公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)

郭曉彤

（中交建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北 石家莊 050011）

0 引言

公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)優(yōu)勢明顯，不僅成孔質(zhì)量好、施工速度快，而且不會對施工環(huán)境造成較大不良影響。在成孔施工中，泥漿護(hù)壁能夠取得良好、穩(wěn)定的效果。但每座橋梁工程所處地理環(huán)境和地質(zhì)條件不同，樁基長度和樁徑也不同，故在公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用中需結(jié)合項目實際情況，對其進(jìn)行優(yōu)化。

1 工程概況

某公路共有5處橋梁，最長為587.04m，最短為30m。主橋上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁；單箱單室頂板寬12.25m，頂板厚0.28m，設(shè)2%的橫坡；底板寬6.65m，厚0.28m，從跨中至主墩中心2.50m范圍按二次拋物線變0.7m，箱梁根部梁梁單箱中心高4.3m，跨中梁高2.0m。其中各標(biāo)號橋梁所用鉆孔灌注樁如表1所示，1號橋梁采用14根樁φ1.5m的鉆孔灌注樁；2號橋梁總跨度150m，樁基采用4根φ1.8m的鉆孔灌注樁和8根φ1.5m的鉆孔灌注樁；3號橋梁總跨度170m，樁基采用12根φ1.8m的鉆孔灌注樁和4根φ1.5m的鉆孔灌注樁；4號橋梁總跨度120m，樁基采用2根φ1.8m的鉆孔灌注樁、4根φ1.5m的鉆孔灌注樁和10根φ1.2m的鉆孔灌注樁；5號橋梁總跨度30m，樁基采用4根φ1.2m的鉆孔灌注樁。

表1 橋梁對應(yīng)樁基情況

表1 （續(xù)）

2 鉆孔灌注樁施工要點

2.1 施工場地平整

鉆孔灌注施工現(xiàn)場需要平整，并且具備完善的供水、供電及道路交通系統(tǒng)。在進(jìn)行施工場地平整的過程中，場地的力學(xué)承載能力必須達(dá)到施工要求。完成場地平整施工后，才能確定樁基位置。對于河流中的樁基，需要在水域進(jìn)行筑島作業(yè)，為鉆孔灌注樁施工提供場地。因此，在正式施工作業(yè)前，要明確河流中樁基建設(shè)位置，完成筑島施工后方可進(jìn)行鉆孔灌注操作。

根據(jù)設(shè)計要求，筑島寬度應(yīng)當(dāng)基于橋梁寬度并在兩側(cè)外延5m；筑島外緣坡度控制為1∶1.75，筑島高度應(yīng)在河流水平線以上1m，筑島與水面接觸的位置采用彩色布條包裹，并使用沙袋碼筑以減小水面沖擊影響?？紤]使用挖機(jī)以趕填的方法進(jìn)行施工，主體材料主要用黃黏土或風(fēng)化石料。筑島基礎(chǔ)應(yīng)使用片石進(jìn)行硬化處理，確保施工過程中車輛正常通行。

2.2 護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒埋設(shè)要完全按照施工方案進(jìn)行，同時護(hù)筒材料要具備較高的耐受力和防滲透能力。該橋梁樁基工程使用6～8mm厚的鋼板作為主材。為提升主材料的強(qiáng)度，工程中需要在護(hù)筒的上中下3部分各焊筑一道鋼筋進(jìn)行加固；護(hù)筒尺寸設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)尺寸應(yīng)當(dāng)較這一位置的樁徑外延0.2m，長度為1.8～2.3m，距離護(hù)筒頂部0.2m的位置留0.2m×0.4m的溢漿孔。

護(hù)筒埋設(shè)完畢后，需對實際埋設(shè)位置與計劃埋設(shè)位置進(jìn)行比較，兩者中心位置偏差不得超過50mm，同時護(hù)筒埋設(shè)過程中必須使用水泥砂漿對其底部進(jìn)行保護(hù)性填埋。護(hù)筒所在區(qū)域0.6m范圍內(nèi)應(yīng)使用黏土實行分層填充直至頂部，護(hù)筒在黏土中的填埋高度不得低于1m，砂石中的高度不得低于1.5m。

