簡述公路橋梁樁基工程的技術(shù)控制工作

方江紅

（上饒市橫峰公路事業(yè)發(fā)展中心，江西 上饒 334300）

0 引言

公路橋梁樁基工程涉及多方面的施工專業(yè)與內(nèi)容，包括現(xiàn)場勘測、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、技術(shù)管理等。加強(qiáng)對公路橋梁樁基工程的技術(shù)控制，從施工準(zhǔn)備、施工設(shè)計(jì)、技術(shù)方案應(yīng)用等各方面進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，積極引入BIM等信息化技術(shù)調(diào)整施工方案，檢驗(yàn)方案是否可行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理施工質(zhì)量問題，做好病害的防范，杜絕因技術(shù)選擇不合理、技術(shù)水平低下等各因素導(dǎo)致的施工質(zhì)量問題。

1 公路橋梁樁基工程的施工技術(shù)類型

1.1 灌注樁施工技術(shù)

在公路橋梁樁基工程施工中，因巖石強(qiáng)度較弱、樁孔嵌入持力層深度不當(dāng)?shù)纫蛩?，很容易影響樁基的穩(wěn)定性，無法有效支撐來自工程上部結(jié)構(gòu)的荷載，從而影響工程的整體施工質(zhì)量，甚至可能埋下安全隱患。部分公路橋梁樁基工程存在貿(mào)然挖土動(dòng)工、對地基施工管理不當(dāng)、機(jī)械與材料等施工資源規(guī)劃不合理等因素，以至于投入過多、收益甚微，嚴(yán)重?fù)p害企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為了規(guī)避上述問題，應(yīng)該在工程的施工設(shè)計(jì)階段優(yōu)化灌注樁的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)、氣候、水文特點(diǎn)，結(jié)合工程施工質(zhì)量要求進(jìn)行綜合分析，論證基礎(chǔ)施工技術(shù)的可行性。埋設(shè)灌注樁護(hù)筒時(shí)，考慮到護(hù)筒施工較為復(fù)雜，施工難度較大，應(yīng)全面分析施工現(xiàn)場與周邊地層的含水量，按要求布置護(hù)筒，保證護(hù)筒穩(wěn)定，與地面垂直。在護(hù)筒上開孔，內(nèi)部水頭的高度為1.0～1.5m。

1.2 水泥攪拌樁施工技術(shù)

根據(jù)公路橋梁工程樁基的特點(diǎn)，可設(shè)置豎向增強(qiáng)體，利用樁體的結(jié)構(gòu)改變地基受力條件，組成復(fù)合地基，增強(qiáng)樁周圍土體的承載能力?，F(xiàn)階段，公路橋梁工程的樁基施工，最常用的加固方法為水泥攪拌樁，優(yōu)勢是有效改善地基的受力狀態(tài)。復(fù)合地基的基礎(chǔ)便是施工現(xiàn)場的天然地基，在復(fù)合地基中設(shè)置豎向或者水平的增強(qiáng)體，在樁與土的共同作用下，保證地基的完整性。加固區(qū)域包含兩部分，分別是天然地基與增強(qiáng)地基，在公路橋梁工程中，將豎向增強(qiáng)體叫作“樁”。在天然地基的基礎(chǔ)上，增加增強(qiáng)地基，更好地承受工程上部荷載，防治樁基沉降與失穩(wěn)，為后續(xù)工程施工創(chuàng)造有利條件[1]。

1.3 復(fù)合地基施工技術(shù)

向被加固的土體中填充材料，能夠改善土體的受力情況，增強(qiáng)土體的強(qiáng)度與承載力。把加固部分的土體和施工現(xiàn)場的地基土進(jìn)行結(jié)合，就構(gòu)成了復(fù)合地基。應(yīng)用于復(fù)合地基的增強(qiáng)體主要有碎石樁、擠密樁、CFG樁等，各種樁體的適用范圍盡管存在差異，但都能不同程度地增強(qiáng)地基的承載力，保證復(fù)合地基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。具體施工技術(shù)還需要結(jié)合施工現(xiàn)場的特點(diǎn)、環(huán)境進(jìn)行選擇。

