高速公路鉆孔灌注樁施工質量控制

摘要：目前對于橋梁灌注樁的研究，多針對橋梁樁基的前端設計和后端檢測，對于施工經驗總結仍然較為缺乏，對于復雜工程情況下的施工經驗則更少。濮陽至衛輝高速公路項目上跨京廣鐵路、下穿京廣高鐵立交橋，樁基施工條件復雜。在全面解析工程重難點及地質特點的情況下，聚焦鉆孔灌注樁施工，詳細闡述此類施工關鍵技術以及優化分析，并據此提出常見問題及質量控制措施，為項目成功建設奠定基礎，對今后類似工程提供重要參考和借鑒。

關鍵詞：高速公路；鉆孔灌注樁；施工工藝；質量控制

0" "引言

鉆孔灌注樁基礎憑借其承載力高、適應性強等優點，在公路橋梁建設領域得到了廣泛的應用。目前，國內外的學者對鉆孔灌注樁各方面的研究已有了較為豐富的成果。

羅春旺[1]結合某橋梁工程對鉆芯法輔助以孔內攝像技術的應用進行介紹，并對鉆芯灌注樁存在的質量缺陷進行原因分析。王遠哲[2]以清遠市城西大道改造工程新建城市橋梁為研究對象，著重分析巖溶地區溶洞對沖孔灌注樁基施工可能造成的影響，針對實際情況制定出科學的優化方法，并對樁基施工的安全性、施工質量、施工工期及施工成本等方面的影響因素展開分析。研究結果表明，通過回填片石、黃泥，使用鋼護筒施工技術可以有效解決溶洞樁基施工過程中所面臨的技術難題。

熊彩鳳等[3]對傳統注漿噴頭進行優化設計，驗證新型注漿噴頭的工程適用性。通過室內模型試驗，對不同注漿噴頭的模型樁基進行靜載試驗以及開挖觀測，從承載特性和漿液擴散2個方面綜合對比分析新型注漿噴頭的注漿加固效果。

薛振年等[4]為研究樁側-樁端聯合壓漿技術對黃土地區橋梁灌注樁樁基承載特性的影響，基于傳統壓漿裝置，開發出新型樁側-樁端聯合壓漿裝置。通過對3根不同壓漿方式的模型樁開展室內模型試驗，分析不同壓漿方式下各模型樁承載力、軸力、側摩阻力變化曲線，評價新型聯合壓漿裝置的壓漿效果，并在靜載試驗后開挖模型箱，獲得漿脈的分布情況，分析漿液在黃土中的擴散規律，探究聯合壓漿技術對黃土地區樁基承載特性的提升機理。

常聚友等[5]利用反射波法對橋梁灌注樁的樁底特征進行檢測研究。康銀庚等[6]以杭紹臺高鐵項目為工程依托，為了研究硅藻土層中灌注樁的成孔方法，開展了灌注樁成孔方法現場試驗。分別采用沖擊錘錘擊成孔、旋挖干鉆成孔和旋挖泥漿護壁成孔三種方法進行施工，對3種方法的成孔質量進行分析對比。

綜上所述，目前對于橋梁灌注樁的研究已十分豐富，但研究多針對橋梁樁基的前端設計和后端檢測，對于施工經驗總結仍然缺乏，對于復雜工程情況下的施工經驗則更少。本文以濮陽至衛輝高速公路為依托，在全面解析工程重難點及地質特點的情況下，聚焦鉆孔灌注樁施工，詳細闡述此類施工關鍵技術以及優化分析，并據此提出常見問題及質量控制措施，為項目成功建設奠定基礎，對今后類似工程提供重要參考和借鑒。

1" "工程概況

1.1" " 工程基本狀況

擬建項目在K61+869.429處與既有京廣鐵路相交，道路設計線與京廣鐵路下行線交點處的鐵路里程為K570+975.543，兩線夾角為89°，上跨京廣鐵路立交橋。衛輝連接線在公路里程樁號K60+127.69處與京廣高鐵交叉，交叉點處為京廣高鐵衛輝衛共特大橋。京廣高鐵橋梁為24m簡支梁橋，由于道路總寬度為25.5m，且與京廣高鐵斜交（交角為84.9°），不滿足整幅下穿京廣高鐵衛輝衛共特大橋，擬采用分幅下穿京廣高鐵衛輝衛共特大橋方案。在連接線左、右幅外側及左右幅間，各修建4m寬高鐵養護道路。道路采用15cm厚C30混凝土路面。

該工程上跨京廣鐵路部分采用3×40m裝配式預應力混凝土小箱梁，橋梁斜交正作，道路采用整幅跨越京廣鐵路，橋梁全寬27.2m，全橋橋長128.0m，橋梁平面處于半徑1500m的圓曲線和緩和曲線上，橋跨正交布置。橋下最小凈空8.579m，橋梁外緣距離接觸網支柱最小距離6.64m。橋墩墩柱外緣距離京廣鐵路上、下行線中心線最小距離16.39m。橋墩采用柱式墩，柱徑1.6m，柱頂設蓋梁，蓋梁高1.8m，左右幅蓋梁斷開設置，單幅寬12.15m。基礎均采用為鉆孔灌注樁基礎，樁徑為1.8m。橋臺采用肋板臺，肋板寬1.2m，肋板下設承臺，承臺厚2.3m。橋墩中心線與線路中心線徑向成90°正交布置。

