高速公路橋梁工程中的沖擊鉆成孔灌注樁施工

辛星

摘要：結(jié)合具體工程實(shí)例，介紹沖擊鉆孔灌注樁施工準(zhǔn)備工作，對(duì)沖擊鉆成孔施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析，詳細(xì)探討鋼筋籠吊裝及混凝土灌注技術(shù)措施，并提出了鉆孔常見問題及處理措施，以提高沖擊鉆成孔灌注樁施工效率，確保橋梁工程整體施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；沖擊鉆成孔；施工技術(shù)

0? ?引言

近年來，鉆孔灌注樁施工工藝因其施工簡單、承載能力高、造價(jià)低廉等特性，而被廣泛應(yīng)用于公路橋梁工程中。鉆孔灌注樁作業(yè)期間，因受多種因素干擾容易發(fā)生質(zhì)量隱患，所有為了提高沖擊鉆成孔灌注樁施工效率，確保橋梁工程整體施工質(zhì)量，必須加大對(duì)鉆孔灌注樁施工工藝的研究力度。

1? ?工程概況

廣佛肇高速公路廣州石井至肇慶大旺段佛山段S3標(biāo)段，項(xiàng)目里程樁號(hào)為K27+534～K35+112.5，總長7.579km，其中包括：特大橋4座，總長度為6758.5m；中型橋1座，橋長820m；互通立交橋2個(gè)、匝道橋6個(gè)，總長度為1054.9m；另有7個(gè)涵洞。其中新沙路互通總長820m，樁號(hào)為K28+562.5～K29+382.5。本工程橋梁樁基選擇沖擊鉆成孔法進(jìn)行樁基礎(chǔ)作業(yè)。

2? ?鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1? 鉆孔前的準(zhǔn)備工作

2.1.1? 場地整理

在施工之前，應(yīng)根據(jù)不同狀況收拾施工場地。鉆孔樁在水中的基礎(chǔ)均要搭建作業(yè)平臺(tái)，鑒于樁基位于干旱地，先將雜物清理干凈再夯實(shí)緊密便可。

2.1.2? 制作泥漿池

儲(chǔ)漿池和沉淀池采用鋼板制作鐵皮箱，整體吊裝組合安裝，以便重復(fù)利用，減少人工及材料費(fèi)。沖擊鉆泥漿池規(guī)格為9.5m×4m×2m。

2.2? 護(hù)筒埋設(shè)

為防止鉆孔時(shí)出現(xiàn)沉降和歪斜，保證鉆機(jī)底座水平與緊實(shí)，需提前對(duì)施工現(xiàn)場做好整平工作。通過監(jiān)理當(dāng)場檢查合格后，將四根護(hù)樁采用十字線放出來，并以此為標(biāo)準(zhǔn)埋設(shè)護(hù)筒。

制造護(hù)筒使用10mm厚的鋼板，并將加強(qiáng)筋與吊耳焊接在頂端，其內(nèi)徑必須比樁徑大20cm以上，長度不小于400cm。選用機(jī)械挖掘進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)，搗實(shí)護(hù)筒底端和土層連接的黏土，用黏土將護(hù)筒外側(cè)塞滿并搗實(shí)，防止地面水沿此處滲進(jìn)。

按地質(zhì)情況決定埋深，黏土應(yīng)大于1m，砂土應(yīng)在1.5m以上，在有沖刷的河床處應(yīng)在護(hù)筒底部埋1～1.5m的沖刷線。護(hù)筒頂部應(yīng)比施工水位高1.0～1.5m，超過地面不得小于30cm。

安裝好鉆機(jī)，將鉆頭置于孔中心位置，并確保護(hù)筒垂直，監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后再進(jìn)行鉆孔。鉆機(jī)鉆心和鋼護(hù)筒中央部位誤差不能超過5cm，護(hù)筒斜度誤差不能超過1%。

2.3? 鉆機(jī)施工

2.3.1? 鉆機(jī)就位

搭建完鉆臺(tái)后，把鉆機(jī)轉(zhuǎn)移到樁位處，鉆機(jī)底座用鋼枕，以保證底座穩(wěn)定。使用倒鏈滑車將機(jī)座交錯(cuò)對(duì)稱拽緊，以確保在鉆孔及作業(yè)時(shí)無移動(dòng)、下沉現(xiàn)象。鉆架、鉆桿應(yīng)垂直，鉆頭、鉆桿及鉆徑中央處于同一垂直線上，最大誤差不能超過50mm，以確保孔位準(zhǔn)確、鉆孔平直。

