鉆孔灌注樁技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用分析

包聰

隨著我國橋梁工程建設(shè)水平的不斷提高，相關(guān)施工技術(shù)也逐漸趨于成熟和完善。其中鉆孔灌注樁技術(shù)是目前橋梁施工中廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，對于保證施工質(zhì)量具有重要的意義。該項(xiàng)技術(shù)主要指通過鉆機(jī)在設(shè)計樁位進(jìn)行鉆孔，明確樁孔直徑、深度等參數(shù)后，進(jìn)行鋼筋籠吊放，在混凝土灌注作業(yè)下生成實(shí)體樁，為橋梁上部結(jié)構(gòu)提供穩(wěn)定支撐。但是灌注施工對工期的要求較高，多需要在短時間內(nèi)完成，極易受到其他一系列因素的影響，所以對施工技術(shù)水平的要求較高。加強(qiáng)對鉆孔灌注樁技術(shù)的研究具有重要意義，以進(jìn)一步提高技術(shù)應(yīng)用水平，保證整體工程質(zhì)量。

一、鉆孔灌注樁技術(shù)概述

鉆孔灌注樁是目前橋梁施工中應(yīng)用頻率極高的一項(xiàng)施工技術(shù)，主要指通過鉆孔灌注構(gòu)建樁基基礎(chǔ)，優(yōu)化地基結(jié)構(gòu)，提高其整體承載能力。該項(xiàng)技術(shù)的適應(yīng)性較強(qiáng)，有助于提高施工效率，且不易受外界環(huán)境因素影響，有助于改善現(xiàn)場的土壤結(jié)構(gòu)，提高施工現(xiàn)場的地基質(zhì)量，對于解決橋梁基礎(chǔ)承載差、結(jié)構(gòu)不合理等問題具有重要作用。如圖1所示。對其優(yōu)勢進(jìn)行分析，主要包括：（1）噪聲小。鉆孔灌注樁施工并不會產(chǎn)生較大的振動和噪聲，具有噪聲小的優(yōu)勢。（2）較強(qiáng)的適應(yīng)性和承載力。鉆孔灌注樁施工適用于多種不同地質(zhì)層，可以有效解決特殊地基承載不足等問題，具有較強(qiáng)的承載力。（3）樁徑易明確。鉆孔灌注樁施工可以結(jié)合各類地質(zhì)情況及實(shí)際承重荷載選擇合理的樁徑。（4）配筋簡單。施工過程中，樁身配筋具有較大的選擇空間，可以結(jié)合承重荷載、性質(zhì)等合理搭配。除此之外，具有抗震性能強(qiáng)等優(yōu)勢。

圖1 橋梁鉆孔灌注樁施工

二、鉆孔灌注樁技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

1. 測量放樣

首先，應(yīng)將設(shè)計方提供的各中心樁對應(yīng)坐標(biāo)與方位角為主要依據(jù)，采用全站儀等設(shè)備明確中心和控制樁的位置，在此基礎(chǔ)上對樁位中心及攀線樁進(jìn)行測放。針對樁位中心，應(yīng)由監(jiān)理方復(fù)核后方可應(yīng)用。將樁基的放樣精度要求作為依據(jù)，根據(jù)施工圖明確樁基的具體位置，采用經(jīng)緯儀等儀器準(zhǔn)確放出樁位。另外，還應(yīng)采用水準(zhǔn)儀在控制點(diǎn)上放出高程。平面放樣的過程中，需要對測站點(diǎn)、后視點(diǎn)距離、角度等進(jìn)行全面檢測。正式施工前，首先對放樣點(diǎn)所處部位與距離進(jìn)行檢查，具體包括高程部位、平面部位，分析相互之間的距離能否滿足施工要求，結(jié)合檢查結(jié)果計算點(diǎn)位誤差。另外，施工前還需要做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，全面熟悉圖紙，對現(xiàn)場地質(zhì)、水文情況進(jìn)行勘察，合理安排施工計劃、設(shè)備數(shù)量及施工技術(shù)人員等。鉆孔灌注樁施工對樁的質(zhì)量要求較高，應(yīng)明確其各項(xiàng)參數(shù)。

