橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術探討

賈順堯

（東明金橋公路工程有限公司，山東 東明 274500）

0 引言

公路橋梁工程項目施工中對基礎的穩定性、承載力有很高的要求，和其他基礎設計型式相比，鉆孔灌注樁在施工工藝、工期、造價等方面有顯著優勢，被廣泛應用在各大工程項目施工建設中。但具體應用中需要結合工程項目所在區域的水文地質條件和工程特點，合理調整施工參數和工藝標準，才能更好地保證工程項目建設質量?；诖耍_展公路橋梁工程項目的鉆孔灌注樁施工技術的探討就顯得尤為必要。

1 工程概述

某公路橋梁工程，設計總長度為14.68km，為雙向4 車道橋梁工程，跨越了較復雜的地質層，其中約1.24km 地段軟土地基，強度低、承載力不足。通過調查施工現場和地質勘探，本橋梁工程位于旱地，采用鉆孔灌注樁基礎設計。

2 鉆孔灌注樁施工技術的優勢

目前鉆孔灌注樁施工技術被廣泛應用建筑工程、公路橋梁、鐵路工程、港航工程等項目的基礎施工中，其優勢主要體現在以下4 個方面。

（1）土石方工作量少。在公路橋梁工程項目施工中應用鉆孔灌注樁施工技術可有效減少土石方工作量，減輕施工人員的體力勞動量，縮短施工工期。

（2）適應性比較強。鉆孔灌注樁施工技術在各種土層、巖層以及淤泥質層中都能得到很好的應用，而且不會受到地下水位高低的影響和限制，無須進行降排水和放坡等操作，而且形成的振動比較小，不會對周圍既有建筑造成影響。

（3）單樁承載力比較大。鉆孔灌注樁單樁的承載力在幾十噸到幾百噸，甚至是上千噸，不僅可以承受垂直荷載，也可以承受水平荷載。而且鉆孔灌注樁根據不同的地質土質條件，按照摩擦樁或支撐樁設計，計算出不同的樁徑和樁長，以滿足承載力的要求，提升鉆孔灌注樁的整體穩定性和牢固性[1]。

（4）造價低。鉆孔灌注樁施工技術比其他基礎結構設計，體積小，施工周期短，可更好地節約施工施工成本，獲得更大的經濟效益。

3 鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁工程項目中的應用要點

3.1 做好場地整平和測量放線

場地整平和測量放線是鉆孔灌注樁施工的關鍵，為給鉆機鉆孔施工營造一個平整的場地，在鉆機就位之前，先用反鏟挖掘機對施工現場進行整平壓實處理，清理施工現場的淤泥、雜物，為鉆機就位、其他機具存放及后續施工等提供良好的環境條件。然后進行測量放線，按照公路橋梁工程項目設計圖紙的要求利用經緯儀和全站儀相互結合方法，測量放線出每根鉆孔灌注樁的具體位置，并做好標記。

3.2 護筒埋設和鉆機就位

場地整平和放線測量完成之后，即可著手進行護筒埋設作業。護筒制作時，應在頂、底口處適當加強，以保證其在埋設或沉設過程中不變形。為保證護筒埋設的精度，采取十字線法進行護筒埋設，選擇小規模吊機將制作好的護筒吊裝到測量放線好的位置，再進行人工輔助定位，保證護筒定位準確，埋設牢固，回填密實，控制護筒頂高于地面30cm，埋置深度為2m，平面位置最大偏差不超過5cm，傾斜度不超過0.5%，也可采取振動振入到指定的深度。

護筒埋設完成后及時跟進鉆機就位作業，若不能及時進行鉆機就位鉆孔施工，要對護筒進行保護（根據孔徑、孔深、樁位處的地質和水文情況，本工程選擇用6臺GPS-15 型回旋鉆機進行鉆孔作業）。鉆機就位前，檢查鉆孔各項準備工作是否到位。緩慢移動鉆機到護筒埋設位置，輔以人工定位，在啟動鉆機前，需要進行多次校核，以保證鉆頭、鉆桿、護筒中心在同一條豎直線上。鉆機底部鋪墊穩固，通過水平尺校正水平，在鉆孔操作中不能產生任何位移、沉陷等，以保證成孔質量。

