新形勢下高速公路橋梁樁基施工要點分析

◎馮杰

樁基礎以其承載力高、適用范圍廣、穩定性強等特點在高速公路橋梁中廣泛采用，但是，在其施工過程中，還存在一些問題，本文基于工程實例，主要對高速公路橋梁樁基施工要點進行全面的剖析，希望能有一定的借鑒作用。

一、橋梁樁基施工技術研究

樁基是設置于土中的豎直基礎構件，是最古老的基礎形式之一，史前已有地基條件不利的河谷地區采用樁基工程方法。寧波市河姆渡文化遺址發掘樁基至今已有七千多年歷史。由于樁基特有的優點，許多古代建筑都建造于軟基上。樁基使用經歷漫長的歷史年代，水泥問世前，利用樁型為天然材料制作。19世紀后，由于鋼筋混凝土在建筑工程中應用，出現鋼混樁。二戰后隨著現代鋼鐵工業等新興工業技術崛起，樁基理論技術得到很大發展。

樁基的種類繁多，根據不同標準分為不同類別。樁基承臺底面位置影響樁基受力性能，根據底面位置分為高樁與低樁承臺基礎。不同成樁方法對周圍土層擾動不同，通常分為擠土樁、非擠土樁。部分擠土樁成樁中周土受到輕微擾動，工程性質變化不明顯。根據樁的豎向荷載傳遞機理分為摩擦樁與端承樁。按樁的材料分為混凝土樁、復合樁等。隨著復合樁的發展，通過樁基礎共同作用承擔上部荷載。樁基礎是常用的深基礎，采用淺基礎無法滿足結構物對地基強度方面的要求，承受豎向荷載的樁通過摩擦阻力將上部荷載傳遞到深部土層，樁基可以發揮不同的作用，主要包括改變地基基礎動力性能，保證機械設備正常運轉；通過樁基的側面與土接觸，將荷載傳遞給深層巖層，獲得較大的承載力支撐建筑物。

樁基具有承載力高、沉降量小等優點，能以不同樁型適應不同的水文地質條件。隨著現代科技的發展，樁基型式及理論設計方法得到很大改進。樁基成為土質不良地區修建建筑物廣泛采用的基礎型式。目前樁基施工技術發展呈現多樣化趨勢，針對不同地層條件，樁基施工工藝不同，應根據實際情況選擇。國內最成熟廣泛應用的樁基施工工藝包括預制樁與灌注樁施工。灌注樁在我國形成多種成樁工藝，使用范圍擴展到土木工程各領域。隨著人們對樁基要求的變化，目前樁基施工技術發展趨勢為樁持尺寸向長大方向發展，向擴孔樁方向發展，向低公害法成樁方向發展。

二、橋梁樁基施工中常見的施工質量問題分析

1.縮頸和斜孔事故。

下方鋼筋籠必須在鉆孔完成之后才可以進行，但是鋼筋籠需提前在周邊場地進行綁扎，極有可能會發生縮頸和斜孔等事故。前期在鉆孔時如果形成斜孔，會導致后期鋼筋籠下方失敗，極大的影響施工進度。另外，在鉆孔之前要嚴格謹慎的勘測周邊地質，地下環境復雜多變，難免會產生一些勘察誤差，鉆進時不可避免會有一定的影響。如果地層強度發生大幅度改變，鉆頭鉆進速度就會受到影響，當打破周邊土體受力平衡，就容易發生斜孔事故。施工過程中如果發生這類事故一定要及時補救，以免耽誤施工進度。

2.塌孔事故。

通過總結前人經驗，塌孔是在施工中最為常見的事故之一。導致塌孔的原因各式各樣，例如泥漿的稠度不符合規定，導致減小了對周邊土體的支撐效果，停鉆時間過長以及施工操作不當等都會引起塌孔發生。

3.卡管、埋管現象。

混凝土灌注過程中，導管可能出現卡管、埋管的問題，為了順利澆筑混凝土，需要嚴格控制混凝土配合比。如果前期攪拌不充分或者混凝土的坍落度與實際要求有落差都會阻礙混凝土的正常下落，當混凝土在管道內積累到一定程度就會發生堵管。在選擇賽球直徑時，要選擇與導管直徑相差較小的，二者要配套，避免出現卡管的現象。

4.鋼筋籠上浮或偏位。

鋼筋吊裝過程中如果操作不當會引發上浮或者偏位問題。在進行鋼筋籠吊裝時，如果沒有保護裝置，會使鋼筋籠位置發生偏移。在籠底澆筑混凝土時，一定要固定鋼筋籠，它的穩定性能較差，混凝土上升時，鋼筋籠容易受影響上浮。在鋼筋籠完成施工后，混凝土會從管道排除，此時混凝土上升，鋼筋籠也會產生上浮。

