路橋工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用

徐義軍

（京山市路橋建設(shè)有限公司，湖北 京山 431800）

0 引言

隨著公路橋梁建設(shè)快速發(fā)展，鉆孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)勢日益凸顯，在公路橋梁建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，鉆孔灌注樁技術(shù)在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要針對實(shí)際工程進(jìn)行深入研究。如果處理不當(dāng)，建設(shè)過程中遇到裂縫、地面塌陷等災(zāi)害的可能性較大，使工程存在較大的安全隱患。在實(shí)際的建設(shè)過程中，如何針對不同的地質(zhì)條件，根據(jù)自身工程的施工特點(diǎn)，選擇合理的施工方案，是目前工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。以下提出實(shí)施鉆孔灌注樁施工技術(shù)處理方法及技術(shù)分析，結(jié)合實(shí)例，進(jìn)行鉆孔灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與支護(hù)設(shè)計(jì)，為相關(guān)工藝與技法的運(yùn)用提供理論上的指導(dǎo)。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)設(shè)計(jì)方法研究

自1960年鉆孔灌注樁技術(shù)被引入我國后，逐步應(yīng)用到公路橋梁的建設(shè)當(dāng)中。在前期的路橋施工工程中，無法使用機(jī)械化系統(tǒng)施工，生產(chǎn)質(zhì)量與效益都較低。1988年，我國進(jìn)入成孔機(jī)械自主研發(fā)時(shí)期，灌注樁技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，施工工藝與承載性能顯著提升。新時(shí)期下，我國路橋施工工程規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，鉆孔灌注樁施工技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。在實(shí)際的施工中，也呈現(xiàn)出因地制宜的應(yīng)用設(shè)計(jì)，建設(shè)者能夠指出施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，保證整個(gè)施工過程的完整度。鉆孔灌注樁技術(shù)由于其施工工藝的復(fù)雜性，在施工過程中，如果不加強(qiáng)對鉆孔灌注樁的進(jìn)一步研究，很有可能造成安全問題，所以在現(xiàn)階段需要做好深入研究。

1.1 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

樁基礎(chǔ)需要建設(shè)在結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性之上，再考慮最大限度發(fā)揮土體的力學(xué)性能，具體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

1.1.1 樁的平面布置

在施工建場進(jìn)行樁的搭設(shè)時(shí)，要合理安排樁間距。如果樁間距設(shè)置較小，會(huì)對樁基承載力造成較大的損壞。在控制樁間距時(shí)，要根據(jù)當(dāng)?shù)赝恋念愋汀⑹┕すに嚺c樁的類型選擇等因素進(jìn)行綜合考量。一般情況下，摩擦樁中心距不得小于2.5d。控制好樁間距后，建設(shè)者需要按照受力情況分配樁的平面布置方式。目前主要有兩種平面布置方式：一種為單排樁，其適用于橋高不高、承載力較大的公路橋梁；另一種是多排樁，適用于橋高較高、橋跨較大的公路橋梁，建設(shè)者可以根據(jù)具體施工情況進(jìn)行選擇。

1.1.2 樁型的選擇

與持力層的選擇標(biāo)準(zhǔn)一致，在選擇樁型時(shí)也要將承載力因素考慮進(jìn)去。此外，還需考慮施工地質(zhì)條件、施工現(xiàn)場周邊的自然環(huán)境、樁型的造價(jià)等因素。由于路橋施工中面臨的人為因素、地質(zhì)因素不同，所以在選擇樁型時(shí)，必須根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，派專業(yè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行檢測，選擇出最適合當(dāng)?shù)氐臉缎停瑸槭┕さ陌踩员ｑ{護(hù)航。

1.1.3 持力層的設(shè)置

由于鉆孔灌注樁需要具有一定承載力，就要將持力層選擇納入樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)中。一個(gè)良好的持力層通常有以下兩個(gè)特點(diǎn)：第一，充分考慮承載力，持力層是否能較好承擔(dān)上部荷載，施工過程中的沉降高度是否不超過施工標(biāo)準(zhǔn)等；第二，針對不同的施工項(xiàng)目，考慮其合理性，在控制經(jīng)濟(jì)成本的基礎(chǔ)上發(fā)揮施工工藝的最大效果。通常情況下，持力層建設(shè)在土壤較硬的土層上，能有效降低樁基的沉降量，保證施工的安全性與穩(wěn)定性。如果當(dāng)?shù)厝狈κ┕に枰膱?jiān)硬土層，那么應(yīng)盡可能挑選強(qiáng)度大、壓縮程度低的土層，可有效減少樁基的沉降。