2 公路橋梁樁基工程的施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 前期準(zhǔn)備

2.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

現(xiàn)場開展并組織圖紙會(huì)審工作。業(yè)主、設(shè)計(jì)部門、監(jiān)理部門、施工部門的負(fù)責(zé)人綜合分析圖紙，明確設(shè)計(jì)目的，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題并及時(shí)解決，與施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，樹立“預(yù)防為主、質(zhì)量為先、安全第一”的施工理念。

2.1.2 設(shè)備準(zhǔn)備

公路橋梁樁基工程施工需要大型機(jī)械設(shè)備的支持，如鉆孔設(shè)備，可以先進(jìn)行試鉆，然后保證鉆機(jī)類型符合樁基施工要求。在混凝土運(yùn)輸過程中，使用拌和設(shè)備，避免混凝土凝結(jié)。用全自動(dòng)電子秤稱重水、減水劑，保證混凝土攪拌的連續(xù)性與自動(dòng)化。根據(jù)施工要求，選擇旋挖鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、回旋鉆機(jī)等設(shè)備，在設(shè)備使用前進(jìn)行調(diào)試[2]。

2.1.3 材料準(zhǔn)備

根據(jù)施工、設(shè)計(jì)要求，制定材料采購方案，按照設(shè)計(jì)文件與施工規(guī)范開展材料試驗(yàn)活動(dòng)，確認(rèn)試驗(yàn)報(bào)告。杜絕質(zhì)量檢測不過關(guān)的材料進(jìn)入施工現(xiàn)場，混凝土配比試驗(yàn)完成后，并經(jīng)過監(jiān)理人員的審批、簽字確認(rèn)后才能應(yīng)用于施工中。

2.1.4 現(xiàn)場標(biāo)識

現(xiàn)場標(biāo)識包括承臺樁基標(biāo)識、平面布置參數(shù)、鉆機(jī)標(biāo)號、樁基編號等。

2.1.5 質(zhì)量保障

壓縮成孔與灌孔周期、混凝土生產(chǎn)、吊機(jī)與鉆機(jī)相匹配。合理制定施工流程，重要工序被迫停工時(shí)，應(yīng)積極采取緊急處理方案。

2.1.6 環(huán)保理念落實(shí)

全面落實(shí)環(huán)保理念，避免施工對河流、農(nóng)田、地下水、周邊環(huán)境等造成污染。

2.2 定位測量

結(jié)合施工現(xiàn)場與周邊環(huán)境判斷公路橋梁樁基工程的施工基準(zhǔn)點(diǎn)，將測量區(qū)域的雜物清理干凈，以免對測量儀器與設(shè)備產(chǎn)生影響，保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與客觀性。通過測量基準(zhǔn)點(diǎn)了解施工區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)，將測量結(jié)果和施工方案進(jìn)行比較，最終判斷施工基準(zhǔn)點(diǎn)，在基準(zhǔn)點(diǎn)無誤的情況下，表示施工順利開展。

2.3 鉆孔深度

參考定位測量結(jié)果，確定鉆孔深度，根據(jù)施工方案確定鉆孔參數(shù)，結(jié)合實(shí)際情況做出細(xì)微調(diào)節(jié)。每個(gè)鉆孔質(zhì)量都會(huì)影響公路橋梁整體的施工質(zhì)量，因此需要提高各個(gè)鉆孔參數(shù)的準(zhǔn)確度和鉆進(jìn)質(zhì)量，保證測量方式滿足現(xiàn)代公路橋梁樁基工程的施工要求。測量之前進(jìn)行設(shè)備校正，重點(diǎn)測量切面面積最大的灌注樁。

