公路橋梁沖擊式鉆孔灌注樁施工技術研究

苑田祥

（山東華通路橋工程有限公司，山東 臨沂 273400）

0 引言

在路橋工程項目開展過程中，與其他技術相比，鉆孔灌注樁施工技術的合理應用能夠增加其結構的耐久性能，有效克服施工現場各種復雜的地質條件，如硬土層、河道等較為復雜惡劣的施工環境等，保障施工作業的順利開展，有效延長路橋的使用壽命，同時還具備施工噪聲小、承載能力強等優勢特點。沖擊式鉆孔灌注樁施工技術憑借其自身的優勢特點，已然成為當前我國公路橋梁廣泛采用的施工技術手段之一。

1 工程概況

以A 高速公路在建工程B 段二標段工程為例，該工程位于山區地區，橋梁工程共17 座，其中拼接橋1座，長度為123.45m；主線大橋6 座，長度為1793.43m；互通主線橋1 座，長度為1178.43m；匝道橋9 座，1792.45m。

2 施工現場環境分析

2.1 水文環境

該施工路段內水資源較為豐富，河網緊密，且各個河道呈現分散狀，其中主流河道為忠建河，同時分散分布忠建河支流，河水從南部偏西方向東北方向徑流，主河道整體長度約為117km，流域面積達188km，分析該流域平均流量監測數據，近10年該流域的平均流量為48.8m/s，汛期主要集中出現在4～8月，施工現場雨量較大，場區內雨量充足，其他月份徑流量相對較小，但是變化并不明顯。總體來說，該地區的地下水資源分布廣泛且資源豐富。

2.2 地形地貌條件

該工程地處山區地帶，分析整體地勢，西北高于東南，山體高程約在500～1200m。地貌主要以階梯狀為主，大部分區域為山地，小部分區域斷陷，沉積構成多級夷面與山間河谷斷陷盆地，呈現出層狀地貌，從東到西呈現剝蝕侵蝕構造、溶蝕侵蝕地貌。

2.3 地質條件

該區域的地質條件以粉質黏土、碎石土、中風化白云巖、強風化白云巖為主，施工區域不同，地質結構略有不同。結合當地的水文環境，在該工程項目設計方案中，共有646 根樁基，其主要以端承樁與摩擦樁為主，在全面樁基中，鉆孔灌注樁有512 根，主要采用沖擊式鉆孔灌注樁施工技術開展施工作業。

3 沖擊式鉆孔灌注樁施工技術要點

3.1 施工流程

在路橋施工中，所涉及的環節較多，具體施工流程見圖1。在沖擊式鉆孔灌注樁施工作業開展過程中，首先應當對施工場地進行填壓、平整處理，同時做好施工前的準備工作，結合相關設計方案，對施工現場進行精準測量，確定樁基放柱的位置，同時制作相應的鋼護筒。準備工作完成后，借助沖孔鉆機機械能進行開孔作業，實時測量鉆孔的深度、斜度以及直徑，直至達到標準要求。開孔完成后進行清孔作業，將下放的鋼筋籠進行固定，進行而二次清孔，然后開展混凝土灌注作業，通過成樁交驗之后，對樁頭進行清理，并開展無破損檢驗，確保其樁基質量完全符合相關質量標準。

圖1 沖擊式鉆孔灌注樁施工流程

3.2 施工前準備

在施工作業開展前，首先做好施工前準備工作。測量人員結合項目設計圖紙，確定軸線及樁位的分布位置，在施工現場內，構建測量控制網，利用控制網對施工樁位進行精準確定。確定樁位后準備施工工作面，對施工現場進行整理、夯實，利用宕渣填筑的方式對鉆機的作業平臺進行加固處理。鉆機工作平臺應當設置在距離地面高度1m 的位置，以此來保障鉆孔內部水壓充足。該工程項目中，由于其地下水資源豐富，結合其地質環境，應當在工作面鋪設一層鋼板，增加受力面積，最大限度避免在鉆機工作過程中出現平臺塌陷或者由于不均勻沉陷導致鉆機偏移，對鉆孔斜度造成影響。

