公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用研究

沈偉

（六安市金寨縣交通運輸局，安徽 六安 237321）

1 引言

灌注樁按施工工藝主要分為鉆機機械成孔和人工開挖成孔兩種。其中，鉆孔灌注樁施工適應(yīng)性極強，可被用于多種復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中，具有承載力強、施工工藝簡單、振動影響小等優(yōu)勢[1]。施工前，應(yīng)根據(jù)施工組織設(shè)計、橋梁地質(zhì)勘探及水文地質(zhì)資料，結(jié)合現(xiàn)場施工條件，按照項目進度、質(zhì)量等目標要求，制訂橋梁樁基施工專項施工方案。此外，施工前還應(yīng)制訂樁基施工生態(tài)環(huán)境保護方案，尤其是施工中產(chǎn)生的泥漿應(yīng)妥善處理，嚴禁亂排亂放，造成環(huán)境污染。目前，鉆孔灌注樁施工工藝相對成熟，憑借自身適應(yīng)范圍廣、承載能力強等優(yōu)勢，該技術(shù)已被廣泛用于我國公路橋梁工程施工中。本文將詳細對鉆孔灌注樁在公路橋梁項目中的應(yīng)用情況及常見問題進行深入分析，并提出相應(yīng)的解決措施。

2 鉆孔灌注樁施工流程

根據(jù)鉆孔灌注樁施工工藝不同，目前常用的施工方法主要有正、反循環(huán)回旋鉆機成孔、沖擊鉆機沖擊成孔、全護筒法施工及旋挖鉆機施工等。施工前，應(yīng)高度重視施工平臺的布設(shè)，樁基位于無水旱地時，施工場地應(yīng)進行平整壓實處理。水位較淺時，可因地制宜地采用筑島法施工。水位較深時，可采用浮式工作平臺或全鋼板樁圍堰施工?？傊?，必須高度注意的是，務(wù)必保證樁基施工平臺的頂面高程高于施工期間最高水位1 m以上[2]。

護筒埋是樁基施工的重點，首先，護筒卷制時，護筒內(nèi)徑應(yīng)比樁徑至少大20 cm，護筒沉設(shè)過程中，應(yīng)注意護筒埋設(shè)深度、平面位置及垂直度，具體指標為：護筒應(yīng)高于地面0.3 m或水面1～2 m，平面偏差應(yīng)≤5 cm，垂直傾斜度應(yīng)≤1%。樁基成孔過程中，要嚴格注意泥漿護壁及地質(zhì)情況變化，留取鉆孔渣樣，出現(xiàn)卡孔等特殊情況時，應(yīng)提出鉆頭，注意保持孔內(nèi)水頭及泥漿相對指標。成孔后要嚴格進行成孔質(zhì)量檢查，包括成孔孔徑、孔內(nèi)垂直度、樁底沉渣厚度等。經(jīng)檢測合格后方可下放鋼筋籠并灌注混凝土。要特別注意鋼筋籠運輸和吊裝過程中的變形，鋼筋籠宜每3～5 m增加一道支撐筋以防止變形。鉆孔過程中，應(yīng)始終保持孔內(nèi)泥漿循環(huán)，保證孔壁穩(wěn)定。

混凝土灌注應(yīng)采用鋼導(dǎo)管，導(dǎo)管使用前，應(yīng)進行水密承壓和接頭抗拉試驗，試驗合格后方可投入使用。混凝土應(yīng)檢測坍落度及均勻性，現(xiàn)場留取試樣。首封混凝土方量應(yīng)保證導(dǎo)管埋設(shè)深度在1 m以上，灌注過程中，應(yīng)注意混凝土灌注速度，采取措施控制鋼筋籠上浮。灌注混凝土樁頂高程應(yīng)高于設(shè)計高程0.5 m以上。

3 鉆孔灌注施工技術(shù)在公路橋梁施工過程中的應(yīng)用

由于鉆孔灌注樁操作簡便、適應(yīng)性強，已被廣泛用于各類公路橋梁的施工工藝中，該施工技術(shù)在公路橋梁的施工各個階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面。