下穿京廣高鐵部分采用“U”型槽形式，左、右線“U”型槽全長均為60m，分三節施工，每節長均為20m，底板厚0.6m，兩側設HA級護欄。左、右線“U”型槽結構寬度均為12.45m。右線“U”型結構與鐵路的交角度為84.9°，鐵路交叉里程為K593+149.410。左線“U”型結構與鐵路的交角度為84.3°，鐵路交叉里程為K593+173.990。

1.2" " 工程特點

下穿高鐵線路，擬建道路與既有鐵路凈距較小，施工安全風險高。“U”型槽均采用斜交正做。右線“U”型結構與鐵路的交叉角度為84.9°，道路交叉里程為K60+127.69，鐵路交叉里程為K593+149.410。右線“U”型槽結構邊緣距離京廣高鐵衛輝衛共特大橋1078號、1079號橋墩承臺邊緣的最小距離為1.42m，結構基礎底比1078號橋墩承臺項的高程高0.411m。左線“U”型結構與鐵路的交叉角度為84.3°，道路交叉里程為ZK60+130.52，鐵路交叉里程為K593+173.990。

主線左線“U”型槽結構邊緣距離京廣高鐵衛輝衛共特大橋1079號、1080號橋墩承臺邊緣的最小距離為1.40m，結構基礎底比1080號橋墩承臺頂的高程高0.456m。高鐵橋下路面最小凈空6.26m。養護通道在“U”型槽左、右幅外側及左右幅中間設置，道路寬4m。具體交叉形式見圖1所示。

上跨京廣鐵路營業線，1#、2#墩下部結構距離既有線較近，上部結構采用架橋機架設預制安裝法施工，施工安全風險高。

1.3" " 工程重難點及控制要點

根據對設計情況的綜合分析，從工期控制、施工技術復雜程度、施工條件等方面，確定控制工程為上跨京廣鐵路橋梁臨近既有線1#、2#墩下部結構施工及架梁施工，重難點為涉鐵工程的安全防護及涉鐵工程的協調工作。本標段控制工程分析如表1所示。

1.4" " 工程地質條件

下穿京廣高鐵衛輝衛共特大橋，橋位區屬于傾斜山麓沖積平原地貌，地形較為平坦開闊，地勢稍起伏，地形地貌條件較簡單，橋區地面標高約66.0～66.6m左右。上跨京廣鐵路，處于衛輝市，地面平坦開闊，項目所經過區域屬典型平原區地形的特點。

根據地質調繪及勘探，在勘探深度內，地層巖性上部為第四系上更新統沖積粉質黏土、砂質膠結層，下部見第四系中更新統粉質黏土、砂質膠結層。

2" "鉆孔灌注樁施工工序優化分析

鐵路側樁基采用旋挖鉆機，施工前將原地整平壓實后鉆機直接就位鉆孔。

2.1" " 鉆孔灌注樁施工成孔機械方法的比選研究

在實際鉆孔施工過程中，施工場地的水文地質條件存在著很大的不同，針對不同的水文、地質條件選擇適合的成孔機械，通過三種機械施工原理的不同，對三種施工常見的成孔機械的性能進行對比分析。

2.1.1" "旋挖成孔法與沖擊鉆成孔法

沖擊鉆成孔法的鉆頭是用鋼絲繩進行牽引，施工中利用鉆頭自由落體產生的強大沖擊力，為此很容易出現鉆頭掉落以及樁孔出現傾斜等現象。采用旋挖成孔進行鉆孔施工，比采用沖擊鉆成孔穩定性更好。沖擊鉆成孔法由于施工工藝的限制，作業時會產生較大噪聲。而采用旋挖成孔法施工，施工現場較整潔，噪聲較小，適用于市區中心或者住宅樓較多的居民區。

2.1.2" "旋挖成孔法與正循環成孔法

采用正循環成孔法施工時，泥漿在循環以及上升到孔口的速度很慢，由此使得正循環成孔法成孔效率大大降低。采用旋挖成孔法施工效率要遠遠大于正循環成孔法施工的效率。同時正循環成孔法在施工時，泥漿需要不斷地循環使用，泥漿的處理工作難免會使施工現場不整潔。而采用旋挖成孔法施工時，施工現場則較為整潔。

2.1.3" "旋挖成孔法與反循環成孔法

旋挖成孔法適用廣泛，適用于各種地層。而反循環成孔法需要在一定靜水壓力的前提下，才可以進行鉆孔施工，施工場地受限。同時反循環成孔法在施工時，泥漿需要不斷地循環使用，泥漿的處理工作難免會使施工現場不整潔，采用旋挖成孔法施工時，施工現場更加環保。

