鉆孔灌注樁鋼筋籠定位施工技術

韓學龍

（中建路橋集團有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

在公路交通建設過程中，跨越小型河道、耕地灌溉渠的橋梁工程普遍存在。該類橋梁由于長度和高度不會太大，施工難度較小，在設計和施工過程中會優(yōu)先選擇投入小、簡便快速的施工方法。當樁基位于河道內或即將淹沒的河灘區(qū)域時，通常采用圍堰的形式進行臨時維護，為橋梁下部構造施工提供一個平臺，同時起到防水作用。但由于圍堰需要高于水面才能起到防水的作用，而樁基礎通常位于河道水面以下，這就導致樁頂標高低于樁基施工平臺高度，增加了樁基礎施工過程中樁基鋼筋籠對中和樁基偏位控制的技術難度。因此，在施工過程中如何提升鉆孔灌注樁鋼筋籠定位的準確性具有重要研究意義。

1 工程概況

老沙河大橋位于省道S237大邊公路邱縣段改建工程K22+820處，跨越老沙河，設計新建5×25m預應力混凝土小箱梁橋，橋梁前進方向與河道順時針交角為90°。橋位平面位于R=2700m的左偏圓曲線上，橋面橫坡為雙向2%，縱斷面位于R=12500m的凸豎曲線上，與河道夾角為90°，上部采用后張法預應力連續(xù)小箱梁，下部采用鉆孔灌注樁基礎，橋梁全長131m，共一聯，為5×25m。其中1#～4#墩為排架樁，位于老沙河河道內，樁頂標高平均低于河道底部1.4m。

結合工程實際情況綜合考慮成本及技術難度，對于不同區(qū)域的樁位采取不同的施工工藝：1#和4#樁基位于有水的河灘區(qū)域，采用土圍堰填筑施工平臺，反循環(huán)工藝進行樁基礎施工；2#和3#位于老沙河河道內，水位較深，采用鋼板樁圍堰[1]作為下部構造施工平臺，反循環(huán)鉆機成孔工藝進行樁基礎施工。根據《公路工程質量檢驗評定標準第一冊土建工程》（JTG F80/1—2017）要求，鉆孔灌注樁排架樁樁位規(guī)定偏差允許值小于等于50mm為合格。

2 鉆孔灌注樁施工方案

2.1 橋梁下部構造施工平臺

本工程1#、4#墩的填筑土圍堰材料采用抗?jié)B性能較好的黏土以利阻水，避免滲漏，土圍堰面積按滿足樁基施工需求進行填筑，高度高于最高施工水位0.5～1.0m，土圍堰迎水面用裝土的編織袋作為沖刷防護層。利用1#、4#墩土圍堰作為2#、3#墩鋼板樁圍堰施工平臺，進行鋼板樁圍堰施工。

2.2 樁基施工

（1）測量放樣

在樁基平臺施工完畢后，首先進行導線點復合及水準點閉合的復測工作。用于橋位放樣的導線點（可以用加密導線點）應滿足測設樁位和橋梁修建過程中的通視要求，以利于橋位控制點的恢復。在放出樁基位置后引出護樁。護樁是決定樁基是否偏位的重要因素，在樁基施工過程中，每道工序都需要隨時通過護樁檢查鉆機中心是否偏位[2]。

（2）護筒埋設

根據鉆孔樁直徑大小，鋼護筒直徑比設計樁徑大200～400mm，其中心豎直線應與樁中心線重合。根據《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T 3650—2020），樁基護筒高度宜高出地面0.3m，鋼護筒中心豎直線應與樁中心線重合，偏差應不大于50mm，豎直線傾斜不大于1%。護筒位置根據護樁的十字線定位法進行放樣和校準。

（3）泥漿制備

施工中泥漿可以起到防止孔壁坍塌、抑制地下水、懸浮鉆渣等作用，因此在樁位附近設置泥漿池，其大小根據樁基數量而定。泥漿池采用垂直開挖，四周沿邊筑起高50cm，寬100cm的土圍擋，泥漿池外圍設置雙橫桿鋼管防護欄，并用綠色安全網圍起來加以防護，外側設置明顯的警示標志。施工過程中要隨時檢測泥漿的各項性能指標，確保泥漿對孔壁的保護作用。