2.4 鉆孔施工與成孔

在鉆孔施工中，應(yīng)該認(rèn)真檢查鉆孔的垂直度，用深度計(jì)算器控制鉆孔深度。在鉆進(jìn)過程中，注意護(hù)壁泥漿是否達(dá)到了施工質(zhì)量要求，避免后期出現(xiàn)塌孔等質(zhì)量問題。鉆孔滿足深度要求后，還應(yīng)考慮鉆渣情況，綜合判斷鉆孔灌注樁施工要求能否滿足地質(zhì)特點(diǎn)。如果與設(shè)計(jì)要求不同，則需要全面檢查鉆孔的孔壁、孔徑是否合乎公路橋梁樁基的施工標(biāo)準(zhǔn)。施工人員應(yīng)準(zhǔn)確測量并記錄孔深，以保證清孔工作的順利開展。

2.5 清孔

成孔施工完成后，孔洞內(nèi)會(huì)有一些雜質(zhì)，需要將雜質(zhì)清除干凈，否則將會(huì)影響樁基的穩(wěn)定性和施工質(zhì)量。施工人員可以用配置好的泥漿進(jìn)行清孔，直至把孔內(nèi)所有雜物都清理干凈為止。

2.6 模板安裝

模板安裝需要用脫模劑對模板內(nèi)模進(jìn)行處理，以便后期能夠順利脫模。脫模劑質(zhì)量同樣要達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，否則會(huì)影響混凝土施工。安裝模板時(shí)，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求連接各個(gè)部件，用塑料泡沫妥善處理連接縫，以免灌注混凝土?xí)r漏漿。安裝模板時(shí)，應(yīng)正確固定端頭，以保證模板體系的整體穩(wěn)定性。若在灌注施工中發(fā)現(xiàn)兩端存在孔道錯(cuò)位問題，應(yīng)該將預(yù)留的孔洞與預(yù)埋件固定妥當(dāng)，保證各板塊位置準(zhǔn)確。灌注混凝土之前，應(yīng)認(rèn)真檢查模板的整體性與安裝質(zhì)量，以免灌注階段出現(xiàn)漏漿問題[3]。

2.7 鋼筋籠施工

應(yīng)用長線法制作鋼筋籠，如果鋼筋籠長度在15m以內(nèi)，可一次性制作完成，如果超過15m，對于長出的部分可采用分段的方式加工。工作人員應(yīng)根據(jù)公路橋梁樁基的設(shè)計(jì)進(jìn)行長度編號，避免相鄰鋼筋籠影響綁扎效果。利用吊機(jī)安裝鋼筋籠，遵循對稱原則設(shè)置吊點(diǎn)，固定好護(hù)筒，用吊架輔助安裝鋼筋籠，嚴(yán)格控制吊機(jī)的速度，完成安裝后檢查質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。

2.8 導(dǎo)管安裝

全面檢查導(dǎo)管的拼接構(gòu)造與規(guī)格，通過試拼、試壓等方式檢驗(yàn)導(dǎo)管質(zhì)量，按照灌注施工的要求設(shè)置導(dǎo)管的長度，并進(jìn)行編號。在施工過程中，垂直緩慢地放下導(dǎo)管，詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)，將導(dǎo)管安裝在距離孔底30cm的位置。施工人員在該階段進(jìn)行第二次清孔，檢查導(dǎo)管的安裝質(zhì)量，一切無誤后開始灌注施工。

2.9 混凝土灌注

檢查各個(gè)灌注位置與預(yù)埋構(gòu)件，開始混凝土灌注。公路橋梁樁基性能與混凝土灌注質(zhì)量密切相關(guān)，可以從以下幾個(gè)方面對施工技術(shù)加以控制：其一，按要求配置混凝土灌注原材料，優(yōu)化混凝土的強(qiáng)度與和易性，合理配置緩凝劑與粉煤灰，全面監(jiān)控混凝土的灌注質(zhì)量。其二，混凝土的初凝時(shí)間最短4h，控制坍落度18～22cm。充分發(fā)揮公路橋梁工程施工中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。其三，遵循連續(xù)灌注原則，嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深與灌注速度。若發(fā)現(xiàn)樁頂混凝土存在浮漿問題，則會(huì)嚴(yán)重影響混凝土質(zhì)量。因此，混凝土的灌注高度可高出設(shè)計(jì)標(biāo)高1m左右，將樁頂浮漿渣層清理干凈，為后續(xù)接樁施工做好準(zhǔn)備。

