橋梁樁基施工技術應用淺談

黃福斌

（貴州路橋集團有限公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

隨著我國橋梁產業的不斷向前發展，在橋梁工程施工過程中施工規模和施工量也在不斷加大，同時所使用的工程施工技術手段和方法也在不斷創新。樁基工程的施工質量影響著橋梁的結構安全，是決定橋梁建設成敗的重要因素。因此，樁基礎施工質量受到橋梁施工單位的高度重視。樁基礎是指由樁基和承臺共同組成的一個構件，它起著承上啟下的作用。在遇到嚴重地層時，鉆孔灌注樁施工有著很大的困難。

1 樁基施工常見故障與解決措施

1.1 卡鉆

卡鉆是指在打孔期間由于鉆頭不經常使用導致孔的直徑越來越小，在更換新的鉆頭之后，鉆頭的直徑相對于孔的直徑來說過大，鉆頭就容易卡在孔洞里面，這就造成了卡鉆的現象。為避免這種現象，鉆孔時應選擇合適的鉆頭并及時更換鉆頭。如果工作的過程中出現卡鉆了，可以采用下面兩個方法來解決，一是在水下割下護簡底口擋住鉆頭部分；二是將鋼護簡上拔或頂起一定高度，騰出空間，將鉆頭拉出[1]。卡鉆還有可能是因為護簡底變形而引起，這時可拋填片石反復沖砸，將變形部位擠出，或水下切割變形部位，然后再將鉆頭斜拉上來，這樣就可以解決卡鉆問題。

1.2 埋鉆

埋鉆是地下鉆孔最常見的一種故障問題。埋鉆的發生主要是由于鉆孔時未顧及到鉆孔頂部的薄弱層，直接將頂部鉆穿或鉆薄，導致頂部支持力不夠，從而導致孔洞的塌陷，從而將鉆頭埋在了地下。

1.3 斜孔、彎孔

產生斜孔、彎孔的原因有以下兩個方面。

（1）斜孔的產生是由于在溶洞的前面開口時沒有按照正確的施工方法，沒有正確的技術，由于拋填粘士不及時，溶洞的位置測量的不準確，鉆孔的位置凹凸不平，以至鉆頭沿著軟的部位下滑，最終造成了斜孔。

（2）彎孔的產生是由于鉆孔的地方有很多隔層相向的探頭石，在鉆頭鉆進時碰到石頭導致鉆頭呈豎向的“s”形，從而造成了彎孔的產生。如果工作的過程中出現斜孔、彎孔，可以糾正斜孔、彎孔的方向。為避免斜孔的發生，應該在鉆孔時放緩速度，一邊填充片石黏土，一邊控制鉆頭直向前進。為避免彎孔的產生，應該提前勘測好需要鉆孔的地方，遇到堅硬的抵擋物時，應更換鉆頭或放緩速度。

2 橋梁工程樁基礎施工技術

2.1 灌注樁施工技術

橋梁工程樁基礎中常見的灌注樁技術能夠保證樁基礎質量，提升建筑的穩定性。橋梁工程采用的灌注樁技術有兩種，即鉆孔灌注樁技術與沉管灌注樁技術。鉆孔灌注樁技術是在地層上進行開孔，而后使用漿液進行灌注，鉆孔灌漿中可通過人工或者機械方式成孔，不同成孔方式的成本和難易程度不同，實際施工中需要根據建筑工程所述的環境不同，進行鉆孔灌注樁的技術標準的調整，比如綜合分析橋梁工程施工地點地質水文條件等。沉管灌注樁技術采用鋼管成孔方式進行灌注，將鋼管下放至土層中，利用鋼管與土層之間的作用力，增加二者的土層摩擦力，提升樁基穩定性。灌注樁施工技術如圖1所示。

圖1 灌注樁施工技術

2.2 振動沉樁施工技術

橋梁工程樁基礎中常用振動沉樁施工技術進行施工。振動沉樁施工的特點在于進入樁階段時通過振動方式讓基層結構充分融合，振動沉樁技術的應用使得樁身能夠更好地融入土層中，施工穩定性與便捷性良好。振動沉樁施工通常采用振動器對樁體進行處理，作業時振動沉樁機使樁與周圍土壤產生振動，從而減少樁面的摩擦力，樁桿克服樁面和樁尖阻力下沉最終到達目的地。振動沉樁技術是一種穩定優質的樁基礎施工技術，振動沉樁不僅讓樁體得以順利進沉降，施工過程中的共振原理可進一步提升沉樁質量，確保樁基礎穩定性，振動沉樁的施工便捷度比較高，可使用小型機械設備進行施工，操作難度低，消耗成本比較小，是現階段樁基礎施工中的常用技術。振動沉樁施工技術如圖2所示。