3.3 鉆孔和清孔

本工程鉆孔灌注樁的樁徑有兩種，分別是1.2m、1.5m，最大樁長36m，結合本工程所在區域的地質水文條件及區域類似工程的施工經驗，采取回旋鉆成孔工藝，泥漿護壁，正循環鉆孔。如果遇到孤石可采取沖擊成孔工藝進行正循環沖擊成孔，沖擊成孔中鉆頭采取“十字形”鉆頭，為保證鉆孔的安全性，及時處理掉鉆問題，在鉆頭位置設置一個打撈環，鉆頭錐頂和提升鋼絲繩之間設置一個能夠自行轉向的裝置，以免形成梅花孔[2]。開鉆時應緩慢鉆進，待導向部位或鉆頭全部進入地層后再正常鉆進。鉆孔應當連續不斷的進行，邊鉆孔，邊對泥漿進行測試，根據地質勘探報告不同地層采取不同的鉆進參數，尤其是護壁泥漿的性能需要嚴格控制，比重在1.05～1.20，黏度在16～22Pa·s，含砂量不超過8%，膠體率不小于96%。在進行鉆孔施工中需要及時將孔內的殘渣排出，以免殘渣過多引起埋鉆問題，影響鉆孔質量。本工程在排殘渣中采取了抽渣筒法，鉆頭鉆進深度達到4～5m 后，每鉆進1～2m 就抽渣一次，并及時補充新的漿液，以免因為漿液不足引起塌孔問題。鉆孔成孔的質量標準要滿足表1 中的規定。

表1 鉆孔成孔質量標準

當鉆孔經過檢查各項標準（孔徑、孔深、傾斜度）都達到設計要求后，及時開展清孔作業。本工程在清孔中采取了空氣升液反循環法，利用壓縮空氣在清空端的氣室位置形成負壓，將沉碴吸入管道中，再從關口噴出。在整個清孔過程中，需要不停的向鉆孔中泵送優質漿液，以保證漿液液面的高度（孔內水頭）在規定的范圍內，以免發生塌孔。

3.4 鋼筋籠制作和安裝

鋼筋籠的制作和安裝也是鉆孔灌注樁施工技術的關鍵工序，本工程鉆孔的深度比較深，為保證施工質量，鋼筋籠制作需要嚴格遵循平直規整、尺寸準確、焊接牢固的原則，尤其焊接的接頭以及搭接的長度必須符合規范要求。鋼筋籠在吊裝前，需要按照設計方案的規定，在鋼筋籠上綁扎上三根聲測管，為后期超聲檢測提供條件，聲測管要做到順直無扭曲、等邊布置[3]。導管采用直徑為25cm 的無縫鋼管卡口連接，在吊裝前先進行試拼，進行水密承壓和接頭抗拉試驗，導管要布設在鋼筋籠中間位置，在混凝土灌注前需要進行升降試驗，以保證導管能夠自由升降，導管的長度要根據鉆孔深度合理確定，保證導管下口到孔底之間的距離在30～50cm。具體的鋼筋籠吊裝做法如圖1 所示。

圖1 鉆孔灌注樁鋼筋籠吊裝做法

3.5 混凝土灌注

鋼筋籠吊放完成之后，及時進行混凝土灌注作業，但在灌注前需對孔內泥漿的性能以及孔底沉渣厚度進行檢查，如果沉渣厚度超過5cm，需要二次清孔后再灌注混凝土?；炷烈凑諏嶒炇掖_定的配合比進行配制，拌合站集中拌合，保證混凝土的坍落度、流動性等都滿足設計要求，坍落度控制在18～22cm，粗骨料的粒徑控制在1～3cm，以保證所配制的混凝土具有良好的和易性。在混凝土灌注中首批混凝土灌注量是重中之重，要滿足導管首次埋置深度不低于1m，首批混凝土灌注量可通過式（1）計算出來。

式中：V——首批混凝土灌注量，m3；D——鉆孔灌注樁的直徑，m；H1——樁孔底部到導管底端之間的距離，m，本工程取值為0.4m；H2——導管被混凝土埋置的初次深度，m；d——導管的內徑，m；h1——鉆孔灌注樁內部混凝土達到埋置深度H2時，導管中混凝土柱平衡導管外壓力所需的高度，m，其計算如式（2）所示。

