橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)及其在橋梁基礎(chǔ)中的應(yīng)用研究

摘要：以肯尼亞蒙巴薩旁城公路項目KBUNDANI（基甘博尼）橋為研究對象，詳細探討了鉆孔灌注樁施工技術(shù)在橋梁基礎(chǔ)中的應(yīng)用。針對項目要求，重點介紹了護筒制作與埋設(shè)、鉆孔施工、清孔與檢查、鋼筋籠制作與安裝、混凝土灌注等關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)的技術(shù)要點和創(chuàng)新措施，并進行了工藝檢測及應(yīng)用效果分析。研究結(jié)果表明，樁基的完整性、承載力和位置精度均達到或超過設(shè)計要求，充分證明了所采用技術(shù)的可靠性和先進性，為今后類似工程的實施提供了有益參考。

關(guān)鍵詞：橋梁基礎(chǔ)；鉆孔；混凝土；灌注樁；

0" "引言

隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，橋梁工程在數(shù)量和規(guī)模上都有顯著增長。作為橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分，基礎(chǔ)工程的質(zhì)量直接關(guān)系到橋梁的安全性和耐久性。在眾多基礎(chǔ)形式中，鉆孔灌注樁因其適用性強、承載力高、對周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于橋梁基礎(chǔ)工程中。

然而鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如地質(zhì)條件復(fù)雜、施工精度要求高、質(zhì)量控制難度大等問題。因此探討鉆孔灌注樁施工技術(shù)在橋梁基礎(chǔ)中的應(yīng)用，對提高橋梁工程質(zhì)量和效率具有重要意義。本文以肯尼亞蒙巴薩旁城公路項目KBUNDANI橋為例，詳細介紹了鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用過程及其創(chuàng)新點，旨在為類似工程提供借鑒和參考。

1" "工程概況

肯尼亞蒙巴薩旁城公路項目是由Kenya National Highways Authority（肯尼亞國家公路管理局）主導(dǎo)的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施工程，總長6.864km，起點為K12+900，終點為K19+764。該項目采用瀝青混凝土高速路標準，雙向四車道，標準路面寬為22m。

在KM19+762處設(shè)置基KBUNDANI（基甘博尼）橋，采用日本設(shè)計標準，為兩跨40m T型預(yù)應(yīng)力簡支梁結(jié)構(gòu)，采用C60混凝土。橋梁采用樁基礎(chǔ)，下部結(jié)構(gòu)為混凝土擴大基礎(chǔ)承臺。1#墩采用墩柱蓋梁設(shè)計，0#和2#采用混凝土墻身，兩側(cè)采用MSE（加筋混凝土擋墻）設(shè)計，中間填筑透水性材料。項目地處沿海地區(qū)，氣候濕熱，年降雨量約1059mm，全年氣溫20～34℃。施工過程中充分利用現(xiàn)有道路和當?shù)刭Y源，配備了必要的電力和水資源保障。此項目的建成將顯著提升區(qū)域交通能力，有效緩解蒙巴薩市區(qū)交通壓力，對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展具有重要意義。

2" "橋梁鉆孔灌注樁關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1" "橋梁基礎(chǔ)設(shè)計

2.1.1" "鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計

KBUNDANI（基甘博尼）橋采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，每個橋墩下設(shè)置16根直徑為1.2m的樁，樁長為20.0～20.5m，單樁豎向極限承載力標準值為2500kN。樁基平面布置和豎向承載力設(shè)計參數(shù)如表1所示。

2.1.2" "樁基沉降設(shè)計

根據(jù)工程設(shè)計要求，設(shè)計樁基沉降參數(shù)如表2所示。根據(jù)地質(zhì)條件和荷載特點，選用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)能有效滿足工程要求。樁基平面布置時考慮到橋梁跨徑和荷載分布，豎向承載力和樁長的確定基于地質(zhì)勘察報告和計算分析。沉降驗算結(jié)果表明，樁基沉降量和沉降差均在允許范圍內(nèi)，滿足工程要求。

2.2" "護筒制作與埋設(shè)

