土木工程中灌注樁施工技術(shù)研究

王偉民

0 引言

在路橋施工中，為滿足施工要求，提高路橋工程的施工質(zhì)量，通常會采用鉆孔灌注樁施工技術(shù)，該項技術(shù)具有施工效果明顯、成本低等優(yōu)勢。值得注意的是，受到施工現(xiàn)場環(huán)境、機(jī)械設(shè)備、人為因素等方面的影響，此類工程項目的復(fù)雜程度較高，在實際施工過程中，需要銜接好不同環(huán)節(jié)、不同專業(yè)、不同部門之間的工作內(nèi)容才能保證工程項目的整體質(zhì)量。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)概述及案例分析

1.1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

根據(jù)我國公路橋梁等基礎(chǔ)性建設(shè)工程來看，公路橋梁的建設(shè)在推動社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量水平、促進(jìn)交通運輸業(yè)發(fā)展等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，公路橋梁工程建設(shè)規(guī)模、覆蓋范圍在逐年劇增。公路橋梁施工需要滿足較多的技術(shù)要點和流程，在施工工藝、施工器具的選擇以及施工方案制定中要從經(jīng)濟(jì)性、施工效率、施工質(zhì)量等多方面出發(fā)進(jìn)行綜合考量。其中鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有施工快捷、質(zhì)量穩(wěn)定、施工效果明顯等諸多優(yōu)勢，在公路橋梁施工中應(yīng)用比較普遍。其次，相比其他施工工藝而言，鉆孔灌注施工技術(shù)能夠提高施工效率、保證施工進(jìn)展、降低工作量，提高施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時也可以滿足公路橋梁施工要求和建造標(biāo)準(zhǔn)，采用技術(shù)成型度較高的鉆孔灌注樁工藝可以降低公路橋梁施工中的安全隱患，提高公路橋梁的使用壽命，保證其穩(wěn)定性、安全性和荷載力。

1.2 案例分析

本文以我國某路橋工程施工為例，對鉆孔灌注樁施工流程、施工技術(shù)進(jìn)行分析，在該工程項目中，公路橋梁形式為主線上的分離立交，橋身總長度為433m，90°交角。施工設(shè)計中，起點段為K85+402.5，終點段為K85+827.5，中心樁號為K85+618.5。通過對施工現(xiàn)場進(jìn)行深入勘察，綜合分析各類因素之后，技術(shù)人員最終采用橋跨預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆方式預(yù)制箱梁及T 梁，具體的參數(shù)指標(biāo)為：橋跨左右幅T 梁為6m×30m+25m+2m×30m、4m×30m+25m+4 m×30m。在橋梁基礎(chǔ)施工中，設(shè)置1 號臺及2 號臺，樁長16m，樁徑1.5m，選用標(biāo)號為C25 的混凝土，設(shè)置12 個橋墩，樁徑1.5m，樁長30m，使用C25 混凝土進(jìn)行樁基施工。

2 鉆孔灌注樁施工流程及關(guān)鍵點分析

2.1 鉆孔灌注樁施工流程

土木工程施工涉及不同部門、不同專業(yè)、不同工種之間的交叉工作比較多，其中灌注樁施工是土木工程基礎(chǔ)性工作之一，為保證后續(xù)灌注工作的順利開展，必須加強(qiáng)對前期準(zhǔn)備工作的管控。在該階段施工內(nèi)容比較復(fù)雜，主要包含雜物處理、樁位放樣、場地平整、器具選擇、測量放樣、埋置護(hù)筒、安裝鉆機(jī)等多項工作內(nèi)容，要保證不同施工內(nèi)容之間的有效銜接，并做好每個環(huán)節(jié)施工內(nèi)容的質(zhì)量控制才能保證樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、安全性，為后續(xù)的施工夯實基礎(chǔ)。具體施工工序如圖1 所示。

