公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

李金柱

（秦皇島路橋建設(shè)開發(fā)有限公司，河北 秦皇島 066000）

0 引言

鉆孔灌注樁在公路橋梁工程中的應(yīng)用十分廣泛，而在實(shí)際工程施工中，為了達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)，還需要根據(jù)工程實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，制定專門的施工技術(shù)，同時(shí)還要在現(xiàn)場(chǎng)施工中嚴(yán)格執(zhí)行，關(guān)注每個(gè)施工要點(diǎn)。

1 工程概況

某橋梁上部結(jié)構(gòu)形式為連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)包括柱式墩、柱式臺(tái)與鉆孔樁。其中，鉆孔樁共32根，樁徑均為150cm，不同橋臺(tái)與橋墩的樁長(zhǎng)有所不同，0#臺(tái)和3#臺(tái)的樁長(zhǎng)相同，均為40m，1#墩和2#墩的樁長(zhǎng)相同，均為45m。

2 施工工藝

2.1 護(hù)筒制作與埋設(shè)

護(hù)筒用鋼板制作，其厚度以不會(huì)由于埋設(shè)擠壓而發(fā)生變形確定，直徑要比設(shè)計(jì)確定的樁徑大至少20cm，單節(jié)護(hù)筒的長(zhǎng)度為1.5m。將護(hù)筒埋設(shè)好以后，其頂面應(yīng)比施工時(shí)的水位略高2m，同時(shí)還要比地面高0.3m，在護(hù)筒的周圍填入填土，避免滲漏[1]。

2.2 鉆孔

（1）鉆孔開始前，先安排人工進(jìn)行探孔，確定下方是否存在管線，經(jīng)探測(cè)確認(rèn)沒有管線存在后，才可開始鉆孔[2]。

（2）在鉆孔過程中，鉆孔中的水位應(yīng)始終比筒外高1.0～1.5m，鉆頭的提升與下落速度都應(yīng)保持均勻，不可突然變速。鉆孔產(chǎn)生的土不可在孔周圍長(zhǎng)時(shí)間、大量堆積。在鉆孔開始后，應(yīng)先向上提起鉆桿，以此在護(hù)筒中進(jìn)行打漿，然互開啟泥漿泵使泥漿開始循環(huán)，在泥漿達(dá)到均勻后即可開始正式鉆進(jìn)[3]。

（3）鉆孔應(yīng)一次性完成，中途不允許停頓。鉆孔時(shí)的進(jìn)尺要嚴(yán)格控制，在到達(dá)護(hù)筒底部時(shí)，應(yīng)采用抵擋慢速，確保護(hù)筒底部形成堅(jiān)硬泥皮，保證最終的護(hù)壁效果。在鉆進(jìn)到護(hù)筒底部下方1m的位置后，方可根據(jù)土質(zhì)采用正常的速度進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)經(jīng)常性確定土層情況與變化，按2m的單位進(jìn)尺撈取鉆渣，以判斷實(shí)際土層情況。

2.3 成孔

將樁孔鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高后，由監(jiān)理工程師對(duì)孔徑、孔深與孔斜進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，其中，孔深與孔徑都不能比設(shè)計(jì)要求的值小，而垂直度應(yīng)不超過1%。若成孔檢查時(shí)無法將檢孔器順利放到孔底部，則要向上適當(dāng)提起鉆桿實(shí)施掃孔，直至監(jiān)控器可以順利放到孔底?？孜恢行奈恢玫钠畈荒艹^100mm，孔底沉渣厚度不能超過100mm，清孔完成后流出的泥漿，其相對(duì)密度應(yīng)為1.03～1.10，黏度應(yīng)為17～20Pa·s，含砂率不能超過2%，膠體率應(yīng)達(dá)到98%以上。

2.4 一次清孔

清孔的目的在于將孔底沉渣清除干凈，盡可能減小沉渣的厚度，避免由于孔底沉渣厚度過大導(dǎo)致樁柱承載力降低。清孔方法為換漿法，先將鉆頭提高到與孔底相距10～20cm的位置持續(xù)空轉(zhuǎn)，然后以中速向孔內(nèi)壓入純泥漿，以此換出孔內(nèi)含有大量鉆渣的泥漿。完成一次清孔后，孔底沉渣厚度應(yīng)小于10cm。

