橋梁施工鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用分析

文/鄒瑋、胡百沐

1 橋梁施工鉆孔灌注樁施工技術(shù)特點(diǎn)分析

鉆孔灌注樁技術(shù)的特點(diǎn)非常明顯，它可以應(yīng)用到很大的范圍內(nèi)，并且能夠滿足橋梁工程施工的需要。首先，該技術(shù)施工噪音比較小，直徑與深度都比較大，最大灌注樁深度可以達(dá)到300m以上；其次，該技術(shù)采用樁身擴(kuò)擠方式進(jìn)行施工，可以提高樁體的承載力與強(qiáng)度，滿足工程的應(yīng)用需要。由于樁間距相對(duì)較大，所以設(shè)計(jì)過程中并不需要考慮到成樁效應(yīng)造成的影響。施工中可以通過原地成樁的作業(yè)方式，優(yōu)化施工流程，有效降低配筋率；最后，在施工中應(yīng)該綜合分析各個(gè)方面的樁身質(zhì)量影響因素，避免在施工中存在斷樁或者縮徑等嚴(yán)重質(zhì)量問題。此外，在摩阻力的影響下，鉆孔灌注樁施工難度比較高，會(huì)給施工的質(zhì)量和效果造成影響；而且樁長靈活性較高，需要利用基礎(chǔ)沉降方式控制施工質(zhì)量[1]。

2 工程概況

某高速公路橋梁的長度為985m，設(shè)計(jì)為雙向四車道的形式，設(shè)計(jì)時(shí)速為100km/h。該工程的地質(zhì)勘察后發(fā)現(xiàn)，風(fēng)化砂巖以淺紫紅色的顏色分布，顏色較為均勻，干燥度比較好，結(jié)構(gòu)形式完整性高，巖石硬度相對(duì)較高，設(shè)計(jì)鉆探深度內(nèi)沒有發(fā)生穿透的情況。經(jīng)過綜合分析后確定，使用鉆孔灌注樁技術(shù)進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分的施工。橋墩下基礎(chǔ)為Φ1200 鉆孔灌注樁，共32根。

3 鉆孔灌注樁施工技術(shù)

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 橋梁工程施工前，要分析和研究各個(gè)方面資料，比如設(shè)計(jì)圖紙、施工工藝、地質(zhì)勘察報(bào)告等，結(jié)合項(xiàng)目施工方案，制定出切實(shí)可行的安全和質(zhì)量管理措施。

3.1.2 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的整理與處理工作。如果鉆孔樁基礎(chǔ)在水中，需要設(shè)置工作平臺(tái)以便開展施工；如果樁基礎(chǔ)處于陸地上，要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)雜物清理，保證施工質(zhì)量合格。

3.1.3 設(shè)置護(hù)筒。護(hù)筒埋設(shè)施工階段，軸線要和樁位中心進(jìn)行對(duì)正處理。護(hù)筒周邊和底部應(yīng)該保持緊密接觸，通常要保證護(hù)筒偏差不會(huì)超過5cm，傾斜度偏差確保在1%以下。在不具備護(hù)筒包含的條件下，工程人員不能隨意進(jìn)行鉆孔作業(yè)施工；如果必須進(jìn)行施工，應(yīng)該采用必要的保護(hù)處理措施，確保護(hù)筒的質(zhì)量合格。

3.1.4 制作泥漿。泥漿生產(chǎn)制作階段，應(yīng)該將打碎后的黏土全部都投入護(hù)筒結(jié)構(gòu)內(nèi)，然后再通過沖擊錐進(jìn)行沖擊制漿作業(yè)。在黏土進(jìn)行攪拌泥漿處理，符合要求后就可以進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

3.1.5 鉆機(jī)就位。護(hù)筒埋設(shè)施工后，檢查要符合標(biāo)準(zhǔn)要求，然后進(jìn)行鉆機(jī)安裝就位作業(yè)。鉆錐中心應(yīng)和樁位中心對(duì)正，通常來說其對(duì)中偏差不能超過5cm。

3.2 鉆孔施工

該工程項(xiàng)目中，鉆孔施工采用的是沖擊鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)。通常來說，沖擊鉆機(jī)可以應(yīng)用的鉆頭比較多，主要是實(shí)心錘、空心錘等。為了避免在施工中因?yàn)檎駝?dòng)而導(dǎo)致相鄰孔壁發(fā)生坍塌的情況，要在相鄰孔的混凝土膠州結(jié)束后達(dá)到強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)要求再進(jìn)行鉆孔作業(yè)。在鉆孔施工環(huán)節(jié)，需要使用小沖程開孔作業(yè)方式，鉆孔的孔壁要達(dá)到順直度的要求，在鉆入規(guī)定深度超出鉆頭全高加沖程后開始進(jìn)行沖擊施工[2]。

