橋梁鉆孔灌注樁施工技術探討

石福純

（甘肅路橋第三公路工程有限責任公司，甘肅 蘭州 730030）

橋梁作為現代交通建設中的重要組成部分，其穩定性和安全性對于保障交通運輸的暢通至關重要。而橋梁基礎作為橋梁結構的關鍵支撐，對于承受垂直和水平荷載起著至關重要的作用。近年來，隨著橋梁規模的不斷增大和地質條件的多樣化，鉆孔灌注樁施工技術作為一種先進的橋梁基礎處理方法得到了廣泛的應用，其獨特的特點使其成為了橋梁工程中備受關注的施工技術之一。

1 鉆孔灌注樁施工技術的特點分析

1.1 強大的承載能力

鉆孔灌注樁施工技術能夠在較小的樁徑下提供強大的承載能力。鉆孔灌注樁施工技術適用于各種土質條件，包括砂土、黏土、軟土、巖石等，通過調整灌注樁的長度和直徑，可以滿足不同土質條件下的承載要求。其次，鉆孔灌注樁的承載能力可以通過改變樁的直徑、長度、鋼筋數量和混凝土配比等參數進行調控，這使得灌注樁能夠根據具體工程的需要，在不同的地質條件下實現可靠的承載性能。最后，由于鉆孔灌注樁的施工過程中混凝土通過鋼筋骨架進行注入，并與土層形成緊密的結合，使得樁體具有出色的抗剪性能，這使得灌注樁在面對水平力、剪切力和地震力等荷載時能夠提供可靠的抗力。

1.2 環境友好

相比其他樁基施工方法，鉆孔灌注樁無需大量挖土和排水，減少了對土壤的破壞和擾動，在施工過程中，只需通過鉆孔將樁體引入土層，并進行混凝土灌注，減少了對土壤的開挖和排放，從而減少了施工對土壤質量的影響。其次，鉆孔灌注樁施工過程中，使用的混凝土是一種環保材料，不會對土壤和水源造成污染。灌注過程中可選擇環保型的灌注材料，如礦渣、粉煤灰等工業廢棄物的利用，進一步減少了對環境的污染。此外，鉆孔灌注樁施工相對于其他樁基施工方法，噪音和震動的影響較小，由于施工過程中不需要進行大量振動和敲打，對周圍居民和建筑物的干擾較小，有利于保護居民的生活安寧和降低施工對周邊建筑物的影響。最后，鉆孔灌注樁施工技術可以最大限度地保護生態環境。通過減少土壤開挖和排土，可以保留原有的植被和生態系統，由于施工過程中不需要大面積的施工場地，減少了對自然生態環境的破壞和破壞。

2 橋梁鉆孔灌注樁施工技術分析

2.1 施工準備工作

（1）工程勘察：進行橋梁基礎的勘察工作，了解地質情況、地下水位、地下管線等信息，通過地質勘察報告和設計資料，確定樁的布置方案和設計參數。

（2）設計方案：根據勘察結果和工程要求，制定樁基的設計方案，要確定樁的直徑、長度、間距等參數，并考慮樁頂標高和樁頂平面布置。

（3）材料準備：準備所需的施工材料，包括混凝土、鋼筋、灌注材料等，要確保材料質量符合規范要求，并進行必要的試驗和檢測。

（4）設備準備：準備樁機、鉆機、攪拌車等施工設備，并保證設備的正常運行和維護。要保證設備滿足施工要求，包括鉆孔深度、直徑控制等。

（5）施工方案：編制詳細的施工方案，包括施工步驟、施工順序、施工進度計劃等，應該明確施工隊伍的組織結構和人員分工，確保施工的有序進行。

2.2 埋設護筒

護筒的主要作用是在鉆孔過程中保護樁孔的穩定性，并防止土壤坍塌，常用的護筒材料包括鋼和混凝土，鋼護筒具有高強度、耐腐蝕性和施工方便等優點，通常由鋼板制成，焊接而成的筒狀結構具有較高的強度和剛度，適用于較大直徑的灌注樁和復雜地質條件下的施工；混凝土護筒具有較高的承載能力和穩定性，適用于一般地質條件下的施工，混凝土護筒可以采用現澆混凝土或預制混凝土構成，通常具有良好的耐久性和抗腐蝕性。護筒的安裝方式有很多種，比如推土機推入法，適用于較淺的埋設深度和較軟的土層條件，推土機通過施加推力將護筒推入地下，直到達到預定的埋設深度。振動錘打入法，適用于較深的埋設深度和較硬的土層條件，振動錘通過施加沖擊力和振動力將護筒打入地下。鉆孔法，適用于較深的埋設深度和較堅硬的地層條件，通過鉆孔設備進行鉆孔，并在鉆孔完成后將護筒放入孔內。護筒內徑和埋置深度應該根據橋梁設計要求、地質條件和土層特性等因素進行確定。一般來說，護筒內徑應能容納灌注樁的直徑，并留出適當的間隙以便進行灌注作業，護筒內徑一般比灌注樁直徑大10%～20%。其埋置深度則需要考慮地下水位、地質勘探結果以及設計要求等因素。護筒與灌注樁之間的連接通常采用鋼筋連接。在灌注樁施工過程中，護筒與灌注樁的連接部位需要預留足夠的鋼筋長度，以確保連接牢固和結構連續性。鋼筋連接通常采用焊接或者螺紋連接方式，具體選擇取決于設計要求和施工條件。