（4）鉆孔

本項目采用反循環(huán)鉆機進行樁基鉆孔施工。反循環(huán)鉆孔具有鉆進效率高、成孔質量好，全液壓系統(tǒng)傳動性能可靠、穩(wěn)定等優(yōu)點。鉆孔過程中要定時測量鉆孔深度，提取渣樣，及時掌握地質構造情況，詳細、真實地填寫鉆孔記錄。在終孔驗收合格后進行清孔，現場監(jiān)理對孔深驗收合格且鉆機移位后，使用鋼筋籠檢孔器對終孔孔徑及垂直度進行檢測。根據規(guī)范要求，檢孔器外徑不得小于樁徑，長度不小于4～6倍樁徑，且應具有較大的剛度。此外，要對清孔后的泥漿指標進行檢測，經監(jiān)理工程師同意后進入下道工序。

（5）下放鋼筋籠

樁基鋼筋籠驗收合格后運送至施工現場，進入下放鋼筋籠環(huán)節(jié)。多節(jié)鋼筋籠吊放時，對各節(jié)段鋼筋籠要進行順序編號，利用先插入孔內的鋼筋籠上部架立筋將籠體固定在架立筋上，再用吊機將上節(jié)鋼筋籠臨時吊住，進行兩節(jié)鋼筋籠的對接。以此類推，將鋼筋籠按照編號逐步接長放入孔內。每節(jié)鋼筋籠在下放過程中要安裝保護層墊塊，墊塊間距在豎向不大于2m，在橫向圓周上不少于4處。經現場監(jiān)理檢查驗收合格后再沉入孔內，用兩根吊筋固定在正確的標高位置上，保證鋼筋不下沉、不上浮，吊筋長度要計算準確，確保鋼筋籠下放到設計位置。

傳統(tǒng)方法通常需要工人手持吊錘校核護樁中心線與鋼筋籠中心線是否重合，人員站在搭設于洞口上的踏板上進行操作，稍有不慎便容易發(fā)生危險，且孔內光照不足，人為操作存在較大誤差，甚至出現樁基偏位的情況。本項目施工采用一種鉆孔灌注樁輔助對中簡易裝置，該裝置利用激光沿直線傳遞、反射、可見度高的原理進行鋼筋籠精確定位，同時還使用具有安拆方便、可重復使用等特點的鋼管，對鋼筋籠進行導向和固定，大大提高了鉆孔灌注樁鋼筋籠定位的精確度，操作簡便，即使在夜間孔內視線不良的情況下，仍能很好地保證鋼筋籠定位的準確度。

（6）導管水密性試驗

混凝土采用經過水密試驗驗證的導管進行灌注。在安裝導管之前進行導管水密性試驗，檢驗導管是否有漏水、漏氣現象。水密性試驗需將導管在地面上平整對接，安裝水管向導管內注水，直至管道另一端出水時停止，并應保證導管內沖水達70%以上方可停止，然后將導管一端注水孔密封，另一端與空氣壓力機連接，導管連接處封閉端安裝經檢查合格后，風機充壓。水密性試驗的水壓不應小于孔內水深的1.3倍壓力或導管壁和焊縫可能承受灌注混凝土時最大壓力的1.3倍，保持壓力15min，充壓過程中若無漏水現象即說明導管密封性合格。

（7）混凝土澆筑

根據計算確定導管所需長度。對導管進行拼裝時，最上端用單節(jié)長度較短的導管，最底節(jié)采用單節(jié)長度較長的導管，拼裝完成后導管底距孔底40cm。通過導管進行樁基混凝土澆筑，即利用混凝土下落時有一定的沖擊能量，把泥漿從孔內排出，由于泥漿密度大，孔內壓強較高，需要計算首批混凝土方量，保證有足夠的沖擊能量把樁底沉渣盡可能地沖開。在澆筑過程中，記錄導管被混凝土埋置的深度，并適時提升和拆卸導管，使導管埋深保持在2～6m。灌注中途一般不得停斷，灌注混凝土頂標高宜高出設計樁頂標高0.5～1.5m，確保鑿除后的樁頭混凝土強度達到設計要求。

（8）樁頭破除

為了能夠達到樁頂混凝土完整、表面平整、中心微凸、鋼筋保護層不被破壞的效果，保證樁頭鑿除達到規(guī)范要求，本項目在樁頭破除施工過程中，按照樁頭破除7步法施工，具體步驟如下：

