公路橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)探討

摘 要：為解決公路橋梁工程基礎(chǔ)不穩(wěn)的問題，以公路橋梁工程作為研究對象，詳細探究了鉆孔灌注樁施工技術(shù)的相關(guān)流程及要點，指出了鉆孔灌注樁技術(shù)在公路橋梁施工中的原理及優(yōu)勢，通過理論研究與案例總結(jié)的方式，說明了在公路橋梁項目中鉆孔灌注樁技術(shù)的適用性，以及該技術(shù)對公路橋梁結(jié)構(gòu)、使用壽命等的影響。相關(guān)人員需綜合現(xiàn)場情況，合理優(yōu)化施工工藝，制定科學且合理的施工方案，細化工藝流程及技術(shù)參數(shù)，加強施工全過程的技術(shù)管理、質(zhì)量控制，提高鉆孔灌注樁技術(shù)的施工效果，以期發(fā)揮此技術(shù)的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：公路橋梁工程；鉆孔灌注樁；施工技術(shù)

中圖分類號：U445" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）04-0025-03

1 鉆孔灌注樁的相關(guān)概述

鉆孔灌注樁為基礎(chǔ)施工的一種常見技術(shù)，需在特定的區(qū)域內(nèi)合理鉆孔，在成孔內(nèi)灌注混凝土等材料構(gòu)成混凝土樁，由樁體加固原有土體，使上部質(zhì)量及荷載經(jīng)樁體傳遞給土層，保障基礎(chǔ)具有較強的承載力、抗沉降能力。

由于鉆孔灌注樁施工中存在灌注混凝土方式的區(qū)別，將此作為劃分標準，比較常見的有鋼筋混凝土樁、預(yù)制混凝土樁、現(xiàn)澆混凝土樁3種。在現(xiàn)場按照孔距、孔位、孔深等要求形成鉆孔并通過驗收后，相關(guān)人員需在孔內(nèi)布設(shè)鋼筋后灌注混凝土，以構(gòu)成灌注鋼筋混凝土樁。這類型樁體的承載力高，沉降量小，施工效率高。

2 工程概況

某路橋工程項目，全橋共104根基樁，分別由墩臺基礎(chǔ)、柱式墩、肋板臺等下部結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在施工前期相關(guān)人員進入現(xiàn)場展開了調(diào)研，最終選擇了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁這一上部結(jié)構(gòu)形式。此項目所在地的地形、水文條件復(fù)雜，部分路段為不良地基，需利用鉆孔灌注樁進行加固。

3 鉆孔灌注樁關(guān)鍵施工技術(shù)

本項目的鉆孔灌注樁為其中的重點施工環(huán)節(jié)，現(xiàn)場相關(guān)人員應(yīng)執(zhí)行圖1所示的流程。綜合施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)等情況，整個施工作業(yè)期間配備CK2500型沖擊鉆機，樁基混凝土強度為C30，鉆樁深度為30 m。

3.1 前期準備

鉆孔灌注樁施工的每一步驟都深受前期施工準備的影響。如前期施工準備不到位，后續(xù)施工作業(yè)再規(guī)范，也難以保障樁基承載力。因此，為提高施工質(zhì)量，相關(guān)人員需根據(jù)鉆孔灌注樁施工特點，規(guī)范完成施工準備工作。

3.1.1 現(xiàn)場準備

施工現(xiàn)場應(yīng)保障地面平坦且無變形現(xiàn)象，如現(xiàn)場凹凸不平或者易變形，有關(guān)人員應(yīng)結(jié)合場地實際情況，進行相應(yīng)的處理，以確保地面平整，大型機械設(shè)備能在地面行走或者放置。

3.1.2 測量放樣

測量放樣人員在測量放樣區(qū)域應(yīng)進行安全評估、風險分析，嚴格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范，以得到相對準確的結(jié)果并標注清晰。測量放樣時有關(guān)人員應(yīng)參考施工圖紙，配備專業(yè)化設(shè)備、儀器，規(guī)范操作，避免測量偏差。

