橋梁樁基施工技術及質量控制分析

呂筱珩

(黑龍江省交通投資集團有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

1 橋梁樁基施工的特點

目前大部分工程項目普遍使用沖擊鉆、旋挖樁、人工爆破等方法進行樁基成孔。施工階段主要存在的問題包括：(1)工程項目現場條件不符合，施工成本較高；(2)作業過程中產生過大的噪聲和振動，對周邊環境產生不利影響；(3)因火工品短缺或天氣原因而延誤工期；(4)因作業不安全而產生損失等。

水磨鉆法施工最顯著的優勢是成本。當前油料價格、原材料成本上漲，加之政府對火工品的管控愈加嚴格，需要諸多繁瑣的審批程序，使水磨鉆技術的優勢更加凸顯。除了成本優勢之外，工期優勢是水磨鉆法施工的另一大優勢。此法很少擾動地層，且無須爆破，可在同一區域內多點作業，全天候循環。由于此法施工難度不高，利于更好地優化成本與工期。在項目施工過程中采用的機械設備較小，不會破壞相鄰結構，對周邊環境影響不大。

2 施工工藝

2.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工流程圖

2.2 定位及平臺

(1)基定位

樁基定位是一項關鍵的基礎性技術，也是挖孔樁的初始工序。嚴格控制樁基定位過程。基于設計圖紙精準計算坐標，應用全站儀進行樁基定位。采用“換手測量”的方法進行放樣測量，即為了確保測量結果的精準度，確保初始測量偏差控制在一定范圍內，應在測量過程中互換前后視。

(2)作業平臺

完成樁基定位工序后，施工作業平臺。施工作業平臺除了滿足施工操作空間，還能夠保護井口、擋水、排水及承受施工荷載。樁基作業平臺的質量對后續施工順利進行作用重大，須嚴格控制作業平臺的質量，確保滿足安全作業需求。用C15混凝土澆筑平臺基面，整個平臺呈正方形布局，面積為2.5 m×2.5 m，四周澆筑10 cm厚的C15混凝土進行周邊地面的硬化，為有效引排地表水，硬化地面需保持一定的流水坡度。樁基位置周邊須澆筑混凝土鎖口，鎖口直徑為2.2 m，比樁體大20 cm，鋼筋混凝土厚40 cm(Ф10@150鋼筋網)，鎖口頂比施工平臺高20 cm，起到擋水作用，也能防止雜物墜落，有利于作業安全。

2.3 護樁布置

完成施工作業平臺工序后，在正式開挖孔樁之前，基于樁位放樣點布置護樁，護樁布置成十字形，即垂直從樁位中心處引出4個護樁，埋設在鎖口中心位置，用混凝土澆筑埋好的護樁，形成保護層，以免破損。在作業過程中，必須復核護樁的樁基中心及高程，及時糾偏調整，確保護樁不偏離樁心，且具有準確基準高程。

2.4 排水施工措施

為了確保作業安全，必須制定科學的排水方案，及時引排地表水。該大橋鄰近鐵路沿線，樁基施工中很少有地下水，因此須著重引排地表水。無須在樁基孔內設集水井，但在施工現場需配置抽水機，一旦地下水滲入樁基孔內，能在第一時間進行抽排。

2.5 提升支架及其他設施

孔口操作平臺施作完工并驗收合格，需在平臺上搭設提升結構，包括定型井架、雙排防雨支架、防墜器、卷揚機等部件，形成整套挖孔樁提升系統。為防止樁孔口有雨水滲入，可加設彩鋼瓦大型防水棚，確保雨天也能正常施工。為保證樁基孔內人員操作安全，通風設施、照明設備、防毒裝備等應配備齊全。

挖孔樁提升系統工作流程：樁基底人工出渣→棄渣入桶→電動卷揚機將吊桶輸送到地面→棄渣倒入手推車→轉運至存渣場集中堆放→棄土場填埋、加強環保綠化。

2.6 井口及護壁

樁孔開挖過程的支護方案為鋼筋混凝土護壁，護壁混凝土厚度上、下分別為20 cm、15 cm，節高為90 cm，護壁混凝土強度與樁基樁身混凝土同級。

護壁澆筑模板用鋼模板拼裝形成，護壁模板可實現循環利用。護壁采用人工澆筑混凝土，用鐵扦插搗護壁澆筑邊，使混凝土更為密實，自上而下形成圓形支撐。混凝土拆模條件應根據具體氣候，時間至少超過24 h，混凝土強度需達到70%及以上。

