城市快速路高架橋深孔樁施工技術研究

周 靜

（太原城市職業技術學院城建系，山西 太原 030027）

0 引言

城市快速路可緩解交通壓力、減少擁堵[1]，而在建設過程中需要新建大量橋梁，橋梁基礎承載能力關系到橋梁工程的整體性能。為提高基礎承載能力[2-3]，很多高架橋采用深孔樁基礎，其施工質量對工程施工與運營安全至關重要。在高架橋深孔樁基礎施工過程中，要做好施工準備工作，合理調配人員和機械[4-6]，保證各個工序的順利進行，做好測量放樣工作，準確確定樁位。只有在高架橋深孔樁基礎施工全過程做好質量控制[7-8]，才能防止產生質量隱患，尤其是防止出現斷樁等質量問題。本文以某城市快速路施工為研究背景，全方面介紹深孔樁基礎的施工技術，總結各主要工序施工要點，并針對常見質量問題提出解決措施。

1 工程概況

某城市快速路線路全長5.6km，設計道路全寬為60m。沿線分布有多處高架橋，其中3#高架橋橋面設計寬度為25.5m，樁基礎采用深孔鉆孔灌注樁。該橋梁共10聯，總長度為1.1km，其中主跨最大跨度為50m，總造價為約1.8億元。3#高架橋所處施工區域地表以下分布有淤泥質黏土、粉土、粉細砂等土層，下伏基巖為花崗巖，含水量較高，地基承載力嚴重不足，屬不良地質路段。3#高架橋深孔鉆孔灌注樁設計樁徑為1.5m，樁長為55～68m之間，樁基礎施工難度大、工程量大、造價高。為保證深孔鉆孔灌注樁基礎施工質量，在借鑒以往深孔樁施工經驗的前提下，結合該工程工程地質、水文地質和其他施工條件，制定施工方案。

2 高架橋深孔樁施工技術

2.1 施工準備

高架橋深孔樁正式施工前，按照施工要求做好人員、機械調配和原材料檢驗與進場等工作。該工程所選用的鉆機為車載反循環鉆機，共配置12臺鉆機，成孔耗時約為10h，綜合單價約200元/m，自帶發電機。鉆孔過程中所產生的泥漿排入道路兩側設計綠化帶位置晾曬，以降低外運成本。為保證深孔樁按期完工，計劃進場2支施工隊伍，按平均每2d完成1根樁的速度，計劃2個月內完成樁基礎施工。施工人員主要包括鉆孔機械操作人員、鋼筋加工人員、混凝土澆筑和其他現場施工人員，在保證按期完工的前提下確定調配人數。混凝土采用商品混凝土，選擇市場上有資質的、可提供生產合格證的廠家生產的混凝土，并對進場混凝土取樣做試件確定施工質量。

2.2 制備泥漿

因樁孔位置為軟土地基，地基土自穩能力差，且樁基礎深度大，成孔時間長，因此護壁泥漿的質量直接關系到成孔的質量。該工程選擇護壁效果較好的優質泥漿，泥漿主要成分包括纖維素、膨潤土、工業堿等材料。這種泥漿護壁效果好，觸變性能佳[9-10]，能夠保證樁壁穩定，提高鉆孔速度，降低擴孔率。根據施工現場的地質情況確定泥漿各材料的配比，該工程各土層物理力學參數見表1所示。

表1 各土層物理力學參數

對不同地質條件的樁孔位置，采用不同配合比的泥漿，以保證護壁效果。施工過程中可通過聲波透射法來檢測樁基礎的完整性，也可用來評價泥漿護壁效果。結合施工現場的地質條件，該工程制定了6種不同的泥漿配合比，通過調整各類添加劑的比例得出最佳配合比，并分析不同配合比樁基礎的完整性，分析結果見表2所示。