1.2 樁身設(shè)計(jì)

在樁身設(shè)計(jì)板塊，設(shè)計(jì)者必須將物理力學(xué)性能充分考慮進(jìn)去，施工前就需要對樁基承載力、樁基強(qiáng)度進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算。

1.2.1 樁頂豎向力的運(yùn)算

在施工前，設(shè)計(jì)者需要依照以下幾個(gè)公式計(jì)算出樁頂?shù)呢Q向力，論證樁基的承載力。

式（1）～式（2）中：N為工程制定標(biāo)準(zhǔn)下，基樁的平均豎向力；N為工程制定標(biāo)準(zhǔn)下，樁頂?shù)淖畲筘Q向力；R 為基樁豎向承載力特殊值。

1.2.2 樁基沉降公式

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）的規(guī)定可得出樁基沉降運(yùn)算公式。要注意的是，在計(jì)算沉降數(shù)值時(shí)，上部荷載指的是準(zhǔn)永久值，而不是標(biāo)準(zhǔn)值或設(shè)計(jì)值。外靜定橋梁計(jì)算得出的沉降量與施工完成后的沉降值之差不得超過以下數(shù)值（mm）：

式（3）～式（4）中：S 為均勻總沉降值；?S 為相鄰墩臺(tái)均勻總沉降差值；L 為相鄰墩臺(tái)間的跨徑長度。

1.3 鉆孔灌注樁施工中的注意事項(xiàng)

目前鉆孔灌注樁施工過程中存在一些問題，在進(jìn)行樁設(shè)計(jì)時(shí)，有多種處理方案供工作人員選擇，沒有一種方法通用。在實(shí)際施工過程中必須因地制宜選擇技術(shù)施工方法，要注意方案的適用范圍，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛策M(jìn)行合理選擇。同時(shí)，在使用過程中，可以將多種技術(shù)結(jié)合使用，提升工程的質(zhì)量與效率。

1.3.1 保護(hù)層厚度

在進(jìn)行灌注樁灌注的過程中，必須進(jìn)行精準(zhǔn)的測量，設(shè)置好內(nèi)外邊線。首先，將符合環(huán)保規(guī)定的材料運(yùn)送至施工現(xiàn)場，為保證其厚度和平整度，應(yīng)根據(jù)路基的基本狀況，由高到低平鋪，大部分工程對碾壓層厚度有一定的要求?，F(xiàn)階段，施工技術(shù)種類繁多，其中一些技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但另一部分處理技術(shù)還仍處于經(jīng)驗(yàn)不足的初級階段，因此在實(shí)踐過程中還需要根據(jù)施工計(jì)劃進(jìn)一步地研究。

1.3.2 配筋率

在進(jìn)行樁設(shè)計(jì)時(shí)，需要輔以鋼筋，但配筋率要控制在一定范圍內(nèi)，減少鋼筋接頭的數(shù)量，保證樁身周邊均勻布置鋼筋。

2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

在路橋施工中，當(dāng)前許多設(shè)計(jì)者已做出初步嘗試，針對鉆孔灌注樁實(shí)際應(yīng)用建立設(shè)計(jì)小組，及時(shí)圍繞現(xiàn)場的配置情況實(shí)施合理調(diào)動(dòng)。如何構(gòu)建施工應(yīng)用技術(shù)制度、如何準(zhǔn)確分析問題出現(xiàn)的原因和影響、如何將突發(fā)安全問題給路橋建設(shè)帶來的影響降到最低，都是施工過程中需要考慮的內(nèi)容。可以根據(jù)不同的施工要求選擇多元化的處理方案，使灌注樁處理技術(shù)得到充分的使用及驗(yàn)證。