2.7 強風化巖和土層挖孔方案要點

樁基施工方案為人工挖孔，從上至下逐層開挖，先開挖中間部位，再延伸向周邊，孔徑以+5 cm左右為宜；開挖至巖層后，使用傳統工具無法繼續開挖，該項目引入水磨鉆技術施工。

(1)雨季開挖樁基時，為確保雨天不影響施工進度，應根據施工現場的具體條件，在樁基洞口搭設防雨棚，用鋼管支架搭設，確保在雨天作業時，雨水不會滲入樁基中。

(2)樁基開挖至巖層，開始采用水磨鉆技術施工，采用這一施工技術應分節推進，節深0.6 m，通常使用風鎬、水磨鉆、裝渣桶等工具施工。

(3)如遇樁基內積水、滲水，對正常樁基作業產生影響，必須先抽出孔內積水，用水泵抽取；為確保樁基底空氣流通，應向孔內輸送新鮮空氣，采用專用鼓風機自孔底向上吹，實現孔內與地面之間的空氣對流。

(4)在巖層不穩定的條件下開挖樁基，應采取護壁支護方法，用混凝土澆筑護壁；混凝土厚度及鋼筋設置嚴格遵照項目施工圖紙的要求，同時應考慮水磨鉆施作范圍會擴大的情況，對樁徑進行對應調整，同步采用加厚護壁的方案進行控制。

2.8 堅石、次堅石水磨鉆機施工要點

(1)構成開挖巖體臨空面：鉆孔點布置、內徑孔壁基線設計均應遵照設計尺寸布置開挖面，以170 mm直徑的鉆頭進行鉆取，鉆巖大致0.6 m深，以15°傾角向孔壁往外鉆，使樁基巖石鉆取后，構成一個臨空面。

(2)樁基巖體開挖：將樁基巖體劃分為3等份，依托平均劃分的基準線，配合水磨鉆技術鉆取巖芯，構成3個單獨的巖體；樁基中端位置的巖體用風鎬繼續打孔，最后形成6等份。

(3)將鋼楔插入至風鎬孔，并進行錘擊，使巖體裂開：將鋼楔打進風鎬鉆孔之中，并用大錘進行捶打，受沖擊力、擠壓力持續作用，巖體底部會剪切破裂，從而分解、裂開。

(4)棄渣裝入吊桶內，出渣采用電動垂直提升系統，水磨鉆施作后的棄渣需依次出渣，從樁孔一側到另一側，由電動垂直提升系統實現循環出渣。

(5)調整樁基孔壁及下次循環作業前的準備工作：水磨鉆鉆取工序施作后，樁基孔壁內部會產生鋸齒狀形態。以免影響樁徑空間，應對周邊偏位、錯位情況進行準確判斷，將樁徑內多余的巖體清除；對樁基底部偏位進行監控，并及時調整，完成此步驟后，循環下次作業。

2.9 成孔質量控制

成孔控制指標見表1。

表1 成孔質量控制標準

3 施工質量控制

3.1 做好安全施工保障措施

質量控制的前提是需要做好安全控制。首先，加強項目管理人員安全意識，提升安全管理水平，實現齊抓共管安全的工作局面；其次，加強安全教育，結合各施工工序、工種的不同開展安全教育，提升安全教育的針對性、實效性，凸顯安全教育效果；再次，相關安全管理人員項目安全風險源辨識不足，導致風險源動態管理不佳。應強化提升項目管理人員的安全理念，樹立安全效益的思想，根據項目生產活動實際，動態管理風險源；最后，結合工程項目施工特點，制定完善的安全管理制度，確保生產施工中按章操作，有效規避各項風險。