圖2 振動沉樁施工技術

2.3 靜力壓樁施工技術

靜力壓樁技術是橋梁工程樁基礎施工中比較優質的施工技術。靜力壓樁最大的特點在于施工時靜音無噪，不容易對周邊環境造成噪聲影響。靜力壓樁更適應于軟土地基的施工環境，在黏性土層中應用靜力壓樁技術可以發揮比較好的施工效果。靜力壓樁施工原理是樁體自身重量的反作用力與側阻力和摩擦力相互抵消的沉樁技術，在沉樁過程中，靜力壓樁可通過反作用力與側阻力等作用影響快速沉降，準確到達施工部位。靜力壓樁在施工中通常采用分段預制的方式進行工程施工，通過逐段壓入預制樁更加高效的完成樁基礎施工。在壓樁過程中需要注意持續性與角度的控制，保證樁基的質量[2]。

2.4 沉管灌注樁施工技術

沉管灌注樁技術在土建工程樁基礎施工中比較常見，適用范圍廣，應用效果良好。沉管灌注樁是將與樁尺寸相適應的鋼管端部套上尖后沉入土中，而后套管內放置鋼筋骨架，澆筑混凝土的同時錘擊拔管，從而完成混凝土搗實，進而完成灌注樁施工的一種樁基礎施工技術。沉管灌注樁的樁基礎施工可適用于各種相對復雜的土層環境，對于存在地下水、流砂、淤泥等情況的土層，或者稍密的碎石土地基，都可以采用沉管灌注樁技術進行施工。沉管灌注樁施工技術在應用時需要注意縮頸、斷樁、樁身夾泥等問題的預防，同時控制好下方角度以及標高，避免插斜、下沉等情況影響工程質量。

3 工程概況

某橋梁總長82.92m，主體圍護樁樁徑1.2m，樁長為21～25m，主體圍護樁共28根。

3.1 地質條件

橋梁地勢較平坦，起伏不大，地形平緩，地層主要為雜填土2.5m，黏土5m，細砂2m，砂卵石15.5m。橋梁底板及圍護樁底部均位于密實卵石層中。圍護樁施工期間，由于地下管線較多，地質復雜，局部有大卵石，地層松散，在外力作用下易發生垮塌，造成塌孔。

3.2 施工難度

橋梁樁基均為摩擦性樁，根據地勘資料，圍護樁位置位于雜填土、細砂及砂卵石地層，且樁基深度較深，若不能合理的選擇泥漿護壁，可能會產生嚴重的塌孔現象。本工程節點工期短，工期壓力較大，在保證工期的同時堅決不能忽視質量及安全。施工區域屬于鬧市區，環保要求高，場地狹小，不具備施工泥漿池的條件。部分圍護樁與管線相鄰或處于廢棄管線上，施工時必須保證地層的穩定，保證管線的安全。

4 化學泥漿的實際施工應用分析

4.1 化學泥漿

在實際施工的過程當中所使用的化學泥漿通常情況下都是化學聚合物泥漿，屬于一種經過人工合成的聚合物。其主要的特點在于可以在相對較低的濃度的前提下為旋挖鉆孔樁提供一個較好的黏度環境，從而能夠使其更好的工作。由于化學泥漿本身是由長度很長的分子鏈通過呈現卷狀無序的分散在泥漿當中，當使用化學泥漿時，其中的分子鏈會因為受到剪切力的影響而延展開來，因為分子鏈長度很長，因此展開以后形成的連接橋可以互相吸附，當旋挖鉆孔樁工作時發揮其作用，從而能夠在極大程度上提升護壁效果，加強了周圍地層的穩定性，避免了地層坍塌的現象。與此同時，化學泥漿還可以將工作過程當中所產生的鉆屑進行吸附，使鉆頭能夠持續性工作，從而大大提升了旋挖鉆孔樁的工作效率。化學泥漿性能指標要求如表1所示[3]。

