橋涵施工中的鉆孔灌注樁施工技術控制對策研究

摘要 鉆孔灌注樁是一種常見的鉆孔樁施工方法，在公路橋梁建設中發揮著重要作用。為改善鉆孔灌注樁施工的技術效果，提高橋涵施工質量，文章研究并提出了一種鉆孔灌注樁施工技術控制對策，并以某工程為例，對其應用效果進行了檢驗。結果顯示，在該控制對策下，Ⅰ級鉆孔灌注樁占比達到92.5%，表明該方法提高了鉆孔灌注樁樁身質量，有利于鞏固橋梁安全、延長橋梁壽命，并能促進鉆孔灌注樁施工技術的發展，為推動公路橋梁建設提供助力。

關鍵詞 橋涵施工；鉆孔灌注樁；施工技術；質量控制

中圖分類號 U445.551 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0091-03

0 引言

公路橋梁是交通基礎設施建設的重要環節和樞紐工程，在拉動農村地區就業、振興鄉村經濟和促進出行安全等方面發揮著積極作用。同時，公路橋梁建設反映了國家科技水平，是國家綜合實力的集中體現，高水平的公路橋梁建設技術有利于打造中國橋梁名片，推動國際橋梁的科技交流與合作[1-2]。鉆孔樁施工技術是公路橋梁建設的關鍵技術，其施工方法包括沖擊鉆、沖抓鉆和鉆孔灌注樁等，其中鉆孔灌注樁具有施工操作方便、施工振動和噪聲較小等優勢，適用于不同地基，廣泛應用于路橋梁建設中[3]。然而在實際施工過程中，受施工位置、地下結構和外部環境等因素的影響，鉆孔灌注樁易產生漏漿、卡管和夾泥等問題，嚴重影響橋涵施工質量[4]。為改善鉆孔灌注樁施工質量，該文研究并提出了一種鉆孔灌注樁施工技術控制對策，以豐富相關理論研究，為提高公路橋梁安全性和穩定性提供參考。

1 橋涵施工中鉆孔樁施工技術的控制對策

1.1 工程概況

某橋涵施工工程位于河南省鄭州市，橋梁安全等級為一級，其重要性安全系數不小于1.1，設計使用年限為100年。橋梁設計全長1 689 m，橋寬36 m，橫斷面布置形式為0.5 m（欄桿）+5 m（人行道）+7 m（非機動車道）+4 m（機非隔離帶）+17 m（機動車道）+2.5 m（中央分隔帶）=36 m，橋梁分為左右兩幅，其中單幅橋梁寬度為18 m。主橋箱梁采用兩個獨立的單箱單室斷面，設計箱梁頂面為1.5%的向外側單向橫坡，箱梁的懸臂長度、底寬和頂寬分別為4.5 m、8.5 m和17 m，最大和最小頂板厚度分別為26 m和46 m，底板厚度和腹板厚度分別保持在35～140 m和46～102 m范圍內，柱墩墩頂的梁高為13 m。主墩基礎和邊墩基礎均使用鉆孔灌注樁，其中主墩基礎的單樁直徑為2 m，可承載力為30 000 kN；邊墩基礎的單樁直徑為1.8 m，全橋共48根灌注樁。

該施工路線所經地區地勢呈東高西低的走勢，最高海拔與最低海拔的高差達550 m，孔口的高程差值為7 m。該橋涵施工工程地質情況如表1所示。

由表1可知，該橋涵施工工程的地層共6層，自上而下包括雜填土層、粉質黏土層、粗砂層、粉砂質泥巖層、強風化泥質粉砂巖層和中風化泥質粉砂巖層，其中雜填土層呈灰黃色和褐灰色，土質松散，稍濕，壓縮性高，浸水濕陷性強。粉質黏土層呈灰黑色，壓縮性和干強度高，無搖振反應，韌性中等。粗砂層呈灰色、黃褐色，礦物成分主要以石英為主，局部夾圓礫薄層，稍密，稍濕，飽和，均勻性較差。粉砂質泥巖層呈灰黑色、黃褐色，以微晶質為主，存在大量孔隙，結構松散，壓縮性和剪脹性高，土質不均勻。強風化泥質粉砂巖層和中風化泥質粉砂巖層的軟化性和穩定性較好，土質均勻，但中風化泥質粉砂巖的巖芯更為完整。