2.1 鉆孔灌注樁機(jī)械的選擇

在鉆孔灌注樁實(shí)際施工的過程中，回旋鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、旋挖鉆機(jī)是最常見的三種器械。這三種常見施工裝置各有其適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)，需要設(shè)計(jì)者因地制宜地選擇。其中，回旋鉆機(jī)適合在碎石土、砂土、黏性土的環(huán)境下使用，適用范圍較廣，但缺點(diǎn)在于遇到巖石地質(zhì)時(shí)，無法進(jìn)行快速處理，效率較低；沖擊鉆機(jī)適用于各類土質(zhì)，其成孔直，沉渣少，施工效率與質(zhì)量都較高；旋鉆機(jī)更適合軟土、淤泥質(zhì)土壤，其成孔質(zhì)量高，速度快，樁孔對位準(zhǔn)確。

2.2 鋼護(hù)筒埋設(shè)

應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)前，要在施工場地埋設(shè)鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒的埋設(shè)可以保證成孔垂直，控制成孔樁徑。在埋設(shè)鋼護(hù)筒時(shí)，施工者要保證護(hù)筒的中心線與樁孔的中心線在一條中心線上，埋設(shè)深度要視具體地質(zhì)情況而定。

2.3 鉆孔施工工藝

2.3.1 鉆孔清淤

由于部分土壤的含水量較大，積水分布不均，針對含水量較小的地基可以直接使用抽水設(shè)備進(jìn)行清除，將表層水分排出后，配合大型挖掘機(jī)將剩余的淤泥清理出去，保存不含淤泥的土體。在施工過程中，必須有專業(yè)檢測人員進(jìn)行驗(yàn)收，將排出的淤泥回收到指定場地。隨后再將準(zhǔn)備好的改良土壤回填，應(yīng)選擇合適的材料，如石灰碎石等。在清淤后放置樁位點(diǎn)，采用十字線的方式確定鋼護(hù)筒的位置，再進(jìn)行鉆機(jī)定位，檢驗(yàn)人員要反復(fù)確認(rèn)鉆機(jī)基礎(chǔ)的牢固度，適當(dāng)矯正鉆頭，保證施工過程的安全性與穩(wěn)定性。

2.3.2 鉆孔施工

在施工先進(jìn)行精準(zhǔn)的測量，通常采用電子控制和人工檢查的方式保證鉆孔技術(shù)實(shí)施的安全性。首先，將環(huán)保規(guī)定將材料運(yùn)送至施工現(xiàn)場，為保證其厚度和平整度，必須選擇合適的大型機(jī)械，確保處理后的孔隙達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；其次，根據(jù)路基的基本狀況，由軟地層到硬地層進(jìn)行鉆孔施工，大部分工程對施工精細(xì)度有一定的要求；再次，針對路基不平的狀況，要使用碎石與石粉進(jìn)行精準(zhǔn)填筑，直至誤差小于規(guī)定值；最后，進(jìn)行邊坡整理工作。

2.3.3 泥漿護(hù)壁工藝

在項(xiàng)目實(shí)施前，需要進(jìn)行預(yù)施工，通過泥漿護(hù)壁模擬完善施工方法與工藝流程，確定泥漿回填的用量以及分層回填的鋪設(shè)厚度。原則上需要采用分層攤鋪、壓實(shí)的方法，在具體操作中必須注意攤鋪的厚度與寬度，避免返工，結(jié)合工程具體標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置寬度、厚度要求。成孔階段對泥漿比重有嚴(yán)格的要求，施工人員要針對表1進(jìn)行泥漿指標(biāo)的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)不符合要求的泥漿指數(shù)，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

表1 泥漿性能檢測

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2.3.4 鋼筋籠的設(shè)計(jì)

準(zhǔn)備施工前，需要注意以下幾個(gè)方面：首先，需要根據(jù)路橋施工的具體要求設(shè)計(jì)施工圖紙，制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，收集當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況說明，了解當(dāng)?shù)氐耐寥佬再|(zhì)以及存在的管道、光纜電纜等設(shè)備；其次，需要專業(yè)團(tuán)隊(duì)對材料進(jìn)行全方位的檢驗(yàn)，同時(shí)做好機(jī)械設(shè)備的調(diào)試；最后，按圖施工，做到“邊施工、邊總結(jié)、邊監(jiān)督”。具體的施工過程如下：

