涉鐵工程鉆孔灌注樁施工安全技術探究

摘" 要：鉆孔灌注樁是眾多橋梁及其他工程施工的基礎，鉆孔灌注樁的施工質量及安全控制情況勢必影響上部結構，對于涉鐵工程鉆孔灌注樁施工質量及安全控制尤為重要。通過對鉆孔灌注樁各施工階段進行深入研究，分析鉆孔灌注樁常見問題原因，總結涉鐵工程鉆孔灌注樁施工安全技術，其在徐州市某涉鐵橋梁工程應用效果良好，愿給涉鐵工程鉆孔灌注樁施工安全提供參考。

關鍵詞：涉鐵工程；鉆孔灌注樁；施工技術；質量；安全

中圖分類號：U445.55+1" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）21-0193-04

Abstract： Bored cast-in-place pile is the foundation of many bridges and other engineering construction. The construction quality and safety control of bored cast-in-place pile are bound to affect the superstructure， which is particularly important for the construction quality and safety control of bored cast-in-place pile in railway-related projects. Through the in-depth study of each construction stage of bored cast-in-place pile， the causes of common problems of bored cast-in-place pile are analyzed， and the construction safety technology of bored cast-in-place pile of railway-related project is summarized， which has a good application effect in a railway-related bridge project in Xuzhou City and can provide reference for the construction safety of bored cast-in-place pile in railway-related projects.

Keywords： railway-related engineering; bored cast-in-place pile; construction technology; quality; safety

鉆孔灌注樁由于具有適應性強、承載力大、施工較為簡便而被廣泛應用到公路橋梁工程及其他工程領域當中[1-2]。在涉鐵工程項目中鉆孔灌注樁施工是最重要項目之一，鉆孔灌注樁的孔位、鋼筋骨架綁扎及安裝定位和水下混凝土灌注等是鉆孔灌注樁質量控制的重點，而鉆孔灌注樁施工的安全控制是涉鐵工程項目施工安全的重中之重。結合涉鐵工程鉆孔灌注樁的施工實踐介紹其質量及安全控制措施。

1" 鉆孔灌注樁常見問題原因分析

鉆孔灌注樁施工中常見問題有卡錘、掉鉆、斜孔、塌孔、孔位及鋼筋骨架偏位、混凝土夾泥及斷樁等[3-5]。結合涉鐵工程鉆孔灌注樁施工實踐從人、機、料、法和環5個方面分析其原因，提出施工過程中質量及安全控制措施為鉆孔灌注樁施工提供參考。

1.1" 卡錘、掉鉆、斜孔、塌孔

涉鐵工程項目鉆孔灌注樁出現卡錘、掉鉆、塌孔、斜孔的原因主要有：①鉆孔樁工作人員能力有限且缺乏責任心，由于鉆孔樁工作人員多為農民工且缺乏系統的樁基施工培訓，加上其薪資通常采取包月制度，導致其工作缺乏積極性和責任心；項目技術負責人未進行切實有效的技術交底，未事先就樁的地質情況、鉆孔要求、泥漿要求等向鉆孔樁工作人員進行詳細的交底，未對灌注樁鉆進過程中可能出現的問題提出合理解決方案。②鉆孔樁機設備不齊全或設備老舊，鉆孔樁機設備安置不牢固易沉降、設備老舊磨損嚴重易滑絲、鉆桿接頭緊密型差易晃動、卡錘時盲目強拉鉆頭及未定期檢測鉆孔垂直度等是導致卡錘、掉鉆和斜孔的重要原因；護筒的真圓度差、埋設傾斜度大、埋設深度不夠是導致塌孔和卡錘的重要原因。③泥漿在鉆孔過程中起浮懸鉆渣及護壁作用，泥漿液的比重、黏度、含砂率不滿足規范要求導致泥漿起不到護壁作用；卡錘未及時處理致使孔內泥漿長時間靜置、鉆孔工程中遇到斜巖漏漿未及時補充泥漿、成孔后加水清孔過快是造成塌孔的重要原因；灌注樁鉆孔時孔內遇到大且硬的弧石或探頭石是導致卡錘和斜孔的重要原因。④鉆孔未按規范和施工方案執行。鉆孔速度是鉆孔灌注樁成孔質量的重要影響因素，下鉆頭過猛傾斜卡住孔壁、鉆孔沖程太大、速度過快形成梅花孔及松軟砂層進尺太快等是導致卡錘、斜孔和塌孔的重要原因。⑤工作和社會環境也會影響鉆孔灌注樁成孔質量，汛期雨水沖刷、夜間施工照明不足、防治噪聲污染夜間停止施工、嚴寒酷暑天氣難施工、消極怠工偷閑躲靜的工作態度也是導致卡錘、掉鉆、斜孔和塌孔的原因。