本次施工采用鋼制護筒，長度為8m，壁厚為12mm，直徑為1300mm。護筒制作采用自動焊接設(shè)備，確保焊縫質(zhì)量，焊縫抗拉強度不低于370MPa。埋設(shè)時，先用測量儀器精確定位，然后使用振動錘將護筒壓入地面2m深度。為提高埋設(shè)精度，采用激光定位系統(tǒng)，控制護筒垂直度偏差在0.3%以內(nèi)。

埋設(shè)后，采用混凝土填充護筒與周圍土體間隙，強度等級為C20，厚度不小于200mm。通過優(yōu)化工藝，將單個護筒平均埋設(shè)時間控制在2h內(nèi)，較傳統(tǒng)方法提高效率30%。同時，采用超聲波檢測儀對護筒進行質(zhì)量檢查，確保無變形或裂縫，提高后續(xù)施工的安全性和質(zhì)量可靠性。

2.3" "鉆孔施工工藝

本項目采用先進的旋挖鉆機進行鉆孔施工，結(jié)合智能化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了高效率、高質(zhì)量的樁基施工。鉆進工藝根據(jù)地層特性（地表下0～5m為紅黏土層，5m以下為白色珊瑚巖）進行了優(yōu)化：采用Φ1200mm旋挖鉆頭，0～15m段使用普通螺旋鉆頭，速度為0.5～1m/min；15～20m段采用巖石鉆頭，速度為0.3～0.5m/min；20～23m嵌巖段使用金剛石鉆頭，速度為0.1～0.2m/min。

同時，針對不同地層制定了最佳鉆進參數(shù)模型，如黏土層鉆壓設(shè)20～25kN，轉(zhuǎn)速設(shè)為15～20r/min；珊瑚巖層鉆壓設(shè)為30～35kN，轉(zhuǎn)速設(shè)為10～15r/min；風(fēng)化巖層鉆壓設(shè)為40～45kN，轉(zhuǎn)速設(shè)為5～10r/min。為防止塌孔，全段采用膨脹泥漿護壁，泥漿比重1.15～1.25g/cm3，黏度為18～22s，含砂率＜4%。

為確保施工質(zhì)量，項目實施了嚴格的控制措施。具體如下：垂直度每5m測量一次，累計偏差小于1%；采用超聲波測徑儀控制孔徑，每米測量一次，確保實際孔徑在1.2m范圍內(nèi)；使用聲吶檢測儀控制沉渣厚度小于300mm。通過鉆機智能控制系統(tǒng)實時監(jiān)測鉆進參數(shù)，自動調(diào)整鉆進工藝，顯著提高施工精度和效率。

優(yōu)化后的工藝使單樁平均成孔時間控制在8h內(nèi)，較常規(guī)工藝效率提高30%；樁基垂直度偏差降低20%，成孔質(zhì)量一次性合格率提升至100%。

2.4" "清孔與檢查

本工程采用機械清孔與人工清孔相結(jié)合的方法。首先使用清孔器進行機械清孔，清孔器直徑為1.15m，略小于樁徑，以確保有效清除孔壁附著物。機械清孔后，采用特制長柄工具進行人工清孔，重點清理孔底沉渣。清孔過程中，嚴格控制泥漿比重在1.15～1.25之間，以保持孔壁穩(wěn)定性。清孔完成后，采用測繩法檢查成孔深度，允許誤差控制在±50mm內(nèi)。同時，使用超聲波檢測儀對樁孔進行垂直度檢查，確保樁身垂直度偏差不超過1%。

為確保清孔質(zhì)量，本工程實施了嚴格的檢查制度。每根樁進行不少于2次沉渣厚度檢測。采用測沉儀測量孔底沉渣厚度，要求最終沉渣厚度不超過50mm。此外，利用水下攝像機對孔底進行全方位檢查，確保無局部凸起或軟弱夾層。

2.5" "鋼筋籠制作與安裝

2.5.1" "鋼筋籠制作

鋼筋籠一次成型，全綁扎工藝，除定位筋外，不得使用焊接和機械連接，綁扎時的鋼筋搭接長度需滿足40d。箍筋與主筋交叉點采用JX-630型鋼筋綁扎機進行綁扎，以提高綁扎效率和質(zhì)量穩(wěn)定性。為防止鋼筋籠下沉，在底部每隔60°安裝一個φ25mm的螺旋鋼筋支撐架，長度為1.5m。