①在樁頂位置設置10～15cm的切割線，寬度為10～15cm；

②人工鑿開缺口，開鑿深度至鋼筋籠主筋位置，確保后續(xù)的風鎬作業(yè)不會破壞鋼筋保護層；

③人工手持風鎬剝離缺口上側鋼筋外保護層；

④當樁頭鋼筋全部剝離后，將鋼筋向外側微彎以便于施工；

⑤沿樁頂線以上10～15cm加鉆頂斷樁頭混凝土，鉆頭水平稍向上；

⑥將樁頭破除混凝土提出，然后用人工鑿除并清頂，保證不破壞保護層，清理完成后樁頭微凸；

⑦樁頭破除后，復測樁頭標高，用高壓風槍吹除樁頭上散落的混凝土碎屑、凸塊，并用清水沖洗樁頭，直至露出樁頂新鮮的混凝土骨料。

3 樁基偏位預防措施與處理

3.1 樁基偏位預防措施

結合在鉆孔灌注樁施工中遇到的現場情況，當鉆孔灌注樁在樁頂設計標高低于樁孔泥漿面以下時，常規(guī)樁基鋼筋籠定位對中方法[3]準確度低、操作困難，下放完成的鋼筋籠在澆筑混凝土過程中易出現左右晃動而造成樁位偏移，影響樁基質量。針對此種情況，本項目在樁基偏位預防過程中，利用激光進行鋼筋籠精確定位，同時使用鋼管對鋼筋籠進行導向和固定，以減少鋼筋籠在澆筑過程中的晃動，保證了樁基工程質量。該裝置的使用方法如下：

（1）在鋼筋籠下放前，將裝置的四方形支架放置在孔口上方，利用孔口四周的定位樁調整支架位置，使支架中心點與樁位中心點重合，調整完畢后開始下放鋼筋籠。鋼筋籠通過焊接，在四方形支架上的定位圈下放進樁孔。

（2）當最后一節(jié)鋼筋籠下放至略高于護筒時，用線繩確定鋼筋籠中心點，并將與定位球相連的另一條線繩穿過標示鋼筋籠中心點線繩的下方。定位球為可懸浮于水面的不透明圓形塑料球，直徑為50mm，其表面光滑且可以反射光線，當鋼筋籠下放至泥漿液面以下，達到設計標高時（使用吊筋確定鋼筋籠的設計標高，吊筋長度需要計算），定位球由于泥漿浮力而懸浮于泥漿表面，通過拉伸與其相連的線繩，能夠標示出此時處于泥漿面以下鋼筋籠的中心準確位置。

（3）再次標出四方形支架的中心點，此時四方形支架的中心點即為樁基設計中心，在其中心點下方懸掛激光發(fā)射器，使激光發(fā)射器垂直于樁基設計中心點豎直向下發(fā)射光線，吊車通過吊筋調整鋼筋籠位置，當激光束照射在定位球上時，說明鋼筋籠已經對中。

（4）將吊筋固定在正確的標高位置上，保證鋼筋不下沉、不上浮，在定位圈四周均勻懸掛4根鋼管，鋼管直徑為樁基設計保護層厚度，長度為鋼筋籠頂距護筒距離+5m。鋼管能夠對鋼筋籠起到固定作用，在下放導管進行清孔及澆筑混凝土的過程中，能夠降低鋼筋籠左右偏移距離，進而起到提高樁基偏位精確度的作用。

3.2 樁基偏位處理

樁基偏位一般分兩種情況：第一種是樁身混凝土無偏位，但樁基鋼筋籠出現露筋；第二種是樁身混凝土偏位較大，超出規(guī)定偏差極值100mm以上。根據偏位情況不同，所采取的措施也不同。

（1）第一種偏位情況處理方案：對樁基露筋部位進行開挖至無外露鋼筋位置，對樁身及外露鋼筋表面進行清理，直至露出混凝土層，用鐵皮包裹樁基，露筋一側預留出保護層厚度，鐵皮內側涂刷一層脫模劑，使用與樁基同標號的混凝土進行澆筑，待混凝土終凝后拆除鐵皮，對樁基進行素土回填。

（2）第二種偏位情況處理方案：對樁身混凝土進行破除，直至樁位偏差達到規(guī)定偏差允許范圍內，清理鋼筋表面并添加保護層墊塊，重新支立模板并進行混凝土澆筑，邊澆筑混凝土邊進行人工振搗，直至混凝土面到達樁頂設計標高，待混凝土終凝后拆除模板，對樁基進行素土回填。

4 結語

在橋梁下部構造鉆孔灌注樁施工過程中，應根據引起樁基偏位的原因[4]進行對應的預防和治理。本文結合實際樁基礎施工過程中樁基鋼筋籠對中和樁基偏位控制，利用激光沿直線傳遞、反射、可見度高的特點進行鋼筋籠精確定位，同時使用安拆方便、可重復使用的鋼管對鋼筋籠進行導向和固定，以較低的成本達到提升鉆孔灌注樁質量的目的。該方法與以往類似樁基施工技術相比，能夠較大程度上降低鉆孔灌注樁成品偏位值。經檢測，本項目施工完成的48棵樁基偏位值均在規(guī)定偏差允許值以內，故所用技術可為其他類似橋梁工程施工提供一定的借鑒。