1.2" 孔位及鋼筋骨架偏位

涉鐵工程項目鉆孔灌注樁出現孔位及鋼筋骨架偏位的主要原因如下。①測量人員經驗不足，測量放樣時灌注樁的坐標輸入錯誤；測量與放樣只有一個人，樁位放樣時只放樣一個點且只放樣一次未做到樁位之間的相互校核及定期復測；鉆孔樁工作人員缺乏責任心，護樁線埋設不細心不專業，護樁線在施工中被碰撞移動，未定期、不定期地檢查護樁線與鉆孔樁中心是否重合、發現鉆孔樁中心偏位怕調整樁機麻煩而隨意挪動護樁線、鋼筋骨架安裝人員只安裝完未進行鋼筋骨架的對中校核等；項目技術負責人未事先就樁位及鋼筋骨架施工要求向施工員及鉆孔樁工作人員進行詳細的交底，未對鉆進及鋼筋骨架安裝過程中可能出現的孔位及鋼筋骨架偏位問題提出合理解決方案。②護筒的真圓度、中心位置與垂直度不滿足規范要求；鋼筋骨架吊裝時未采用平衡裝置導致鋼筋骨架變形。③鋼筋骨架位于泥漿面以下不易找出鋼筋骨架的中心，鋼筋骨架在存放或起吊過程中變形，鋼筋骨架安裝時未保證上下同軸導致鋼筋骨架入孔時頂籠易傾斜。④定位筋定位效果不佳，由于其易刮壁且易陷入土質孔壁中難以保證鋼筋骨架中心與鉆孔樁中心重合；“浮漂法”難以精確確定鋼筋骨架中心且需拆除無法隨時確定鋼筋骨架中心；滾動墊塊雖不易刮壁，但由于鉆孔樁的上部受泥漿浸泡易松軟，滾動墊塊易擠入上部孔壁導致鋼筋骨架偏位；鋼筋骨架固定不牢靠，水下混凝土灌注過快或導管拆卸過程中碰撞鋼筋骨架出現位移。⑤夜間施工照明不足無法準確安放鋼筋骨架、嚴寒酷暑測量誤差、消極怠工不負責任的工作態度也將導致鉆孔灌注樁出現孔位及鋼筋骨架偏位。