3 反循環(huán)鉆成孔技術(shù)在公路橋梁樁基工程施工中的應(yīng)用

3.1 工程概況

某公路橋梁樁基工程的建設(shè)長度為3.81m，直徑2m，總數(shù)量276根。公路橋梁工程的基礎(chǔ)屬于鉆孔樁結(jié)構(gòu)，因此設(shè)計(jì)為摩擦樁形式，經(jīng)反復(fù)分析和研討，決定采用反循環(huán)鉆成孔技術(shù)。

3.2 反循環(huán)鉆成孔技術(shù)特點(diǎn)

在淤泥、砂礫、砂土、填土、濕陷性黃土等土質(zhì)的施工中，經(jīng)常用到反循環(huán)鉆成孔技術(shù)。如果鉆進(jìn)時(shí)遇到硬巖，可使用滾輪式鉆頭；如果遇到軟巖，則使用圓錐鉆頭。如果在大拋石層與大孤石層等施工環(huán)境中應(yīng)用此技術(shù)，則會(huì)一定程度地降低施工效率。反循環(huán)鉆成孔技術(shù)通常會(huì)直接在樁頂上部放置護(hù)筒，保證護(hù)筒直徑超出樁徑15%，地下水位低于護(hù)筒水位2m，孔壁的靜水壓力＞0.02MPa。根據(jù)要求分析孔壁坍塌，保證套管結(jié)構(gòu)的完整性符合要求。在鉆孔施工中，建議使用旋轉(zhuǎn)盤動(dòng)鉆頭切削破碎的巖土，使用沖洗液對鉆頭降溫，將鉆頭溫度控制在合理范圍內(nèi)?；旌弦汉豌@孔環(huán)節(jié)會(huì)形成鉆渣，在負(fù)壓作用下提升到地面，泥漿直接排入沉淀池，液體會(huì)回到凈漿池。沖洗液經(jīng)過凈化處理后再次進(jìn)入孔內(nèi)，可循環(huán)使用，避免浪費(fèi)[4]。

3.3 技術(shù)要點(diǎn)

公路橋梁工程規(guī)模大，對樁基施工技術(shù)的要求較高。在應(yīng)用反循環(huán)鉆成孔技術(shù)之前，應(yīng)全面分析施工現(xiàn)場地質(zhì)特點(diǎn)、施工成本、質(zhì)量要求?？紤]到樁基的長度，可采用膨潤土止?jié){的施工方式提高鉆孔質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求制作聲測管，完成孔口的對接，采用套筒焊接施工技術(shù)?；A(chǔ)護(hù)筒的內(nèi)徑應(yīng)比樁徑大20～30cm，成孔后，控制樁體中心線的偏差度在＜40mm，傾斜度＜1%。在成樁過程中，避免雜物進(jìn)入護(hù)筒，降低樁體質(zhì)量。灌注施工后，控制好初凝與終凝時(shí)間，單樁灌注時(shí)間控制在24h以內(nèi)，保證樁體結(jié)構(gòu)的完整性。

3.4 反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)泥漿

根據(jù)施工要求設(shè)置泥漿沉淀池、儲(chǔ)漿池，兩個(gè)池都應(yīng)設(shè)置在鉆機(jī)排漿口的同一側(cè)，總體積容量參數(shù)為鉆孔完工后排渣量的1.2～2.0倍。泥漿經(jīng)凈化處理后進(jìn)入孔內(nèi)，把護(hù)筒水頭的高度維持在合理范圍內(nèi)。若泥漿超出容量要求則會(huì)溢出，再次進(jìn)入沉淀池，經(jīng)沉淀處理后進(jìn)入儲(chǔ)漿池。

3.5 鉆進(jìn)成孔

3.5.1 準(zhǔn)備鉆機(jī)

