公路橋梁樁基的施工與檢測探討

樓濤　倪建江

摘 要：樁基是公路橋梁工程重要的施工內容。以公路橋梁樁基的施工技術為例，闡述公路橋梁樁基的施工技術，論述公路橋梁樁基的檢測方法，并對公路橋梁樁基施工與檢測的注意事項進行了進一步論述，希望為公路橋梁樁基的施工與檢測提供一些參考。

關鍵詞：公路;橋梁;樁基

中圖分類號：U445.551文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2022）08-0093-03

1 公路橋梁樁基的施工技術

灌注樁是公路橋梁主要用樁基類型，包括人工或機械挖樁孔、樁孔內下放鋼筋籠、孔內灌注混凝土、樁頂澆筑系梁（或承臺）幾個步驟?，F實操作中多選擇機械挖孔方法，包括旋挖鉆機成孔、沖擊鉆機成孔、正反循環(huán)鉆機成孔幾種技術，相關技術的操作流程如下：

1.1 旋挖鉆機成孔

旋挖鉆機成孔適用于粉土、黏土、淤泥質土、卵石碎石地層等，其主要是通過鉆機為鉆頭旋轉提供動力。而通過鉆頭正向低速度鉆進、反方向高速度旋轉甩土的操作，可以促使土、砂粒被切割成碴土，在無泥漿出渣的情況下，進行干法操作[1]。

旋挖鉆機包括上車和底盤兩個部分，上車部分主要負責成孔操作，包括動力頭、鉆桿、鉆具、液壓工作系統(tǒng)等。在成孔操作過程中，需要人為啟動加壓油缸，給予旋轉動力頭充足壓力，促使旋轉動力頭在內部鍵銷、鉆桿上鎖槽緊密嚙合的情況下，將壓力、旋轉扭矩有序傳遞給鉆桿下方鉆具，而鉆具上帶合金鋼斗齒的切土器則可以在下壓力、扭矩的幫助下順利進入地層。帶合金鋼斗齒的切土器工作過程中切削的巖土會隨著鉆具鉆進相反的方向擠壓旋轉到鉆具螺旋葉片內容斗，一旦切削的巖土形成的鉆渣充滿鉆具螺旋葉片內容斗，需人為提升鉆機圈養(yǎng)，將鉆渣、鉆桿、鉆具向孔外提拉。進而經人力、機械操作，卸除切削的巖土形成的鉆渣。卸除切削的巖土形成的鉆渣后，可以將旋挖鉆機放入孔內繼續(xù)鉆渣作業(yè)。整個成孔過程中，需要多次循環(huán)入孔鉆渣與提出鉆渣過程。需要注意的是，根據鉆孔地層差異，所適用的旋挖鉆機也具有一定差異。一般對于砂土、黏土夾帶礫石與卵石的地層，可以選擇螺旋土鉆、螺旋勘巖鉆或旋挖斗;而對于中風化、中等溶離子性凝灰?guī)r、角礫巖，可以選擇螺旋勘巖鉆、筒式勘巖鉆;對于強風化、熔巖性凝灰?guī)r、角礫巖，則可以選擇螺旋土鉆、螺旋勘巖鉆;對于中等強度至高等強度基巖、微溶解性凝灰?guī)r以及角礫巖，可以選擇螺旋勘巖鉆、筒式勘巖鉆以及鉆鑿式巖芯鉆。

1.2 沖擊鉆機成孔

沖擊鉆機成孔適用于卵石層、黏土層、粉砂層，其主要是通過卷揚機為帶刃重鉆頭提供動力。通過啟動卷揚機，可促使鉆頭快速下落將孔底巖土壓碎。進而從孔口提出鉆頭，經專門的出碴口或泥漿循環(huán)法排出碴粒[2]。沖擊鉆機成孔包括場地平整、測量放線及埋設樁位、鉆機就位及鉆進、成孔檢測、清孔、吊放鋼筋籠、灌注混凝土幾個環(huán)節(jié)。

在測量定位環(huán)節(jié)，測量人員需要根據設計圖紙，結合業(yè)主方提供控制點，利用GPS測出各樁樁位后利用鐵釬進行標記，進而由專業(yè)施工人員開挖護筒坑。護筒坑開挖完畢后，施工人員應將厚鋼板卷制而成的護筒埋設到護筒坑內，埋設深度在1.0 m以上，并利用十字架對中校正，確認無誤后利用黏性土回填夯實。

在護筒埋設完畢后，施工人員需要平整樁機所在場地并進行臺木水平鋪設，確認場地平整性后，在25t汽車吊的幫助下降鉆機吊運到施工位置，且鉆機天車滑輪前沿、孔中心處于同一條鉛垂線上，降低后期孔斜現象發(fā)生概率。