1.3" 混凝土夾泥及斷樁

涉鐵工程項目鉆孔灌注樁出現混凝土夾泥及斷樁的主要原因如下。①鉆孔樁工作人員能力有限且缺乏責任心，導管拆除時麻痹大意碰撞鋼筋骨架撞擊孔壁造成孔壁泥塊墜落；項目技術負責人未進行切實有效的技術交底，未事先就水下混凝土的質量要求、首灌方量、導管安拆等向鉆孔樁工作人員進行詳細的交底，未對水下混凝土灌注過程中可能出現的問題提出合理解決方案。②樁機設備老化磨損嚴重，在水下混凝土灌注過程時中搖晃，撞擊孔壁，掉落泥塊或損壞無法正常使用而出現混凝土夾泥及斷樁現象；灌注水下混凝土所使用的導管密閉性較差，孔內泥漿通過導管進入混凝土中。③混凝土原材料不滿足要求，混凝土供應不及時，混凝土和易性太差導致混凝土難以澆筑、鋼筋骨架上浮刮壁掉泥塊造成樁出現混凝土夾泥及斷樁。④灌注樁成孔后清空太快、混凝土澆筑不及時樁孔閑置時間太長、泥漿不滿足要求導致塌孔或沉渣太多；首灌方量不滿足要求未將底部沉渣完全沖上來，導管拆卸太快超出混凝土面出現斷樁。⑤夜間施工照明不足拆卸導管易碰撞筋骨架、嚴熱天氣混凝土初凝時間較短，加上混凝土供應不及時易出現斷樁。

2" 涉鐵工程鉆孔灌注樁施工工藝

涉鐵工程鉆孔灌注樁的施工準備、測量定位、護筒埋設、鉆機就位、成孔及檢查、鋼筋骨架制作及吊裝就位、水下混凝土灌注質量及安全控制措施如下。

2.1" 施工準備

①灌注樁施工前必須了解施工現場的地質、地下纜線、地上纜線與影響物等情況。涉鐵工程項目鐵路行車安全重于泰山，對于鄰近營業線及營業線施工前必須事先探明鐵路及地方纜線情況并制訂切實可行的保護措施。②制訂切實可行專項施工方案。經過審批后由項目技術負責人向施工員、技術員、鉆孔樁工作人員介紹工程特點、技術質量要求、施工方法和安全措施等，并對鉆孔灌注樁施工中可能遇到的卡錘、掉鉆、斜孔、塌孔、孔位以及鋼筋骨架偏位、混凝土夾泥及斷樁問題和經常性犯錯誤的部位進行詳細交底，要使施工人員明白該怎么做，規范上是如何規定的；改善作業環境，盡量避免夜間安放鋼筋骨架及灌注水下混凝土，確需時應保證照明滿足要求。③鉆孔灌注樁施工之前應做好水通、電通、道路通和場地平整工作。④樁機拼裝及設備檢查。樁機進場拼裝必須將樁機及人員報監理檢驗合格后由專業人員進行樁機拼裝；專業人員對樁機的配套設備進行檢查維修，對老化磨損嚴重的構件進行更換。樁機在泥漿環境下作業需對重點對樁機的配電箱進行檢查，嚴防觸電傷害。⑤泥漿池及循環池準備。泥漿池和循環池四周必須設置牢固可靠的防護欄桿，防人員滑落出現事故。

2.2" 測量定位、護筒埋設及鉆機就位

①測量放樣做到自檢、交接檢、專檢保證放樣坐標的準確性，測出護筒標高根據孔深及設計樁底標高確定鉆孔深度、鋼筋骨架吊環長度、混凝土澆筑面的位置。②灌注樁所用護筒的壁厚應滿足規范要求，其內徑應比樁徑大200～400 mm；開挖前應探明護筒位置下纜線情況，護筒埋置深度宜為2～4 m，在挖好的坑底以樁中心為圓心、比護筒內徑小20 mm為半徑的圓上均勻插上6～8根焊條，確保護筒埋設時所有焊條均在護筒內部來保證護筒與樁中心位置偏差小于50 mm，通過測量護筒定標高控制護筒頂標高高于地面0.3 m，并保證其垂直傾斜度小于1%；護筒周圍土回填應分層回填、夯實，并注意保護護筒不受擾動，通過鋼絞線將護筒與樁機連接防止孔內塌孔時護筒掉入孔內，護筒周圍應設置牢固可靠易安拆的防護欄桿，防止人員墜入孔內。③護樁線設置及復測。護樁線宜設置在穩固且不易碰撞處，鉆孔樁施工過程中應多次復護樁線。④樁機就位。樁機就位時為了防止樁機不均勻下沉傾斜導致卡錘、斜孔、塌孔、孔位偏位、混凝土夾泥及斷樁等問題，必須對其底座進行支墊和加固，采用水平尺或經緯儀進行校正垂直度。⑤樁機就位后，應有專人對樁機及配套設施進行全面安全檢查；為了防止樁機下沉傾斜或遇大風天氣傾覆損壞鐵路設備及纜線影響鐵路行車安全，樁機就位后必須設置地錨并通過纜風繩與樁機可靠連接，纜風繩與地面的夾角宜為30°，最大不宜超過45°；鉆孔樁在施工范圍內還應進行相應的隔離并設置安全警示標志。