清理工作平臺，在設(shè)計(jì)位置上安裝鉆機(jī)，調(diào)節(jié)好底座和頂端，使其滿足穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。檢查鉆機(jī)的水平和對中狀態(tài)，參照基樁的中心線調(diào)節(jié)鉆機(jī)位置，控制偏差＜10mm。做好準(zhǔn)備工作后，上報(bào)監(jiān)理工程師，審查合格后才能施工。

3.5.2 鉆孔

由于鉆頭的吸漿口很容易被堵塞，所以在現(xiàn)場施工中需要適當(dāng)?shù)靥岣咩@頭，維持鉆頭與孔底之間的距離為20～30cm，將清水注入真空泵，將出水控制閥和沉淀放水閥全部關(guān)閉，保證良好的密封性。然后打開真空管路的閥門，維持線路通暢，使其內(nèi)部保持負(fù)壓狀態(tài)，讓水進(jìn)入泥石泵。打開泥石泵，維持壓力0.2MPa，開啟水控制閥，直接排出內(nèi)部泥漿，把泥水轉(zhuǎn)入沉淀池，起到反循環(huán)運(yùn)行目的。啟動(dòng)鉆機(jī)，用較為緩慢的速度鉆孔，維持整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。啟動(dòng)水控制閥，動(dòng)態(tài)關(guān)注壓力參數(shù)值，在壓力降低到0.2MPa的情況下關(guān)閉接口。

3.5.3 接長鉆桿

一節(jié)鉆桿在鉆進(jìn)后，會(huì)暫時(shí)停止施工。將內(nèi)部沉渣清理干凈后，關(guān)閉泥石泵，連接鉆桿。用厚度3～5mm的橡皮圈完全封閉接頭和法蘭盤的連接處，擰緊螺栓，杜絕泄漏風(fēng)險(xiǎn)。檢查結(jié)束后即可鉆進(jìn)。

3.5.4 控制鉆速

土質(zhì)、泥漿密度、直徑、鉆錐的回轉(zhuǎn)速度與鉆孔的進(jìn)度密切相關(guān)，鉆孔直徑2.2m時(shí)，可采用泵吸式反循環(huán)的鉆進(jìn)方式。根據(jù)不同的土質(zhì)特點(diǎn)，確定鉆進(jìn)速度，如果發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件發(fā)生較大改變，應(yīng)隨時(shí)調(diào)節(jié)鉆進(jìn)速度，充分滿足穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 混凝土灌注施工

混凝土灌注施工十分復(fù)雜，操作不當(dāng)?shù)那闆r下會(huì)嚴(yán)重影響樁基施工質(zhì)量。根據(jù)施工要求選擇灌注機(jī)，鉆進(jìn)前認(rèn)真檢查設(shè)備，無異常后開始灌注施工。注意以下幾點(diǎn)：其一，C30混凝土材料的水灰比1∶0.74，坍落度18～22cm。采用P·O42.5水泥作為原材料，摻入砂石，必要情況下可使用減水緩凝劑、粉煤灰等材料。將所有材料充分拌和均勻，形成混凝土材料，初凝時(shí)間4h。其二，導(dǎo)管下口與孔底之間的距離應(yīng)大于40cm，導(dǎo)管埋設(shè)深度約為1m。保持灌注施工的連續(xù)性，使用探錘檢測，保證灌注質(zhì)量滿足混凝土的位置。鋼架進(jìn)入孔內(nèi)混凝土約1～2m時(shí)，可稍微提升導(dǎo)管，避免埋深過大。

4 結(jié)語

綜上所述，公路橋梁樁基工程的施工技術(shù)核心在于規(guī)范灌注技術(shù)，提高樁基施工的標(biāo)準(zhǔn)化水平。施工人員應(yīng)建立并完善公路橋梁樁基技術(shù)，熟悉技術(shù)要點(diǎn)，采用多元化的管理手段控制技術(shù)參數(shù)，根據(jù)工程建設(shè)要求選擇樁基施工技術(shù)，避免樁基沉降，保證樁基的穩(wěn)定性與整體性符合質(zhì)量要求。