表2 不同泥漿配合比與樁基礎完整性分析

由表2可知，膨潤土含量在7.0%～8.0%時，Ⅰ類樁基礎所占的比例較高，因此確定3個膨潤土的最佳比例分別為7.0%、7.5%、8.0%，工業堿和羧甲基纖維素的含量分別按不少于0.4%和0.07%控制。

泥漿各種原材料的放入順序為先放入水，在攪拌過程中放入膨潤土，待攪拌均勻，膨潤土完全溶解后依次放入羧甲基纖維素和工業堿。對泥漿的主要性能指標進行抽檢，檢測指標及要求見表3所示。

表3 泥漿主要技術性能指標與要求

正常施工中，每隔3h或地層發生變化時對上述指標檢測一次。泥漿池主要布置在道路中央和兩側設計綠化帶位置，泥漿池長度為20m，寬度為6m。儲水池設置在道路紅線之外，鉆渣晾曬后挖出外運。

2.3 樁孔鉆進

2.3.1 鉆機檢查與就位

泥漿制備完成，注滿護筒后開始鉆孔，鉆孔前全面檢查鉆機鉆頭、鉆盤等主要部件的工作情況，確保鉆機處于良好的工作狀態。鉆機就位后鉆桿中心、鉆頭中心和樁孔中心應重合，并檢查確保鉆盤水平。鉆機應固定在穩固的地面上，防止鉆進過程中鉆機移位。各鉆機之間留出足夠的距離，防止施工過程中互相干擾。

2.3.2 泥漿控制

鉆孔過程中對泥漿的各項性能指標進行抽檢，根據地層條件調整泥漿配合比，調整鉆孔速度。在鉆孔過程中能夠保持樁周濕潤，使泥漿能夠均勻覆蓋樁壁，起到較好的護壁效果。鉆孔過程中應保證水頭壓力，按高出地下水位1.5～2.0m以上控制，以防止塌孔。

2.3.3 清孔

樁孔達到設計深度后，立即對樁孔質量進行檢測，確保樁徑、深度和傾斜度等指標滿足要求。另外，還需要對泥漿比重和樁底沉渣厚度進行檢測，如樁底沉渣厚度超過20cm，應利用反循環鉆機進行清孔。

2.3.4 作業記錄與檢查驗收

在鉆孔過程中做好記錄，對地層變化、鉆進深度等數據進行記錄，與現場勘察結果進行對比，確定地質條件與設計圖紙是否一致。成孔后現場技術人員進行自檢，并報監理人員進行抽檢，合格后方可進行鋼筋籠安裝施工。

2.4 鋼筋籠制作與安裝

2.4.1 鋼筋檢驗

進場鋼筋必須從有資質的廠家購買，并附帶合格證和質量檢驗報告。施工企業按比例對鋼筋進行抽檢，進行抗拉、抗彎試驗等，檢測鋼筋的規格和質量，檢驗合格方可使用。

2.4.2 鋼筋籠制作

該工程鋼筋籠制作采用滾焊機成型工藝，成型速度快、質量好，可減少施工人員，降低人力成本。按照圖紙給定的主筋、箍筋間距進行安裝，不得超過允許值，嚴格控制焊縫長度和焊縫質量。

2.4.3 鋼筋籠運輸

鋼筋籠加工完成后應存放在平整的場地上，并做好防潮防雨措施，防止生銹腐蝕。采用炮車運輸鋼筋籠，為防止鋼筋籠掉落或移位，在其底部墊橡膠輪胎。另外，為了防止運輸過程中鋼筋籠變形，在鋼筋籠內部加設支撐。

2.4.4 鋼筋籠安裝

安裝鋼筋籠前首先進行驗孔，如發現有縮徑和塌孔現象，應及時處理，合格后方可進行鋼筋籠安裝。第一次清孔后，將鋼筋籠吊裝入孔，吊裝過程中防止鋼筋籠變形，通常采用兩點吊方式。鋼筋籠入孔應勻速緩慢，盡量避免碰撞孔壁。鋼筋籠下落到設計高度后進行校正和固定，校正位置準確后進行固定，并采取措施防止鋼筋籠在澆筑混凝土過程中產生上浮。

