公路橋梁沖擊式鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

苑田祥

（山東華通路橋工程有限公司，山東 臨沂 273400）

0 引言

在路橋工程項目開展過程中，與其他技術(shù)相比，鉆孔灌注樁施工技術(shù)的合理應(yīng)用能夠增加其結(jié)構(gòu)的耐久性能，有效克服施工現(xiàn)場各種復(fù)雜的地質(zhì)條件，如硬土層、河道等較為復(fù)雜惡劣的施工環(huán)境等，保障施工作業(yè)的順利開展，有效延長路橋的使用壽命，同時還具備施工噪聲小、承載能力強等優(yōu)勢特點。沖擊式鉆孔灌注樁施工技術(shù)憑借其自身的優(yōu)勢特點，已然成為當(dāng)前我國公路橋梁廣泛采用的施工技術(shù)手段之一。

1 工程概況

以A 高速公路在建工程B 段二標(biāo)段工程為例，該工程位于山區(qū)地區(qū)，橋梁工程共17 座，其中拼接橋1座，長度為123.45m；主線大橋6 座，長度為1793.43m；互通主線橋1 座，長度為1178.43m；匝道橋9 座，1792.45m。

2 施工現(xiàn)場環(huán)境分析

2.1 水文環(huán)境

該施工路段內(nèi)水資源較為豐富，河網(wǎng)緊密，且各個河道呈現(xiàn)分散狀，其中主流河道為忠建河，同時分散分布忠建河支流，河水從南部偏西方向東北方向徑流，主河道整體長度約為117km，流域面積達188km，分析該流域平均流量監(jiān)測數(shù)據(jù)，近10年該流域的平均流量為48.8m/s，汛期主要集中出現(xiàn)在4～8月，施工現(xiàn)場雨量較大，場區(qū)內(nèi)雨量充足，其他月份徑流量相對較小，但是變化并不明顯。總體來說，該地區(qū)的地下水資源分布廣泛且資源豐富。

2.2 地形地貌條件

該工程地處山區(qū)地帶，分析整體地勢，西北高于東南，山體高程約在500～1200m。地貌主要以階梯狀為主，大部分區(qū)域為山地，小部分區(qū)域斷陷，沉積構(gòu)成多級夷面與山間河谷斷陷盆地，呈現(xiàn)出層狀地貌，從東到西呈現(xiàn)剝蝕侵蝕構(gòu)造、溶蝕侵蝕地貌。

2.3 地質(zhì)條件

該區(qū)域的地質(zhì)條件以粉質(zhì)黏土、碎石土、中風(fēng)化白云巖、強風(fēng)化白云巖為主，施工區(qū)域不同，地質(zhì)結(jié)構(gòu)略有不同。結(jié)合當(dāng)?shù)氐乃沫h(huán)境，在該工程項目設(shè)計方案中，共有646 根樁基，其主要以端承樁與摩擦樁為主，在全面樁基中，鉆孔灌注樁有512 根，主要采用沖擊式鉆孔灌注樁施工技術(shù)開展施工作業(yè)。

3 沖擊式鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點

3.1 施工流程

在路橋施工中，所涉及的環(huán)節(jié)較多，具體施工流程見圖1。在沖擊式鉆孔灌注樁施工作業(yè)開展過程中，首先應(yīng)當(dāng)對施工場地進行填壓、平整處理，同時做好施工前的準(zhǔn)備工作，結(jié)合相關(guān)設(shè)計方案，對施工現(xiàn)場進行精準(zhǔn)測量，確定樁基放柱的位置，同時制作相應(yīng)的鋼護筒。準(zhǔn)備工作完成后，借助沖孔鉆機機械能進行開孔作業(yè)，實時測量鉆孔的深度、斜度以及直徑，直至達到標(biāo)準(zhǔn)要求。開孔完成后進行清孔作業(yè)，將下放的鋼筋籠進行固定，進行而二次清孔，然后開展混凝土灌注作業(yè)，通過成樁交驗之后，對樁頭進行清理，并開展無破損檢驗，確保其樁基質(zhì)量完全符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 沖擊式鉆孔灌注樁施工流程

3.2 施工前準(zhǔn)備

在施工作業(yè)開展前，首先做好施工前準(zhǔn)備工作。測量人員結(jié)合項目設(shè)計圖紙，確定軸線及樁位的分布位置，在施工現(xiàn)場內(nèi)，構(gòu)建測量控制網(wǎng)，利用控制網(wǎng)對施工樁位進行精準(zhǔn)確定。確定樁位后準(zhǔn)備施工工作面，對施工現(xiàn)場進行整理、夯實，利用宕渣填筑的方式對鉆機的作業(yè)平臺進行加固處理。鉆機工作平臺應(yīng)當(dāng)設(shè)置在距離地面高度1m 的位置，以此來保障鉆孔內(nèi)部水壓充足。該工程項目中，由于其地下水資源豐富，結(jié)合其地質(zhì)環(huán)境，應(yīng)當(dāng)在工作面鋪設(shè)一層鋼板，增加受力面積，最大限度避免在鉆機工作過程中出現(xiàn)平臺塌陷或者由于不均勻沉陷導(dǎo)致鉆機偏移，對鉆孔斜度造成影響。