2. 護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒埋設(shè)是鉆孔灌注樁施工的重要一環(huán)，多數(shù)情況下可采用鋼護(hù)筒，其壁厚約3～5mm，內(nèi)徑應(yīng)超過設(shè)計樁徑。護(hù)筒應(yīng)具備較強(qiáng)的剛度和強(qiáng)度，避免接頭、接縫位置出現(xiàn)漏水問題，且具有良好的耐久性，反復(fù)應(yīng)用并不會影響其質(zhì)量性能。結(jié)合樁位進(jìn)行護(hù)筒的埋設(shè)，確保其處于垂直狀態(tài)，完成埋設(shè)后插入鋼筋，為后續(xù)樁架就位與對準(zhǔn)提供依據(jù)，同時采用鋼尺、經(jīng)緯儀等工具對護(hù)筒中心與樁位中心的偏差進(jìn)行測量。嚴(yán)格控制護(hù)筒的埋設(shè)深度，通常應(yīng)保持在1～4m。當(dāng)護(hù)筒底部土壤環(huán)境較差或者易發(fā)生滲水問題，應(yīng)進(jìn)行換土與分層夯實(shí)處理，之后才能放置護(hù)筒。完成護(hù)筒的放置工作后，應(yīng)對四周進(jìn)行分層填土，對黏土進(jìn)行夯實(shí)處理。填土、夯實(shí)時應(yīng)保持對稱、均勻，避免護(hù)筒出現(xiàn)偏移情況。完成上述作業(yè)后，需要對各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測，確認(rèn)合格后進(jìn)行下一階段的施工。護(hù)筒埋設(shè)后，其頂部應(yīng)稍高于地下水位，避免地面上雨水滲入。

3. 鉆機(jī)就位

安裝鉆機(jī)前，應(yīng)確保其底座平穩(wěn)、固定，加強(qiáng)對相關(guān)參數(shù)的控制，如機(jī)頭鉆桿的垂直度、機(jī)架平臺的水平度等，保證鉆機(jī)的頂端、鉆盤的中線以及護(hù)筒的中心均處于相同鉛垂線，且加強(qiáng)對偏差的控制，不可大于2cm。正式鉆進(jìn)前，施工人員應(yīng)做好鉆桿及鉆頭長度的測量工作，且做好相應(yīng)標(biāo)記，詳細(xì)記錄各節(jié)段的長度。鉆進(jìn)時，下放鉆桿前，需要對其長度進(jìn)行字詞檢查，保證鉆孔深度符合施工要求。完成鉆進(jìn)安裝作業(yè)后，及時測量平臺與鋼護(hù)筒的頂部實(shí)際標(biāo)高，將這一結(jié)果作為后續(xù)檢測孔深、孔底沉渣厚度的重要依據(jù)。

4. 成孔

自然造漿是鉆孔灌注樁施工常用的一種材料。目前施工以正循環(huán)法為主，但是由于泥漿上泛的速度較慢，所以對其指標(biāo)的要求較高，施工人員應(yīng)加以關(guān)注。鉆進(jìn)時按照2h的時間間隔做好泥漿指標(biāo)的檢測工作，嚴(yán)密觀察土層變化情況，通過與施工現(xiàn)場地質(zhì)圖的比較，合理調(diào)整相關(guān)技術(shù)參數(shù)，如鉆進(jìn)速度、鉆壓等。鉆進(jìn)的過程中，首先使用低速擋，保證刃腳位置產(chǎn)生穩(wěn)定、緊固的泥皮，具有良好的保護(hù)作用，鉆進(jìn)至護(hù)筒下方1m位置時，結(jié)合土質(zhì)通過正常速度繼續(xù)鉆進(jìn)。當(dāng)鉆具下入至樁孔內(nèi)后，應(yīng)嚴(yán)格控制其與底部表面的間距，通常應(yīng)保持在50～80mm，之后采用泥漿泵，對沖洗液進(jìn)行一段時間的循環(huán)處理。循環(huán)結(jié)束后，采用鉆機(jī)，在鉆孔底部緩慢放入鉆頭，經(jīng)過一段時間的輕壓處理后，適當(dāng)增加轉(zhuǎn)速與鉆壓，同時加強(qiáng)對鉆速的控制。正常情況下，施工人員應(yīng)加強(qiáng)對各項(xiàng)鉆進(jìn)參數(shù)的控制，避免隨意變動鉆具。具體施工過程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況明確鋼絲繩的松緊度，且根據(jù)地質(zhì)情況做好泥漿指標(biāo)的檢測工作。另外需要注意，鉆進(jìn)時采用泥漿的密度應(yīng)低于1.15，黏度的合理范圍為18～22”之間。針對樁孔中的排出泥漿，其密度應(yīng)低于1.30，黏度的合理范圍在20～26”之間。保證成孔的一次完成，施工應(yīng)具有良好的連續(xù)性，避免發(fā)生中斷現(xiàn)象，為了確保成孔施工的順利進(jìn)行，應(yīng)避免設(shè)備故障問題，在施工現(xiàn)場備好相關(guān)配件。