2.2" " 鋼筋籠施工

2.2.1" "鋼筋籠制作場地的準備

鋼筋籠制作場地設置在鋼筋加工場，修筑鋼筋籠臺座，各臺座間距不宜大于2m，臺座上橫梁采用枕木或鋼結構。

2.2.2" "鋼筋籠制作、吊裝

鋼筋骨架的保護層，按豎向每隔2m設一道，樁徑的橫向圓周設置4個。

2.2.3" "鋼筋籠加工

一是鋼筋籠的分節及下料。鋼筋籠主筋采用雙面搭接焊，鋼筋籠內采用單面搭接焊連接方式連接。雙面焊接長度5d，單面焊接長度10d。

二是鋼筋籠的制作。鋼筋籠制作采用分段加勁筋成型法制作，制作時確保主筋與加勁筋互相垂直、不變形。

三是鋼筋籠骨架存放。鋼筋籠分段制作完成后，存放在平整、干燥的場地上。分節分類編號，鉆孔完成前應進行鋼筋籠驗收。

四是鋼筋籠吊放。下放鋼筋籠的同時安裝聲測管，灌水進行檢查，以增強聲測管抗壓能力，方便樁基檢測。灌水檢查合格后，將聲測管頂端焊接封堵鋼板密封。

2.3" " 鉆孔樁施工工藝流程

鉆孔灌注樁施工程序示意圖見圖2所示，鉆孔灌注樁施工工藝流程見圖3所示。其中關鍵工藝主要包括樁基施工前，采用全站儀、經緯儀測定樁孔位置，并埋設孔位護樁；孔口護筒采用4～6mm厚鋼板制作，內徑比樁徑大10cm；護筒埋設豎直準確，護筒中心與樁位中心偏差小于20m。

3" "鋼筋籠偏位及下沉處理措施

3.1" " 樁基鋼筋籠偏位原因

樁基鋼筋籠偏位原因包括：用測量儀器放好樁位后，在埋設護筒和鉆機就位過程中，施工人員或機械觸碰到樁位，造成樁位偏差。鉆機施工中發生傾斜，雖然頂部樁位正確，但下部偏差會超過規范要求。鋼筋籠外側定位筋加工安裝不規范，導致鋼筋籠偏位。

3.2" " 鋼筋籠偏位的預防處理措施

樁基位置放樣后，在鋼護筒周圍引出護樁，用混凝土把護樁固定牢固，防止護樁偏移。在施工過程中，經常對樁位及護樁位置進行校核，發現檢查及時通知隊伍進行調整，同時調整護樁位置。在鉆機鉆進過程中，需保證樁的傾斜度小于0.5%，為此技術人員需要用經過校準的水準尺檢查轉盤的水平度，用垂球或全站儀檢查鉆桿的垂直度。鋼筋籠下放安裝時需用垂球進行校正，直到誤差小于20mm再焊接定位于鋼護筒上。鋼筋籠周圍的定位筋需安裝準確，以保證鋼筋籠與樁孔的位置準確。

4" "結論

本文以濮陽至衛輝高速公路上跨京廣鐵路、下穿京廣高鐵立交橋涉鐵工程為依托，在全面了解工程重難點及地質特點的情況下，聚焦鉆孔灌注樁施工，詳細闡述了鉆孔灌注樁施工關鍵技術以及優化分析，主要得到以下結論：

擬建項目下穿高鐵線路，擬建道路與既有鐵路凈距較小，施工安全風險高；同時上跨京廣鐵路營業線，1#、2#墩下部結構距離既有線較近。控制控制中樁基不可或缺，基礎均采用為鉆孔灌注樁基礎，樁基基礎、樁柱式墩臺及蓋梁施工工期長。

針對不同的水文、地質條件選擇適合的成孔機械，對三種施工常見的成孔機械的性能進行了對比分析。針對此類樁基施工常見的鋼筋籠偏位及下沉處理措施進行單獨分析，提出了對應的質量控制措施以供類似工程參考。項目成功建設完成并通過驗收，證明了本文所述施工技術要點及質量控制措施有效。

參考文獻

[1] 羅春旺.橋梁灌注樁鉆芯法檢測過程中常見的質量問題及原因分析[J].黑龍江交通科技，2022，45（6）：116-118.

[2] 王遠哲.巖溶地區城市橋梁灌注樁施工關鍵技術及實例分析[J].工程技術研究，20227（2）：78-79.

[3] 熊彩鳳，徐甫，馮泓鳴，等.黃土地區橋梁灌注樁樁端后注漿優化室內模型試驗研究[J].鐵道科學與工程學報，2022，19（6）：1585-1593.

[4] 薛振年，馮泓鳴，任晨寧，等.黃土地區橋梁灌注樁樁側-樁端聯合壓漿模型試驗[J].長安大學學報（自然科學版），2021，41（6）：19-28.

[5] 康銀庚，高磊，羅易，等.硅藻土地區橋梁灌注樁成孔測試研究"[J].防災減災工程學報，2021，41（2）：335-342.