不同的地層地質條件改變鉆進時的鉆進速度。鉆進時根據鉆進速度快慢填補孔內漿液，維持泥漿面的高程不變，以免發生塌孔現象。當鉆孔深度達到設計樁底標高位置，利用清孔鉆頭進行第一次清孔處理，鉆孔泥漿由膨潤土、水和添加劑按比例調配，應滿足泥漿主控性能參數指標，見表1。鉆機施工初期，為了避免產生“吸鉆”現象導致孔壁縮頸，在泥漿容易滲漏的砂石地層中可提高泥漿比重和泥漿黏度，以維持孔壁的穩定。

2.2.4 清孔

當鉆孔位置達到了設計樁底高程，應檢測孔深、孔徑和傾斜率是否合格，在灌注前完成清孔工序，以清除泥漿中的沉渣，防止對混凝土的質量造成影響。第一次清孔后應對沉淀厚度和泥漿主控指標進行檢測，清孔后灌注前的泥漿比重范圍為1.03～1.10，黏度應為18 s～22 s，含砂率應小于2%，沉淀厚度應小于15 cm，待檢驗合格后再安裝鋼筋籠。當鋼筋籠安裝完成之后，將泥漿泵插入導管中進行第二次清孔以循環孔內泥漿。清孔過程應及時補充孔內漿液，以保持孔內水頭高度不變，防止造成塌孔現象。

2.2.5 鋼筋籠制作與安裝

樁基礎鋼筋籠的制作采用數控化機械設備，由專用鋼筋加工車間加工成型，主筋的接頭錯開布置。由板車將鋼筋籠運送至孔位現場，在運輸和吊裝時為了防止鋼筋骨架產生變形，應在加強箍筋的內部焊接三角形加勁筋，以增加其橫向剛度。對于較長的樁基，鋼筋籠應分成2節進行加工和制作，在施工現場采用雙面焊接的方式安裝連接，并保證焊縫長度不小于主筋直徑的5倍。為了確保鋼筋保護層的厚度符合要求，綁扎帶有中心圓孔的混凝土墊塊，采用梅花型布置，沿鋼筋籠的縱向每隔2 m布設一道，每道布置4塊。在鋼筋籠的下放過程中，應采取有效的定位措施，用原設計樁頂高程減去測定的孔口高程和超灌高度確定定位鋼筋的長度，定位鋼筋與鋼筋籠骨架主筋的安裝使用雙面焊接的連接方式。安裝過程中為了減小鋼筋籠骨架中心與孔位中心的偏差以滿足混凝土保護層的規范要求，在灌注混凝土之前對鋼筋籠中心進行對中，并將定位筋固定在護筒頂部。

2.2.6 混凝土灌注與導管埋深

本項目采用導管法進行樁基礎灌注，混凝土采用水下自密的振搗方式。安裝導管由多節直徑為200 mm～350 mm的鋼管拼接而成，采用螺紋連接，內置橡膠墊密封防水。為了提高連接的密實性，在外部加錐形活套。在灌注前需要進行導管接頭的抗拉試驗和水密承壓試驗，對各節導管進行編號并標示尺度。灌注要求導管底部距孔底30 cm～

40 cm的距離，需要計算并控制首批封底混凝土方量以保證導管下口的埋深為1 m～3 m。灌注時同步測量砼面高度位置和孔內漿位的升降變化，及時提升導管并分段拆除，以保證導管的埋深滿足2 m～6 m的施工要求。灌注過程中需要逐步拆除導管，拆管的間隔應控制在20 min內，對于已拆下的管節應清理干凈后整齊放置。當砼灌高度接近設計樁頂標高時，應嚴格控制混凝土的灌注速度，以保證樁頭的施工質量，并在樁頂標高以上再加灌60 cm～100 cm，同時在灌注結束后使用環刀法切除樁頭。

2.3 鉆孔灌注樁施工質量隱患與控制措施

2.3.1 成孔質量隱患與控制

鉆孔過程中由于地質水文環境的復雜性以及施工過程中人為不可控因素導致的質量隱患主要有鉆孔漏漿、塌孔縮頸和鉆孔偏斜等。主要控制措施如下：（1）為防止塌孔縮徑，對于河道內樁基施工有必要增加護筒埋設深度，護筒周圍填筑黏土并夯實。在鉆孔過程中及時修復和更換鉆頭，避免因為鉆頭磨損引起孔徑縮頸現象。（2）為避免鉆孔漏漿，改進泥漿配合比設計，按照鉆孔速度及時補充新的泥漿。（3）為避免出現鉆孔傾斜，施工場地要平整壓實并確保鉆進時地層穩固，保證鉆孔速度穩定。鉆進過程中反復掃孔，合理調整鉆頭轉向裝置，保證鉆頭提升過程平穩。（4）當孔壁坍陷時，則需要回填塊石至塌孔高度2 m以及上，碾壓并夯實后再進行重新鉆進。

2.3.2 灌注質量隱患與控制

灌注過程中常見的質量隱患有鋼筋籠上浮、斷樁、灌注高度不足等。為了保證灌注樁成樁質量，主要措施如下：（1）灌注混凝土前對孔內進行2次清理，并測定是否滿足沉淀層厚度和泥漿性能指標，再進行后續灌注作業。（2）首次灌砼的方量應保證滿足導管具有1 m以上的埋深，在灌注時保持2 m～6 m的導管埋深，拆除導管須滿足導管下口埋深在2 m以上。（3）針對不同的地層超灌高度控制在0.5 m～1.0 m，對于地質環境較差的情況下，應適當增加超灌高度保證樁頭質量。

3 結語

總之，公路橋梁施工中，鉆孔灌注樁施工技術的應用能夠提高橋梁基礎的穩定性和承載能力，減少地質因素對橋梁施工的影響，保障橋梁的使用安全。而在對鉆孔灌注樁施工技術進行應用的過程中，施工技術人員應充分考慮鉆孔灌注樁的特點，明確施工中需要注意的事項，從公路橋梁工程的現實需求出發，做好施工管理工作，將鉆孔灌注樁施工技術的優勢和作用最大限度地發揮出來，推動公路事業的健康發展。

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