公路橋梁沖擊式鉆孔灌注樁施工技術研究

李建霞

（山西省公路局晉城分局，山西 晉城048000）

1 工程概況

某工程項目為當地在建的重要施工項目，其中有17 座橋梁，規模非常大。

1.1 水文情況

現場施工區域內的水系發育比較明顯，河網緊密交錯設置，以樹狀形式分散開。有一條主要河流，分布著多條支流，對于當地的居民生活有著直接的影響。經過對氣象資料的統計分析，發現區域內降雨量比較充沛，每年6—9 月為豐水期，10 月至次年5 月的流量較小，變化幅度較小。同時，地下水含量豐富，能給當地提供充足的水資源。

1.2 地質情況

經過現場勘察后確定，該項目所在區域內無明顯構造痕跡。經過對現場的水文地質條件調查分析，確定樁基數量626 根，采用端承樁、摩擦樁的形式，其中鉆孔灌注樁為504 根，采取沖擊鉆孔作業方式。

2 沖擊式鉆孔灌注樁施工工藝

2.1 施工工藝流程

現場施工中，橋梁沖擊鉆孔灌注樁施工作業包含成孔、清孔、下放鋼筋籠、導管下放、二次清孔、灌注混凝土、成樁等多個工序。在此次橋梁工程建設中，水下混凝土灌注施工采用導管法進行，應用跳樁法作為主要的施工方式。

2.2 施工準備

現場施工單位的測量人員按照軸線、樁位等情況，在現場設置測量控制網，并結合控制網的精確性進行各個樁位點的測放作業。此外，結合現場施工環境，做好現場清理工作，并進行夯實處理，達到密實度的要求，再搭設鉆孔作業平臺。平臺距離地面表層1m 左右，確保內部的水壓力符合要求，且進行澆筑鋼板的鋪設施工，使結構受力面積符合要求，預防在澆筑時出現塌陷等問題。

2.3 泥漿制備

在此次工程現場的施工中，選擇使用黏土或者膨潤土制作，通過自然造漿的方式護壁處理。在施工前經過試驗分析確定配合比參數，明確具體的指標，并加強管理和控制，具體指標如表1 所示。在指標檢測中，嚴格按照試驗操作規程進行檢測，保證試驗結果的準確性。同時，根據檢測結果，適當加入外加劑，以調節泥漿指標，滿足工程的施工標準[1]。

表1 泥漿指標要求

3 施工過程控制

3.1 埋設護筒

沖擊式鉆孔灌注樁在施工中，選擇應用鋼護筒作為施工工具，并按照工藝方案的要求合理埋設護筒結構，工藝過程如下：首先，護筒的內徑應超過設計樁徑20cm，護筒長6m。其次，要想提高護筒的剛度，避免發生漏水的問題，就要通過電焊方式連接兩節或者多節護筒，形成穩定連接的整體，焊接方式加強鋼板連接，并展開密封性檢查。再次，在孔內埋設護筒，保證坐標放樣達到精度的要求，并設置保護樁，深度超過1.5 倍樁徑，護筒頂部與平臺高度相差0.3m 左右。最后，在護筒周邊填充黏土，并埋設十字護樁的結構，通過砂漿或者混凝土加固[2]。

3.2 鉆進成孔

護筒埋設工作完成之后，即可進行鉆孔作業，工作流程如下所示：首先，確定具體的樁孔中心，達到精度的要求，通過使用護樁檢查樁孔中心精度合格，且樁孔中心準確性達標，根據要求設置鉆架，在上部設置起吊滑輪線、沖擊錐中心、樁孔中心線，三者處于同一條垂線上，誤差在20mm 以內。其次，安裝鉆機，首次鉆入采取小沖程的方式，確保孔洞達到平順、圓滑的要求，防止存在位置偏移過大的情況，保證孔口的穩定性。鉆進達到平穩的狀態后，開始應用4～5m 的大沖程施工，不能超過6m。最后，鉆進環節要隨時進行排渣處理，保持泥漿的密度與黏度符合要求，同時要觀察地層變化的情況，及時取樣渣體進行檢測，確定地質條件，與剖面圖對比分析。

