橋梁鉆孔灌注樁施工技術及質量控制分析

楊 志

(長治市協成公路養護工程有限公司，山西 長治 046000)

1 工程概況

某公路橋梁改建工程位于山西省境內，公路設計荷載為Ⅱ級，等級要求為三級公路，橋梁設計50年基準期，橋面橫坡雙向2.0%，寬度為(防撞護欄)凈-7.5 m+2×0.5 m，安全等級設計標準為一級。目前上部橋梁結構是T梁預制矮型8～8 m，凈寬為4 m,橋梁總寬為5 m，下部橋梁結構為樁柱式臺、墩，基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑長12 m。

根據SQKHJ-ZK01勘探孔顯示的地質情況，從上到下依次為圓礫、強風化泥灰巖、中風化泥灰巖、中風化泥巖，樁基地質勘探孔地質分層情況如表1所示。該項目影響水系主要為該河流，近年來最高水位為64.75 m，最低水位為62.395 m，年平均水位為62.7 m。

表1 樁基地質勘探孔地質分層情況

2 鉆孔灌注樁施工技術

2.1 護筒埋設

鉆孔前，為了確保機械設備能夠垂直鉆進，避免出現塌孔現象，需提前安設鋼護筒。護筒埋設時，利用挖機先將護筒坑挖好，鉆孔則采用旋挖機施工，根據樁位所處地質、水文等條件確定護筒長度。護筒頂部應略高一些，確保孔內泥漿面在孔外水位之上。但在施工當中，必須控制好護筒埋設樁位的誤差，不得超過5 cm。護筒拆除時，保證灌注樁混凝土強度達到設計規定。

2.2 成孔施工

為了確保鉆孔樁施工安全，避免出現塌孔，本工程決定采用泥漿護壁成孔工藝，根據現場地質條件、孔位等準確確定泥漿材料。根據地質勘探結果及樁基的參數，同時考慮鉆機的鉆進能力和施工效率。采用型號為ZJD-4000回旋鉆機作為首樁的主要鉆孔設備，其性能參數詳見表2。

表2 ZJD-4000回旋鉆鉆機性能參數表

若所處地質較為復雜，具有較厚覆蓋層，護筒下沉難度大，無法到達巖層時，一般可采取PHP泥漿。鉆孔時，需控制好鉆進速度，不宜太快，還要檢測泥漿指標，若指標與規定不符，需及時調整，確保樁基的成孔質量。泥漿的各項指標調整見表3。

2.3 鋼筋籠安裝

施工人員在鋼筋籠的制作過程中，從材料質量入手嚴格控制施工質量，按照設計圖紙明確鋼筋規格、長度、直徑，本工程所使用的鋼筋長度及直徑控制在9～5 cm之間。制作完鋼筋籠后對現場進行徹底清理， 注意堆放鋼筋籠區域需處于整潔干凈狀

表3 強風化泥灰巖層鉆進過程中泥漿性能指標

態，采取平臥方式合理堆放，控制堆放層高低于2或等于2層，驗收鋼筋籠制作工序施工質量時，先設計標高，再對鋼筋籠長度進行檢查測量。施工人員操作鋼筋籠的安放過程中，采取必要的綁扎措施，落實此環節的標準規范，完成綁扎工作后向運輸車內放進鋼筋籠，可避免鋼筋籠運輸時破壞其完整性，通過專業運輸車輛進行安全高效運輸。鋼筋籠到施工現場進行卸載時，施工人員先檢查完整性是否良好，將十字鋼筋按照每4 m設置1個的標準在場地中進行安放，完成此步驟后，基本上鋼筋籠自身形狀難以出現較大改變。本工程運輸鋼筋籠和安裝環節，施工人員考慮到鋼筋籠吊點處于最大作用力的承載狀態，因此采取加固此處箍筋的方法，避免吊點鋼筋質量受到影響。

2.4 清孔施工

相比泵吸反循環、氣舉反循環清孔工藝，正循環清孔工藝成本較低。加上旋挖樁清孔并非一次完成，需進行二次清孔，且第一次清孔對于沉渣厚度并沒有太多要求，這種情況下，基于經濟性原則，本工程第一次清孔決定采用正循環清孔工藝，以便排除孔內的顆粒物，要求在本次清孔時，將泥漿密度控制在1.1～1.4之間，從而滿足施工要求。清孔后的泥漿指標詳見表4。

表4 清孔的泥漿性能指標

二次清孔時，泥漿比重應有所下降，可控制在1.1～1.2之間。為了確定二次清孔工藝，本工程對三種不同清孔工藝在孔深15 m左右的I、II樁號的清孔時間和沉渣厚度情況進行了對比分析，對于正循環清孔，I樁的清孔時間為5 h，沉渣厚度為69 mm；II樁的清孔時間為5 h，沉渣厚度為71 mm；對于泵吸反循環清孔，I樁的清孔時間為0.5 h，沉渣厚度為32 mm；II樁的清孔時間為0.5 h，沉渣厚度為30 mm；對于氣舉反循環清孔：I樁的清孔時間為0.3 h，沉渣厚度為17 mm；II樁的清孔時間為0.3 h，沉渣厚度為16 mm。

從上面的數據可以看出，無論是在清孔時間，抑或是沉渣厚度方面，正循環清孔工藝均比其他兩類較差，且在二次清孔沉渣厚度不大于50 mm的規定下，正循環清孔不符合規定要求。基于此，決定從泵吸反循環、氣舉反循環清孔工藝當中選擇，由于氣舉反循環清孔工藝在清孔時間、沉渣厚度方面更具有優勢，最終決定采用氣舉反循環清孔工藝進行二次清孔。