圖1 鉆孔灌注樁施工工藝流程圖

2.1.1 雜物處理

樁體灌注施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，如果管理不當(dāng)極易出現(xiàn)雜物、施工廢料隨意堆放的情況，因此在施工開展之前首先要根據(jù)樁基施工現(xiàn)場的具體情況清理現(xiàn)場雜物，為鉆孔工作的順利開展做足準(zhǔn)備。受到地質(zhì)環(huán)境的影響，有些施工場地地基穩(wěn)定性不足，存在軟土地基等特殊地質(zhì)，針對這種情況，為滿足鉆孔灌注樁的施工要求，還要采用換填軟土的方式對地質(zhì)條件進(jìn)行改良，滿足施工要求。

2.1.2 樁位放量

土木工程灌注樁施工具有一定的復(fù)雜性，要保證不同施工工序之間的有效銜接，在準(zhǔn)備工作完成、保證樁基施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件滿足灌注樁施工要求之后，技術(shù)人員要根據(jù)施工圖紙對現(xiàn)場進(jìn)行測量，在地面上做出準(zhǔn)確標(biāo)記，用測量工具對經(jīng)緯度進(jìn)行記錄，要保證偏差保持在5mm 以內(nèi)。在埋設(shè)十字樁時要保證樁位不會出現(xiàn)偏離，用砂漿和混凝土進(jìn)行加固處理，便于開挖后對樁位進(jìn)行檢查，為后續(xù)的灌注樁施工提供保障。

2.1.3 對場地進(jìn)行平整，為鉆機(jī)的安裝體提供便利

鉆機(jī)安裝是保證鉆孔工作能夠順利開展的前提和保障，在鉆機(jī)位置選取和安裝之前，要結(jié)合灌注樁施工現(xiàn)場的實際情況，最大可能降低其他干擾因素的影響，通常情況下，要保證鉆機(jī)中心與樁位中心保持一致，才能提高鉆機(jī)的穩(wěn)固性和安全性。有些情況下，施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，技術(shù)人員要根據(jù)具體情況冬天調(diào)整施工方案和施工工序。

2.1.4 鉆孔器具的選擇

鉆孔灌注樁施工中常見的鉆具有沖抓鉆、沖擊鉆和旋轉(zhuǎn)鉆三種類型，不同的鉆孔器具其特性、優(yōu)勢、鉆孔效果以及應(yīng)用流程存在一定的差異，適用條件也有所區(qū)別。具體來看，如果施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件為巖土地質(zhì)類型，在鉆孔時需要使用到?jīng)_抓鉆，這種鉆具的優(yōu)勢在于沖抓力度較強(qiáng)，雖然成孔直徑只有80～200cm，但是成孔深度可以到達(dá)50m，針對較為堅硬的巖石土層，可以按照施工和灌注要求完成鉆孔，施工效果明顯。其次，如果施工現(xiàn)場的土質(zhì)屬于比較松軟的沙土和黏土，采用旋轉(zhuǎn)鉆和沖擊鉆可以完成鉆孔施工。從成孔直徑和成孔深度來看，沖抓鉆的施工效果最好。

2.1.5 測量放樣

根據(jù)鉆孔灌注施工的具體情況來看，測量放樣環(huán)節(jié)主要包括以下幾個施工內(nèi)容：

（1）在工程項目初始階段需要結(jié)合施工要求和施工計劃安裝三角閉合導(dǎo)線控制網(wǎng)，對基線進(jìn)行校準(zhǔn)，保證各類數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性。

（2）采用坐標(biāo)法確定墩臺和樁線的具體坐標(biāo)位置。

（3）在鉆孔工作開始過程中要加強(qiáng)對樁臺的控制，主要作用是保護(hù)樁體結(jié)構(gòu)。

2.1.6 埋置護(hù)筒

在埋置護(hù)筒之前，需要根據(jù)施工要求和現(xiàn)場的施工環(huán)境確定護(hù)筒的長度和直徑，通常情況下，護(hù)筒長度要求為2m，直徑為1.4m，制作護(hù)筒的鋼板厚度為8mm，埋置護(hù)筒環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量直接決定著灌注樁施工的整體質(zhì)量，技術(shù)人員、施工人員和管理人員要高度重視埋置護(hù)筒環(huán)節(jié)的施工，明確埋置護(hù)筒環(huán)節(jié)的重點、要點、難點施工內(nèi)容，通常情況下，埋置護(hù)筒的工作要點包含以下幾個方面：

