鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁工程中的應用

劉勇

（山東省單縣湖西路橋建筑有限公司，山東 菏澤 274300）

0 引言

公路橋梁是組成交通體系的主要部分，在我國社會經濟高速發展的背景下，公路橋梁工程的數量不斷增多，為完善我國的交通體系做出了重要貢獻。但很多公路橋梁工程建成之后投入使用不久就出現了質量問題，如裂縫、傾斜等，究其原因主要是基礎處理不達標，強度和承載力沒有達到設計要求。將鉆孔灌注樁施工技術應用到公路橋梁工程基礎施工中，可有效解決這一問題，提升公路橋梁工程的質量和穩定性。基于此，開展鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁工程中的應用分析就顯得尤為必要。

1 工程概述

某公路橋梁工程設計長度為425.6m，為雙向4 車道橋梁工程，設計車輛行駛速度為60km/h，在0#墩、1#墩施工中遇到了軟土地基，含水量比較大，承載力比較差，難以滿足橋梁工程施工的需求，需要采取有效的方法進行處理。綜合對比了換填法、固結擠壓法、粉噴樁、鉆孔灌注樁4 種技術，出于對施工速度、場地環境、地質條件、施工質量的考慮，采取了鉆孔灌注樁施工技術，取得了良好效果，值得類似工程大力參考和借鑒。

2 鉆孔灌注樁施工技術的優勢分析

和其他地基處理技術相比，鉆孔灌注樁施工技術具有一定的隱蔽性和復雜性，在具體應用中需要施工單位高度重視，在公路橋梁工程施工中應用鉆孔灌注樁施工技術的優勢主要體現在幾個方面。

（1）可提升公路橋梁工程的抗震性。鉆孔灌注樁能夠和橋梁上部結構很好地結合到一起，形成一個穩定的整體，從而提升橋梁工程的總體抗震性，可很好的應用在大型橋梁工程施工中。

（2）可提升橋梁工程的承載力。近年來，私家車數量逐年增多，使得公路橋梁承受的壓力不斷提升。和其他施工技術相比，鉆孔灌注樁施工技術可有效提升橋梁工程的總體承載力，從而延長橋梁工程的使用壽命。

（3）可提升橋梁工程的性價比。鉆孔灌注樁施工技術具有良好的機械化水平，可減少施工人員的流通。而且還能提升橋梁基礎的穩定性，控制不均勻沉降，避免發生開裂、傾斜等質量問題。可有效延長公路橋梁工程的使用壽命，從而獲得更大的經濟效益，是目前橋梁工程施工中常用的技術之一。

3 鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁工程的應用要點

3.1 施工準備

鉆孔灌注樁施工技術工序比較多，為保證各道工序能夠高效有序地開展，在正式施工前，需要做好施工前的準備工作，主要包括幾個方面。

（1）現場施工準備。對橋梁所在區域的場地進行平整和硬化處理，以免在鉆孔施工中發生鉆機失穩、安全事故等問題。并組織現場施工人員進行技術和安全交底，以掌握橋梁樁位的地質情況，分析施工圖紙和技術規范，掌握鉆孔、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑的注意事項。

（2）機械設備準備。在鉆孔灌注樁施工中用到的主要設備是鉆孔機，在投入使用前，需要對鉆機的性能、質量進行檢查，保證機械設備處于安全穩定的良好狀態后才能使用。

（3）測量放線。在開工前需要對設計單位提供的測量導線點、水準點等進行復測，并向監理工程師提供測設的結果，待監理工程師審核通過后才能進行鉆孔施工。高程控制點需要進行復測和加密，對所有移交的高程測量結果進行復測，確認合格后再使用。并在橋梁附近設置多個水準點，加設水準點需要設置在路線外側固定物體之上，并用油漆描繪清楚，加以保護。

3.2 護筒制造和埋設

本工程在鉆孔灌注樁施工中，護筒由10mm 的鋼板卷制而成，護筒直徑有比設計鉆進大20～40cm，護筒上下口外圍需要用8cm 寬鋼板加焊加筋，護筒埋設的高度不能低于現場地面高度的200cm。護筒在埋設要精確定位，頂面位置的偏差不能超過5cm，傾斜度不能超過1%。護筒埋設深度在黏土層不能小于100cm，在砂土層不能小于200cm。本工程鉆孔灌注樁施工位置土層比較松軟，為保證護筒的穩定性，護筒埋設要埋入堅硬的土層至少50cm，在護筒下沉施工中，可采取錘擊、壓重、振動等方法。如果遇到堅硬的石塊獲和其他障礙物，可采取先開挖，再埋設的方法。護筒埋設完成后，四周要用粘土回填，并分層夯實，并且在護筒之上嚴禁承受外力，以保證垂直度，防止發生泥漿流失問題。