2.3" 成孔及檢查

①泥漿制備。泥漿宜采用優質黏土加水在泥漿池內攪拌而成，其性能指標應滿足規范要求以保證土方的穩定不致塌孔；鉆孔中應定期檢查樁機設備保證正常施工，卡錘時嚴禁強拉鉆頭，可以通過小沖擊鉆沖擊，待鉆頭松動后提鉆。②鉆孔初期應輕壓慢轉，穿過表層土進入穩定地層后可適當加快轉速，鉆孔過程中應經常檢查鉆桿垂直度以確保成孔垂直度；樁機操作時掌握好鉆機起重鋼絲繩與高壓管的松緊度，減少晃動以免出現卡錘、斜孔；鉆孔過程中注意收集并觀察鉆孔渣樣，判斷地層狀況并做好記錄；保證鉆孔的連續性，遇到斜巖漏漿應及時補充泥漿，出現故障確需停止施工時應保證孔內泥漿滿足要求以免塌孔。③鉆機就位后開鉆前、鉆機入巖后、遇到斜巖或溶洞、成孔后下鋼筋骨架時分別對樁位及護樁線進行復測，防止出現孔位及鋼筋骨架偏位問題。④鉆機施工期間操作人員不得擅離職守，鉆孔過程中遇到機架搖晃、移動、偏斜等應立即停機查明原因并處理后方可繼續作業。⑤成孔后應檢查其平面位置、孔深，驗收合格后進行清孔，第一次清孔時不宜過早加水以免塌孔，應先采用泥漿循環將鉆渣置換出來，待沉渣厚度滿足要求后緩慢加水清孔使泥漿滿足一清要求。⑥采用吊機輔助樁機吊直徑為樁徑的檢孔器入孔內檢測樁徑及垂直度，防止孔內有縮頸或局部偏孔的現象，檢孔器下放及提升應緩慢、平穩，防止碰撞孔壁出現灌注樁混凝土夾泥。⑦護筒埋設、鉆孔全過程、鋼筋骨架安裝及水下混凝土灌注全過程必須每日監測鐵路路基、線路變形及沉降情況，發現問題及時采取有效措施確保鐵路行車安全。

2.4" 鋼筋骨架制作及吊裝就位

①鋼筋骨架安放應避免大風大雨天氣，其下放時應在骨架上設置纜風繩以防其擺動損壞鐵路設備及纜線影響鐵路行車安全。②長樁鋼筋骨架宜分節制作，鋼筋骨架的主筋、箍筋、加強箍筋、定位筋、主筋接長、骨架直徑和保護層厚度的主控項目及一般項目均應符合規范及設計要求；骨架在制作、存放及運輸中應采取“下墊上蓋”確保鋼筋骨架不變形不銹蝕。③在鋼筋骨架樁接柱預留搭接的主筋上對稱焊接4根與主筋同級別的鋼筋，使這4根主筋露出泥漿面，將水下鋼筋骨架的中心返到水面以上，在主筋和4根接長鋼筋頂部焊接加強箍筋增強其整體剛度，鋼筋籠的接長及加固示意圖如圖1所示。④吊運鋼筋骨架時吊車必須平穩牢固，其支架與鐵路電纜必須保持安全距離以免造成鐵路安全事故。⑤鋼筋骨架下放時采用平衡吊確保鋼筋骨架不變形，通過水平儀確保鋼筋骨架中心同軸，鋼筋骨架下放時應緩慢平穩避免其碰撞孔壁掉泥。⑥鋼筋骨架下放到設計標高后通過4根接長鋼筋確定的鋼筋骨架中心與孔位的護樁線重合來確保鋼筋骨架平面位置符合規范要求。⑦鋼筋骨架的頂端設置吊環以固定鋼筋骨架，用與樁主筋同等級的短鋼筋將接長鋼筋頂部的加強箍筋與護筒焊接到一起，用以固定鋼筋骨架的位置，還能有效防止鋼筋骨架上浮，避免其偏位。