3.3 清孔

為了有效地清理沉渣，要做好清孔作業(yè)施工，避免因?yàn)槌猎鼑?yán)重造成樁體承載力不合格。清孔施工的目標(biāo)是要確保泥漿的流動(dòng)性達(dá)到要求，能夠發(fā)揮底部沉渣沖擊作用，直接將沉渣帶出孔外，保證沉渣全部清理干凈，使清孔與排渣施工質(zhì)量合格。泥漿黏度17～20min，含砂率小于6%，膠體率超過90%，施工開始前要做好施工范圍內(nèi)的材料選擇和使用管理，應(yīng)用符合要求的施工材料，選擇合適的施工工藝、機(jī)械、材料等，嚴(yán)格控制配合比參數(shù)，達(dá)到工程質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)和要求。需要注意的是，在清孔施工環(huán)節(jié)還需二次清孔處理，二次清孔也是采取高壓水槍對(duì)孔洞進(jìn)行清理，完畢后測(cè)量孔洞直徑是否達(dá)到鋼筋籠的安裝要求。

3.4 鋼筋籠的制作和下放

鋼筋籠在制作完成后，要進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)、冷彎試驗(yàn)以及焊接性能試驗(yàn)等方面試驗(yàn)，在全部達(dá)到要求的基礎(chǔ)條件下應(yīng)用到工程中。鋼筋應(yīng)用前，要做好表面清理，保證不會(huì)存在油漬、漆皮等雜質(zhì)，確保不會(huì)有彎曲的質(zhì)量缺陷。鋼筋骨架成型前，要進(jìn)行鋼筋的調(diào)直作業(yè)。為了確保鋼筋籠骨架的強(qiáng)度合格，需要在骨架結(jié)構(gòu)中間隔2～3m 安裝一道加強(qiáng)箍筋。在清孔作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)該把制作完成后的鋼筋籠分段吊入樁孔結(jié)構(gòu)中，前后兩端鋼筋孔要保證孔口部位進(jìn)行對(duì)接作業(yè)，通過焊接方式固定結(jié)構(gòu)。在鋼筋籠下入規(guī)定深度后，做好孔口固定施工，防止在灌注混凝體階段出現(xiàn)上浮的情況。

3.5 灌漿混凝土

3.5.1 本次工程中，應(yīng)用的混凝土灌注施工的導(dǎo)管直徑20cm。導(dǎo)管正式投入應(yīng)用前，要做好導(dǎo)管焊縫檢查處理，然后通過封閉水壓試驗(yàn)，使管道質(zhì)量合格。

3.5.2 導(dǎo)管的底部應(yīng)比孔底高出30～40cm的高度。灌注施工環(huán)節(jié)，導(dǎo)管埋設(shè)到混凝土深度2～3m的支架，導(dǎo)管上部應(yīng)該安裝振動(dòng)器裝置?；炷凉嘧h(huán)節(jié)，導(dǎo)管提升應(yīng)該做到緩慢、均勻的要求。

3.5.3 開管混凝土數(shù)量應(yīng)該保證導(dǎo)管埋入深度達(dá)到要求，同時(shí)要準(zhǔn)備足夠混凝土施工材料。

3.5.4 混凝土的灌注環(huán)節(jié)要實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)行，如果因?yàn)橐馔庖蛩貙?dǎo)致中斷，中斷時(shí)間要控制在30min以內(nèi)。灌注到達(dá)頂部后，要做好超灌處理，確保頂部標(biāo)高超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)0.5m以上[3]。

3.6 清理樁頭

樁頭部位的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的25%后，要把護(hù)筒全部拆除掉，然后將樁頭部位的多余混凝土進(jìn)行鑿除處理，保證其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高的要求。為了使樁身質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，在樁頭清理中可以采用人工清理作業(yè)方式，不能應(yīng)用爆破方式進(jìn)行。

4 鉆孔灌注樁施工階段主要問題分析

4.1 鉆孔時(shí)容易發(fā)生塌孔的問題

鉆孔階段出現(xiàn)塌孔的問題比較普遍，主要導(dǎo)致原因如下所示：其一，土質(zhì)條件比較差，鉆孔施工環(huán)節(jié)要有堅(jiān)固性的基底才能滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以承載灌注樁的重量。因此，需要尋找硬度較高的土質(zhì)條件進(jìn)行施工。但是從具體情況分析，施工團(tuán)隊(duì)往往會(huì)忽視這一問題，選擇使用流砂或者軟淤泥的土質(zhì)條件，導(dǎo)致基底穩(wěn)定性不足，出現(xiàn)塌孔的問題；其二，泥漿比重失衡情況，泥漿制作中存在比例失調(diào)的情況，沒有及時(shí)進(jìn)行鉆頭的冷卻與清洗處理，導(dǎo)致施工環(huán)境變化引發(fā)孔壁塌孔，施工質(zhì)量難以達(dá)到要求。