2.5 鋼筋籠制安

鋼筋籠制作過程中，應(yīng)先按照設(shè)計(jì)要求的尺寸制作加強(qiáng)箍筋，并將主筋位置準(zhǔn)確標(biāo)出。將主筋放到工作平臺(tái)，將加強(qiáng)筋設(shè)置位置準(zhǔn)確標(biāo)出。在焊接過程中，確保加強(qiáng)筋上任意一個(gè)主筋標(biāo)記都能和主筋中部標(biāo)出的加強(qiáng)筋設(shè)置標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，將加強(qiáng)筋扶正后，利用直角板對(duì)加強(qiáng)筋和主筋實(shí)際垂直度進(jìn)行校正，最后通過點(diǎn)焊固定。將主筋上的加強(qiáng)筋焊接好以后，利用專門的機(jī)具對(duì)骨架進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，采用以上方法對(duì)其他主筋焊接好，之后將骨架吊起放到支架上，將盤筋套入，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的位置將螺旋筋放好并與主筋綁扎牢固。

在入孔焊接對(duì)接過程中，應(yīng)先在孔口處掛好鋼筋籠，然后吊裝第二段，采用單面搭接焊的方法進(jìn)行連接，以此逐段焊接與下放。將鋼筋籠吊入到孔內(nèi)以后，檢查并校正鋼筋籠的軸線位置與實(shí)際垂直度，以免發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，在鋼筋籠到達(dá)設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高后，通過調(diào)整使鋼筋籠處在樁孔的正中心。在鋼筋籠的上部應(yīng)適當(dāng)增加一些配重，避免鋼筋籠發(fā)生上浮。另外，在鋼筋籠定位以后，需在2.5h以內(nèi)進(jìn)行混凝土的澆筑，以免發(fā)生坍孔。向孔內(nèi)吊裝鋼筋籠的過程中，注意不能和孔壁發(fā)生碰撞，同時(shí)注意不可將孔口處的泥土等雜物一同帶入到孔內(nèi)。若入孔不順利，應(yīng)查找原因，不可強(qiáng)行將鋼筋籠插入到孔內(nèi)。

在吊放鋼筋籠之前需按照工程的設(shè)計(jì)要求，將聲測(cè)管焊接到鋼筋籠上，為日后的樁基檢測(cè)提供便利。聲測(cè)管的布置要按照三等分的原則進(jìn)行，同時(shí)頂?shù)撞繎?yīng)分別超過樁基0.5m，可以按照6m的長(zhǎng)度分節(jié)，接頭與頂?shù)撞慷紤?yīng)填塞緊密，以免泥漿與混凝土將管道堵塞。

2.6 導(dǎo)管插入

導(dǎo)管主要采用鋼管，其內(nèi)壁應(yīng)保持光滑和圓順，單節(jié)長(zhǎng)度為3m。此外還要預(yù)備長(zhǎng)度在0.5～2.0m范圍內(nèi)的短管。導(dǎo)管之間的連接采用絲扣或法蘭螺栓進(jìn)行，在接頭部位要用橡膠圈進(jìn)行密封，同時(shí)在灌注混凝土之前還要做好水壓試驗(yàn)，以確定接頭是否密封。