2.4.5 安裝聲測管

該工程采用超聲波檢測深孔樁基礎的完整性，每根樁設置3根聲測管。聲測管固定在鋼筋籠主筋上，自上而下每2m綁扎一道，3根聲測管采用正三角形布置，每兩根之間的夾角為120°。聲測管安裝完成后應進行注水操作，以防止澆筑混凝土時被壓扁。

2.5 導管安裝與二次清孔

該工程樁基礎深度大，為防止變形，所選的導管壁厚為10mm，管徑為300mm。為提高接口位置的穩定性，采用加長螺絲接口。導管分為底管、頂管和中間管節，其中底管長度為4m，頂管長度為1m，中間加長管節長度為2.5m。正式施工前對導管性能進行檢驗，按照1.3倍水壓測試導管的氣密性，以加壓后不漏水為合格。為保證密封，導管安放時中間安放密封圈，導管自樁孔中心下放，下放過程中盡量避免觸碰鋼筋籠和孔壁。導管安裝完成后，進行二次清孔，通過泥漿泵向樁孔內注入高壓水，排出孔底沉渣，清孔后沉渣厚度不得超過5cm。

2.6 灌注混凝土

該工程選用商品混凝土，混凝土進場后檢測坍落度，檢測結果均在18～22cm范圍內，滿足要求。在導管上端安裝大漏斗，混凝土攪拌車將混凝土卸到漏斗內，裝滿漏斗后開始澆筑混凝土，混凝土應封住導管底部。為延長混凝土初凝時間，可按比例適量加入緩凝劑。當導管底部埋入混凝土深度達到6m時，應沿垂直方向緩慢提升導管，提升高度不小于2m。在灌注混凝土過程中做好記錄，通過混凝土用量計算導管埋入深度，及時提升導管。混凝土澆筑不得中途中斷，必須連續施工，以防止斷樁。

3 深孔樁基礎施工注意事項

在深孔樁基礎施工過程中，應做好質量監控，注意以下幾個方面：

（1）通過測量放樣準確確定樁位，采用十字交叉等距定量控制法埋設護樁，防止樁孔位置偏移。

（2）嚴格控制混凝土配合比，嚴格檢測坍落度，樁頂混凝土澆筑應高出樁頂不少于50～100cm，以保證樁基礎頂部成型質量，成型后破除樁頭。

（3）相鄰樁基礎間距小于5m時，應在混凝土澆筑24h以后方可進行相鄰樁鉆孔作業，并保證鉆孔的連續性。

（4）清孔時孔內水位應高出地下水位1.5～2.0m，以防止出現塌孔，清孔后4h內進行混凝土澆筑，否則應重新清孔。

（5）鋼筋籠必須焊接牢固，其頂面必須采取防上浮加固措施，較長的鋼筋籠也可分段入孔，但必須保證連接位置焊接牢固。

（6）混凝土澆筑過程中，導管出料口應埋入混凝土2～6m，并在澆筑過程中及時拔管，以防止澆筑過程中混入沉渣。

4 結束語

本文以實際快速路高架橋深孔樁施工工程案例為依托，根據施工現場地質條件，確定樁長和樁徑等設計參數，并作為制備泥漿的主要參考依據。從施工機械和人員選配、施工材料的檢驗等方面闡述了施工準備工作；從鉆機檢查與就位、泥漿控制、清孔、作業記錄與檢查驗收等方面總結了樁基成孔的施工要點；從鋼筋檢驗，鋼筋籠的制作、運輸與安裝等方面總結了鋼筋籠施工要點；并總結了導管安裝、混凝土澆筑的施工技術要點，進一步分析了高架橋深孔樁基礎施工注意事項。相關成果能有效保證高架橋深孔樁施工質量，為類似工程積累了值得借鑒的經驗。