表1 化學泥漿性能指標要求

4.2 施工現場準備

橋梁樁基礎施工前的相關準備工作是保證樁基礎施工順利以及穩定的關鍵。橋梁樁基礎施工現場條件并不一定完全滿足樁基礎的施工要求，這種情況下需要對施工現場進行整理和準備，清理施工現場內雜物，對施工現場土層進行平整處理，保證施工現場的平整度能夠使用樁基礎施工要求，更好的保證樁基礎施工質量。在施工現場土層平整工作基本完成后，還需要做好各坐標控制點和軸線控制點的放線工作，根據樁基礎施工圖紙對各項數據進行有效的檢測，確保放線準確，在后續施工中，也應認真檢查了解樁基礎施工位置的準確性，確保其平面尺寸合乎規范要求。

4.3 鉆進成孔

當旋挖鉆孔樁的護筒內注滿泥漿之后，進行鉆進工作，在鉆進工作的過程當中，施工人員不斷注入化學泥漿，并且使其水頭高度保持在護筒高度的1/2，能夠有效的提升地層的穩定性。在施工期間，要做到對鉆具的鉆進速度進行合理的控制，當旋挖提鉆到孔口時，需要對泥漿的干擾情況進行實時監督，從而能夠使施工過程當中的鉆屑沉降效果加速，有利于保持孔壁的穩定性。

在進行鉆進成孔的過程當中，傳統膨潤土泥漿需要不斷造漿，在場地有限的市政工程施工中問題突出。化學泥漿則具有用量少，只要有水就可開鉆，添加方便，在施工過程中將泥漿粉順著噴射的水流沖入孔內，即可形成良好的護壁漿液的特點。膨潤土用量少時容易塌孔，用量大事容易削弱樁基承載力；化學泥漿在砂卵石地層中，能夠把砂礫粘結一體，向外滲透，從而起到更好砂卵石及砂層護壁作用。

4.4 泥漿造壁法

泥漿造壁法，顧名思義就是指用泥漿澆筑出一塊護壁。因為溶洞類填充物種類的不同與它們流速性的不同，所以使用的泥漿也是不同的。用于護壁施工的優質泥漿，它的比例是有一定規定的，它的成分包括有燒堿、水泥、鋸木屑、草袋、碎石等混合材料，利用鉆頭的沖擊搗固作用，將填充材料同稠密的泥漿一起擠入孔洞中，在轉孔周邊產生連帶強硬效果，在接續的鉆孔工序中形成孔壁封閉環，達到泥漿護壁的效果。

4.5 二次清孔

由于化學泥漿本身是由高分子聚合物組成的，其附著性較強。在進行鉆孔工作過程當中，可以對鉆屑進行有效的吸附，從而在成孔時，鉆孔周圍的鉆屑大大減少。如果使用傳統的泥漿，在進行鉆孔工作之后，仍然需要進行二次清孔工作。化學泥漿省略了這一個工作環節，大大節省了整體工程的工作量并且提高了工程的工作效率和質量水平。化學泥漿的使用將成孔的效率和速度有效的改善，相比膨潤泥漿來說性能更加完善。

4.6 檢孔

鉆孔完成后，需要進行檢孔，檢孔是用檢孔器來完成的，如果孔洞不合格，我們就需要思考造成不合格的原因，從而想出對策。如果發現了不合格的地方可以使用高強度的錘齒，從根本上減少偏孔的出現概率，假如出現了偏孔也是容易很容易糾正過來的。

4.7 化學聚合物泥漿的排放

化學泥漿本身相比膨潤泥漿更加環保和清潔，主要原因在于化學泥漿的組成成分是高分子聚合物，容易降解，能夠直接拋棄不需要進行處理就可以排放，對環境保護工作來說具有積極意義。不過現階段很多工廠在進行化學泥漿排放工作的過程當中還是會使用一些次氯酸鈉溶液以及過氧化氫溶液進行處理，其目的在于能夠使排放的化學泥漿進行充分的氧化。然后將經過處理后的化學泥漿進行排放到周圍的排水溝中。

4.8 實行下鋼護筒方案

使用有一定剛度的，8mm厚的鋼護筒，將它的底部制作成鋸齒狀，這樣可以增加剛護筒的穩定性。下放剛護筒的作用很重要，因此要確保下放鋼護筒不容易變形傾斜，這樣就需要在接頭處增加一圈鋼筋作箍，為避免重心偏移導致其錯位，應該保證受力均勻。

5 結語

根據上文對樁基礎施工技術的描寫，我們對于樁基礎有了基本了解與認識，根據上文總結施工所需要注意的事項可以看出，樁基礎施工是根據不同的地質條件實施不同的方案，更好地了解到樁基礎施工的困難。施工隊付出了很多努力，才取得了理想效果，保證了施工質量和進度。