5. 終孔

鉆進(jìn)至設(shè)計標(biāo)高后，施工人員應(yīng)做好終孔檢查工作，具體包括孔深、孔徑等參數(shù)的檢查。通過檢查明確其符合要求后，進(jìn)行一次清孔，完成混凝土灌注導(dǎo)管的安裝作業(yè)后，進(jìn)行二次清孔。如圖2所示。二次清孔結(jié)束后，嚴(yán)格控制鉆孔底部的沉渣厚度，避免其超過30cm。監(jiān)理人員通過檢查確定孔底沉渣厚度符合要求后，方可進(jìn)行后續(xù)灌注施工。當(dāng)孔底沉渣厚度以及排出至孔外的泥漿各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)后，需要在30分鐘內(nèi)進(jìn)行水下混凝土灌注施工，如果相關(guān)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，則需要重新進(jìn)行處理和檢測。在清孔作業(yè)時，嚴(yán)格控制孔內(nèi)水頭高度，保持在1.5～2.0m之間，且加強(qiáng)對泥漿相關(guān)指標(biāo)的控制，避免由于泥漿密度不足導(dǎo)致坍孔等不良問題。清孔技術(shù)后，對泥漿密度進(jìn)行檢測，確保其低于1.15。

圖2 清孔

6. 鋼筋籠安裝

完成鋼筋籠的制作、加工后，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及設(shè)計要求對其進(jìn)行全面檢驗(yàn)，檢驗(yàn)不達(dá)標(biāo)應(yīng)及時采取整修措施，檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)后方可吊放至樁孔內(nèi)。安裝鋼筋籠的過程中，應(yīng)借助起重機(jī)對其分段安裝。各段鋼筋籠的吊放均需要緩慢進(jìn)行，避免鋼筋籠與其他物體發(fā)生碰撞，進(jìn)而引發(fā)彎曲、變形等不良問題。持續(xù)下放鋼筋籠時，應(yīng)確保其處于穩(wěn)定的垂直狀態(tài)，和樁孔對準(zhǔn)后緩慢下放，如果下放時存在阻礙，切勿強(qiáng)行下放，首先應(yīng)明確原因，有效處理后再下放。前一段鋼筋籠放入樁孔后，起吊下一段，對準(zhǔn)樁孔位置，通過檢驗(yàn)明確合格后，將鋼筋籠分段吊裝到孔內(nèi)要求的標(biāo)高部位。對孔口部位鋼筋籠進(jìn)行焊接時，應(yīng)對主筋部位的焊接處進(jìn)行全面清理，避免存在雜質(zhì)，同時將上下節(jié)全部主筋對正，使鋼筋籠處于垂直狀態(tài)。焊接時應(yīng)確保其對稱性，保證全部焊縫飽滿。完成焊接后，對焊接處的箍筋進(jìn)行補(bǔ)足，檢驗(yàn)合格后進(jìn)行下方，安裝下一節(jié)的鋼筋籠。另外，施工時應(yīng)避免主筋偏心連接。