在施工現(xiàn)場，根據(jù)工程標(biāo)準(zhǔn)，確定主筋位置，加強(qiáng)箍需放置在主筋內(nèi)側(cè)，位置必須準(zhǔn)確。在現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)記，道路中心的樁號坐標(biāo)最為重要，依據(jù)道路中線位置確認(rèn)路基坡腳、兩邊側(cè)溝以及路基邊線的位置，并在指定地點(diǎn)做好標(biāo)記。另外，鋼筋籠外側(cè)必須設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)層，頂端設(shè)計(jì)吊環(huán)。在設(shè)計(jì)完成后，專業(yè)檢測人員需要對鋼筋籠的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，保證其符合設(shè)計(jì)需求。

2.3.5 清孔施工工藝

在鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用過程中，清孔是非常重要的環(huán)節(jié)，如果清孔環(huán)節(jié)沒有得到妥善處理，那么將對整體工程質(zhì)量造成較大的影響。針對不同的施工條件，必須選擇最合適的清孔技術(shù)進(jìn)行鉆孔灌注法，良好的清孔技術(shù)不僅能夠保證公路的整體施工質(zhì)量，也能控制工程投入的資金?，F(xiàn)階段，清孔的主要形式有以下三種：

第一，正循環(huán)清孔工藝，這是目前最精簡的清孔方式，利用高壓泵將泥漿灌注入孔底，使孔底沉渣浮出，最大的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、施工過程簡單，但對于一些沉渣要求較高的工程，無法滿足其需求（見圖1）。

圖1 正循環(huán)鉆機(jī)施工圖

第二，泵吸反循環(huán)清孔工藝，該項(xiàng)工藝是利用大功率泵的抽吸功能，將處于導(dǎo)管與孔壁的泥漿、沉渣排出孔底，實(shí)現(xiàn)清孔效果，該項(xiàng)工藝在實(shí)際路橋建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但也存在限制：只能對孔深小于50m的樁基進(jìn)行處理。

第三，清孔效果最好的氣舉反循環(huán)清孔工藝，該項(xiàng)工藝對設(shè)備的要求較高，利用液氣混合器將泥漿、沉渣排出，但該工藝施工成本較高，也帶來一定的施工局限性。

2.3.6 處理后質(zhì)檢階段

在施工前的準(zhǔn)備工作中，施工者根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦吻闆r，制定了相應(yīng)的處理方案，但在實(shí)際的運(yùn)用過程中受到外部因素的約束與干擾，造成現(xiàn)實(shí)施工效果與理想建設(shè)方案相距甚遠(yuǎn)?，F(xiàn)階段，鉆孔灌注樁質(zhì)量檢測工作包括以下四個(gè)方面：首先，需要對該工程相關(guān)資料進(jìn)行詳盡的分析和研究，學(xué)習(xí)先前的經(jīng)驗(yàn)；其次，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場試驗(yàn)；再次，從室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場試驗(yàn)中收集數(shù)據(jù)；最后，分析此次施工中存在的問題并制定解決方案，遵照設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，最大限度地保證路橋建設(shè)施工的安全性。

3 結(jié)語

目前路橋施工建設(shè)面臨著全新的發(fā)展形勢，路橋建設(shè)作為推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，其發(fā)展前景將影響我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的全貌?，F(xiàn)階段，鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用使路橋建設(shè)的效率與質(zhì)量均得到提升，但實(shí)際建設(shè)過程中仍是路橋建設(shè)項(xiàng)目的薄弱環(huán)節(jié)。構(gòu)建高質(zhì)量的建設(shè)體系，要求夯實(shí)地質(zhì)理論基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)監(jiān)管排查外部風(fēng)險(xiǎn)、建設(shè)完善的質(zhì)量監(jiān)管機(jī)制。高質(zhì)量施工技術(shù)應(yīng)用將對我國工程建設(shè)產(chǎn)生重大影響，我國路橋建設(shè)也必將呈現(xiàn)出全新的發(fā)展面貌。