3.3 鉆機就位

在鉆進就位之前，需要對基礎的穩定性和承載力進行檢測，保證都達標之后，再逐步讓鉆機就位，在現場技術人員的指導下擺放平穩，保證鉆機上的沖錘能夠垂直對準樁位。鉆機就位完成之后，精心調整，以免在施工中發生傾斜、位移等影響最終的施工質量。在鉆孔開孔之前，需要交叉用鋼尺檢查鉆頭的垂直度，保證鉆頭的直徑不小于樁徑，底口也必須平齊，否則需要進行修補處理。相鄰鉆孔樁混凝土施工完成24h 后，才能進行旁邊的樁基鉆進施工，以免擾動相鄰已經施工完成的樁基混凝土。

3.4 制備泥漿

在案例工程施工中，地質條件復雜，既有軟土地基，也有卵石層和中風化礫巖，這就需要配制出優質泥漿，進行有效的護壁操作。在具體使用中，需要根據地層條件，配制合適的泥漿。尤其是在卵石層施工中要加入適量的纖維素，以提升泥漿的性能，降低沉渣的厚度，提升施工標準。不同地層下泥漿的性能指標如表1所示。

表1 不同地層下泥漿的性能指標

泥漿配制完成之后，還需要在兩橋之間布設高壓泥漿泵、泥漿池、沉淀池等，形成一個穩定的泥漿循環系統，為避免泥漿使用對周圍環境造成污染，在鉆孔灌注樁施工中，需要對沉淀池中的棄渣和溢出的漿液進行集中處理。

3.5 開孔

在開孔之前需要先向孔中注水，以保證孔中水位不低于孔外水位，并加入優質的粘土進行開孔造漿，在開鉆中鉆頭的中心需要和樁位中心的偏差控制在2cm 以下。開孔時要先采取低錘密擊。就案例工程而言，上層地表土比較松軟，可加入適量的黏土塊或者是小片石進行反復沖擊造漿，保證鉆孔中泥漿面始終處于穩定狀態[1]。在圓礫土等一些松散層開孔中或者是鉆進中，按照1:1 的比例，投入粘土和小片石，并用小沖程進行反復沖擊，以促使泥膏和片石能夠全部擠壓到孔壁中。而且在開孔中遇到了砂土和卵石類土，為保證開孔質量，向孔中加入了適量粒徑在15cm 左右的片石，并用0.5～1.0m 的低沖程進行反復沖砸，促使泥膏、片石等能夠全部擠入到孔壁中。直到鉆頭進入到護筒底部3m 以下之后，再以正常的速度鉆進，以提升泥漿護壁的效果。

3.6 鉆進

鉆進是鉆孔灌注樁施工技術應用的關鍵環節，為防止相鄰孔壁在鉆孔中發生坍塌，需要等相鄰鉆孔混凝土灌注完成24h 后，才能繼續開鉆。為保證鉆孔質量，在整個鉆進過程要嚴格遵循“勤松繩，少量松繩”的原則，以免出現打空錘、鋼絲承受壓力過大等問題，鉆孔時還要實時觀察鋼絲繩的回彈情況和回轉情況，鉆頭的起落要均勻，不能突然提升和下降，以免碰撞孔壁，影響鉆孔灌注樁的施工質量。此外，鉆孔中還要經常檢驗泥漿指標和含沙率，以判斷地層情況，及時調整沖程，適當調整方泥漿的性能，如果泥漿性能不好，要及時投入粘土，或者加入純堿，以保證鉆孔中液面的高度始終高于孔外2.0m，以提升泥漿護壁效果。

每鉆進4～5m 進行一次深度檢驗，鉆頭更換之前，或者是遇到容易發生縮孔的位置也要進行檢孔操作。本工程在鉆孔深度檢驗中采取了鋼絲繩上綁扎紅布條標記控制的方法，在終孔檢測時要用測繩鉛錘檢驗。鉆進到基巖之后，每鉆進0.5～1.0m 清孔取樣一次，最為終孔檢驗的依據。在整個沖孔過程中，要保證孔內泥漿面不低于護筒頂部40cm，在提鉆時要及時補漿，以保證泥漿的高度始終維持在一定范圍內，一旦發生偏孔問題，要及時回填粘土進行糾偏處理，回填高度應該高出偏孔位置50cm。