在二次清孔當中，不僅要確保沉渣厚度符合規定要求，還需要檢測泥漿的性能指標，保證始終滿足要求，一般來講，清孔結束時泥漿指標不宜過高，比如，含砂率控制在3%以內，粘度為16～20 s之間。待各項指標均符合規定后，才能進行下一工序施工。

2.5 沉渣檢測

在完成清孔作業后，還需進行沉渣厚度檢測，在整個檢測當中，需保證選取的方法合理、有效，確保沉渣厚度符合規定要求。根據工程實際情況，決定采用吊錘測繩法進行測定。首次測量時，在孔內放入3 kg的測量錘，將錘慢慢放置到沉渣層頂面位置，此時需對沉渣厚度的測量與記錄。二次測量時，再次下放測錘直至達到孔底，并做好深度測量與記錄。通過兩次測量結果的計算，可以得出最終沉渣厚度，經計算，35 cm為本工程沉渣厚度，可達到規定要求。

2.6 混凝土澆筑施工

經檢測，二次清孔后，沉渣厚度為35 cm可滿足規定要求，此時便可進行水下混凝土澆筑施工。根據施工規定要求，可采用C30水下混凝土進行施工，并做好坍落度控制。澆筑前，還需控制好混凝土導管底部與孔底之間的距離，不得大于30 cm，同時，第一批灌注混凝土導管埋設深度必須超過0.8 m，使用導管前，需提前拼裝，并做好水密試驗。

根據計算可知，本工程混凝土初灌量為3 m3，按照樁長的實際情況，可能會有略微浮動。在整個灌注過程當中，需精確計算導管的長度，從而確保混凝土的質量，并合理控制導管埋設深度，可控制在2～6 m之間。在水下混凝土澆筑施工當中，必須做好混凝土灌注速度控制，保障水下混凝土的成樁質量。

3 質量控制

3.1 管道阻塞控制

此問題常見于路橋梁工程鉆孔灌注樁施工環節，引起阻塞的原因并以單一，包括混凝土離析、混凝土受管道水流作用出現流動異常、導管法蘭盤發生漏水現象、混凝土受導管空氣間隔作用出現流動異常等，需根據具體原因采取相應的解決策略。比如針對因混凝土自身性能不佳出現離析情況造成的管道阻塞，在處理過程中可通過嚴格管控混凝土材料進行有力防控。

3.2 鉆孔偏斜控制

引起鉆孔偏斜的原因主要是鉆孔設備自身存在局部彎曲情況、鉆頭在傾斜角作用下不均勻受力所致。板工程施工單位重視現場施工平整性，保證平穩安裝鉆機，鉆孔作業時加強對鉆桿、鉆頭等相關構件的檢查力度，發現彎曲馬上調整，針對已經存在的鉆孔偏斜情況，嚴格控制鉆孔實際鉆進速度，對鉆孔進行有效修正。

3.3 鋼筋籠上浮控制

現代公路橋梁工程鉆孔灌注樁施工中，鋼筋籠的使用已經非常普及廣泛，一旦發生上浮情況，很容易嚴重影響工程整體質量，本工程分析了多種鋼筋籠上浮的引發原因，包括泥漿過大比重所致等等，在制定防控策略時根據不同原因而行。比如，解決由于過大泥漿比重導致的鋼筋空上浮情況，嚴格規范施工人員測驗泥漿性能的程序，在滿足施工標準前提下方可進行鋼筋籠制作和安放。

3.4 混凝土卡管問題

混凝土卡管的主要原因是施工人員違章操作，沒有按照相應的操作規程和施工規范操作。比如澆筑混凝土時，沒有做好混凝土攪拌，這不僅會影響混凝土的性能，還會導致導管的氣密性不足，從而導致澆筑過程中混凝土堆積堵塞的問題。如果施工人員未能及時解決這類問題，因為混凝土卡在管道中，施工將無法順利進行。為此，操作者需要取出導管并疏通。如果問題沒有得到有效解決，需要停止工作進行檢查，并采取具體措施解決。

3.5 斷樁問題

在鉆孔灌注樁施工技術應用于橋梁工程施工過程中，灌注樁是由砂石結合混凝土等材料澆筑而成，為后期施工進行保障，但由于部分施工人員操作失誤等因素，澆筑過程會受到影響而中斷，由此增加斷樁風險問題出現的概率，會對工程后期施工及運轉等方面造成影響。同時，由于部分施工單位管理人員忽視鉆孔灌注樁施工技術的重要性，在施工時依舊采用傳統技術、工藝，再加之部分器械設備存在老化問題，導致施工過程精度不足，同樣會導致斷樁問題的出現，從而影響現代橋梁工程正常的施工建設。

4 結束語

綜上所述，鉆孔灌注樁是公路工程橋梁建設中重要的組成部分。抓好鉆孔灌注樁的施工過程控制，能夠有效提高鉆孔灌注樁的施工質量，增強公路工程橋梁建設的整體施工質量和使用安全。特別是在鉆孔樁施工完成后，要做好驗收工作，檢查鉆孔樁施工質量是否達標。如果達標，可以繼續后續施工；如果有相應的質量問題，需要處理；如果無法補救，必須重新進行施工。