調(diào)整鉆機(jī)底盤使其保持水平且平穩(wěn)，啟動(dòng)試鉆。仔細(xì)將鉆頭與設(shè)計(jì)中心對(duì)齊，蓋好密封板，試轉(zhuǎn)幾圈，對(duì)鉆桿垂直度進(jìn)行監(jiān)測，確保鉆機(jī)頂端的起重滑輪、轉(zhuǎn)盤及樁孔中央處于一條直線。暫時(shí)移動(dòng)鉆架時(shí)，要做好標(biāo)記，保證鉆機(jī)回到正確地點(diǎn)，需要時(shí)要再次對(duì)正。

根據(jù)平臺(tái)受力與支撐狀況，合理安排鉆機(jī)放置地點(diǎn)，統(tǒng)一計(jì)劃開鉆次序，以防相互影響。十字鉆頭常用于碎石土、巖石土，管式鉆具常用于在軟土、砂質(zhì)土。鉆機(jī)布置如圖1所示。

2.3.2? ?鉆進(jìn)

樁基打孔選擇沖擊鉆，打孔時(shí)將護(hù)筒底口部分打開，把約1：1的小片石與黏土結(jié)合物灌入護(hù)筒中，使用小沖程撞擊。施工期間要留意維持重錘引導(dǎo)效用，確保成孔保持垂直。定期抽樣檢測鉆孔泥漿，若其不合格應(yīng)立即調(diào)節(jié)。為避免發(fā)生塌孔，使用重錘導(dǎo)向沖擊法讓礫石層變成堅(jiān)固的孔壁，直至達(dá)到設(shè)計(jì)高程為止。

成孔用沖擊法時(shí)，開孔宜選擇小沖程，以保證初始成孔牢固、平直、光滑，起到引導(dǎo)和避免孔口塌陷的作用。鉆進(jìn)深度大于全部鉆頭高與沖程之和后，才可實(shí)施常規(guī)沖擊。中、大沖程適用于堅(jiān)固的浮、卵、巖石層，中、小沖程適用于疏松地層。預(yù)備替換鉆頭，輪流運(yùn)用，鉆頭直徑大于1.5cm磨損時(shí)，要立即替換和修復(fù)。

2.4? ?成孔、清孔

清孔應(yīng)在成孔檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)后進(jìn)行。通常用換漿、吸漿、挖渣、空壓機(jī)噴射等清孔方式。該橋清孔采用換漿方式。孔中泥漿指標(biāo)和沉降厚均為清孔指標(biāo)，實(shí)際施工中，確保泥漿密度在1.1以下，沉降厚摩擦樁不得超過30cm，即達(dá)到清孔要求。安裝鋼筋籠到設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)高度后，若泥漿指標(biāo)與沉降厚高于規(guī)定，要重新清孔，直到符合規(guī)定。鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表1。

2.5? ?鋼筋籠加工及安裝

2.5.1? ?鋼筋籠制作

進(jìn)工地的鋼筋應(yīng)附出廠合格證及質(zhì)量保證書，分別按尺寸、型號(hào)、批量將其分別放置，并根據(jù)規(guī)范進(jìn)行抽樣檢測。請(qǐng)監(jiān)理方和施工方一起當(dāng)場目擊采樣，以書面形式將檢測結(jié)果告知技術(shù)負(fù)責(zé)人，監(jiān)理部門批準(zhǔn)達(dá)標(biāo)后才能生產(chǎn)。工地放置鋼筋位置需要掛牌，以備檢驗(yàn)。

鋼筋籠采用在鋼筋加工廠集中加工。在加工鋼筋籠前，根據(jù)不同樁型將每根實(shí)樣翻出，先將加勁箍和螺旋箍筋根據(jù)實(shí)樣制造，使用鋼筋籠滾焊機(jī)加工，采用螺紋套筒連接主筋。根據(jù)要求檢驗(yàn)批號(hào)，采樣送檢達(dá)標(biāo)后才能應(yīng)用。

依照設(shè)計(jì)規(guī)定和真實(shí)樁長，在孔上進(jìn)行配筋。主筋搭接下料期間，要確保搭接點(diǎn)的數(shù)目小于主筋的50%。制造加筋箍時(shí)，要保證樁主筋防護(hù)層在50mm以上。鋼筋籠真實(shí)長大于30m時(shí)，要分段加工鋼筋籠。加工時(shí)重疊的鋼筋接頭要彼此交錯(cuò)，交錯(cuò)長及數(shù)目要必須符合規(guī)定。加筋和主筋的焊接要符合相關(guān)規(guī)定。