（1）保證方位的準(zhǔn)確度。按照埋置護(hù)筒環(huán)節(jié)的施工標(biāo)準(zhǔn)來看，方位誤差的允許范圍為50mm 以內(nèi)，要求護(hù)筒底部水位比施工前設(shè)立的水位標(biāo)準(zhǔn)低0.2m 左右，而溢漿口的水位要高于地面0.3m 左右，在保證上述要求的基礎(chǔ)上才能提高護(hù)筒方位的準(zhǔn)確度，有助于后續(xù)施工的順利開展。

（2）制備泥漿。泥漿制備流程是決定土木工程施工質(zhì)量的重要因素，在泥漿制備工作開展之前，要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩淼匦?、深入勘察和調(diào)研施工現(xiàn)場土壤環(huán)境、土質(zhì)條件。有些情況下，針對復(fù)雜的地理環(huán)境要進(jìn)行模擬實驗，通過實驗數(shù)據(jù)分析泥漿的配置比例。通常情況下，泥漿制備都會選擇純黏土和膨脹土，要結(jié)合實驗數(shù)據(jù)確定泥漿混合料、純黏土和膨脹土的含量，保證泥漿的含沙量保持在4 %以下（含4%）。

（3）安裝鉆機(jī)。鉆機(jī)的安裝是土木工程鉆孔灌注工作準(zhǔn)備階段最后的工作內(nèi)容，在前期首先要確定鉆機(jī)安裝的位置，不能給其他施工內(nèi)容造成不利影響，如材料運輸、灌注等工作。其次，鉆機(jī)在成孔工作中會發(fā)生劇烈振動，為保證成孔質(zhì)量，必須對鉆機(jī)進(jìn)行固定、防震處理，同時要注意成孔中心與樁位中心保持一致，防止出現(xiàn)坍孔、傾斜等問題。

2.2 鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵點分析

2.2.1 鉆孔

鉆孔工作是鉆孔灌注樁施工中最為重要的環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)工作內(nèi)容復(fù)雜，在鉆孔工作開展之前首先要選擇相應(yīng)的鉆孔技術(shù)，在該公路橋梁工程施工中，技術(shù)人員選用的是沖擊鉆，在鉆孔工作開展之前首先要檢查樁基和沖擊錘，使二者保持在同一水平線上，在此基礎(chǔ)上鉆頭先從護(hù)筒下部約3m 的位置進(jìn)行高頻鉆擊，采用0.9～1.1m 的小沖程進(jìn)行鉆機(jī)沖砸。

值得注意的是，該公路橋梁工程施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，如果對鉆孔質(zhì)量和鉆孔情況不進(jìn)行動態(tài)管控，可能會出現(xiàn)漏鉆、坍孔等問題，因此技術(shù)人員要密切關(guān)注鉆孔的具體情況，使孔壁符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的密實度。當(dāng)鉆頭進(jìn)入到泥土層之后，按照施工技術(shù)的相關(guān)要求，此時將沖擊程數(shù)值設(shè)置為1.5m，同時要鉆孔過程中產(chǎn)生的雜物進(jìn)行及時清理，防止對孔壁產(chǎn)生破壞，出現(xiàn)孔壁規(guī)格不符合要求、鉆頭卡死等問題。

在鉆進(jìn)之前，技術(shù)人員要對鉆機(jī)和相關(guān)部件進(jìn)行全面檢查，保證鉆架的穩(wěn)固性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆架出現(xiàn)松動或者在鉆孔過程中由于受到強(qiáng)烈的震動產(chǎn)生松動時要及時停止鉆孔操作，對鉆架進(jìn)行穩(wěn)固之后再開展鉆孔操作，針對鉆機(jī)松動等問題，如果不采用及時的補(bǔ)救措施，可能會導(dǎo)致鉆機(jī)沉陷、出現(xiàn)位置偏差、傾斜等問題，成孔的精準(zhǔn)度也就無法保證，會降低后續(xù)灌注施工質(zhì)量，埋下施工安全隱患，公路橋梁工程的整體質(zhì)量也就無法得到保障。