該橋涵施工工程所在地區屬于北溫帶大陸性季風氣候，春季干燥風大；夏季炎熱；秋季氣候涼爽，時間短促；冬季干冷，時間漫長。四季分明，氣溫變化較大。降水集中在夏季，年均降水量約為550 mm，年均降水天數約73 d，最大降水量和最小降水量分別為780 mm和360 mm。年均氣溫為15 ℃，低溫和高溫出現時間分別集中在1月和7月，其中最低氣溫為?1.65 ℃，最高氣溫達到40.5 ℃。年均日照時數為1 543.2 h，日照條件較差，無霜期和生長期年均天數分別為200.5 d和301.7 d。

1.2 鉆孔灌注樁施工技術控制

作為橋涵施工過程中的重要一環，鉆孔灌注樁施工包括測量、鋼筋加工、混凝土灌注和樁身檢測等多道工序，工程種類繁多復雜，對施工技術的要求較高。同時，樁位誤差大和斷樁等樁身質量問題難以在成樁后補救，因此鉆孔灌注樁施工技術控制就顯得尤為重要。鉆孔灌注樁施工技術控制通過對施工前準備、成孔工藝和混凝土澆筑等環節進行管理，并根據施工現場及時調整施工方案，以減小施工誤差，達到鉆孔灌注樁施工目標，保障橋涵施工質量[5-6]。在施工準備階段中，應明確鉆孔灌注樁施工的目標與質量標準，并建立施工隊伍管理體系，確定管理小組和技術小組，并通過審閱設計圖紙充分掌握施工地區的施工條件，制定鉆孔灌注樁施工方案。準備施工設備與施工材料，具體包括挖掘機、泥漿泵和全站儀等設備以及水泥、石子和鋼筋等鉆孔樁原料。為降低孔洞的坍塌風險，提高孔口周邊作業的安全性，需要在鉆孔前安裝護筒，以保證施工過程順利推進；利用挖掘機制作護筒坑并埋置護筒，護筒直徑為1.5 m，高度和厚度均為6.5 m；埋設護筒時，護筒頂部的高度應分別高出地面和水面0.3 m和1～2 m，保證孔內泥漿面不低于孔外水位，避免出現地下水滲入孔內。隨后，根據鉆孔灌注樁的大小和直徑等因素，選擇合適的泥漿池制備泥漿。泥漿制備是鉆孔灌注樁施工中的重要環節，泥漿的密度影響著施工質量，當泥漿密度較小時，孔壁上形成的泥皮較薄，降低了鉆孔的穩定性，容易導致坍孔等問題；當泥漿密度較大時，孔壁上形成的泥皮則較厚，容易減小基樁的承載力，造成施工質量問題，同時過濃的泥漿，增加了鉆孔和清孔的難度，延長了鉆孔時間，降低了施工效率。因此，泥漿制備須符合標準，采用優質黏土，砂率不超過4%，黏度保持在17～20 s內，pH值不超過6.5，以保證鉆孔灌注樁的施工質量。

利用旋挖機進行成孔施工，在鉆孔過程中應控制鉆孔速度，并保持平穩，保證樁孔垂直，若出現位移和傾斜等情況應及時修正。為提高樁基的承載力，減小孔底沉渣造成的不利影響，需要在鉆孔后進行清孔操作，技術人員首先對孔深、孔徑和鉆孔的傾斜度進行檢查，在符合鉆孔規范和標準的基礎上進行清孔，采用掏渣法將沉渣清理干凈。完成清孔后需要制作并安裝鋼筋籠，選擇HPB235圓鋼作為鋼筋籠的吊筋，其直徑為6 mm。在岸上加工完成鋼筋籠后，為提高施工效率，減少不必要的時間成本，使用25 t汽車吊進行吊裝，在吊運過程中，采用雙根鋼絲繩避免出現鋼筋籠掉落等現象。在安裝過程中，應保證鋼筋籠放置的垂直度，并對準孔位，提高鋼筋籠吊裝的準確性，降低出現鋼筋籠變形的風險。在灌注水下混凝土前，需要進行二次清孔并采用測繩法對孔底沉淀厚度進行檢測，以杜絕孔底沉渣超標現象，提高鉆孔樁的規范性，為水下混凝土澆筑奠定良好基礎。采用C30水下混凝土作為澆筑材料，設計坍落度保持在180～220 mm范圍內，導管埋設深度保持在2～6 m范圍內，避免出現斷樁事故，同時應控制灌注樁樁頂的高度超過原設計樁頂高度的0.5～1.0 m，以保障樁身強度。在澆筑過程中，應根據鋼筋骨架與灌注混凝土之間的高度差調整澆筑速度，例如當兩者之間的高差為1 m時，澆筑人員應減緩澆筑速度，以降低水下混凝土的上升動能作用，提高水下混凝土的成樁效果。