三、橋梁樁基技術施工的質量控制措施

1.護筒埋設未達到標準。

在嵌入襯墊時一定要優先考慮鋼襯的厚度。A3 鋼板的厚度一般為10 毫米，鋼板直徑要大于20 厘米，長度為3 米。在進行施工時，為了更好地優化工程的機械化，大幅度加快工程的施工進度，一定要選擇強度高、硬度大的襯板。另外，想要將護筒插入，一定要經過表面的底部，從而穿過泥沙層和雜波，管的頂部與地面距離恒定保持為0.3 米，護筒與樁基礎的中心為同一個。

2.配置泥漿。

膨潤土對泥漿的實際比重會產生一定的影響，因此在施工的時候，挖掘泥漿池的時候就要提前選擇制備的膨潤土，泥漿的實際比重可以通過不同程度的鉆孔進行調配。以下是泥漿的性能指標：（1）泥漿比重：選取管狀鉆頭的時，泥漿比重介于1.1～1.3 之間；在粘土中，孔底的沉淀物不能大于1.3；如果是大漂石，孔底的泥漿比重不能超過1.4。對于巖石來說，其底部泥漿的重量不可大于1.2。（2）含砂率：新泥漿比重不能超過百分之一。4pH 值：大于 6.5。（3）粘度：普通地層粘度是 18～24，松散地層粘度是22～30s。

3.鉆機就位。

公路橋梁樁基施工時要將鉆機置于樁的位置。沖擊鉆頭的底座要選擇與之相匹配的鋼枕。設置好底座的承載力，確保其穩定性保持在最高值，達到主旋轉轉機的要求。實際操作中，鉆桿必須垂直于鉆機的整個框架，二者要與轉向方向處于同一垂直水平位置，使最大樁孔保持正確，鉆洞為一直線。鉆頭要開始打開測試需要將底盤調整到水平線。在施工過程中，有的鉆機可能需要臨時移動為避免發生鉆機移動后位置打亂，在移動前需要對其做一個顯眼的標志。精確的定位可以更好的保障樁的質量。

4.鉆進成孔。

鉆洞形成的關鍵點就是旋轉鉆頭的選擇，不同的鉆頭形成的鉆洞差異明顯，在強度較高的花崗巖巖體更能凸顯。在巖石風化過程中，作為圓柱形鉆頭核心的錐心螺旋鉆頭配備雙底旋轉鉆桿或者截齒直行的螺旋鉆更為合適。如果旋轉鉆頭的圓錐螺旋鉆直徑較大時可以將其分為雙底旋轉鉆井筒。進行鉆井時，要定時檢查鉆頭的核心，確保其鉆探垂直，最高程度地控制鉆孔的最終垂直度。混凝土應該澆筑在孔的附近，避免沖擊振動影響相鄰孔壁與混泥土相凝固鉆孔在合適的抗壓強度下可以恢復原樣。鉆頭要選擇高質量的，在進行鉆孔工作時，會減少旋轉問題。一千此后，鉆頭的實際直徑是1.5cm，一定要在第一次和第一時間及時更換。鉆井過程中，泥漿會不斷的被消耗，因此在鉆井之前，要提前準備好泥漿，方便及時供應。另外鉆井過程中遇到的土體會有所變化，因此要嚴格檢查泥漿的各項指標，增加檢查次數，及時調整泥漿指標。鉆井的過程中，間隔兩米，當地層改變就及時處理。觀察土層是否改變，收集巖土層變化的礦渣樣本，將其記錄下來，方便后續地質檢查。

5.泥漿循環系統。

首先是泥漿存儲池，泥漿存儲池的標準由鉆井泥漿以及泥漿制造能力決定。制備和存儲泥漿的泥漿存儲池的長×寬×高分別為25×4×2m（不小于1.5 倍孔洞在實際條件下的體積）。每個旋轉機（即每4 墩臺）均會配置。其次泥漿沉淀有三層沉淀池進行沉淀。一層沉淀池用于原層，二、三層沉淀池用于儲蓄，儲蓄水箱的材料為五米厚的鋼板，長3m，寬2.5m，深1.5m。最后是循環槽，其厚12cm，寬×高=0.3×0.3m 磚溝。