3.7 清孔

當鉆孔深度達到設計要求的深度之后，及時核實地質情況，可通過撈取孔底鉆渣的方法，驗證地質情況是否達到設計要求。如果和勘察設計的結果不相符，要及時通知監理部門和現場設計代表進行確認處理。如果達到要求，及時開展孔深、孔徑、孔型的檢查。本工程在孔深檢查中采用測量繩進行檢查，每次測量完成后，用鋼尺對測量繩進行校正核對[2]。用全站儀測量護筒的高程，用檢孔器檢查鉆孔的垂直度和孔徑。保證各項指標都達到設計要求之后，通過換漿法進行清孔，在清孔時要時刻注意孔內水位。為保證清孔效果，本工程采取了兩次清孔法。

第一次清孔在鉆孔深度達到設計深度后及時開展，具體的清孔方法為：采用漿液法進行排渣，在鋼筋籠下放之前，在孔頂、中部、底部分別進行取樣檢驗，泥漿比重控制在1.05～1.20，含砂率不超過4%，黏度不超過25s。在清孔中要保證孔內泥漿高于地下水位1.0m，不斷置換泥漿，直到澆筑混凝土，并且在混凝土澆筑前，要保證孔底沉渣厚度不超過5cm，清孔完成后，將孔口雜物清理干凈。

第二次清孔在鋼筋籠安裝到位后清孔，清孔的標準為排出的泥漿用手觸摸沒有顆粒感，泥漿比重不超過1.03，含沙率不超過2%，黏度在17～20s。

3.8 鋼筋籠的制造和安裝

在本工程鋼筋籠制作中采取了長線法，所有鋼筋全部運輸到施工現場之后進行集中統一制作，主筋套筒連接場需要進行平整處理，以保證鋼筋籠加工的線型質量。為保證鋼筋籠加工質量，所有用于鋼筋籠制作的鋼筋都需要進行抽檢，保證鋼筋的材質、規格、型號等全部都達到設計要求之后，才能應用到鋼筋籠制作中[3]。按照鋼筋籠設計圖紙的要求制作鋼筋籠。鋼筋籠制作完成還要安裝上聲測管，本工程聲測管由φ50×1.5mm 的鋼管制作而成，放置在加強筋之后進行均勻布置。聲測管底口可采取70mm×70mm 厚3mm 的鋼板焊死。聲測管接頭需要采取大一型號的鋼管焊接接長，聲測管在加工和焊接的質量必須嚴格控制，不能存在滲漏水問題。

在鋼筋籠安裝之前，需要清除粘附的泥土和油漬，以保證鋼筋能夠和混凝土緊密相連。本工程鋼筋籠的長度比較大，為保證鋼筋籠安裝質量，避免鋼筋籠碰撞孔壁，采取了雙鉤起吊法，起吊點主要布設在鋼筋籠箍筋和主筋連接的位置，并保證吊點能夠均勻對稱，一次性起吊，以免在鋼筋籠起吊中發生變形問題。通過雙鉤起吊法，可將鋼筋籠緩慢豎直，逐步拆除上吊點外側的臨時支撐，在現場施工人員的扶持之下緩慢垂直、緩慢入孔，不得晃動。當第一節鋼筋籠安裝完成之后，需要懸掛在鋼護筒頂口，吊起第二節鋼筋籠，和第一節鋼筋籠進行對接。在對接操作中，要先固定十字撐上的4 個點，然后再檢查上下兩節鋼筋籠在對接時的中心線是否保持一致[4]。對接完成之后，下方前還要檢查鋼筋籠的垂直度，確保鋼筋籠對接時的中心線保持一致。鋼筋籠現場接長可采取直螺紋套筒連接，以保證鋼筋籠下方能夠在2h 內完成，鋼筋籠接長完成經過現場驗收風格后緩慢下放，將已經完成節段鋼筋籠懸掛在鋼護筒頂口，如此循環往復，直到所有的鋼筋籠都安裝完成。