2 鉆孔樁施工技術控制策略應用效果分析

隨機選擇該橋涵工程中的40根鉆孔灌注樁進行樁身的完整性檢測和基樁的承載力檢測，以檢驗鉆孔樁施工技術控制策略的應用效果，其中長度為25 m、30 m、35 m、40 m和45 m的鉆孔樁數量均為8根，檢驗標準遵循《公路工程基樁動測技術規程》[7-8]。不同樁長的樁身完整性檢測如圖1所示。

由圖1可知，40根鉆孔灌注樁樁身完整度等級主要為Ⅰ級和Ⅱ級，其中樁長為35 m、40 m和45 m的鉆孔樁的樁身完整度等級均為Ⅰ級；在30 m鉆孔樁中，有7根鉆孔樁的樁身完整度等級為Ⅰ級；在25 m鉆孔樁中，僅有2根鉆孔樁的樁身完整度等級為Ⅱ級。從整體來看，Ⅰ級和Ⅱ級鉆孔灌注樁占比分別達到92.5%和7.5%，達到公路橋梁施工標準。可以看出，隨著檢測數量的增加，鉆孔灌注樁的樁身完整度穩定在Ⅰ級，減少了鉆孔灌注樁的不穩定性。由此可知，該控制策略減少了鉆孔灌注樁缺陷，提高了樁身完整性，提升了鉆孔灌注樁質量。不同樁長的基樁承載力檢測結果如圖2所示。

由圖2可知，隨著樁頂荷載的不斷增加，所有鉆孔灌注樁的樁頂位移呈增長趨勢，其中45 m鉆孔灌注樁的位移長度最小，其最大位移長度約為9 mm，同時該基樁的承載能力最為穩定；其次是40 m鉆孔灌注樁，當樁頂荷載為7 500 kN時，其樁頂位移達到最大，為10 mm；35 m鉆孔灌注樁的基樁承載力較好，其最大位移長度相較于同等情況下30 m鉆孔樁減少了約2 mm；25 m鉆孔灌注樁的基樁承載力效果最差，其最大位移長度達到18 mm，相較于45 m鉆孔灌注樁增加了9 mm，在所有鉆孔樁中達到最高。可以看出，該控制策略增強了基樁強度和承載力，提高了鉆孔灌注樁的穩定性和安全性。

3 結束語

作為公路橋梁建設中的關鍵一環，鉆孔灌注樁施工技術直接影響著橋涵施工質量，對橋梁工程的安全性和使用性能有著關鍵意義。為提高鉆孔灌注樁施工質量，該文研究并設計了鉆孔灌注樁施工技術控制對策，并對其有效性進行了實驗檢驗。在樁身完整性檢測中，鉆孔灌注樁樁身完整度等級主要為Ⅰ級和Ⅱ級，Ⅰ級和Ⅱ級鉆孔灌注樁占比達到92.5%和7.5%。在基樁承載力檢測中，45 m鉆孔灌注樁的承載效果最好，其最大位移長度約為9 mm，25 m鉆孔灌注樁的基樁承載力效果最差，其最大位移長度達到18 mm。可以看出，該鉆孔灌注樁施工控制方法減少了基樁缺陷，降低了鉆孔灌注樁的脆弱

性和安全風險，提高了基樁的完整性和承載力，有利于提高公路橋梁建設的質量，為我國公路橋梁交通網的建設奠定良好基礎。但該文研究還存在數據量不足的局限性，在未來的研究中需要擴大數據量，豐富研究成果。

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收稿日期：2024-02-05

作者簡介：徐熊（1991—），男，本科，工程師，從事工程管理工作。