2.3 泥漿制備

該橋梁工程樁基工程項目所用泥漿在施工現(xiàn)場制備。泥漿制備池根據(jù)鉆孔灌注樁的位置在現(xiàn)場進(jìn)行選址和挖掘。每個成套的泥漿池必須包含循環(huán)和沉淀兩個池子，每個池子的面積為4m×4m，深2m，池子應(yīng)當(dāng)用鋼管和鐵網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。泥漿主要由塑性指數(shù)較高的黏土或膨潤土制作，在攪拌形成泥漿的過程中以黏土為主材料時必須使用攪拌器攪拌成型，使用膨潤土作為主材料時應(yīng)當(dāng)使用泥漿攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。此外，在泥漿的使用過程中一旦數(shù)據(jù)顯示泥漿指數(shù)不達(dá)標(biāo)，則須及時加入黏土并就地重新造漿。

鉆孔灌注樁施工過程中應(yīng)確保泥漿在護(hù)筒內(nèi)部的高度較地下水位高出至少1m。該次施工由于受到底部淤積物的影響，泥漿在護(hù)筒內(nèi)的高度較地下水位實際位置高出1.5m。在清孔過程中要保持泥漿循環(huán)，進(jìn)入鉆孔工作時需要保證每間隔1m記錄1次孔內(nèi)狀態(tài)。

2.4 鉆孔

正式開始鉆孔工作前，需保證所有使用工具到位，在達(dá)到相關(guān)規(guī)定的條件下能夠滿足工程要求。該橋梁鉆孔灌注樁施工過程中，要求使用的鉆孔錘齒部長為5~6cm，外傾斜角度保持為1∶5，且懸掛位置保持在沖擊點的1m位置。

在沖擊作業(yè)過程中，對各類不同質(zhì)地沖擊物的沖程需要在規(guī)定之內(nèi)：鉆孔前需要進(jìn)行拋石處理的情況下，實施拋石作業(yè)的深度應(yīng)控制為1.5~2m，淤泥層控制為1~1.2m，亞黏土層控制在2m以內(nèi)，砂層控制為2~2.5m，弱風(fēng)化巖控制在2.5m以上。在進(jìn)行沖擊時，強(qiáng)風(fēng)化巖作業(yè)時泥漿比重應(yīng)當(dāng)控制為1.3~1.35m，砂黏土層則應(yīng)控制在1.25m左右。沖擊作業(yè)時，每2~3次沖擊后必須對錘頭進(jìn)行檢查，一旦錘頭狀態(tài)無法達(dá)到規(guī)定要求，要及時進(jìn)行更換。

沖擊結(jié)束后，一般采取正循環(huán)或反循環(huán)的方法進(jìn)行排查。如果沖擊部分為厚度較高的松散性填充石板層，則需要采取掏渣法進(jìn)行打撈，當(dāng)孔內(nèi)的殘留過度稀薄時，需要投入黏土。清孔完成后，孔底沉渣厚度應(yīng)當(dāng)控制在50mm左右。

2.5 鋼筋籠制作和安裝

鋼筋籠是鉆孔灌注樁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其形態(tài)、主材料材質(zhì)硬度直接關(guān)乎樁質(zhì)量。在制作過程中，要充分考慮段路橋的設(shè)計需求。技術(shù)層面焊接采用5d的雙面焊，保護(hù)層厚度不小于75mm；鋼筋籠的主筋間距應(yīng)為±10mm；箍筋的間距控制為±20mm。另外，成型籠體每隔4m必須設(shè)置平行橫向縱向加強(qiáng)筋，并確?；\體中心點與孔的中心點保持一致。正式下放的過程中應(yīng)當(dāng)緩慢下放，同時逐節(jié)確認(rèn)籠體焊接狀況是否達(dá)到質(zhì)量要求，并注意下放時不能碰撞孔內(nèi)壁，如果籠體下放過程中受阻，應(yīng)當(dāng)以緩慢旋轉(zhuǎn)的方式嘗試解決?；\體完全下放后，應(yīng)對其進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

2.6 清孔

相比泵吸反循環(huán)、氣舉反循環(huán)清孔工藝，正循環(huán)清孔工藝成本較低。加上旋挖樁清孔并非一次完成，需進(jìn)行二次清孔，且第一次清孔對于沉渣厚度沒有太多要求。基于經(jīng)濟(jì)性原則，該工程第一次清孔采用正循環(huán)清孔工藝，以便排除孔內(nèi)的顆粒物，并將泥漿密度控制在1.2～1.4之間，以滿足施工要求。

二次清孔時，泥漿比重應(yīng)有所下降，控制在1.1～1.2之間。為了確定二次清孔工藝，該工程對3種不同清孔工藝在孔深15m左右的Ⅰ,Ⅱ號樁的清孔時間和沉渣厚度進(jìn)行了對比分析，結(jié)果如表2所示。

