特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工技術研究

摘要：特大深水橋梁具有工程技術實施難度系數高、資金投產大、施工環境復雜、難以預見的危險因素多等特征。針對特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工技術展開探討，首先分析特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工技術重難點，進而系統論述了樁基施工技術實施要點。在此基礎上，提出了特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工質量控制措施及典型病害防治措施，以為后續相關特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工技術和質量提升提供借鑒。

關鍵詞：特大橋梁；超長大直徑變截面；樁基施工；實施要點；病害防治

0" "引言

應用超長大直徑變截面樁基鉆孔灌注樁，既能夠在豎直方向實現大承載效果，承受樁體水平方向較大撞擊作用，還能夠有效節約工程材料，降低工程投資費用[1]。深水超長大直徑變截面樁基鉆孔灌注樁技術實施難度較大，若管控不好，容易引發4類問題：一是多層鋼筋籠變截面位置混凝土防護層厚度不達標，二是變直徑區域樁軸線產生較大偏心；三是填筑混凝土實施工藝粗糙，導致變截面位置混凝土穩定性差；四是樁基底部邊緣混凝土沉淀超標等。

本文參考實際特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工實際，通過對以往施工工藝技術及實施方案進行優化改進，形成較成熟的施工工法，實現特大橋梁超長大直徑變截面樁基工程質量的有效提升。

1" "特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工重難點

特大橋梁超長大直徑變截面樁基工程的施工難點，主要為樁基直徑不固定，具體涉及以下幾個方面：

超大直徑鋼制樁基護筒在預制加工、裝運及振動下沉操作時，因不當操作導致樁基護筒產生扭曲、形變、破裂及回卷等[2]。因操作不規范，產生垂直度不標準、進土埋深不達標等質量問題。如施工完畢后修復處理會有較大難度，造成資源浪費，并影響橋梁樁基的正常使用。

特大橋梁超長大直徑變截面樁基孔徑大、鉆孔周期長，難以實施泥漿護壁作業，易導致鉆孔塌陷情況，所以要求泥漿制備性能等級高。材料選擇應挑選低固相、小密度、聚結性能好、黏度高的PHP型高性能泥漿。在特大橋梁超長大直徑變截面樁基成孔過程中，應根據特大橋梁施工場所地質層特點，選擇相適應的高性能泥漿材料，以提升后期施工性能。

特大橋梁超長大直徑變截面樁基成孔作業時，其變截面柱體上下不同位置圓心易產生不同心現象，導致樁基軸心因作用力產生偏心。樁基因內偏心形成彎矩，進而導致難以放入鋼筋籠。

因樁基直徑存在差異，致使配套樁基的鋼筋籠的不同深度鋼筋籠直徑也存在差異，因此變截面各個位置鋼筋籠應使用多層設置。為了保證樁基混凝土和鋼筋施工質量，應在變截面位置鋼筋籠實施有效的連接作業，同時控制好鋼筋籠放入時的豎直空間方位。鋼筋籠螺紋套筒連接裝置如圖1所示。

由于特大橋梁超長大直徑變截面樁基樁底面積較大，底部常伴有沉渣現象，尤其是孔底外圍區域及變截面區域的沉渣部分不便于清理，長時間情況下變截面位置會產生較厚的沉渣，導致鋼筋保護層厚度減少，嚴重時會導致變截面位置底部出現露筋[3]。

超長大直徑變截面樁基鋼筋籠長度大、分段數量多，給制造加工及裝運拼裝作業帶來較大難度。配套裝配變截面樁基鋼筋籠分為大小兩層，裝配鋼筋較密集。在灌裝混凝土過程中，變截面首尾2m位置區域的混凝土密實性難以確保。

2" "特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工要點

2.1" " 工藝流程

在施工準備階段，完成必要的施工基礎性工作，實施施工平臺布置整平。若主橋墩和引橋墩臺區域場地存在較大坡度，應進行整平操作。然后實施放樣測設標定作業，在埋設孔洞口設置臨時支護筒。隨后將鉆機吊裝至指定位置，裝配泥漿池完成漿液制備作業。

待漿液制備完成，隨即實施鉆孔和成孔作業。首次清孔操作時應裝設固定式鋼護筒。安裝聲測裝置、導管及鋼筋籠，待安裝完畢實施二次清孔作業。孔洞清理完畢后，完成混凝土制備及裝運，到達指定地點后完成混凝土的水下填筑。清鑿超灌的混凝土樁頭并完成清理操作，最后進行混凝土無損檢測。