7. 導(dǎo)管安裝

導(dǎo)管是混凝土灌注施工需要使用的一項(xiàng)基礎(chǔ)工具，應(yīng)確保其相關(guān)參數(shù)合理，如直徑、壁厚、單節(jié)長度等，滿足施工要求。使用前應(yīng)認(rèn)真檢查其質(zhì)量性能、規(guī)格、連接構(gòu)造等，保證橡膠密封圈具備良好的密封性能，并且螺紋絲扣情況良好。導(dǎo)管連接應(yīng)保持牢固，避免出現(xiàn)漏水等問題，完成導(dǎo)管安裝后，及時進(jìn)行閉水試驗(yàn)，檢查其密封性能。通過試驗(yàn)滿足要求后，應(yīng)在導(dǎo)管的表面進(jìn)行標(biāo)記，具體包括長度、尺寸等相關(guān)信息，為后續(xù)應(yīng)用夯實(shí)基礎(chǔ)。吊放導(dǎo)管時，應(yīng)保證導(dǎo)管所處位置居中，且軸線處于順直狀態(tài)，避免和鋼筋籠出現(xiàn)卡掛以及與孔壁發(fā)生碰撞等問題。

8. 水下混凝土灌注

因?yàn)殂@孔灌注樁的孔徑較大，對混凝土需求量較大，為了確保施工質(zhì)量，應(yīng)采用具備良好流動性、和易性的混凝土。加強(qiáng)對混凝土相關(guān)參數(shù)的控制，如坍落度、粗骨料粒徑等。二次清孔結(jié)束至混凝土灌注的間隔時間保持在30min內(nèi)。初次灌注量應(yīng)滿足要求，根據(jù)要求明確儲料斗體積。確保整個灌注施工的連續(xù)性，避免發(fā)生中斷問題，嚴(yán)密觀察混凝土下降與水位升降清孔。隨著樁孔中混凝土液面水平的提升，應(yīng)上拔導(dǎo)管，逐節(jié)拆除。及時沖洗拆下的管節(jié)，堆放在現(xiàn)場。

當(dāng)液面升至鋼筋籠的下部后，可以提高導(dǎo)管的埋深，放緩灌注速度，避免鋼筋籠出現(xiàn)上浮。樁孔中混凝土液面升至鋼筋籠底部1～2m時，將導(dǎo)管向上提升，同時保證該過程中導(dǎo)管的埋深超過3m。樁孔內(nèi)混凝土的實(shí)際灌注高度應(yīng)稍高頂部的設(shè)計標(biāo)高，進(jìn)而確保樁頂位置的混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。具體施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范做好混凝土坍落度的檢測工作，加強(qiáng)對混凝土充盈系數(shù)的控制，確保其超過1.05，且低于1.3，施工階段應(yīng)加強(qiáng)檢測與控制。

9. 注意事項(xiàng)

另外，還需要加強(qiáng)對施工中常見問題的重視，采取有效的處理措施。如坍孔、斷樁、樁孔偏斜等。為了避免發(fā)生坍孔現(xiàn)象，應(yīng)避免鋼筋籠與孔壁接觸；確保護(hù)筒具備良好的水頭壓力；通過添加粘土粉、燒堿等有助于強(qiáng)化泥漿的性能。針對樁孔偏斜問題，應(yīng)對場地進(jìn)行整平處理，對鉆機(jī)位置進(jìn)行合理調(diào)整，確保鉆盤和底座處于水平位置；施工前做好障礙物勘察工作，全面清理；如果遇到傾斜度較大的巖石，也可能導(dǎo)致鉆頭偏位，因此應(yīng)加強(qiáng)對鉆進(jìn)速度的控制；認(rèn)真檢查鉆桿、鉆頭情況，及時調(diào)整。為了預(yù)防斷樁問題，應(yīng)準(zhǔn)備備用電源，以防停電導(dǎo)致灌注中斷；確保導(dǎo)管埋深范圍合理，緩慢拔出導(dǎo)管。

三、結(jié)語

綜上所述，目前鉆孔灌注樁技術(shù)已成為橋梁施工的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)對該項(xiàng)技術(shù)的研究具有重要意義。在使用該項(xiàng)技術(shù)時，應(yīng)加強(qiáng)對護(hù)筒埋置、鉆孔、清孔、鋼筋籠放置等工序的重視，結(jié)合工程實(shí)際合理選擇材料及設(shè)備，做好檢查、養(yǎng)護(hù)工作，加強(qiáng)對施工人員的專業(yè)培訓(xùn)，以提高技術(shù)應(yīng)用水平，保證施工質(zhì)量。