3.1.3 機械設(shè)備準備

在鉆孔灌注樁施工作業(yè)期間涉及了多種專業(yè)設(shè)備，前期準備中相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)這些要求配備齊全且性能優(yōu)越的設(shè)備，依據(jù)設(shè)備運行原理，做好設(shè)備調(diào)試工作，避免設(shè)備存在其他問題。

3.2 埋設(shè)護筒

當完成樁位放樣工作并在現(xiàn)場清晰標注后，相關(guān)人員需根據(jù)圖紙中的規(guī)定埋設(shè)護筒。由于本工程項目的現(xiàn)場土質(zhì)類型，最終選擇的是鋼護筒，該護筒壁厚為8～10 mm，抗擠壓變形能力較強。護筒全長1.5～3 m，因前期所掌握的現(xiàn)場條件有限，施工期間有關(guān)人員需密切關(guān)注現(xiàn)場環(huán)境，適當調(diào)整護筒長度，如為旱地與筑島部位的護筒長度需在2 m以上，埋設(shè)高度應(yīng)超地面0.3 m，與地下水位相距1～2 m[1]。

正式施工之前，為保障護筒埋設(shè)效果，施工人員需在現(xiàn)場進行對中調(diào)試，確保護筒中心與樁心位置完全對準，將誤差控制在5 cm以內(nèi)。結(jié)合施工經(jīng)驗，護筒內(nèi)徑應(yīng)略超鉆頭直徑，并超過樁徑至少0.2～0.4 m。在現(xiàn)場埋設(shè)好護筒后，施工人員還需全面夯實護筒周邊的土層，如護筒周圍的土層密實性較差，可利用黏土重新填筑，保持護筒的穩(wěn)固性。

3.3 泥漿制備

鉆孔灌注樁施工期間泥漿起著保護孔壁等作用。為凸顯泥漿的作用，相關(guān)人員在現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)施工方案準備泥漿，合理控制水泥與水的混合比例，綜合考慮現(xiàn)場工藝、環(huán)境等的特殊性，使泥漿相對密度等參數(shù)符合要求，避免泥漿性能不達標影響后續(xù)的施工作業(yè)。結(jié)合行業(yè)規(guī)定，不同條件下的泥漿相對密度要求如表1所示。

當泥漿的各方面性能均符合施工要求后，有關(guān)人員還需采取合理化措施密封泥漿，以避免泥漿材料長時間放置出現(xiàn)凝固等問題。

3.4 鉆孔施工

針對本公路橋梁施工項目，在利用鉆孔灌注樁技術(shù)進行基礎(chǔ)施工時，鉆孔是影響施工質(zhì)量與安全的重要因素。為達到施工的技術(shù)、質(zhì)量規(guī)定，施工人員應(yīng)檢查鉆架，評估其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是否達標，并創(chuàng)造良好的施工作業(yè)條件。

正式鉆孔之前，有關(guān)人員需依據(jù)鉆孔規(guī)定，調(diào)試鉆頭，確保鉆頭與樁位重心完全對齊，以避免后鉆孔角度有偏移。隨著鉆孔作業(yè)的實施，每前進3 m則需由專人開展一次測量，以檢查鉆頭是否有傾斜，如傾斜程度超出了允許范圍，則需要立即糾偏。

沖擊鉆孔作業(yè)期間易發(fā)生塌孔、卡鉆問題，為避免這些情況，施工人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的地層條件，采取有效的預(yù)防措施。比如，當現(xiàn)場為低液限黏土層時，應(yīng)將設(shè)備沖程保持在0.5 m左右，并提高泥漿相對密度；卵石類松散地質(zhì)條件下，應(yīng)按照1：1的比例提前投入片石、黏土，反復(fù)沖擊3～5次；基巖層、卵石層的沖程較大[2]。不同地質(zhì)條件下的沖擊鉆參數(shù)要求如表2所示。

3.5 清孔與驗孔

鉆孔作業(yè)結(jié)束后，施工人員應(yīng)檢查鉆孔質(zhì)量，評估鉆孔的各項參數(shù)是否與施工要求相一致，重點放在孔深、孔徑等的檢查上。如鉆孔質(zhì)量能達到相應(yīng)的規(guī)定，需立即清理鉆孔內(nèi)的沉渣，以確保混凝土與基巖的結(jié)合效果。