2.7 混凝土灌注

該工程混凝土首批灌注量經(jīng)計(jì)算等于2.6m2。將首批混凝土灌注完成后，繼續(xù)連續(xù)灌注，不允許中斷。灌注時(shí)，孔內(nèi)應(yīng)有足夠水頭高度，并使導(dǎo)管實(shí)際埋深處于2～6m范圍內(nèi)。灌注的同時(shí)對(duì)孔內(nèi)混凝土液面實(shí)際高度進(jìn)行檢查，并根據(jù)具體的結(jié)果對(duì)導(dǎo)管的實(shí)際埋深進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。混凝土中的導(dǎo)管，由于存在一定超壓力，所以會(huì)使孔內(nèi)混凝土液面不斷上升，上升的速度應(yīng)達(dá)到2m/h以上。灌注的同時(shí)對(duì)鋼筋籠是否上浮進(jìn)行檢查，若上浮，應(yīng)增加鋼筋籠頂部的配重。為避免鋼筋籠由于混凝土灌注發(fā)生上浮，可采取下列幾項(xiàng)措施：適當(dāng)增加導(dǎo)管的實(shí)際埋深，減小灌注速度，以此降低混凝土給鋼筋籠的沖擊力；在孔內(nèi)混凝土液面到達(dá)鋼筋籠底部向上1～2m的位置后，向上提升一段導(dǎo)管，即減小其埋深。實(shí)際的灌注高度要比設(shè)計(jì)確定的樁頂標(biāo)高高出1m左右，在樁孔內(nèi)混凝土的抗壓強(qiáng)度不低于5MPa后，拆除護(hù)筒。在整個(gè)灌注施工過程中，應(yīng)安排專人對(duì)導(dǎo)管的實(shí)際埋深進(jìn)行測(cè)量，并填寫好各項(xiàng)施工記錄。

3 施工可能產(chǎn)生的問題與解決方法

3.1 坍孔

鉆孔時(shí)孔內(nèi)水位驟降，在孔口處產(chǎn)生很多水泡，且出渣數(shù)量增多，進(jìn)尺緩慢甚至停止。如果產(chǎn)生坍孔，將無法繼續(xù)鉆孔，否則引起掉鉆和埋鉆。導(dǎo)致坍孔發(fā)生的原因?yàn)椋撼煽姿俣冗^快，泥漿護(hù)壁未能及時(shí)形成有效的泥膜，所用護(hù)壁泥漿的密度或濃度較小，無法起到應(yīng)有的護(hù)壁作用；護(hù)筒埋設(shè)深度不足，下端孔口松軟，受孔內(nèi)水壓作用產(chǎn)生漏水；鉆孔時(shí)鉆機(jī)與護(hù)筒直接接觸，因受到振動(dòng)作用導(dǎo)致孔口坍塌。坍孔的處理方法為：若為孔口坍孔，則可通過增加泥漿的濃度對(duì)水位差進(jìn)行控制；若坍塌仍不能停止，則應(yīng)立即將護(hù)筒拆除，同時(shí)對(duì)已經(jīng)形成的鉆孔進(jìn)行回填，再重新進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)，此時(shí)注意需將護(hù)筒周圍土體完全夯實(shí)，以免鉆孔時(shí)再次發(fā)生坍孔。對(duì)于孔內(nèi)坍孔，應(yīng)向孔內(nèi)填筑砂與粘土的混合料，在填料達(dá)到密實(shí)后重新鉆進(jìn)。

3.2 斷樁

斷樁是指樁身混凝土灌注時(shí)混凝土中混入砂礫或泥漿，導(dǎo)致混凝土變質(zhì)或截面受損，最終使樁無法達(dá)到受力要求。引起斷樁的原因有：首灌量未能達(dá)到要求，即沒有將導(dǎo)管的底部完全埋?。换炷恋奶涠炔蛔?，或所用石料的粒徑超標(biāo)，使導(dǎo)管堵塞；導(dǎo)管滲漏使混凝土中混入泥漿；混凝土灌注時(shí)導(dǎo)管埋深不足，在向上拔管時(shí)導(dǎo)管的底部與混凝土脫離。斷樁一旦發(fā)生，應(yīng)先將鋼筋籠提出，然后用沖擊鉆沖碎完成灌注的部分，再重新對(duì)這部分進(jìn)行灌注。若斷樁發(fā)生在地表以下5～10m范圍內(nèi)，則可開挖后進(jìn)行接樁。若斷樁無法處理，應(yīng)立即上報(bào)設(shè)計(jì)單位，并盡快制定補(bǔ)樁方案。

4 結(jié)語

綜上所述，鉆孔灌注樁是橋梁工程最常用的一種樁基類型，目前技術(shù)應(yīng)用較為常見。目前該橋梁工程的鉆孔灌注樁施工已經(jīng)完成，經(jīng)檢查確認(rèn)各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到要求，驗(yàn)證了以上施工技術(shù)的合理性與可行性，可供類似橋梁工程的鉆孔灌注樁施工參考。