2.5.2? ?鋼筋籠吊裝施工方法

完成鋼筋籠施工后，選用起重機(jī)整體起吊，以保證起吊鋼筋籠的安全性。采用三點(diǎn)起吊法，第一和第二吊點(diǎn)設(shè)在骨架上部，使用起重機(jī)大鉤起吊。第三吊點(diǎn)設(shè)在骨架下部1/3處，使用起重機(jī)小鉤。整個(gè)鋼筋籠同時(shí)起吊，在空中豎起調(diào)整。

鋼筋籠直徑大于1200mm、長度大于6m時(shí)，對(duì)起吊點(diǎn)處予以加固。適當(dāng)增加吊點(diǎn)處箍筋，控制焊接質(zhì)量，以保證鋼筋籠在起吊時(shí)不致變形或脫落。設(shè)置一個(gè)加勁筋于鋼筋籠上端與主筋焊接牢固，用作吊樁支撐點(diǎn)。

鋼筋籠為一節(jié)時(shí)，布置樁身鋼筋籠時(shí)應(yīng)選擇一次整體起吊法。分節(jié)制造鋼筋籠時(shí)，先把下一節(jié)鋼筋籠吊起放在超過孔口約1.0m處，再起吊上一節(jié)鋼筋籠。對(duì)齊主筋后連接，纏上螺旋箍筋，提起全部鋼筋籠，將其緩慢放到孔中就緒[1]。

2.6? ?安裝導(dǎo)管

認(rèn)真檢測導(dǎo)管焊接縫，并進(jìn)行防水測試，15min內(nèi)不滲漏即可。導(dǎo)管相連時(shí)，用橡膠圈封口，并擰緊導(dǎo)管連接處，避免導(dǎo)管澆筑混凝土過程中漏水[2]。

第一次澆筑混凝土?xí)r，確保導(dǎo)管懸高為25～50cm。確保分段導(dǎo)管容易拆卸、移動(dòng)，且不能超過導(dǎo)管吊裝機(jī)械的起吊高。每次使用完，均應(yīng)檢測導(dǎo)管有無漏水情況，橡膠墊有無老舊滲漏，若有要立即替換橡膠墊。若導(dǎo)管出現(xiàn)小洞，立即焊接修補(bǔ)。將一段已用過導(dǎo)管取出后，應(yīng)馬上用水沖洗潔凈、堆放齊整，以便于下回使用。

2.7? ?二次清孔

在鋼筋骨架及導(dǎo)管放下后，水下混凝土澆筑前，要對(duì)孔中泥漿指標(biāo)及孔底沉降厚度進(jìn)行重新檢測。若其不滿足規(guī)范，必須再次清孔，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能澆筑水下混凝土。二次清孔后泥漿密度應(yīng)為1.03～1.10，含砂率應(yīng)＜2%，膠體率高于98%。

2.8? ?混凝土灌注

2.8.1? ?水密試驗(yàn)

對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行水密試驗(yàn)合格后方可用于灌樁施工。水密試驗(yàn)要求導(dǎo)管應(yīng)能承受1.2～1.5MPa的壓力。使用前需要檢查導(dǎo)管是否漏氣、漏水、變形，接頭連接是否牢固可靠。定期進(jìn)行一次水密性試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為樁孔底靜水（漿）壓力的1.5倍。

水密試驗(yàn)方法如下：拼裝好的導(dǎo)管，將兩端封閉，在端口焊接進(jìn)出輸水管頭。往管內(nèi)注水，注滿后封出水管頭，加壓注水，達(dá)到檢測壓力，經(jīng)過15min不漏水即為合格。

2.8.2? ?混凝土灌注要點(diǎn)

在混凝土澆筑前，對(duì)孔底部泥漿沉渣厚進(jìn)行檢測，若其大于150mm應(yīng)重新清孔。確保孔壁穩(wěn)固，以免鉆孔坍塌。對(duì)拌和料的均勻度、坍落度進(jìn)行嚴(yán)格把控，將坍落度在18～22cm。混凝土澆筑期間，先將皮球置于料斗底部，待拌制好的混凝土填滿料斗后，即可將球剪掉[3]。

確保混凝土澆筑不間斷，并盡量減小導(dǎo)管拆卸的相隔時(shí)間。若導(dǎo)管中混凝土不足，要慢慢澆注，避免在導(dǎo)管中產(chǎn)生高壓氣袋，擠壓掉密封墊片。