根據(jù)施工經(jīng)驗，清孔作業(yè)中可選擇換漿工藝，此施工操作中孔內(nèi)水位應(yīng)超地下水位1～1.5 m。清孔作業(yè)期間主要需注意以下方面：①啟動鉆頭，以正反轉(zhuǎn)循環(huán)鉆孔的方式完成清孔任務(wù)。在此過程中還需及時注入泥漿，以用泥漿護壁并將孔底殘渣帶出。鉆頭與孔底的距離應(yīng)符合要求，否則，易引起施工安全事故。②在孔洞中開展二次清孔作業(yè)。在此過程中所用泥漿的性能應(yīng)達到標準，如含砂率不得超過2%，相對密度應(yīng)保持在1.03～1.1 g/cm3，膠體率應(yīng)超過98%[3]。③清孔作業(yè)結(jié)束后應(yīng)由專人進行驗孔，以檢查鉆孔的各項參數(shù)，確保其與質(zhì)量要求相一致。只有通過驗收后方可進入后續(xù)的施工環(huán)節(jié)，否則要返工處理。

3.6 鋼筋籠制作與安裝

鉆孔灌注樁施工作業(yè)中有關(guān)人員需根據(jù)圖紙要求制作鋼筋籠，控制鋼筋籠的各方面性能指標。在本公路橋梁項目中，為保障鉆孔灌注樁施工效果，選擇分段式工藝制作鋼筋籠，每一分段的長度為9 m。為避免鋼筋籠質(zhì)量問題，相鄰縱向鋼筋之間應(yīng)保持35 d（d為鋼筋直徑）的距離。在鉆孔內(nèi)放入鋼筋籠時，施工人員應(yīng)在地面預(yù)留1～2 m的長度，為本段鋼筋籠與下段鋼筋籠的焊接作業(yè)提供便捷條件。

在制作鋼筋籠時，鋼筋作為主要材料不得有彎折等現(xiàn)象，在關(guān)鍵的連接位置應(yīng)規(guī)范綁扎，并選擇恰當?shù)暮附庸に嚕鰪娊Y(jié)構(gòu)完整性、穩(wěn)定性。鋼筋接頭位置應(yīng)適當錯開，使分段骨架的穩(wěn)定性符合要求。施工期間對鋼筋籠整體剛度有嚴格規(guī)定，施工人員應(yīng)沿著主筋每間隔6 m架設(shè)一道十字加勁撐鋼筋，或者以內(nèi)焊三腳架的方式完成加固。

在鋼筋籠制作符合要求后，在安裝期間應(yīng)選擇恰當?shù)墓に嚒Ｈ玟摻罨\上應(yīng)對稱設(shè)置2個吊點，每一吊點上都應(yīng)使用長0.2 m、直徑為2 cm的加固筋，將其與主筋牢固焊接，預(yù)防鋼筋籠起吊時的局部變形[4]。安裝鋼筋籠期間，施工人員應(yīng)保障籠中心與樁心完全對準，配備4根φ25鋼筋，將這些鋼筋以“米”字形骨架的方式加固鋼筋籠結(jié)構(gòu)。

3.7 灌注工作

3.7.1 導(dǎo)管與儲料斗安裝

鉆孔灌注樁施工的技術(shù)要求較高，為保障管道平直性、穩(wěn)定性符合要求，管道內(nèi)徑應(yīng)完全一致，并做好連接工作。如在現(xiàn)場存在施工操作問題，可能導(dǎo)致孔內(nèi)沉渣積聚，為預(yù)防這一現(xiàn)象，施工人員在管樁之間應(yīng)預(yù)留一定的空隙，以控制相鄰管樁之間的相互滑移。安裝與使用之前，施工企業(yè)應(yīng)安排專人進行水密封性測試，以檢查管道的各方面性能。