2.3 泥漿制備與使用

泥漿制備與使用是鉆孔施工過程中的關鍵步驟。泥漿通常由水和黏土等成分組成，其主要功能是冷卻鉆頭、穩定鉆孔和排除孔內雜質。在施工過程中，泥漿需要根據地質條件和鉆孔深度進行適當的配制，并通過泥漿循環系統將泥漿引入鉆孔，同時將鉆孔底部的泥漿排出。首先，泥漿的配方應根據地質條件和鉆孔要求進行合理設計。泥漿的主要成分包括水、黏土、聚合物添加劑和輔助劑等，其中黏土的選用需要考慮其黏結性和流動性能，聚合物添加劑可以提高泥漿的稠度和降低黏土含水量，從而改善泥漿的性能。在泥漿的配置上，需要考慮其密度和粘度，使其滿足鉆孔穩定和土層護壁的要求。其次，泥漿循環系統的使用也需要得到注意，主要是將泥漿引入鉆孔并排出廢漿，包括泥漿攪拌器、泥漿泵、分離器和儲存槽等組成部分，泥漿循環系統的正常運行能夠保持鉆孔的穩定和清潔，提高施工效率和質量。最后，還要進行廢漿的處理，這對環境保護至關重要，通常采用沉淀池、固液分離設備和攪拌站等設施進行廢漿處理。沉淀池可以使廢漿中的固體顆粒沉淀下來，固液分離設備則用于將廢漿中的固體顆粒與液體分離。攪拌站則用于將廢漿中的固體顆粒與水進行混合，形成穩定的漿體，以便進行回收利用或妥善處理。

2.4 鉆孔施工

鉆孔的目的是在地下形成鉆孔孔道，為后續的灌注混凝土提供空間。鉆孔過程中需要選擇合適的鉆具和鉆孔參數，根據設計要求控制鉆孔直徑和深度。在鉆孔過程中，需要進行實時地質勘探和記錄，以及鉆孔質量的監控和控制。首先要根據橋梁鉆孔灌注樁的設計要求和地質條件，選擇合適的鉆具。常見的鉆具包括鉆桿、鉆頭和擴孔器等。鉆桿需要具備足夠的強度和剛度，以承受鉆進過程中的扭轉和沖擊力。鉆頭的選擇要考慮到地層的硬度和特性，以確保能夠有效切削和清除鉆屑。其次，鉆孔參數的控制對于鉆孔施工的效率和質量至關重要。主要的鉆孔參數包括鉆進速度、轉速、沖擊頻率和沖擊力等，這些參數需要根據地層的特性和鉆具的性能來確定。在軟土地層中，可以采用較高的鉆進速度和轉速，以提高施工效率；而在硬巖地層中，需要適當降低轉速和增加沖擊力，以克服鉆進困難。最后，在鉆孔施工過程中，地質勘探和記錄是必不可少的。地質勘探可以提供有關地層性質、巖土層分布和地下水位等信息，為鉆孔施工提供指導。鉆孔記錄包括孔深、鉆進速度、鉆進方向和地層描述等，用于記錄鉆孔過程中的地質情況，這些記錄對于后續的工程設計和質量驗收具有重要的參考價值。

2.5 鋼筋籠制作與吊放

在鉆孔完成后，需要在鉆孔孔道內放置預先制作好的鋼筋籠，鋼筋籠的制作應該按照設計要求進行，確保鋼筋的數量、直徑和布置符合樁基的承載需求。之后，根據設計要求和施工圖紙，對鋼筋進行加工和預制，包括切割、彎曲和焊接等工藝，確保鋼筋的尺寸、形狀和連接方式符合設計要求。完成鋼筋籠制作后，要使用起重機將鋼筋籠吊放到鉆孔孔道內，并進行定位和調整，確保其正確放置在預定的位置和方向。需要注意的是，要選擇合適的起重機械，如塔吊、履帶吊或起重機等，根據施工現場條件和鋼筋籠的重量進行合理的選擇。還要根據鋼筋籠的尺寸、重量和施工空間的限制，配置合適的吊裝設備和吊具，如吊鉤、吊索和吊具架等。此外，還要通過起重機械將鋼筋籠吊裝到鉆孔孔道內，并進行精確的定位和調整，吊裝過程中要注意保持穩定，避免與周圍結構或設備發生碰撞。