3.2 加強橋梁樁基施工過程中的管理

在橋梁樁基施工過程中，嚴格按照施工管理制度實施管理，并安排專業監理人員對施工質量進行實時監控，確保施工工藝和流程嚴格按照質量標準進行，同時施工必須按照施工設計圖開展，不得隨意變更經審核通過后的設計圖紙，同時為保障施工質量，在施工過程中對特殊設備的操作人員必須安排專業培訓，確保施工過程中不會因為人為操作失誤而導致的施工安全事故和質量事故。

3.3 及時做好常見質量問題防治

(1)孔斜、塌孔以及縮擴徑

橋梁樁基施工必須在地基上鉆孔，地基的地質構成會影響鉆孔的設備材料選擇和鉆孔的方式選擇，在水磨鉆鉆孔施工過程中，由于地質原因導致鉆頭受力不均，極易導致孔斜的發生同時也容易造成水磨鉆鉆孔孔徑過大或者過小，都會嚴重影響橋梁樁基的后續施工；在水磨鉆鉆孔施工過程中，對于孔壁所采用的水泥砂漿以及加水量的控制也十分重要，對于鉆孔的時間掌握以及提鉆速度的控制都會對鉆孔的施工成效造成影響，一旦控制材料不符合要求或者是施工工藝把握不準，容易導致鉆孔的坍塌。

(2)樁基與承臺連接不良

在橋梁樁基的施工過程中，樁基與承臺的連接處一般處于水面或者地表與空氣之間，受到自然因素的影響較大，施工過程中一旦出現澆筑混凝土質量問題或者是澆筑振搗力度控制不當，及其容易導致樁基與承臺的連接處出現混凝土縫隙，或者直接導致鋼筋外露，從而給整個橋梁工程的施工和使用造成極大的安全隱患。因此，在施工過程中，應該做好樁基與承臺的連接。

(3)鋼筋籠偏移

鋼筋籠由于設計長度比較長，在橋梁樁基施工中容易造成其中心軸線與基樁樁身混凝土軸線不在同一標線上。造成鋼筋籠偏移的原因有多種，其一是在混凝土澆筑過程中，由于混凝土上浮力的作用，導致的鋼筋籠位置上移；其二是在鋼筋籠起吊時由于受力不均引發的形變，導致焊接過程中上下軸線并不在同一直線上；其三是因為在整體設計過程中對于鋼筋籠的位置及距離設計不合理導致的鋼筋籠偏移；其四是由于工作人員未按照鋼筋籠設計施工圖進行嚴格施工導致的鋼筋籠偏移。因此，需要根據這些原因進行防治。

(4)碰撞引起的樁身缺陷

在橋梁樁基的施工中，有許多重型機械參與施工，在整個施工過程中，由與操作人員的操作不當引起的重型機械與樁基碰撞而導致的樁身外形缺陷也是施工常見的質量問題之一。因此，需要做好機械設備的操作。

3.4 完善橋梁樁基施工完成后的質量檢測

在橋梁樁基施工完成后，必須對整個樁基進行質量整體檢測，以確保樁身的完整性和可靠性，同時對樁基的承壓能力和抗震能力以及形變和沉降做出精確的分析，對于施工過程的記錄文件和評價報告必須予以做出精確的分析，在橋身部分施工時，必須實施監控樁基的變化，一旦出現質量問題，應予以及時修復。

4 結 論

文章通過論述某公路大橋樁基礎施工技術，證明此施工工藝比其他方法更加安全，更能保證施工質量，其特點如下：(1)該樁基施工作業中無需爆破，避免飛石墜落；施工設備小，無傾覆風險，可減少對周邊環境的擾動；不會影響正常車輛行駛，不會威脅周邊構筑物安全；(2)水磨鉆法施工可直觀觀測及管控成孔情況，樁徑、沉渣等情況均可直接檢測，施工作業簡單，無附加要求，只需遵循一般作業程序，并把握樁體灌注質量即可。

綜上所述，水磨鉆法施工具有設備輕便、操作簡單、占用面積小、作業可靠等優點，能保證項目進度、成本及質量。無須爆破，很少擾動周邊環境，環保性、安全性俱佳。對沒有機械作業、爆破作業條件的狹窄場所或臨近公路、鐵路等樁基施工，具有良好的適用性。