6.終孔設計要求。

樁的入射不小于2m，風化巖的厚度不應小于1m 是終孔的設計要求。進入風化巖之前，需要獲取先進的地質鉆孔證明。要及時檢查鉆孔的直徑與深度并詳細記錄施工進展狀況，當鉆孔達到設定的標準孔時，要及時檢查并記錄洞內終孔的詳細數據，之后由相關工程師檢查施工現場，考核合格之后，開始進入下一個階段。

7.清孔換漿工藝。

在施工過程中清孔是一個重要環節，進行清洗時，要留意穩定孔的水位。其主要目的是為了讓泥漿、墻體以及其他標準的設計和質量要求相符合，創造更有利的條件進行混凝土澆筑。清孔需要清兩次，第一次清孔時間應該在孔深達到設計深度后，且要達到相關規范標準才可進行，否則不能放下鋼籠。第二次清孔時間在重新安裝分散導管后，利用導管輸送循環泥漿。《施工樁基技術規范和設計要求》中要求：泥漿比重應小于1.1，砂率小于2%，粘度為17-20s，厚度小于50mm。

8.砼澆筑要點。

混凝土具有較為特殊的性質，在公路橋梁樁基施工中為保障其效果，要保證連續性施工。但在在施工中還是會遇到突發情況，例如突然停機。如果遇到緊急情況，要最大程度上維持施工的穩定性，用短鋼筋進行加固繼續施工，施工前更要做好準備工作清理現場，避免混入會影響混凝土的基本性能的殘留雜質。進行澆注施工時，要選擇干燥的混合水。施工現場要保持干燥，施工現場的水要用排水系統及時排出，避免施工中發生嚴重的滲漏問題。工作中為了使混凝土的穩定性能更好，可以對水下混凝土的澆筑措施進行修改，讓其更加完美。

四、項目應用實例

1.工程概況。

某高速公路路段全長約為4.577km。起點樁號K21+540，終點樁號K26+136／ZK26+161，主要構造物包含：路基工程1.402km，長隧道1530.5m/1 座以及橋梁1644.55m/5 座。

2.橋梁施工。

橋梁工程主要包含：特大橋1 座1052m（K25+610/ZK25+635上部構造采用預應力混凝土連續簡支箱梁，下部結構為柱式墩、柱式臺、薄壁墩以及鉆孔灌注樁基礎）、大橋1 座517.5m（K22+635 上部構造為17×30m 預應力混凝土連續箱梁，下部結構包含：肋板臺、柱式墩以及鉆孔灌注樁基礎）、小橋主要有3座，約為75.05m，下部結構墩臺基礎都使用鉆孔灌注樁基礎，樁基 250 個，薄壁墩 26 個，立柱 114 個，蓋梁臺帽 107 片，空心板56 片以及箱梁 364 片。

3.鉆孔灌注樁施工。

（1）前期工作。

前期工作主要包括：測量基線布設、地表清理平整、現場調查，確定是否存在地下管線、文物以及與既有建筑物基礎的距離。如果存在地下管線或文物，要及時當地和有關部門進行聯系，以確定拆改方案或采取其他措施。

（2）樁位放樣。

施工前，要由測量技術人員按照施工圖對每個墩臺的樁基進行編號，以明確施工順序，并對樁位中心進行坐標計算，經技術人員復核后上報給監理，審核后實施現場放樣。場地整平后，可以按照設計圖以及平面控制點放樣出樁的具體樁位中心點，與此同時，放出護筒開挖邊線，然后利用十字定線（騎馬樁）的方法把樁位平移至開挖線1m 以外，然后設置坐標控制系統。樁位放樣完畢后，使用鋼尺對各個樁位之間的具體位置進行測量，并與相鄰墩的樁位一起校核。控制樁主要用于完成護筒以及鉆孔的校對，進一步對鋼筋籠的偏位情況進行觀察。護筒埋就位后，需要對樁中心以及護筒中心實施測量以及復核，定位時可以利用定型十字刻度尺安放在護筒頂部，測量定位后，按照護筒偏差對護筒實施調整，完成之后，對護筒四周的空隙部分使用黏土進行填實以及夯實。為了保障樁孔深度以及設計要求相適應，需要測量人員給出護筒的具體頂標高，再按照灌注樁設計樁尖標高完成護筒頂以及到樁尖深度的計算，使用測繩對其鉆孔深度實施測量。

4.泥漿制備以及循環系統。

（1）護壁泥漿的具體配置。

為了避免樁基施工出現塌孔與縮孔現象，施工前需要慎重選用泥漿材料，按照各墩位的實際地質條件以及鉆機性能等，使用性能比較優質的泥漿實施鉆孔護壁。可以使用施工區附近開挖的一些泥漿池完成泥漿的配置，泥漿各項性能指標一定要符合規范要求。泥漿在鉆孔灌注樁施工中有2 個作用：保護孔壁；利用泥漿循環對鉆渣進行排除。泥漿各項性能指標會在地質情況的基礎上實施調整，滿足護壁以及排渣的功能。