3.3 泥漿制備

泥漿制備效果是保障工程整體質(zhì)量的重要因素之一，在施工作業(yè)開展過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特征確定泥漿制備標(biāo)準(zhǔn)，并在其中加入外加劑，以此來保障泥漿的質(zhì)量。其具體指標(biāo)見表1。進行配漿過程中，控制其密度在1.2～1.4g/cm之間，膠體率不低于95%，黏度在18～24pa·s 之間。與此同時，由于公路橋梁的樁基結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，施工作業(yè)人員在配置泥漿的過程中，為了能夠確保泥漿的配置質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)對黏土的質(zhì)量進行把控，把黏土打碎后放置到護筒中，通過沖擊錘來進行敲擊，控制好敲擊力度。制漿效果的提高有利于施工人員更加全面地了解工程整體的結(jié)構(gòu)特征，從而保證公路橋梁工程的質(zhì)量。

表1 泥漿性能指標(biāo)

泥漿指標(biāo)相對密度/（g/cm3）黏度/（Pa·s）含砂率/（%）膠體率/（%）失水率/（mL/30min）pH值鉆進過程1.20～1.40 22～30≤4%≥95%≤20 8～11澆筑混凝土前1.03～1.10 17～20≤2%≥98%≤20 8～12

3.4 埋設(shè)護筒

在公路橋梁工程項目開展過程中，沖擊式鉆孔灌注樁所采用的護筒主要以鋼護筒為主。護筒埋設(shè)作業(yè)，首先對施工場地的綜合條件進行全面分析，根據(jù)基樁設(shè)計要求合理選擇護筒規(guī)格。護筒的內(nèi)徑應(yīng)當(dāng)比鉆孔樁直徑大20cm，護筒長度設(shè)置為6m。在進行護筒埋設(shè)過程中，如果其埋設(shè)護筒的長度較大，需要多節(jié)護筒進行銜接時，應(yīng)當(dāng)對護筒銜接處進行焊接，并采用專業(yè)的密水性材料對其進行防水處理。在進行護筒埋設(shè)作業(yè)之前，應(yīng)當(dāng)對護筒銜接位置進行防水實驗驗證，確保其不存在漏水、滲水現(xiàn)象，方可進行埋設(shè)。在埋設(shè)作業(yè)開展時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)樁基位置進行護筒埋設(shè)，其埋設(shè)深度應(yīng)當(dāng)在樁徑的1.5 倍以上，其頂面應(yīng)當(dāng)高出地面0.3m，如圖2 所示，最后在埋設(shè)完成的護筒周圍采用黏土等進行夯實處理，并對其樁位進行再次測量檢查，確保其符合設(shè)計要求之后，采用水泥、砂漿等對其進行再次加固。

圖2 護筒埋設(shè)示意圖

3.5 鉆進成孔

在護筒埋設(shè)工作完成后開始鉆孔作業(yè)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)再次對其進行測量，找出樁孔的中心點，再一次確認樁位的準(zhǔn)確性。然后，調(diào)節(jié)鉆架上的起吊滑輪，保證沖擊錐的中心位置與樁孔中心保持在同一條垂線上，誤差值不超過20mm。確定樁孔中心后對鉆機進行檢查，然后開展鉆孔作業(yè)。初次鉆進時，應(yīng)當(dāng)選擇小沖程，保障鉆孔豎直，避免鉆孔位置的偏移或孔口塌陷等現(xiàn)象的發(fā)生。待鉆孔位置與孔口位置穩(wěn)定之后，可以轉(zhuǎn)為4～5m 的大沖程開展鉆進作業(yè)，在鉆進過程中，隨時清理殘渣，維持泥漿的密度與黏度。同時，在進行鉆孔作業(yè)過程中，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)地質(zhì)層的變化進行分析，在鉆進過程中，一旦地質(zhì)層發(fā)生變化，應(yīng)當(dāng)對其進行取樣分析，判定地質(zhì)層類型，以此來保障開孔作業(yè)的順利完成。

3.6 檢孔與清孔

當(dāng)鉆孔深度達到標(biāo)準(zhǔn)后，對其成孔進行檢測，確保其孔徑、孔深、斜度以及穩(wěn)定性完全符合樁基標(biāo)準(zhǔn)。在進行成孔檢測過程中，利用鋼絲測繩對孔的深度進行測量，進行測量之前，借助鋼尺等對鋼絲測繩進行校驗，確保其深度測量的準(zhǔn)確性。在保障其深度符合成孔標(biāo)準(zhǔn)之后，利用籠式驗孔器及全站儀等設(shè)備對成孔的內(nèi)直徑及垂直度進行檢驗。沖孔通過各項檢驗之后，為了降低孔底部的沉淀、提升樁基底部的承載能力，應(yīng)當(dāng)進行清孔處理。主要是采用換漿法來完成，將泥漿泵管路從作業(yè)平臺上直接放至孔底，啟動鉆機，讓鉆頭在孔的底部維持小沖程運動，避免鉆渣的沉淀，啟動泥漿泵，將孔底的泥漿、沉渣抽出孔內(nèi)，同時向孔內(nèi)灌入新的泥漿或清水，直至所抽出的泥漿變成沒有鉆渣的新泥漿之后，對其進行再次檢查，確保其符合清孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后，完成清孔作業(yè)。清孔檢查項目及質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 清孔檢查項目及質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)