相比其他工程中的鉆孔施工工藝而言，公路橋梁中的鉆孔施工工序更為復(fù)雜，施工環(huán)境更為惡劣，施工難度更大，技術(shù)人員要加強(qiáng)對重點、難點、要點施工內(nèi)容的管控。例如，對于孔內(nèi)水位的控制，在鉆進(jìn)過程中要保證孔內(nèi)水位始終高出地下水位，兩者的高度差保持在1.5m 左右為宜，與此同時孔內(nèi)的水位要低于護(hù)筒頂端。為保證鉆孔質(zhì)量，鉆錘在使用一段時間之后要及時進(jìn)行更換，通常情況下，當(dāng)成孔深度推進(jìn)5m 之后要對鉆錘進(jìn)行更換，在更換鉆錘的同時要利用相關(guān)儀器對鉆孔完成情況和其他參數(shù)如成孔深度、成孔直徑進(jìn)行檢測，以保證實際施工情況與施工標(biāo)準(zhǔn)的吻合。

2.2.2 清孔

清孔工作是與鉆孔工作同步進(jìn)行的，通常當(dāng)成孔深度達(dá)到預(yù)設(shè)值的時候就要停止鉆孔，隨即進(jìn)行清孔。在筆者參與的公路橋梁工程中，清孔工作主要是采用換漿的方法。在清孔的同時要仔細(xì)核查鉆孔參數(shù)，保證各項誤差值在允許范圍內(nèi)，具體的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)有樁孔中心位置、鉆孔傾斜度、孔徑、鉆孔深度、泥漿沉淀厚度等，具體要求如表1 所示。清孔過程中除了要核定各項參數(shù)指標(biāo)之外還要對鉆孔時產(chǎn)生的沉淀物進(jìn)行清理。

表1 鉆孔灌注樁成孔允許偏差值

2.2.3 鋼筋籠制作及安放

如上文所述，灌注樁施工具有一定的系統(tǒng)性，不同專業(yè)和不同施工工序之間應(yīng)該保持一定的協(xié)同性，才能在提高施工質(zhì)量的同時保證能在工期要求的時間內(nèi)完成施工。因此，鋼筋籠的制作要在鉆孔時就進(jìn)行，在該工程項目中鋼筋籠的制作采用分段式制作的方式形成鋼筋籠骨架，按照鋼筋籠制作規(guī)范和施工現(xiàn)場設(shè)備條件制作符合質(zhì)量要求和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋籠及相關(guān)附件。在鋼筋籠的加工過程，為簡化施工工序，可以在鋼板胎膜上使用長線法進(jìn)行作業(yè)，此時路橋單樁鋼筋長度選取3m 間隔為宜。

2.2.4 混凝土灌注

混凝土灌注是鉆孔灌注樁施工中最為關(guān)鍵的內(nèi)容，直接影響著灌注樁施工質(zhì)量，對公路橋梁工程的，在具體灌注過程中主要采用導(dǎo)管進(jìn)行灌注，按照相關(guān)技術(shù)要求首先對樁基混凝土進(jìn)行攪拌配制，做好各項混合料參數(shù)配比的控制。在攪拌工作完成之后采用攪拌車和運輸泵將現(xiàn)成的混凝土運輸?shù)綕仓F(xiàn)場，在該工程項目中采用厚度為8mm 的鋼板作為制作導(dǎo)管的材料，導(dǎo)管進(jìn)行拼接，按照現(xiàn)場的施工需求將不同段的導(dǎo)管長度設(shè)置為1m、1.5m 和2.5m,采用法蘭螺栓進(jìn)行固定，以滿足施工要求。

3 結(jié)語

綜上所述，灌注樁施工是土木工程施工中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各類成孔技術(shù)層出不窮，技術(shù)人員要結(jié)合施工需求和施工現(xiàn)場的環(huán)境、地理地質(zhì)條件合理選擇成孔技術(shù)，以提高樁基的穩(wěn)定性。土木工程普遍存在施工周期長、施工環(huán)境復(fù)雜、工作內(nèi)容多的特點，管理人員必須加強(qiáng)不同施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制才能保證工程項目的整體進(jìn)展，推動我國建設(shè)行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。