3.1 施工準備階段

在所有工程項目的施工中，做好前期的施工準備工作是保證工程順利開展、按時竣工的重要前提，而在對公路橋梁工程進行鉆孔灌注樁施工前，需要做好的準備工作主要包括地質(zhì)水文勘察、工料機相關(guān)準備等。地質(zhì)水文勘察是保證施工方案合理的重要基礎(chǔ)，在設(shè)計施工圖紙前，要對施工區(qū)域的土質(zhì)、氣候、水文環(huán)境進行實地勘察，并結(jié)合勘察結(jié)果設(shè)計施工方案，才可實現(xiàn)對施工材料的合理選擇[3]。鉆機是鉆孔灌注樁的主要施工設(shè)備，但其應(yīng)用條件由于公路橋梁工程所處施工區(qū)域的地形、地質(zhì)條件不同而存在明顯差異。公路及橋梁均為線性構(gòu)造物，是連接各地車輛行駛、經(jīng)濟往來的重要設(shè)施，但部分項目所處的地形險峻，地質(zhì)松軟，因此，需根據(jù)不同鉆機的應(yīng)用條件進行合理選擇，同時為保證項目施工質(zhì)量，在選購原材料時也應(yīng)注意選擇安全性及質(zhì)量更高的供應(yīng)商品。

3.2 護筒施工

護筒埋設(shè)是鉆孔灌注樁一項重要的基礎(chǔ)性工程，為保證樁基施工安全，需尤其注意護筒的埋設(shè)深度、垂直度等指標。因護筒可循環(huán)使用，在進行護筒制作時，應(yīng)選用強度、剛度合格的鋼板卷制，盡量減小護筒變形。埋設(shè)護筒時，應(yīng)使用全站儀對護筒的平面位置、垂直度進行精準測量，保證放樣的準確性。此外，埋設(shè)護筒時，需在護筒周圍做相應(yīng)的擴展施工，以便后續(xù)護筒位置出現(xiàn)偏差時進行相應(yīng)的調(diào)整。

3.3 泥漿制備

鉆孔灌注樁中的泥漿一般由水、膨潤土及其他添加劑制成，可用于潤滑鉆具、浮懸鉆渣、形成一定靜水壓力而避免坍孔[4]。泥漿配比及方法應(yīng)通過相關(guān)試驗確定。成孔過程中，應(yīng)加強對孔內(nèi)泥漿指標的檢測，一般所制備的泥漿稠度應(yīng)當視鉆孔方法、地層情況等進行機動調(diào)整。

3.4 鉆孔、清孔

鉆孔質(zhì)量可對整個鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量造成直接影響。鉆孔時，除了對鉆具進行合理選擇外，還應(yīng)注意鉆進速度，在充分考慮樁基孔周圍地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，保證適當?shù)你@進速度，同時在鉆孔過程中，鉆機也應(yīng)當始終保持垂直。鉆孔完成后，將孔內(nèi)的泥漿沉淀物等進行有效清理，為后續(xù)的安全、順利施工奠定重要基礎(chǔ)，結(jié)合泥漿黏度、含砂率等指標清孔，不能以加深孔深的方式取代清孔。

3.5 混凝土灌注

該步驟為鉆孔灌注樁的最后一項施工內(nèi)容，對整個樁基工程的施工質(zhì)量有決定性的影響。在配制混凝土?xí)r，需對其各材料配置參數(shù)進行不斷的試驗、優(yōu)化。為進一步滿足施工要求，在選用灌注導(dǎo)管時，需確保導(dǎo)管連接的封閉性。一般混凝土灌注需在清孔后30 min內(nèi)完成，灌注速度不宜過快或過慢。規(guī)范灌注后的振搗操作也是保證樁基孔內(nèi)混凝土連續(xù)性的關(guān)鍵所在。

4 常見施工問題及其應(yīng)對措施分析

鉆孔灌注樁成本低廉且適用性高，在公路橋梁的施工中應(yīng)用十分廣泛。但鉆孔灌注樁是一項隱蔽性工程，一旦竣工后將無法對其工程問題進行有效監(jiān)管，為保證其施工質(zhì)量、延長工程項目的使用年限，在樁基成孔施工過程中，對其施工工藝及技術(shù)進行嚴格監(jiān)控至關(guān)重要[5]。而目前鉆孔灌注樁在公路橋梁施工中仍存在以下幾方面問題：