表2 清孔時間

2.7 混凝土灌注

材料的選用同樣關(guān)乎工程質(zhì)量。該項目由于屬于水下施工項目，受施工環(huán)境影響較大，在混凝土灌注過程中，導(dǎo)管底部與孔底部距離應(yīng)控制為0.3～0.4m，單次混凝土灌注量應(yīng)保持在1m以上。

3 鉆孔灌注樁質(zhì)量控制和安全要求

3.1 施工要求

對于施工方面的要求有：對施工人員進(jìn)行分工，選擇合適的原材料和施工方案；明確施工計劃，施工設(shè)備進(jìn)場要進(jìn)行驗收；施工地全年無霜，但需考慮雨季影響，做好雨季排水工作。

3.2 做好施工材料進(jìn)場和檢驗

該鉆孔灌注樁施工需做好以下準(zhǔn)備工作：施工主材料和施工場地的確定；混凝土、碎石、砂、用于制造泥漿的高塑性能力的黏土或膨潤土等施工主材料的準(zhǔn)備；選擇可供水下使用的商品用混凝土，其等級必須達(dá)到C30以上，碎石尺寸應(yīng)控制在5～25mm范圍內(nèi)；根據(jù)工程位置和施工環(huán)境，需準(zhǔn)備一些臨時設(shè)施，如占地面積400m2的鋼筋加工場地、工人臨時宿舍、施工道路及電纜等。

3.3 做好工程驗收

工程驗收是鉆孔灌注樁施工的重要環(huán)節(jié)之一。施工企業(yè)必須在鉆孔灌注樁施工完成后，及時組織施工單位、設(shè)計單位及質(zhì)監(jiān)部門等共同進(jìn)行鉆孔灌注的驗收工作，并在工程驗收合格后簽發(fā)工程驗收合格證明。這就要求，施工企業(yè)在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工質(zhì)量驗收時，必須做好以下幾方面的工作：嚴(yán)格做好工程竣工資料驗收工作；確保鉆孔灌注樁工程竣工驗收公正性；切實做好公路橋梁工程項目施工過程中隱蔽工程的驗收工作；在進(jìn)行隱蔽工程的驗收時，施工人員必須匯同相關(guān)部門做好施工環(huán)節(jié)的驗收工作，并在驗收合格后簽字確認(rèn)。

3.4 施工過程的安全保障以及安全防護(hù)措施

在施工過程中，應(yīng)當(dāng)通過以下幾種方法確保施工現(xiàn)場安全：

（1）建立完善的安全管理團(tuán)隊，由各級施工組織負(fù)責(zé)人進(jìn)行安全管理，并建立和完善各項基礎(chǔ)性安全規(guī)范和措施，在實際操作過程中做好安全檢查工作并明確安全責(zé)任人制度。

（2）切實進(jìn)行安全的“三級”教育工作，即承擔(dān)鉆孔灌注樁施工的公司、執(zhí)行項目的項目組以及實際施工人員所屬班組，都應(yīng)當(dāng)對施工人員進(jìn)行完善的安全教育工作，確保施工人員明確相關(guān)的規(guī)定和要求。

（3）嚴(yán)格按照施工現(xiàn)場的各項安全規(guī)定進(jìn)行施工，且施工技術(shù)必須符合相關(guān)要求。

（4）作為大型工程項目，需要大量設(shè)備配合施工，而部分機(jī)械的使用存在相當(dāng)程度的危險性，因此在機(jī)械使用過程中除嚴(yán)格按照機(jī)械使用規(guī)范操作外，還要避免非操作人員對機(jī)械操作空間的影響。

4 結(jié)語

鉆孔灌注樁施工對現(xiàn)場控制的要求較高，本文結(jié)合施工實例，對鉆孔灌注樁施工技術(shù)進(jìn)行了探討，并指出采用合理的現(xiàn)場管理能夠有效避免安全問題的出現(xiàn)，且有效提高施工效率?？⒐ず?，通過對樁基進(jìn)行質(zhì)量檢測，發(fā)現(xiàn)該工程樁身未見明顯缺陷，僅有1根為Ⅱ類等級，其他均為I類樁基，滿足樁基完整性要求，竣工質(zhì)量驗收合格。這表明該施工技術(shù)能有效確保項目的順利實施，有助于避免安全事故，可為類似項目提供參考。