2.5.2" "鋼筋籠安裝

安裝過程中，使用25t履帶起重機配合專用導(dǎo)向器進行吊裝。為避免碰撞孔壁，采用了“四點定位法”，即在鋼筋籠頂部和底部各設(shè)置兩組十字形定位架，定位架采用φ25mm圓鋼制作，外端安裝可調(diào)節(jié)的定位輪。

安裝時，操作人員通過對講機實時調(diào)整定位輪，保證鋼筋籠與孔壁間隙均勻。同時，采用ZBL-P8型智能鋼筋籠垂直度測試儀實時監(jiān)測安裝過程，當偏差超過設(shè)計允許值0.5%時，系統(tǒng)會自動報警并指導(dǎo)糾偏。在吊裝鋼筋籠時均勻安裝聲測管，用于以后的樁基完整性檢測。聲測管直徑為5.0cm，壁厚為4.5mm，無縫鋼管，底部采用焊接封堵。

2.6" "混凝土灌注

采用導(dǎo)管法進行混凝土灌注，使用C35自密實混凝土，將坍落度控制在220～260mm，初凝時間≥5h。灌注過程中采用智能化控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測導(dǎo)管埋深、灌注速率和混凝土面上升高度。導(dǎo)管采用φ300mm鋼管，埋深保持在2～6m之間，初始埋深為6m，隨灌注進行逐步提升。將灌注速率控制在18～25m3/h，確保混凝土面以0.8～1.2m/h的速度均勻上升。

為保證灌注質(zhì)量，項目采用了先進的聲波測樁儀進行實時監(jiān)測。每灌注3m進行一次聲波檢測，以確保樁身完整性和均勻性。同時，利用壓力傳感器監(jiān)測混凝土泵送壓力，當壓力突變時，系統(tǒng)會自動報警并調(diào)整灌注參數(shù)。通過優(yōu)化工藝，將單樁平均灌注時間縮短至5～6h，較傳統(tǒng)方法提高效率25%。灌注完成后，采用低速反轉(zhuǎn)法處理樁頂，確保樁頂混凝土質(zhì)量。

3" "工藝檢測及應(yīng)用效果

為了確保工程質(zhì)量達到標準，此次工程檢測項目包括樁身完整性、承載力和樁位偏差。樁身完整性采用聲波透射法，對48根樁進行了檢測，隨機選取6根樁檢測結(jié)果進行分析。承載力檢測采用高應(yīng)變法，結(jié)果顯示單樁極限承載力均超過設(shè)計值2500kN，最大值達到2780kN。樁位偏差檢測采用全站儀測量，12根樁的平均水平偏差為22mm，最大偏差為35mm，均滿足規(guī)范要求≤150mm）。樁身完整性檢測結(jié)果如表3所示。

檢測結(jié)果表明，采用的鉆孔灌注樁施工技術(shù)在本項目中取得了顯著效果。樁身完整性檢測全部達到I級，表明樁體質(zhì)量優(yōu)良；承載力檢測結(jié)果平均超出設(shè)計值8.5%，為結(jié)構(gòu)安全提供了保障；樁位偏差控制在較小范圍內(nèi)，為上部結(jié)構(gòu)施工奠定了堅實基礎(chǔ)。

4" "結(jié)束語

本文通過對肯尼亞蒙巴薩旁城公路項目KBUNDANI（基甘博尼）橋鉆孔灌注樁施工技術(shù)的詳細分析，展示了該技術(shù)在橋梁基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用效果。通過采用先進的施工設(shè)備、智能化控制系統(tǒng)和優(yōu)化的施工工藝，有效提高了施工效率和質(zhì)量。

工程檢測結(jié)果表明，樁基的完整性、承載力和位置精度均達到或超過設(shè)計要求，充分證明了所采用技術(shù)的可靠性和先進性。這些經(jīng)驗和創(chuàng)新做法為今后類似工程的實施提供了有益參考。然而，鉆孔灌注樁施工技術(shù)仍有進一步優(yōu)化和發(fā)展的空間，如進一步提高自動化水平、開發(fā)更高效的清孔技術(shù)、改進混凝土配比等。未來，隨著新技術(shù)、新材料的不斷涌現(xiàn)，鉆孔灌注樁施工技術(shù)必將在橋梁基礎(chǔ)工程中發(fā)揮更大的作用。

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