2.5" 水下混凝土灌注

①鋼筋骨架下放完成后及時下放經過水密承壓和接頭抗拉試驗的導管，導管應做好編號并標識尺度，導管下放時應緩慢平穩避免其碰撞鋼筋骨架造成其偏位。②導管安放完成后進行二次清孔直至泥漿符合規范要求；泥漿指標及沉渣厚度符合要求應及時灌注水下混凝土以防塌孔。③混凝土原材應滿足規范要求，混凝土灌注前應檢查其和易性與均勻性；混凝土首灌方量應滿足導管埋深大于1 m且導管底部填滿；嚴格控制混凝土灌注速度以免鋼筋骨架上浮，灌注中應經常測量混凝土面高度并與灌入混凝土量折算值比較以確定是否有坍孔、擴孔等情況，并確定混凝土方量是否足夠，確需補方應及時補方保證混凝土連續灌注。④導管拆卸時應仔細核對導管編號確保導管埋深控制在2～6 m，并做好混凝土灌注及導管拆卸記錄；拆卸導管時應居中平穩緩慢以免掛籠、損壞或超提。⑤混凝土灌注到超出樁頂標高0.5～1.0 m，混凝土灌注應充分考慮最后的浮漿厚度；混凝土灌注結束后將焊接到護筒上的短鋼筋焊斷，嚴禁過早拔出護筒以免樁頂混凝土夾泥，待混凝土初凝后將護筒緩慢垂直拔出，避免碰撞鋼筋骨架出現偏位。⑥混凝土灌注完成后孔口及時用木板或竹夾板加蓋保護，并設置防護欄桿及警示標志，待混凝土終凝后，孔口及時回填，以防人員掉入孔內，孔口附近不準堆放重物和材料[6-8]。

3" 效果評價

徐州市某涉鐵橋梁工程按照上述要求進行有序施工收獲如下效果：①安全無事故，在施工監測中將路基及線路變形、沉降值控制在允許范圍內，鐵路設備及電纜保護良好，確保行車安全。②通過檢查樁機設備性能、控制護筒埋設、樁機支墊、控制泥漿指標和鉆進速度等有效減少卡錘、斜孔和塌孔等問題。③減少鋼筋骨架定位誤差，孔位及鋼筋骨架中心平面位置偏差均控制在20 mm以內，滿足規范要求；有效避免因此產生的質量問題及工期、成本的增加。④混凝土灌注質量符合規范及設計要求，樁身完整性檢測無Ⅲ類樁和Ⅳ類樁。

4" 結束語

鉆孔灌注樁施工是橋梁工程安全和質量控制的重點之一，涉鐵橋梁工程安全控制尤為重要，涉鐵工程項目鐵路施工安全管理是鐵路整體性質量的基礎性保證。鉆孔灌注樁完成后進行下道工序時，如果出現鋼筋骨架偏位較大、樁身完整性差等問題勢必影響后道工序的正常施工，造成工期延誤和成本增加。本文結合涉鐵工程鉆孔灌注樁的實踐，介紹其質量及安全控制措施，其在徐州市某涉鐵橋梁工程中取得良好效果，希望為涉鐵工程鉆孔灌注樁施工安全提供幫助。

參考文獻：

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