4.2 鋼筋籠上浮問題

鉆孔灌注樁在具體實(shí)施中，鋼筋籠上浮的情況也是比較常見的質(zhì)量缺陷，對(duì)工程的質(zhì)量影響比較大。鋼筋籠的主要作用就是固形，通過鋼筋籠形狀來保持灌注樁的形狀。從這一方面分析，鋼筋籠的作用就是模具。但是在具體的施工中，鋼筋籠會(huì)因?yàn)榛炷恋墓嘧⑹┕ざ霈F(xiàn)上浮問題，這種情況下對(duì)灌注施工的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生不利的影響。鋼筋籠上浮問題很多都是因?yàn)榛炷羶A注速度比較快造成的，鋼筋籠在擠壓作用的影響下導(dǎo)致其上?。黄浯?，灌注樁的直徑比較小也會(huì)造成鋼筋籠上浮，這是壓力方面的問題。面積比較小，承壓面積也會(huì)相應(yīng)減小，鋼筋籠承擔(dān)了大部分壓力，所以受到壓力作用而上浮。

5 鉆孔灌注樁施工技術(shù)水平提升的主要措施

5.1 確定泥漿比例參數(shù)

有效預(yù)防發(fā)生鉆孔塌孔的質(zhì)量問題，就要從以下幾個(gè)方面出發(fā)：

5.1.1 要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況展開深入分析，選擇圖紙符合灌注樁的施工環(huán)境，如果環(huán)境條件比較差，就要做好松散和粉沙土鉆孔施工速度的控制，加入砂礫或者石子進(jìn)行補(bǔ)充處理，有效預(yù)防發(fā)生鉆孔塌孔問題。

5.1.2 泥沙調(diào)和要符合規(guī)定比例的要求。施工團(tuán)隊(duì)要充分了解現(xiàn)場(chǎng)和周邊的環(huán)境，分析泥沙調(diào)和中所存在的細(xì)微差異，結(jié)合具體情況確定最佳泥漿配比參數(shù)，從而保證泥漿質(zhì)量合格，預(yù)防發(fā)生塌孔問題。

5.2 做好鋼筋籠維護(hù)管理工作

對(duì)于鋼筋籠上浮的問題來說，通常要從下面兩點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行控制：首先在合理范圍內(nèi)控制混凝土塌落度，保證其符合要求，滿足流動(dòng)性標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下，混凝土塌落度比較小，流動(dòng)性就會(huì)變差，在灌注施工中會(huì)給鋼筋籠造成比較大的壓力，這樣就會(huì)出現(xiàn)上浮的問題。因此，做好混凝土塌落度控制顯得尤為重要。從大量工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，混凝土塌落度保持在20～22cm 之間可以產(chǎn)生最好的效果；其次，應(yīng)該適當(dāng)增加灌注樁的直徑和承壓面積，分擔(dān)鋼筋籠的強(qiáng)度。通過上述兩種方式聯(lián)合應(yīng)用，可以有效消除鋼筋籠上浮的問題，提高施工的質(zhì)量，保證施工效率符合要求。

5.3 采取措施消除導(dǎo)管堵塞問題

導(dǎo)管堵塞問題一般都會(huì)和混凝土凝固存在直接關(guān)系，因此在合適的范圍內(nèi)應(yīng)該適當(dāng)增加混凝土輸送帶速度，這是極為重要的因素。施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該做好混凝土凝固時(shí)間的控制，在導(dǎo)管內(nèi)成型前將其灌入樁體內(nèi)。此外，做好導(dǎo)管清理也是極為關(guān)鍵的，在長期、連續(xù)的混凝土灌注施工下，應(yīng)該適當(dāng)增大灌注施工速度，避免有少量混凝土附著在管壁上，長此以往導(dǎo)致堵塞。所以，我們需要確定合適的清洗周期，做好導(dǎo)管沖洗處理工作，從根本上消除導(dǎo)管堵塞的缺陷。

6 結(jié)語

鉆孔灌注樁有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，比如成本低、強(qiáng)度高等，可以滿足多種條件的應(yīng)用，所以被大量應(yīng)用到橋梁基礎(chǔ)施工中，但是要做好各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，采用先進(jìn)施工工藝，保證灌注樁質(zhì)量合格，滿足橋梁的運(yùn)行需要，為工程質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。