3.3 檢孔與清孔

在成孔后及時檢查，包含孔深、孔徑、垂直度等，具體應做好如下工作：首先，應用鋼絲繩展開深度的測量，檢孔環節應用鋼尺校核，與設計方案對比分析。其次，通過井徑儀、探孔器等設備檢測直徑與垂直度參數，確保垂直度的偏差不超過1%。沖孔符合設計標準后，要將孔底的沉渣厚度控制在合理的范圍，確保結構承載性能合格，及時清孔是關鍵。

在此次工程中，清孔按照如下措施進行：其一，通過泥漿泵直接從平臺的樁孔插入，深入底部使用小沖程運動方式，預防發生鉆渣沉淀的問題。其二，泥漿泵抽取泥漿，泵入孔底，并將沉渣吸出，然后注入新的泥漿與清水，直到最后吸出的全部是新鮮泥漿為止。其三，清孔作業環節要保持泥漿的穩定性，沉淀符合要求，并落實樁孔部位的檢查，確保成孔傾斜度符合設計標準，達到上述要求再下放鋼筋籠。

3.4 鋼筋籠下放與聲測管安裝

鋼筋籠下放選擇使用整體方式施工，臺座要滿足使用的要求，達到下放安全性標準，且周轉操作便捷，導管安裝與下放同時進行，具體工藝方案如下：首先，通過護筒頂部標高反算鋼筋籠頂標高，偏差范圍不超過±50mm。其次，固定鋼筋籠，使其中心線與護筒在同一鉛垂線上，并且鋼筋籠穩定，防止澆筑時發生浮動的問題。再次，聲測管安裝與鋼筋籠同時進行。聲測管根據等邊三角形的方式分段安裝施工，保證聲測管達到平行要求，并且埋設到樁底。最后，聲測管連接效果合格，并且在頂部進行密封處理，防止存在雜物進入而影響工程質量的情況[3]。

3.5 導管下放及二次清孔

在導管下放之前要進行水密承壓與接頭抗拉試驗檢測，在下放后立即開展二次清孔，此時應及時給護筒內補充泥漿，保護護筒內水頭，各項技術指標檢測合格后，將風管與吸泥彎頭撤掉，再進行混凝土的澆筑作業。

3.6 灌注水下混凝土

混凝土澆筑施工的質量是否合格，對于基礎結構性能產生直接影響，所以要嚴格落實澆筑環節的管控，各個工序都處于管控范圍內，灌注流程如下：首先，初次灌入混凝土要按照實際樁徑計算確定。灌注作業環節，漏斗頸部設置一個隔水木球栓，下部設置隔水球，防止混凝土和泥水接觸而影響結構的質量。其次，首批灌注工作完成后，經檢測符合要求，每一次灌注前都必須檢測塌落度，且灌注環節保持內部泥漿超出水位2m 的結構。再次，灌注混凝土后立即測量出表面高度，精確計算導管埋入的深度，確保在埋入深度的2～6m 之間，在超出該范圍后，及時拆除導管。最后，要想使混凝土強度合格，在現場澆筑施工環節的頂面超出設計要求的1m 后，其他部位就要在承臺上拆除。灌注符合設計方案要求，立即停止施工，并拆除導管[4]。

4 成樁質量評價

按照我國的國家標準以及技術規范進行檢測，對于基樁實施100%樁身完整性的檢測，在混凝土齡期達到28d 后，即可應用超聲設備檢測樁體結構的質量。本文的樁體結構檢測結果見表2。