2.2" " 鉆孔作業要點

2.2.1" "放樣測設標定

通過電子全站設備實施樁孔點位的精確測量和標定，根據測量點位實施放樣，并安放4根控制樁，根據控制樁標定位置確定護筒埋設長度參數，實現精準定位[4]。通常高0.8m木樁樁體應埋地0.45m，頂端埋設測釘，利用混凝土砂漿保護，以避免施工作業形成破壞。

2.2.2" "鉆機吊至指定作業位置

鉆機鉆進前，應確保其使用性能符合工程需求。提前檢測基臺及機座的穩定性，防止鉆進過程中產生地基的不均勻沉降，必要時應進行地基夯實操作。隨后將鉆機吊至指定作業位置。沖擊鉆機吊裝就位如圖2所示。

2.2.3" "確定鉆孔次序方案

特大橋梁墩基一般為排樁或群樁排列，為防止臨樁孔洞實施混凝土灌注產生串孔現象，確保成樁質量和澆筑安全，鉆孔次序應使用跳排或跳樁的方式完成。

2.2.4" "向基坑內埋裝臨時護筒

技術人員對護筒位置實施放樣，并將點位用白灰做標記，采用人工、挖掘機相互配合的方式挖至護筒底高程。利用吊裝機械將護筒吊至基坑內制定位置，完成核驗后將護筒周邊土體壓實。

2.2.5" "制備混合漿液

混合漿液材料選取鈉基膨潤土，根據施工作業底層特點及不同作業時期制備特定混合漿液，參考橋涵性能標準及工程實際作出調整。測算樁內挖掘量，挖掘的沉淀池及泥漿池容積應大于樁孔的2倍，為避免泥漿污染水資源，應實施必要的防滲漏保護[5]。

2.2.6" "利用沖擊鉆實施鉆孔

針對主橋部分，應利用直徑2.8m鉆頭鉆至柱底規定位置，確認孔深后，換直徑2.2m鉆頭沖鉆至2.2m孔底。換裝鉆頭過程中應保證鉆機固定。當將鉆至護筒底部時，應放慢轉速和鉆進速度，避免出現偏移或坍塌病害。

2.2.7" "孔洞出渣操作

鉆孔作業產生的碎渣會帶有大量泥土擠進孔壁，并從掏渣筒大量流出，因此鉆至一定時間后，應立即拔出沖擊錘，將鉆渣筒換新，直至鉆入孔底，將鉆渣清排至清排渣溝。如果鉆渣未及時清排導致過厚，漿液將難以將鉆渣上浮，樁錘無法打擊至新土層。越發稠密的漿液會對鉆錘旋轉形成阻力，減慢鉆機行進速度，嚴重時會形成扁形孔或梅花孔，因此應及時完成孔洞出渣操作。

2.2.8" "孔洞檢測

鉆孔至規定深度，及時檢測孔深位置地質，分析對比地質圖及鉆渣實際，檢驗是否滿足施工要求。完成孔洞清理后及時檢測孔底。在成孔及鋼筋籠下籠前，應完成孔深、孔徑、孔型及垂直度等參數的檢測。先吊起孔徑設備，待起吊鋼纜同孔心高度相同，緩慢放入孔洞內，如全程無阻力，表明孔徑大于試籠標準外徑。利用浮球法檢測底面位置和垂直度如圖3所示。

2.3" " 清孔及材料填充作業要點

2.3.1" "清孔作業

通常選擇氣舉反循環技術實施樁孔清孔[6]。與常規的清孔技術相比，應安設更多數量的漿液分離設備、空氣壓縮設備及清管設備等。實施清孔過程中，應測定含砂率和漿液的密度參數，保證沉渣內無大顆粒碎石。要求主橋端承樁孔底淤泥開孔率厚度低于5cm，摩擦樁孔底低于15cm。

2.3.2" "材料填充

槽孔材料填充選擇含沙量低于2%、黏稠度約為19s，密度小于1g/cm3的膨潤土泥漿，在完成清孔操作后，應在4s內完成混凝土澆筑。混凝土正式澆筑前，對混凝土容器和傳送管路噴水潤濕，在管道內放置隔水球，待混凝土填滿儲料斗后，實施混凝土澆筑，導管初埋深度大于1m。

3" "特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工質量控制

超長大直徑變截面樁基直徑大、樁身長、埋深大，作業難度大，實施過程易導致塌孔，成孔后難以達到規定清孔質量。鋼筋籠孔口難以實現精準吊裝，主橋每個樁孔使用的兩籠式結構，單籠起重量大。主梁采用雙層雙筋連接，節點多對連接造成困難。