1）鉆孔時極易發(fā)生卡鉆、掉鉆現(xiàn)象。在鉆孔灌注樁的實際施工過程中，受地下成孔側(cè)壁的樁孔斷面及孤石影響，卡鉆、掉鉆現(xiàn)象極易發(fā)生。在鄰近鉆筒下端筒口處沿著鉆筒的徑向方向布置多個與鉆筒半徑長度吻合的彈性桿，構(gòu)成柵欄狀阻攔機構(gòu)，并在鉆筒的筒壁上設(shè)置連通孔可幫助取出孤石，對減少卡鉆發(fā)生有積極作用。且樁基所處地勢存在較多不穩(wěn)定因素，其地形環(huán)境可發(fā)生較大變化，在鉆具鉆進時容易出現(xiàn)滑絲、鋼絲繩拉扯、拉斷情況，為有效避免卡鉆、掉鉆現(xiàn)象發(fā)生，進行樁基孔鉆進前，應(yīng)對鉆具進行仔細檢查，確保各類鉆具無質(zhì)量問題，而且還應(yīng)在鉆孔時對樁基側(cè)壁周圍的土質(zhì)情況進行預(yù)勘察。

2）鉆孔時易出現(xiàn)垂直度偏差。鉆孔灌注樁的鉆孔深度可達地下水位以下位置，受周圍土層壓力影響，靜態(tài)下的地下水也存在較大的水壓，盡管鉆孔灌注樁的承載能力較強，但在此平面進行灌注樁施工，其樁基孔側(cè)面也會承受較大壓力，因此，角度偏差是其施工中較為常見的問題之一[6]。樁位偏差原因與鉆孔灌注樁的施工環(huán)境及施工工藝特點相關(guān)。灌注樁下鉆可達巖層深處，除地下巖層土質(zhì)、地下水壓力等因素外，在施工前未對場地進行平整，也處理也可導(dǎo)致后續(xù)施工中樁基底部出現(xiàn)偏移[7]。為避免上述現(xiàn)象發(fā)生，在鉆孔灌注樁施工過程中，應(yīng)先對施工場地做有效平整是避免樁基發(fā)生偏移的重要基礎(chǔ)，鉆進時加強對成孔垂直度的檢測，在保證各項結(jié)構(gòu)及設(shè)備足夠垂直的情況下實施作業(yè)，也可有效避免樁基位置出現(xiàn)偏差。

3）護筒埋設(shè)后易發(fā)生脫落。護筒在灌注樁施工中為一項可影響樁基質(zhì)量的關(guān)鍵因素，若在施工時護筒脫落，不僅會影響整個工程質(zhì)量，還可能延緩施工進度[8]。施工隊伍不可為了追趕進度而忽略護筒脫落問題，一旦發(fā)生脫落，需立即停止施工，在檢查或重新妥善埋設(shè)護筒后再繼續(xù)開展作業(yè)。為避免護筒頻繁脫落，施工隊伍在進行護筒埋設(shè)時，除了對護筒材質(zhì)進行合理把控外，還需對其穩(wěn)定性進行檢查。

4）鉆孔過程中孔壁存在坍塌風(fēng)險。若在進行護筒埋設(shè)時，護筒置入深度不足或施工工藝欠佳，均可能導(dǎo)致灌注樁存在較大的坍塌風(fēng)險。對樁基周圍地質(zhì)進行勘察、對靜水壓力進行綜合評估、對施工工藝進行精準把控等均是避免樁孔坍塌的重要手段。為進一步提高鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量及應(yīng)用安全，應(yīng)嚴格按照施工操作規(guī)范及要求實施作業(yè)，對可導(dǎo)致坍孔的危險因素進行有效控制十分必要[9]。

5 結(jié)語

公路橋梁是我國重要的工程項目，是實現(xiàn)道路、橋梁兩側(cè)居民交通運輸、經(jīng)濟往來的重要樞紐，為進一步提升公路橋梁工程的施工質(zhì)量，越來越多的施工隊伍將操作簡便、適應(yīng)性強、安全性高的鉆孔灌注樁用于其實際施工作業(yè)中。目前，鉆孔灌注樁可用于公路橋梁施工的各個階段，盡管該技術(shù)給公路橋梁項目帶來了許多便利，但在其實際施工過程中，仍存在些許問題，主要以鉆孔受阻、樁基位偏差、護筒滑脫、樁基孔坍塌等較為常見。本文詳細分析了鉆孔灌注樁在公路橋梁項目中的應(yīng)用情況后，針對以上問題提出了一些應(yīng)對措施，旨在提供一些參考，以此提升鉆孔灌注樁施工技術(shù)水平，保證橋梁結(jié)構(gòu)的持久性、安全性。