2.6 水下灌注混凝土

水下灌注混凝土是橋梁鉆孔灌注樁施工中的重要工序，用于在水下環境中將混凝土輸送至鉆孔孔道并澆注成樁體。水下灌注混凝土施工前需要進行準備工作。首先，制定合適的施工方案，包括混凝土配合比、輸送方式和泵送設備的選擇，確保選用合適的泵送設備，如水下泵車或水下管道輸送設備，并進行管道安裝，確保輸送系統牢固可靠。其次，在混凝土配合比設計中，需要考慮水下環境下的流動性和坍落度，可能需要加入減水劑和調整砂石比例。控制劑的加入可延緩混凝土的凝結時間和提高抗沖刷性能。此外，泵送混凝土時，操作人員需熟悉泵送設備的使用方法，控制泵送速度和混凝土的均勻性，避免發生分層或堵塞。混凝土的澆注過程需要控制泵送速度，確保混凝土能夠順利地充實到鉆孔孔道內，并與周圍土層緊密結合。最后，進行混凝土澆筑成樁的工作。確保混凝土充實度和密實性，避免空洞和缺陷的產生。對澆注完成的混凝土進行質量檢查，包括觀察混凝土表面的均勻性和質地，以確保施工質量符合設計要求。水下灌注混凝土技術在橋梁鉆孔灌注樁施工中發揮著重要作用，通過合理的施工方案和嚴格的質量控制，可確保混凝土樁體的質量和穩定性，提高橋梁的安全可靠性。

3 橋梁鉆孔灌注樁施工質量的控制

3.1 導管阻塞的控制

導管阻塞是橋梁鉆孔灌注樁施工中常見的問題，會對施工質量和工期產生負面影響，要想解決這個問題，在施工前，應對導管進行徹底清潔，可以使用高壓水洗、氣體吹掃等方法清理導管，確保內部無雜物和污垢。在進行鉆孔時，應嚴格控制鉆孔參數，如轉速、進給速度和沖擊頻率等，以避免產生過多的碎屑和泥漿。此外，還要注意導管的布設，避免彎曲、交叉或過長的導管。過長的導管容易積聚碎屑，增加阻塞的風險。布設導管時要注意保持導管的暢通和排水性能。最后在施工過程中，要定期對導管進行檢查，確保其內部無阻塞，可以使用攝像機或探測器等設備進行內部檢測，發現阻塞問題及時采取措施清理。

3.2 鉆孔偏斜的控制

鉆孔偏斜會導致樁身偏離設計位置，影響施工質量和工程穩定性。對此，首先，應該選擇具有高精度定位系統的鉆機，確保鉆孔設備具備較高的定位準確度。在施工前，要對鉆機進行調試和校準，保證其準確度和穩定性。其次，應該合理規劃鉆孔路徑，避免穿越障礙物或特殊地質層。在設計鉆孔路徑時，應綜合考慮地質情況、結構要求和施工條件等因素，盡量選擇穩定的地質層進行鉆孔。最后，還要控制鉆孔參數，如轉速、進給速度和沖擊頻率等。根據地質情況和設計要求，適時調整鉆孔參數，以減小鉆孔偏斜的風險。并通過實時監測鉆孔的位置和方向，及時發現鉆孔偏斜情況。根據監測結果，及時調整鉆孔方向，糾正偏斜，保證鉆孔的準確性。

3.3 鋼筋籠上浮控制

鋼筋籠上浮會導致鋼筋籠位置偏移，影響樁基的承載力和穩定性。要想控制這一問題，需要合理設計鋼筋籠的幾何形狀和尺寸，考慮樁基的承載力和穩定性要求，可以增加籠身重量，例如通過增加鋼筋數量、增加鋼筋直徑等，可以降低鋼筋籠上浮的風險。其次，在鋼筋籠的設計和制作過程中，可以考慮在籠底增設一些下沉設施，如加重器、下沉塊等，這些設施可以增加籠身重量，增強其穩定性，減少上浮風險。最后，在進行灌注樁施工前，可以采取土體固化措施，如灌漿、振搗等，這將增加樁周土體的密實度和穩定性，減少鋼筋籠上浮的可能性。

3.4 混凝土卡管控制

混凝土卡管會導致混凝土無法順利流入樁孔，對工程造成不良影響。在具體施工中，應該合理設計混凝土的配合比，使混凝土具有適當的流動性和可泵性，降低混凝土卡管的風險。其次，要確保混凝土攪拌設備和輸送設備的正常運行和維護，避免發生堵塞或阻力過大的情況。還要加強施工操作的規范性和操作員的技能培訓，施工過程中，注意控制混凝土的流動速度和灌注的持續性，避免操作不當導致卡管現象的發生。最后，在灌注結束后，及時對混凝土管道進行清洗，清除殘留的混凝土和碎屑，定期檢查和清理管道，保持管道暢通，減少卡管風險。

4 結束語

橋梁鉆孔灌注樁施工技術在橋梁工程中展示出了強大的優勢和應用前景。通過對其特點的詳細分析，可以發現其適應性強、承載能力高和環境友好等特點，使其成為一種可靠且可持續的基礎處理方法。然而，隨著工程技術的不斷發展，鉆孔灌注樁施工技術也面臨著一些挑戰和改進的空間。未來的研究和實踐需要進一步探索新的施工工藝、材料和監測方法，以進一步提高橋梁鉆孔灌注樁的施工效率和質量，促進橋梁工程的可持續發展。