1.3 正反循環(huán)鉆機成孔

正反循環(huán)鉆機成孔適用于粗砂層、砂礫層、粉砂層，其主要是通過鉆機驅動鉆頭旋轉。進而選擇膨脹土+外加劑或黏土+外加劑等材料配置比重在1.1～1.3的泥漿，利用正向泥漿循環(huán)或反向泥漿循環(huán)法進出鉆孔促使鉆碴上浮后帶出。與此同時，泥漿循環(huán)也可以平衡鉆孔內水壓力保護孔壁，孔坍塌、浮碴風險較低。以橋梁φ3.0 m混凝土鉆孔灌注樁為例，考慮到河床沖刷作用，可將φ3.0 m的鋼護筒設置在鉆孔樁上部。具體操作包括施工準備、臨時鋼護筒安裝插入打設、鉆機平臺建設及鉆機安裝、永久鋼護筒制作、鉆頭預鉆孔至標高、移動鉆機位置、永久鋼護筒安裝插入打設至標高、鉆機就位、鋼筋籠制作及壓漿管安裝、平底鉆頭氣舉反循環(huán)至標高、泥漿反循環(huán)清孔、移動鉆機位置、成孔檢查[3]。

在成孔后，可以通過鋼筋籠安裝、水下混凝土填充導管及混凝土灌注支架安裝、氣舉法清孔、導管法灌注水下混凝土至上部雙層鋼筋籠、安裝注漿泵、循環(huán)管路壓水至注漿孔套筒開裂、清除樁頂浮漿、樁身混凝土質量檢測、上部雙層鋼筋籠樁身混凝土澆筑、樁底循環(huán)壓力注漿幾個操作，完成樁基施工。

2 公路橋梁樁基檢測

2.1 聲波檢測

超聲波檢測法是主要用聲波檢測技術，可以根據混凝土物理力學性質受外部環(huán)境、內在結構影響的特點，分析聲波在樁基內傳播特性進行混凝土樁基應力-應變關系分析。通過對聲波傳播期間反射、繞射現象導致的波幅、聲速變動進行分析，可以了解樁基內部質量缺陷。具體監(jiān)測過程包括換能器安裝、樁基質量監(jiān)測、聲波傳輸均值分析、標準差計算、缺陷定位幾個步驟。

2.2 鉆芯檢測法

鉆芯檢測法在公路橋梁樁基檢測時應用頻率較高，需要以樁基結構完整為前提，利用人造金剛石鉆頭或鉆石探頭，經帶10 mm內徑的鉆孔機進行抽芯取樣。獲得樁基樣品后進行沉積物厚度、材料強度、樁長度、持力層情況等判斷。

2.3 靜載試驗法

靜載試驗法包括單樁豎向抗壓靜載試驗、單樁豎向抗拔靜載試驗、單樁水平靜載試驗多種。其中單樁豎向抗壓靜載試驗主要向基樁均勻傳遞豎向荷載，測試其在荷載變化時的樁頂沉降，推測其豎向抗壓承載力特征;而單樁豎向抗拔靜載試驗則是逐級將豎向抗拔力施加到樁頂部，對樁頂部隨著時間延長產生的抗拔位移進行觀測，判定其抗拔承載力是否與設計要求相符;單樁水平靜載試驗主要是利用單向多循環(huán)加卸載試驗設置近似水平受力樁的工作條件，測量單樁水平承載力、地基土水平抗力。

2.4 高低應變動測法

高低應變動測法在公路橋梁樁基檢測中應用頻率較高[4]。其中高應變動測適用于樁底土塑性變形、樁頂荷載位移情況，主要用于樁基最大承載力檢查，需要向樁頂施加重力打擊，進而測量樁基下部受影響后樁基、土壤間位置變化;而低應變動測法主要用于樁基結構完整性檢測，需要向樁頂施加一定沖擊，進而測量樁身、樁底受影響后振動信號。

3 公路橋梁樁基施工與檢測的注意事項

3.1 施工注意事項

在鋼護筒操作時，技術人員可以選擇鋼結構廠內預制護筒后經卷板機成型、旋轉胎架焊接的方式，分節(jié)運輸至現場。進而利用手工焊接的方式完成鋼護筒拼接。在鋼護筒拼接完畢后，技術人員可以利用預先鉆孔方法，預先安裝臨時護筒，促使臨時護筒入土深度達到10.0 m左右。進而安裝鉆機，鉆孔到標高，而鋼護筒底口設計標高較鉆孔標高深1.0 m，可以經APE震動錘震動打擊到標高位置。

在鋼筋籠操作時，根據公路橋梁樁基鋼筋籠密集分布特點，可以選擇長線臺座，分節(jié)制作鋼筋籠并標注接頭位置。制作完畢后，可以利用搭接方式完成主筋連接并2個“U”型卡連接搭接接頭。同時根據樁底壓漿要求，在鋼筋籠內布置12根循環(huán)注漿鋼管，鋼管底部相互連接，形成6根壓漿回路，壓漿回路底部可以進行2個套筒部件以及橡膠套筒包裹出漿孔的設置。而根據出漿孔與樁底緊貼要求，可以將若干個觸底指示燈開關安裝在鋼筋籠底部，經出孔口引出電線。全部設置完畢后，根據觸底指示燈指示，利用起吊裝置將鋼筋籠吊入樁孔至鋼護筒頂口。