3.3 泥漿制備

泥漿制備效果是保障工程整體質量的重要因素之一，在施工作業開展過程中，應當結合當地的地質特征確定泥漿制備標準，并在其中加入外加劑，以此來保障泥漿的質量。其具體指標見表1。進行配漿過程中，控制其密度在1.2～1.4g/cm之間，膠體率不低于95%，黏度在18～24pa·s 之間。與此同時，由于公路橋梁的樁基結構較為復雜，施工作業人員在配置泥漿的過程中，為了能夠確保泥漿的配置質量，應當對黏土的質量進行把控，把黏土打碎后放置到護筒中，通過沖擊錘來進行敲擊，控制好敲擊力度。制漿效果的提高有利于施工人員更加全面地了解工程整體的結構特征，從而保證公路橋梁工程的質量。

表1 泥漿性能指標

泥漿指標相對密度/（g/cm3）黏度/（Pa·s）含砂率/（%）膠體率/（%）失水率/（mL/30min）pH值鉆進過程1.20～1.40 22～30≤4%≥95%≤20 8～11澆筑混凝土前1.03～1.10 17～20≤2%≥98%≤20 8～12

3.4 埋設護筒

在公路橋梁工程項目開展過程中，沖擊式鉆孔灌注樁所采用的護筒主要以鋼護筒為主。護筒埋設作業，首先對施工場地的綜合條件進行全面分析，根據基樁設計要求合理選擇護筒規格。護筒的內徑應當比鉆孔樁直徑大20cm，護筒長度設置為6m。在進行護筒埋設過程中，如果其埋設護筒的長度較大，需要多節護筒進行銜接時，應當對護筒銜接處進行焊接，并采用專業的密水性材料對其進行防水處理。在進行護筒埋設作業之前，應當對護筒銜接位置進行防水實驗驗證，確保其不存在漏水、滲水現象，方可進行埋設。在埋設作業開展時，應當根據樁基位置進行護筒埋設，其埋設深度應當在樁徑的1.5 倍以上，其頂面應當高出地面0.3m，如圖2 所示，最后在埋設完成的護筒周圍采用黏土等進行夯實處理，并對其樁位進行再次測量檢查，確保其符合設計要求之后，采用水泥、砂漿等對其進行再次加固。

圖2 護筒埋設示意圖

3.5 鉆進成孔

在護筒埋設工作完成后開始鉆孔作業，技術人員應當再次對其進行測量，找出樁孔的中心點，再一次確認樁位的準確性。然后，調節鉆架上的起吊滑輪，保證沖擊錐的中心位置與樁孔中心保持在同一條垂線上，誤差值不超過20mm。確定樁孔中心后對鉆機進行檢查，然后開展鉆孔作業。初次鉆進時，應當選擇小沖程，保障鉆孔豎直，避免鉆孔位置的偏移或孔口塌陷等現象的發生。待鉆孔位置與孔口位置穩定之后，可以轉為4～5m 的大沖程開展鉆進作業，在鉆進過程中，隨時清理殘渣，維持泥漿的密度與黏度。同時，在進行鉆孔作業過程中，還應當根據地質層的變化進行分析，在鉆進過程中，一旦地質層發生變化，應當對其進行取樣分析，判定地質層類型，以此來保障開孔作業的順利完成。

3.6 檢孔與清孔

當鉆孔深度達到標準后，對其成孔進行檢測，確保其孔徑、孔深、斜度以及穩定性完全符合樁基標準。在進行成孔檢測過程中，利用鋼絲測繩對孔的深度進行測量，進行測量之前，借助鋼尺等對鋼絲測繩進行校驗，確保其深度測量的準確性。在保障其深度符合成孔標準之后，利用籠式驗孔器及全站儀等設備對成孔的內直徑及垂直度進行檢驗。沖孔通過各項檢驗之后，為了降低孔底部的沉淀、提升樁基底部的承載能力，應當進行清孔處理。主要是采用換漿法來完成，將泥漿泵管路從作業平臺上直接放至孔底，啟動鉆機，讓鉆頭在孔的底部維持小沖程運動，避免鉆渣的沉淀，啟動泥漿泵，將孔底的泥漿、沉渣抽出孔內，同時向孔內灌入新的泥漿或清水，直至所抽出的泥漿變成沒有鉆渣的新泥漿之后，對其進行再次檢查，確保其符合清孔質量標準后，完成清孔作業。清孔檢查項目及質量檢驗標準見表2。