在澆注期間，保證孔中壓力穩(wěn)定，避免鉆孔坍塌。采用測深錘及時(shí)對(duì)混凝土面高與埋設(shè)導(dǎo)管的深度進(jìn)行檢測，認(rèn)真把控導(dǎo)管埋設(shè)深（以2～6m為宜），避免導(dǎo)管提漏或埋設(shè)太深無法拔出產(chǎn)生斷樁。埋設(shè)導(dǎo)管深度根據(jù)混凝土表面浮渣厚來確定，有緩凝劑加入拌合料、澆注速度過快、導(dǎo)管較牢固且有充分提升能力時(shí)，可將埋設(shè)深度適量增加。

為了使混凝土沖擊力降低，抑制鋼筋籠上浮，在混凝土澆筑表面與鋼筋框架接觸時(shí)，最好增大導(dǎo)管埋深，并降低澆注速率。混凝土表面滲到鋼筋框架特定深度后，將導(dǎo)管適當(dāng)抬高，保證鋼筋框架埋入導(dǎo)管下端一定深度。混凝土澆筑頂部標(biāo)高要超過設(shè)計(jì)樁頂部標(biāo)高至少80cm，以便將浮漿和樁頭清除。

2.9? ?泥漿處理

塘邊互通主線橋及匝道橋、西樂公路高架橋樁基泥漿采用泥漿分離機(jī)處理，泥漿分離機(jī)原理如下：泥漿在輸料泵的壓力作用下被送進(jìn)各濾室，通過濾布將固體和液體分離。在濾布上形成濾渣，直至充滿濾室形成濾餅。濾液穿過濾布，并沿濾板溝槽流至下方出液孔通道，集中排出。濾室過濾開始時(shí)，泥漿在進(jìn)料泵的推動(dòng)下，經(jīng)止推板上的進(jìn)料口進(jìn)入各濾室內(nèi)，并借進(jìn)料泵產(chǎn)生的壓力進(jìn)行過濾。

3? ?鉆孔異常處理

3.1? 坍孔處理

在鉆孔期間出現(xiàn)塌孔時(shí)，應(yīng)找出起因并予以解決。為了提高孔壁構(gòu)造治理，可根據(jù)具體情況將干燥木屑添加到泥漿內(nèi)，并適當(dāng)提高泥漿密度。待鉆頭全部沒入泥漿后，以均勻速度下至孔底，保證每一次提鉆的速度為0.3～0.5m/s。塌孔較厲害時(shí)，必須將孔回填后再次鉆孔。

3.2? ?縮孔處理

若鉆孔中出現(xiàn)彎孔、縮孔，通常應(yīng)將鉆頭提至偏孔位置在來回掃孔，直至鉆孔筆直。若出現(xiàn)彎孔厲害及探頭巖，應(yīng)使用小片石或礫石摻入黏土一起填充偏孔位置，待填充物沉實(shí)后進(jìn)行鉆孔校正。

3.3? ?埋鉆和卡鉆處理

埋鉆的主要原因是一次進(jìn)深過大或泥漿在砂層內(nèi)下沉太快。卡鉆得主要原因是鉆頭底閉合不良、鉆孔期間砂礫落下等。出現(xiàn)埋鉆或卡鉆時(shí)，很多泥漿會(huì)沉積在鉆頭附近，產(chǎn)生極大側(cè)向阻力，所以在解決時(shí)必須先將阻力解除，禁止強(qiáng)制處置，否則很可能導(dǎo)致鉆桿斷裂、動(dòng)力頭損壞[4]。

4? ?結(jié)束語

在高速公路橋梁鉆孔灌注樁作業(yè)過程中，必須嚴(yán)格按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，避免施工中產(chǎn)生質(zhì)量隱患。在鉆孔灌注樁施工過程中，必須嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，同時(shí)將成樁質(zhì)量把控好，本文結(jié)合項(xiàng)目具體狀況，對(duì)于可能產(chǎn)生的質(zhì)量隱患擬定具體的施工計(jì)劃，構(gòu)建完整的質(zhì)量控制體系，以保證橋梁鉆孔樁的施工質(zhì)量符合規(guī)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡躍華.公路橋梁項(xiàng)目中鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析[J].四川建材，2023（2）：121-122.

[2] 廉兆成.橋梁施工中鉆孔灌注樁質(zhì)量控制措施研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2023（2）：134-136.

[3] 劉登.橋梁鉆孔灌注樁施工管理分析[J].工程技術(shù)研究，2022（21）：121-123.

[4] 沈偉.公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2022（18）：158-160.