針對這一情況，參照地質狀況，應合理選擇不同規格鉆孔設備及護筒，通過高標準的膨潤土泥漿制備護壁，以免在打孔過程中導致坍塌。完成成孔后利用氣舉反循環技術實施清孔作業，使超深樁孔沉渣層厚度滿足施工設計。制備專用打梢盤，利用履帶起重機將鋼筋籠吊起，增加單節鋼筋籠長度，降低孔口對接次數。控制鋼筋籠制備精度，拼裝前應實施試拼裝驗證。

針對超長大直徑變截面樁基施工較難保證傾斜度問題，應選擇沖擊鉆實施成孔作業。在保證操作面牢固穩定基礎上，確保鉆機保持水平態。嚴格控制鉆孔的實施過程，每鉆入4m孔深應進行一次傾斜度測量，并及時糾偏。同時應嚴格控制鉆孔壓力、速度，實施降壓鉆孔操作。依據孔徑和孔深，確定相適應的鉆孔技術和鉆孔機械。

4" "特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工病害防治

4.1" " 鉆具卡埋病害防治

超長大直徑變截面樁基施工易出現鉆具卡埋現象，應通過利用液壓頂升機械或起重機實施垂直吊掛技術加以控制。通過使用水下切削或反循環方法，將周圍沉渣二次清理后實施起吊。可通過使用高壓噴射技術，將原鉆頭兩端對稱開設小孔，置入噴射管對被卡的鉆具高壓噴射洗刷，直至二孔噴穿，并保證原孔眼中心點位不變。如果上述方式難以解決，還可通過人工護壁挖除技術，利用水泥及護筒材料制備護壁，實施人工清挖。

4.2" " 塌孔病害防治

沖磨松散土質層過程中，應控制鉆孔進尺。選取黏度高、密度大、成膠性高的高品質泥漿。護筒同孔壁貼合密切，外邊緣通過黏質土填充，分層夯實均勻。清孔過程中控制龍頭入孔高度，保證清孔泥漿黏度和強度符合設計要求。如發生塌孔，可通過回填后沖鉆，或將鋼護筒插入為坍塌位置至少1m位置。

4.3" " 鉆孔漏漿病害防治

作業前將鄰近樁位井室、坑洞等實施回填。如樁側土少水或地下水位較高，鉆孔應使用黏度較大的混合漿。埋裝護筒過程中，采用側壁周邊實施黏土分層回填并進行密實處理。通過緩慢低速鉆進，并使用稠密泥漿液處理漏漿。

4.4" " 鉆孔偏移病害防治

鉆孔偏移的防治措施如下：保證鉆機安裝時實現垂直穩定，在鉆進陡坡或軟硬巖過程中，應通過控制進尺鉆進速度或通過填裝片石、卵石后二次鉆進的方式實現。較小偏移時，應通過掃孔鉆頭上下位置實現樁孔糾偏。較大偏移時，應通過適應黃土或砂礫完成回填，并密實處理后進行二次鉆孔。

5" "結語

特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工，具有施工難度系數高、資金投資量大、作業環境涉及因素多等特點。一旦樁基施工質量出現問題，將導致經濟損失和社會不利影響。文章通過分析特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工技術重難點，并詳細介紹了樁基施工技術實施要點，提出了特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工質量控制措施及典型病害防治措施，以期為類似特大橋梁超長大直徑變截面樁基施工質量提升提供參考。

參考文獻

[1] 李亞勝.黃土區高速公路超長大直徑樁基旋挖鉆半孔泥漿施工技術[J].四川建材.2022（6）：96+98.

[2] 韓冰.超長大直徑樁基施工中的旋挖鉆機成孔技術[J].交通世界.2019（8）：110-112.

[3] 劉忠平，譚世霖，李永龍.大鰲特大橋深水大直徑變截面樁基施工技術研究[J].鐵道建筑技術，2015（9）：72-75.

[4] 薛勇.深水特殊地質條件下大直徑超長樁基泥漿制備技術研究[J].四川水泥.2020（3）：164-165.

[5] 楊金秋.內部缺陷無損檢測技術在高鐵特大橋梁工程中的應用研究[J].智能城市.2021（15）：77-78.

[6] 楊軒.超大直徑水下深樁基施工質量控制措施[J].建設科技.2018（5）：96-97.