表2 清孔檢查項目及質量檢驗標準

項次 1 2 3 4 5檢查項目質量標準檢查方法沉渣厚度／mm ≤200標準錘量手摸觀察清孔后泥漿指標孔內排出的泥漿手摸無2～3mm顆粒比重／（g/cm3）黏度／（pa·s）含砂率（%）1.03～1.1 17～20＜2比重秤黏度計含砂率計

3.7 鋼筋籠下放與聲測管安裝

完成清孔作業后開展鋼筋籠下放作業，在其施工作業開展過程中，根據護筒頂的標高，計算鋼筋籠頂的標高，其誤差值應當控制在±50mm 以內。下放鋼筋籠時，將護筒與鋼筋籠進行固定，確保二者之間的中心點保持在同一垂線上，避免在進行混凝土澆筑時，鋼筋籠隨著泥漿發生位移。聲測管的安裝與鋼筋籠同步進行，將聲測管按照等邊三角形或者正方形的形式隨著鋼筋籠進行分段安裝，保證兩管之間互相平行。聲測管的頂部及底部應當進行密封處理，頂部位置采用木材或者其他填充材料進行密封，避免在進行混凝土灌注過程中，由于灌入砂漿雜質等導致管道的堵塞，底部的密封應當采用在其底部加焊盲蓋或者鋼板的方式，以此來保證其密封性。施工過程中，每埋設一節鋼筋籠，應當在聲測管內加注清水，密封處理后再進行下一節埋設作業。

3.8 導管下放及二次清孔

在導管下放之前對導管進行水密承壓和接頭抗拉試驗。下放完成之后，對樁孔進行二次清孔，其清孔過程與初次清孔基本相同。清孔結束后，對孔內的泥漿指標、孔深以及沉渣厚度進行檢驗，確保其符合混凝土灌注標準后，將泥漿泵、風管等進行拆除，準備水下混凝土澆筑作業。

3.9 混凝土澆筑作業

混凝土澆筑質量是影響公路橋梁整體質量的核心要素。因此，在混凝土澆筑作業過程中，應當從原材料開始，嚴格把控每一道工序的質量關。在混凝土澆筑作業開展之前，根據樁徑精準計算混凝土方量，鉆孔灌注樁混凝土澆筑作業主要依靠混凝土的自重沿著導管流出孔底，無法實現對混凝土的振搗作業，這意味著對混凝土拌和物和易性要求相對較高。在選擇水泥時，應當根據水泥的保水性能選擇水泥種類，細骨料的細度模數控制在2.4～2.8mm 之間，粗骨料粒徑在4.75～37.5mm 之間，坍落度在18～22cm 之間，砂率控制在40%～50%之間。與此同時，為了能夠有效改善混凝土的和易性，應當在混凝土中適當添加緩凝型減水劑。在進行混凝土澆筑時，為了保障基樁頂部混凝土強度，其頂面位置應當高出設計標高1m，高出部分在樁系梁施工作業過程中進行拆除。在完成混凝土及澆筑作業后，應當立即拆除導管，混凝土完全凝結之后，應當采取相關的檢驗技術，對其質量進行檢驗。

4 結語

綜上所述，公路橋梁工程項目受其工程規模及施工條件等諸多因素的制約，施工難度較大，對施工技術水平有較高的要求。想要充分發揮沖擊式鉆孔灌注樁施工技術在我國路橋工程施工中的作用，施工單位應當嚴格掌握該項技術的施工要點，結合施工現場的實際環境與地質條件，合理制定施工作業方案，為我國公路橋梁施工技術的發展奠定基礎。