（2）泥漿循環系統。

泥漿循環系統主要包含：泥漿池、循環槽、沉淀池、泥漿泵，排水設施、排廢漿設施以及清渣設施等，每套系統可以供1 臺鉆機進行使用。首先，需要使用泥漿泵把循環槽、造漿池以及沉淀池內的積水（主要包含部分淤泥）抽凈，然后需要在開鉆孔內填入一些膨潤土和淡水，使用沖擊錘小沖程的反復沖擊造漿。在開孔及鉆進過程中，要保持孔內水位高于地下水位月1.5～2.0m，并且要低于護筒頂面0.3m。

（3）泥漿排放。

由于在灌注樁的施工中會出現泥漿，按照工程環保要求，在施工區應配置一些專運泥漿罐車，施工過程中及時將泥漿運出現場，按照地環保部門的具體要求投放至拋泥區。

5.鋼護筒制作及沉設。

沉埋之前需要對下層土層進行勘察，確定不存在障礙物后，再對鋼護筒進行施工。鋼護筒的直徑應避設計樁徑大200～400mm，壁厚約為10mm，利用鋼板進行制作加工。施工過程中，鋼護筒的長度為2～4m。施工時需要由測量人員實施定位放線，護筒中心和樁位要重合，搭設雙層井字架要進行鋼護筒的具體定位，然后施工鋼護筒。在整個鋼護筒的施工中，需要對護筒的偏位及其垂直度進行控制，平面允許誤差不能超過50mm，鋼護筒傾斜度不能超過1%，與此同時，需要對護筒周邊進行人工回填黏土并夯實。鋼護筒埋頂面要超出地面0.3m。其高度應和孔內泥漿面的高度要求相適應。

6.鉆機就位。

樁基施工使用的機械為沖擊鉆，施工前，需要使用吊車和工人吊運使沖擊鉆就位。然后進行位置的調整，主要包括粗調和細調。粗調：按照沖擊樁機的具體尺寸，提前安放并調平枕木，保障吊車吊運樁機平穩就位，樁機的機架鋼絲繩鉛錘要和護筒相對應。精調：鉆機駐位之后，利用千斤頂以及墊木等完成機架的精調。首先需要使用線錘把鉆機鋼絲繩的具體垂直度實施調節，再把鉆頭的中心點以及護樁的十字交叉點控制在一條垂直線上，利用線錘控制，樁機完成水平的調節，保障其豎直以及穩固，并且與樁基作業平臺具備連接性。調整合格之后，由監理以及技術人員實施檢查以及驗收，檢查合格之后鎖定樁架，保障樁機穩固以及鉆孔的垂直度。

7.鉆孔。

鉆孔的鉆進過程中，需要注意以下要點：（1）鉆機鉆進的過程中，技術人員以及施工人員需要對鉆進過程進行檢查和驗收，完成鉆孔記錄表的填寫，詳細記錄鉆進中地質的具體情況、鉆孔深度、泥漿情況以及鉆孔時間等數據。（2）鉆進中需要施工員完成泥漿各項指標的測試，在土層鉆進中，平均每隔4～6h 要對泥漿進行檢測，主要包含泥漿的黏度、相對密度以及含砂率等，保證鉆進中泥漿的指標正常，不存在突變狀況。（3）按照地質報告實施鉆渣的取樣檢測，判斷其是否屬于全風化巖層，需要與地質報告實施比較。自鉆孔深度進入巖層后，需要每隔2m對鉆渣進行一次取樣，判斷巖層的具體情況；關于地層變化處，需要加密取樣的頻率，平均每0.5m 進行取樣一次。（4）隨鉆進速度的減弱，判斷其是否進入微風化巖層，留樣由監理工程師實施確認，此標高屬于嵌巖起算面。（5）鉆進中撈取的一些渣樣需要按照規范要求進行留置，渣樣實施袋裝，并貼針對性的標簽、注明孔號、時間、孔深以及鉆機號等。（6）鉆孔一定要一次成孔，不能中途停頓。

結束語：

綜上所述，高速公路橋梁樁基施工要點主要包括鉆孔灌注樁施工、泥漿制備以及循環系統、鋼護筒制作及沉設、鉆機就位以及鉆孔等方面，施工企業應不斷對這些要點進行總結，并對其中的難點進行深入研究，從而提高高速公路橋梁樁基的施工質量。