在鉆孔樁操作時，技術人員可以利用工難液壓鉆機與液壓動力頭鉆機配合，在重錘導向下低壓力鉆進，配合泥漿反循環(huán)排出碴土，并利用泥漿分離器進行泥漿凈化處理。其中泥漿可選擇鈉至膨潤土、塑性指數大于25且50%粒徑小于0.005 mm的黏土與水、碳酸鈉配置而成的復合泥漿。拌和時，需要先加入水后加入鈉質膨潤土攪拌2.0 min，進而加入碳酸鈉，攪拌1.0 min，攪拌后放入泥漿池。鉆孔時泥漿循環(huán)過程為“新制備泥漿、泥漿池、樁孔、泥漿凈化、樁孔、鉆孔結束、泥漿池”，整個過程中，開鉆前需控制泥漿比重在1.05～1.15之間，鉆孔過程中需要控制泥漿比重在1.05～1.25之間，清孔后需要控制泥漿比重在1.05～1.15之間，其他參數如表1所示。

在根據上述參數控制鉆孔過程的基礎上，技術人員還需要控制孔內泥漿面高度，促使泥漿頂面高出水面2.0 m以上、3.5 m以下。并每間隔1 h進行一次進漿口泥漿質量檢查，避免泥漿護壁不當導致的孔洞坍塌情況。在鉆孔到設計標準高度后，技術人員可以將鉆頭提升促使其距離孔底5.0 cm以上、10.0 cm以下，進而緩慢旋轉轉盤促使泥漿反向循環(huán)清孔至與設計要求相符。

3.2 檢測注意事項

在樁基檢測技術選擇時，檢測人員需要綜合考慮公路橋梁類型、樁基所處位置地質條件、樁基特點等因素。比如，低應變動測法適用于齡期超10 d、樁長50.0 cm、樁徑0.6～1.8 m的樁基檢測;而超聲波檢測法則適用于齡期超14 d、樁長50.0 cm、樁徑0.6～10.0 m的樁基檢測。需要注意的是，若需要利用應變法、聲波透射法檢測樁基，樁基強度應超出15 MPa或設計強度的70%;若需要利用鉆芯法檢測樁基，則樁基強度應達到同等條件養(yǎng)護試塊與設計強度要求相符或樁基齡期達到28 d。

在聲波檢測、高低應變動測等無損檢測技術應用過程中，極易因突發(fā)情況而出現信號無法順利接收甚至消失的現象，這與設備故障、設備內無水具有較大關系。此時，檢測人員需要首先進行設備內水分存在與否檢測，向設備內注入適量水。若異常現象仍然存在，則檢測人員可以將設備信號接收管去除，進行波形變動情況觀測，在波形出現劇烈變化且形狀異變時，表明存在設備故障，需立即檢修。

在鉆芯檢測法應用過程中，檢測人員應根據樁徑進行鉆孔數量、位置的科學布置。一般對于樁徑在1.2 m以下的樁，可以進行1個孔、2個孔布置;對于樁徑在1.2 m以上但小于1.6 m的樁，可以進行2個孔布置;對于樁徑超出1.6 m的樁，則需要進行3個孔布置。同時依據距離樁中心0.15D～0.25D范圍內進行鉆孔的均勻、對稱布置。

在驗收檢測時，檢測人員應依據先樁身完整性檢測后承載力檢測的方式進行操作。對于單樁豎向抗拔承載力檢測，檢測人員可以綜合考慮樁身開裂、灌注樁配筋率等因素，依據單樁豎向抗拔極限承載力的50.0%設置數值。如在樁身無開裂且灌注樁配筋率低于0.65%時，可以選擇水平臨界荷載的0.75倍。

4 結語

綜上所述，樁基是公路橋梁中應用頻率較高的深基礎，包括樁、樁頂承臺幾個部分，其可以在公路橋梁墩臺位置軟弱覆蓋層較厚且持力層深度較大時穿越軟弱層為巖層提供支撐。根據公路橋梁實際情況的差異，技術人員可以選擇不同的樁基施工技術。并在樁基施工技術應用過程中，恰當應用聲波檢測、靜荷載測試、高低應變動測法進行樁基隱藏問題的檢測，保證樁基隱藏問題的及時發(fā)現、處理，為樁基在公路橋梁中支撐作用的順利發(fā)揮提供依據。

參考文獻

[1] 羅曉軍.公路橋梁樁基旋挖鉆施工質量安全分析[J].磚瓦，2021 （8）：173-174.

[2] 李永奎，楊貴勇，徐宇.鐵路路基墊層厚度對CFG樁及下穿公路橋梁樁基的影響研究[J].路基工程，2020（6）：65-70.

[3] 劉偉.公路橋梁樁基工程中反循環(huán)鉆成孔施工技術[J].四川建材，2021（4）：130-131.

[4] 唐科.公路橋梁樁基檢測中無損檢測技術的應用思路[J].建筑技術開發(fā)，2021（3）：131-132.