3.9 水下混凝土灌注

水下混凝土灌注是鉆孔灌注樁施工的關鍵工序，其施工質量對整座橋梁的穩定性和安全性有很大影響。本工程在水下混凝土灌注中采取了導管安裝灌注法。導管采取了專門螺旋絲扣導管，管徑為300mm，中間標準節長度為2.7m，底管的長度最長達到4.2m，還配備了0.5m，1.0m，1.5m 的非標準節。每根導管在使用之前，需要對規格、質量、拼接構造等進行認真檢查，導管拼裝完成軸線差不宜超過鉆孔深度的0.5%，且最大不應超過10cm，試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5 倍，全部檢驗達標后才能施工。導管在下放時需要遵循豎直、輕放的原則，避免碰撞鋼筋籠，在下放中需要詳細記錄下放的節數，下放到孔底之后，理論長度和實際長度必須吻合，檢查無誤之后，輕提導管，控制導管底口到孔底之間的距離在25～40cm，并且要盡量位于鉆孔的中心。

在正式進行水下混凝土澆筑前，需要再次檢驗孔底泥漿厚度以及指標，如果超過設計要求，需要進行再次清孔，以保證孔底沉渣的厚度能夠符合設計要求。此外，還要做好各項準備工作，配置足夠的應急設備和材料，以保證混凝土灌注的連續性。

在進行首批混凝土灌注時可采取拔塞法，避免混凝土和泥水直接接觸，并保證首批混凝土在導管全斷面將漿液壓出，在導管頂口可采取隔離圓形鋼板來堵塞漏斗口，以免發生漿液滲漏問題。正式注漿時，要利用鉆機將隔離鋼板拔起，罐車加大油門向漏斗中補加混凝土，以保證混凝土灌注的連續性[5]。首批混凝土灌注量必須能夠埋置導管1.0m 以上，首批混凝土灌注數量滿足導管初次埋置深度和充填導管底部間隙的需求，可通過式（1）計算出來：

式中：V——首批混凝土灌注量，m3；d2——導管的內徑，m；h1——鉆孔中混凝土面高度到Hc時，導管內徑混凝土柱所需的高度，m，h1≥γwHw/γc；D2——鉆孔的直徑，m；Hc——首批混凝土鉆孔中混凝土面到孔底的高度，m；Hw——鉆孔中混凝土面以上泥漿的厚度，m；γw——泥漿的容重，kN/m3；γc——混凝土的容重，kN/m3。

當首批混凝土灌注完成之后，灌注混凝土需要連續從漏斗邊側溜入到導管，嚴禁一次放滿，避免形成氣囊。在混凝土灌注中，需要加強對混凝土面高度的測量，并對混凝土灌注量進行詳細記錄，每隔30min 記錄一次，并及時繪制示意圖，以保證混凝土灌注質量。在混凝土灌注將要結束時，由于導管混凝土柱的高度減少，壓力降低，一旦出現混凝土頂升困難問題，可適當減少導管埋深，以保證混凝土的灌注工作能夠順利進行。在拔出最后一節導管時，要適當放緩導管拔出的速度，以免上部泥漿被壓入到樁體中。嚴格控制好混凝土灌注樁頂標高，比設計標高要高出1.0m 左右，以保證混凝土的強度，混凝土固化之后，再鑿除部分樁頭，以保證樁頭無松散層。

3.10 混凝土的養護和樁基檢測

鉆孔灌注樁混凝土灌注完成后，采取自然養護即可，標準試件可采取室內標準養護的方法，試件養護28d 之后，進行抗壓試驗按照具體的評定要求進行驗收[6]。

本工程在鉆孔灌注樁質量檢測中采取了聲測管超聲波檢測的方法，按照設計要求在樁基四周，鋼筋骨架之上均勻布置φ50mm，1.5mm 壁厚的專用聲測管，聲測管需要和鋼筋籠固定牢固，接頭密閉要牢靠，檢驗結果要保證鉆孔灌注樁混凝土均勻、完善，樁基質量達到Ⅰ類樁。

4 結語

綜上所述，結合工程實例，分析了鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁工程中的應用，分析結果表明，在公路橋梁工程施工中，經常會遇地基基礎難以滿足實際要求的問題，此時需要進行加固處理，以提升基礎的穩定性和承載力，保證公路橋梁工程的質量。鉆孔灌注樁施工技術具有施工質量可控、施工效果高、綠色環保等諸多優勢，非常契合現代化公路橋梁工程施工的要求，值得在類似工程中大力推廣和應用。