項次 1 2 3 4 5檢查項目質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢查方法沉渣厚度／mm ≤200標(biāo)準(zhǔn)錘量手摸觀察清孔后泥漿指標(biāo)孔內(nèi)排出的泥漿手摸無2～3mm顆粒比重／（g/cm3）黏度／（pa·s）含砂率（%）1.03～1.1 17～20＜2比重秤黏度計含砂率計

3.7 鋼筋籠下放與聲測管安裝

完成清孔作業(yè)后開展鋼筋籠下放作業(yè)，在其施工作業(yè)開展過程中，根據(jù)護筒頂?shù)臉?biāo)高，計算鋼筋籠頂?shù)臉?biāo)高，其誤差值應(yīng)當(dāng)控制在±50mm 以內(nèi)。下放鋼筋籠時，將護筒與鋼筋籠進行固定，確保二者之間的中心點保持在同一垂線上，避免在進行混凝土澆筑時，鋼筋籠隨著泥漿發(fā)生位移。聲測管的安裝與鋼筋籠同步進行，將聲測管按照等邊三角形或者正方形的形式隨著鋼筋籠進行分段安裝，保證兩管之間互相平行。聲測管的頂部及底部應(yīng)當(dāng)進行密封處理，頂部位置采用木材或者其他填充材料進行密封，避免在進行混凝土灌注過程中，由于灌入砂漿雜質(zhì)等導(dǎo)致管道的堵塞，底部的密封應(yīng)當(dāng)采用在其底部加焊盲蓋或者鋼板的方式，以此來保證其密封性。施工過程中，每埋設(shè)一節(jié)鋼筋籠，應(yīng)當(dāng)在聲測管內(nèi)加注清水，密封處理后再進行下一節(jié)埋設(shè)作業(yè)。

3.8 導(dǎo)管下放及二次清孔

在導(dǎo)管下放之前對導(dǎo)管進行水密承壓和接頭抗拉試驗。下放完成之后，對樁孔進行二次清孔，其清孔過程與初次清孔基本相同。清孔結(jié)束后，對孔內(nèi)的泥漿指標(biāo)、孔深以及沉渣厚度進行檢驗，確保其符合混凝土灌注標(biāo)準(zhǔn)后，將泥漿泵、風(fēng)管等進行拆除，準(zhǔn)備水下混凝土澆筑作業(yè)。

3.9 混凝土澆筑作業(yè)

混凝土澆筑質(zhì)量是影響公路橋梁整體質(zhì)量的核心要素。因此，在混凝土澆筑作業(yè)過程中，應(yīng)當(dāng)從原材料開始，嚴格把控每一道工序的質(zhì)量關(guān)。在混凝土澆筑作業(yè)開展之前，根據(jù)樁徑精準(zhǔn)計算混凝土方量，鉆孔灌注樁混凝土澆筑作業(yè)主要依靠混凝土的自重沿著導(dǎo)管流出孔底，無法實現(xiàn)對混凝土的振搗作業(yè)，這意味著對混凝土拌和物和易性要求相對較高。在選擇水泥時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)水泥的保水性能選擇水泥種類，細骨料的細度模數(shù)控制在2.4～2.8mm 之間，粗骨料粒徑在4.75～37.5mm 之間，坍落度在18～22cm 之間，砂率控制在40%～50%之間。與此同時，為了能夠有效改善混凝土的和易性，應(yīng)當(dāng)在混凝土中適當(dāng)添加緩凝型減水劑。在進行混凝土澆筑時，為了保障基樁頂部混凝土強度，其頂面位置應(yīng)當(dāng)高出設(shè)計標(biāo)高1m，高出部分在樁系梁施工作業(yè)過程中進行拆除。在完成混凝土及澆筑作業(yè)后，應(yīng)當(dāng)立即拆除導(dǎo)管，混凝土完全凝結(jié)之后，應(yīng)當(dāng)采取相關(guān)的檢驗技術(shù)，對其質(zhì)量進行檢驗。

4 結(jié)語

綜上所述，公路橋梁工程項目受其工程規(guī)模及施工條件等諸多因素的制約，施工難度較大，對施工技術(shù)水平有較高的要求。想要充分發(fā)揮沖擊式鉆孔灌注樁施工技術(shù)在我國路橋工程施工中的作用，施工單位應(yīng)當(dāng)嚴格掌握該項技術(shù)的施工要點，結(jié)合施工現(xiàn)場的實際環(huán)境與地質(zhì)條件，合理制定施工作業(yè)方案，為我國公路橋梁施工技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。