表2 樁基檢測結果

5 成孔過程關鍵點質量控制

5.1 孔底沉渣控制

孔底沉渣對于樁體結構承載性能產生直接影響，有相應規范標準要求，水下灌注樁施工的沉渣厚度對端承樁控制在100mm 以內、摩擦樁300mm 以內，但是很多工程現場都難以達到上述要求，造成工程的質量不合格。經過分析發現，主要是因為泥漿的質量不合格所造成的，給鉆孔灌注樁的質量和性能造成負面的影響，尤其是比重與黏度，如果泥漿的黏稠度不足，攜渣能力就比較差；如果泥漿的黏稠度比較大，在灌入后就會在孔壁表面形成泥皮，這就使得樁徑尺寸縮小。因此，加強泥漿的比重、黏度控制極為重要，確保地層結構的穩定性。而地下水位較高的情況下，極易產生坍塌的問題，可以適當增大比重與黏度，但是不能過大，將比重控制在1.1～1.2 之間、黏度在18～25s之間即可滿足施工的要求。鉆孔工作全部完成后，監理人員立即展開監督和檢查，落實現場施工管理和控制工作，并且持續給內部補充新鮮的泥漿，并將內部含砂量大、性能不足的泥漿及時置換出來。清孔工作時也要持續性補充新鮮的泥漿，如果通過正循環方式清孔，則應排出巖渣與泥土，合理地增加泥漿的比重和黏度，同時要降低清孔作業的速度。鉆孔工作結束后立即組織人員檢驗，保證各方面的尺寸符合要求[5]。

5.2 孔壁坍塌控制

孔壁坍塌的問題也是比較常見的，其形成原因是復雜地質條件、鋼護筒沒有按照要求設置、泥漿黏度不合格、護壁質量不達標、孔口周邊的排水效果比較差、鋼筋籠下放時存在觸碰孔壁等情況。坍塌事故的發生影響力較大，如埋鉆、卡鉆等問題，所以必須對現場坍塌事故有所了解，并采取有效的處理措施。監理人員首先進行現場地質條件的勘察，對于地層的情況有所掌握，預防發生惡性事故。其次組織專業技術人員對現場進行分析，并執行設計方案開展鋼護筒埋設施工，確保孔口排水效果達標，在下放鋼筋籠時保持平穩性，預防發生傾斜的問題。再次，特殊的地質條件下使用優質沖洗液進行護壁處理，并通過正循環方式鉆進、反循環方式排渣處理，防止在不平衡的部位上發生坍塌的問題。最后，現場地層條件穩定性不足的情況下，立即組織人員灌入混凝土，可以減少沉渣時間，從而達到樁身的質量合格。

5.3 擴徑和縮徑控制

擴徑、縮徑是因成孔環節存在不規則操作而引發的，多數都是不良地質條件造成的。擴孔通常是因為鉆頭振動較為嚴重、偏位或者孔壁坍塌而引發的，縮孔則是因為鉆頭磨損嚴重，焊接不到位、地層內部遇到有膨脹性的軟土、黏土所引發的。縮徑問題的發生，極易造成結構承載性能的不足，而擴徑則會造成項目施工成本的升高，所以必須選擇合理的應對措施處理。為了預防發生擴徑的問題，監理人員要在施工前進行鉆機檢查，達到固定、平穩的效果，且要檢查鉆進施工，避免出現鉆頭的擺動、偏位等問題。成孔環節要降低鉆進的速度，保持良好的護壁結構，并且選擇合適的泥漿比重，保證孔內水位符合要求。泥漿對于孔壁有足夠的壓力，成孔后及時清孔，組織人員及時展開灌注施工，縮短孔壁在小比重泥漿中浸泡的時間；要想預防發生縮徑問題，鉆孔前技術人員就要對現場進行地質勘查，確定是否存在遇水膨脹的不良地質條件，如果存在，則應及時進行泥漿護壁處理，并要進行鉆頭的校正處理，使其符合現場施工要求。

6 結論

本文以某公路橋梁為案例展開分析，總結出橋梁基礎結構采用沖孔鉆孔灌注樁的施工工藝方案，并進行無損檢測處理，發現樁基結構的質量合格，得出如下結論：

第一，在鉆進成孔的環節，考慮到地質條件的因素，分為小、中、大沖程鉆孔施工。同時，在該環節要及時排渣處理，保證泥漿的密度、黏度性能達到施工標準。

第二，在灌注混凝土環節，泥漿指標極為關鍵，各項指標都會影響灌注的效果。在灌注混凝土之前進行二次清孔，防止發生沉淀層厚度過大的情況，否則會導致承載性能不合格。

第三，通過超聲波的方式進行檢查，確定樁體結構質量，發現整個樁體的性能合格，沒有嚴重的質量缺陷，符合設計與規范要求，完全達到橋梁的通行標準。