導(dǎo)管插入井中期間，接頭必須遵循一定的規(guī)定緊固于鉆桿或者鉆頭上。樁孔下入管道前，有關(guān)人員需給每一段管道編號，并確定每一管道的長度，做好相鄰兩段管道的連接處理，預(yù)防滲漏等現(xiàn)象。有關(guān)人員應(yīng)綜合路橋工程中鉆孔灌注樁施工的規(guī)定，以及其他的施工參數(shù)，計算得到儲料斗的體積，確保第一盤混凝土灌注結(jié)束后，管道的埋入深度在1.5 m以上。在安裝儲料斗時，有關(guān)人員需遵守操作規(guī)定，全面把控安裝過程。

3.7.2 二次清孔

在現(xiàn)場按技術(shù)規(guī)定完成鋼筋籠的吊放與安裝后，還需檢查鋼筋籠的質(zhì)量及安裝效果，在無任何異常后與檢測導(dǎo)管可靠連接。此過程中應(yīng)保障孔底沉渣厚度不超5 cm。如孔底沉渣厚度過多，施工人員還需在現(xiàn)場進行二次清孔，以減少孔底沉渣。當二次清孔后鉆孔條件達標后，方可灌注混凝土。

3.7.3 混凝土灌注

灌注混凝土的施工要求較高，其施工是否規(guī)范將影響樁體承載力。在鉆孔作業(yè)結(jié)束且經(jīng)過一系列驗收后，開始進入灌注環(huán)節(jié)。正式灌注之前，主要需檢測樁底沉渣厚度，如孔底沉渣厚度超標，有關(guān)人員應(yīng)連續(xù)噴吹3～5 min，使沉渣完全懸浮在孔底。第一盤混凝土灌注結(jié)束后，有關(guān)人員需檢測孔底混凝土的液面標高，計算管道的實際埋深，在符合要求后繼續(xù)灌注。

開始灌注混凝土時，有關(guān)人員必須始終堅持連續(xù)灌注，嚴禁因其他問題而中斷灌注作業(yè)。與此同時，灌注期間也需要預(yù)防泥漿從漏斗頂部溢出[5]、從外滑入樁孔導(dǎo)致泥漿黏度過大等現(xiàn)象，否則會引起樁深測量結(jié)果與實際的偏差較大。技術(shù)人員應(yīng)關(guān)注混凝土液面情況，及時測定頂面高度，并根據(jù)這些測量結(jié)果控制管道的升降、拆除等操作。

在管道提升到孔口的一定高度以后，有關(guān)人員需拆除前兩節(jié)管道，中斷灌注作業(yè)并去除漏斗，接好進口管道，適當提升裝置，使其保持懸掛狀態(tài)。隨后松開管道上的螺釘，吊起已經(jīng)拆下的管道，再次連接漏斗與進口管道，精確調(diào)整位置，繼續(xù)灌注。

4 結(jié)束語

鉆孔灌注樁為公路橋梁施工中的常見技術(shù)，此類樁基能提高路橋基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、安全性。為減少鉆孔灌注樁的質(zhì)量問題，相關(guān)人員需持續(xù)創(chuàng)新鉆孔灌注樁施工工藝，加強施工全過程的技術(shù)管理、質(zhì)量控制，保障作業(yè)的規(guī)范性。

參考文獻

[1] 方津津.鉆孔灌注樁在市政工程施工中的應(yīng)用探討[J].江西建材，2022（12）：286-287+290.

[2] 楊洋.反循環(huán)鉆孔灌注樁施工技術(shù)在工程中的運用[J].中國設(shè)備工程，2022（24）：188-190.

[3] 劉世臣.公路橋梁鉆孔灌注樁組合壓漿設(shè)計與應(yīng)用[J].中外公路，2022，42（6）：113-117.

[4] 李學良，高德存，張笑林.特大橋鉆孔灌注樁塌孔分析及處理措施[J].建筑技術(shù)，2022，53（12）：1685-1686.

[5] 范蠡輝，張騰龍.公路改擴建工程鉆孔灌注樁承載力預(yù)測分析[J].交通世界，2022（34）：122-124.

收稿日期：2023-12-10

作者簡介：呂祥（1987—），男，山東棗莊人，本科，工程師，研究方向：公路工程。