式中：Hw——鉆孔中泥漿的深度，m；γw——鉆孔中泥漿的重度，kN/m3；γc——混凝土拌合物的重度，kN/m3，本工程取值為24kN/m3。

灌注水下混凝土，需要連續不斷的進行，不得中斷，同時盡量縮短導管拆管的時間，控制混凝土上升的速度，并定期檢查孔內混凝土面的位置，控制好導管埋置深度，導管埋置深度要控制在4～6m，提導管時切不可將導管底端提出混凝土面[4]。灌注過程中應采取措施防止鋼筋籠上浮，當灌注混凝土頂面距鋼筋籠底部1m左右時，降低灌注速度。灌注混凝土的樁頂標高需要高出設計標高0.5～1.0m，以保證樁頂混凝土強度滿足設計的要求。此外，妥善處置泥漿的回收和排放工作，嚴禁泥漿隨意排放，污染環境。

3.6 樁頭鑿除和檢測驗收

當混凝土灌注的標高達到設計要求后，立即拔出導管，對導管進行清洗。鋼護筒需要等樁身混凝土強度達到設計要求的強度后再拆除。等鉆孔灌注樁的齡期達到要求后，進行樁頭鑿除工作，本工程選擇用空壓機風鎬輔以人工的方法鑿除樁頭。用超聲波探測儀對鉆孔灌注樁施工質量進行檢測，達標后進行下一道工序施工。

4 常見問題的成因以及解決方法

雖然鉆孔灌注樁施工技術在工藝、工期、成本等方面有很大優勢，但在具體施工中，施工質量控制難度大，難免會出現一系列問題，影響鉆孔灌注樁的強度和質量，需要采取有針對性的措施來解決這些問題。在本工程施工中遇到了護筒冒水、鉆孔偏斜、縮頸3 種問題，采取的處理方法如下。

4.1 護筒冒水

表現形式為護筒外壁向外冒水，甚至會出現地基下沉、護筒傾斜等問題，導致鉆孔工作無法繼續進行。主要原因是在護筒埋設時護筒四周的土回填密實度不足，或者是護筒水位差過大，此外，鉆頭起落碰撞護筒，也會引起此類問題。

解決方法：在進行護筒埋設中，護筒四周需要用最佳含水量的黏土進行分層夯實，并在護筒上部適當位置開孔，控制護筒中的水頭高度始終保持在1～1.5m。在鉆頭起落操作中，需要加強控制，避免鉆頭碰撞護筒，一旦發生護筒冒水問題，立即停止施工，重新安裝護筒后再繼續施工。

4.2 鉆孔偏斜

主要表現為鉆孔完成后樁孔的垂直度出現較大偏差，主要原因是鉆機安裝的穩定性不足，或者是地層軟弱變化復雜，沒有及時調整鉆機參數。

解決方法：在鉆機進入施工現場前，需要對施工場地進行夯實平整處理，軌道枕木要均勻著地，在不均勻地層鉆進過程中，要及時調整鉆機參數，采取自重大、鉆桿剛度大的鉆機。在進入不均勻地層中，要降低鉆進速度，等鉆進穩定后再適當提升鉆進速度[5]。如果遇到鉆孔偏斜問題，可適當提起鉆頭，上下反復掃鉆幾次，如果沒有效果要提出鉆頭，回填黏土到偏孔位置50cm以上處，重新鉆孔。

4.3 縮頸

主要表現為鉆孔孔徑小于設計孔徑，主要成因是在鉆孔中遇到了塑性土膨脹問題。

解決方法：配制合適泥漿，降低失水量，提高護壁效果。在進行成孔作業時，需要適當加大泵量，提升成孔速度。在成孔一段時間內，孔壁會形成泥皮，從而抑制膨脹土膨脹。遇到縮頸問題，可上下反復掃孔，以擴大孔徑。

5 結語

綜上所述，結合工程實例，探討了公路橋梁工程項目的鉆孔灌注樁施工技術，探討結果表明，公路橋梁工程項目對基礎的穩定性、質量、承載力有嚴格要求。在基礎施工中采取鉆孔灌注樁施工技術，可為公路橋梁工程項目施工建設營造一個穩定的基礎，將橋梁上部結構的荷載全部傳遞到地下，提升橋梁工程的穩定性。而且鉆孔灌注樁施工技術具有良好適應性，在絕大多數地層中都能很好的應用。但在具體應用中需要結合橋梁工程所在區域的地質水文條件，控制好每道工序的質量，才能發揮出鉆孔灌注樁施工的優勢，更好的保證橋梁工程施工質量。