市政道橋施工中鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用分析

何川

摘 要：橋梁工程是重要的基礎(chǔ)建設(shè)形式，隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與市政工程的進(jìn)步，各種施工技術(shù)在基建施工中扮演了重要角色。鉆孔灌注樁施工技術(shù)自提出以來不斷完善發(fā)展，已經(jīng)成為市政橋梁工程施工中常用的施工技術(shù)。文章以鉆孔灌注樁施工技術(shù)為研究對象，簡要分析施工技術(shù)要點(diǎn)，并通過工程實(shí)例運(yùn)用分析該技術(shù)的具體應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁施工;鉆孔灌注樁施工技術(shù);技術(shù)特點(diǎn)

中圖分類號：U415 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）04-0-03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.04.006

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)概述

1.1 技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀

我國早在1963年就已經(jīng)開始應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)，隨著建筑技術(shù)和機(jī)械設(shè)備的發(fā)展成熟，鉆孔灌注樁施工技術(shù)也得到了不斷發(fā)展。采用鉆孔灌注樁施工技術(shù)的施工過程較為簡單，可簡化為鉆孔、灌注兩個環(huán)節(jié)，與其他成樁形式相比，不需要大面積開挖和支護(hù)，能夠減少工程中對大型機(jī)械的應(yīng)用[1]。

在應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)的初期，使用人工或外力帶動鉆頭的形式鉆孔，而后采取機(jī)械設(shè)備鉆孔。鉆孔灌注樁施工技術(shù)存在多種不同的成樁方法，如正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆、人工挖孔、旋挖鉆、潛水鉆等，對應(yīng)不同的需求和使用場景。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢

與其他技術(shù)形式相比，鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有很多優(yōu)勢：

第一，能夠適應(yīng)多種施工環(huán)境，普通陸地施工和水富集區(qū)均適用該技術(shù)，受氣候、溫度的影響較小，對土體土質(zhì)的要求不嚴(yán)苛。

第二，可成樁尺寸多樣化，承載力強(qiáng)，對于常用的樁長度和樁直徑等均能適用，也可根據(jù)實(shí)際需求靈活選擇尺寸，方案更改和后期加固也可采用該技術(shù)。

第三，施工成本更低，在施工過程中流程較短，不需要進(jìn)行大面積開挖，也沒有大體量的模板工程和臨時措施，可以降低綜合施工成本。

第四，產(chǎn)生的建筑垃圾少，材料浪費(fèi)少，環(huán)境污染小，且在控制污染物與噪聲方面具有技術(shù)優(yōu)勢。

2 鉆孔灌注樁施工工藝流程與要點(diǎn)

鉆孔灌注樁施工中會有多個工序的參與以保證施工質(zhì)量和安全，其具體流程形式為鉆孔、護(hù)壁、清理、鋼筋安裝、灌注等步驟，各個步驟均有相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)和質(zhì)量控制要求，以保證施工質(zhì)量。

2.1 鉆孔

鉆孔是鉆孔灌注樁施工的第一步，在鉆孔前要做好場地勘察及確定鉆孔位置、鉆孔尺寸等準(zhǔn)備工作，這些指標(biāo)的確定與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有密切關(guān)系。鉆孔的施工質(zhì)量和施工規(guī)范性對于工程質(zhì)量具有決定性作用，所以要密切關(guān)注施工質(zhì)量并做好驗(yàn)收工作。

第一，鉆孔的垂直度控制。一般而言，鉆孔要與地面完全垂直，施工過程中要嚴(yán)格把控鉆孔指標(biāo)，通過多種手段控制鉆孔的垂直度，不能出現(xiàn)傾斜、偏差等問題。

第二，鉆孔大小與位置正確。在施工階段，鉆孔位置有明確的施工技術(shù)指導(dǎo)，嚴(yán)格按照技術(shù)交底內(nèi)容鉆孔即可。鉆孔大小主要與所需荷載有關(guān)，在設(shè)計(jì)階段完成。

第三，避免塌孔、偏移問題。塌孔、偏移的問題大都由于未按照規(guī)范施工所致，在施工過程中要注意工藝與操作形式，借助標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)指導(dǎo)，避免質(zhì)量問題。

第四，孔深正確。孔深對最終施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有較大影響，要注意深度的準(zhǔn)確性。在施工前和施工過程中，要明確標(biāo)高，建立嚴(yán)格的參照體系，避免因標(biāo)高設(shè)置不正確造成的深度不足或鉆孔過深。

第五，設(shè)備合格。成孔過程大都采用鉆孔設(shè)備，鉆頭的型號和規(guī)格會決定孔的直徑，鉆機(jī)對于鉆孔的連續(xù)性會有影響。對此，施工時應(yīng)選擇合適的設(shè)備，能夠避免在鉆孔中出現(xiàn)塌陷、孔徑錯誤、孔深不足等問題。

2.2 護(hù)壁

護(hù)壁是在鉆孔之后使用水泥砂漿或其他泥漿保護(hù)鉆孔的四壁，避免因雨水、外力或其他因素造成孔洞塌方、變形等問題。護(hù)壁過程一般不可省略，對于鉆孔后的穩(wěn)定性和灌注過程質(zhì)量控制很有必要。

護(hù)壁使用的砂漿原料對于護(hù)壁質(zhì)量有很大關(guān)系，需要與孔洞周圍的土壤緊密結(jié)合，且不能流淌至孔洞底部，在配置過程中優(yōu)化配置和試驗(yàn)，確定最適宜該工程的配比。

施工過程中要注重操作手法與工藝，規(guī)范泥漿護(hù)壁施工流程，避免遺漏護(hù)壁，避免大量砂漿脫落對孔深造成影響。

2.3 清理孔洞

孔洞清理主要是提高質(zhì)量的工序，在正式灌注前清理孔洞，主要清理雜質(zhì)、脫落土體、砂漿等，更好地保障施工質(zhì)量。清理工作并沒有嚴(yán)格的工序要求，要把握清理時機(jī)，可與鉆孔工序同時進(jìn)行，或與護(hù)壁工序同時進(jìn)行?？赏ㄟ^抽漿、換漿等手段，在推進(jìn)工作進(jìn)展的同時將孔洞中的雜質(zhì)清除干凈?？锥辞謇聿]有嚴(yán)格的工序要求，在鋼筋安裝后可再清理一次。孔洞中的雜質(zhì)越少，對于施工質(zhì)量越有保證。

2.4 安裝鋼筋籠

鋼筋是樁工程強(qiáng)度和穩(wěn)定性的保障，鋼筋的強(qiáng)度和正確設(shè)置在一定程度上決定了樁施工后的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。為確?；炷翝仓蟮膹?qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大部分混凝土工程在澆筑前需要鋼筋工程的參與。對于鉆孔灌注的施工方式，一般將鋼筋籠在外部綁扎完成，而后將鋼筋籠放置到孔內(nèi)。

在工程設(shè)計(jì)階段，一般要明確鋼筋的尺寸、規(guī)格等，采購鋼筋時要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對于要求不明確的應(yīng)及時與設(shè)計(jì)方核實(shí)鋼筋規(guī)格。鋼筋綁扎按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖規(guī)范進(jìn)行，明確要求鋼筋的長度、位置、間隔、連接形式等，且對于澆筑后效果和鋼筋籠的穩(wěn)定有影響。

2.5 灌注

灌注是施工技術(shù)的最后一個步驟，是準(zhǔn)備工作完成后將混凝土灌注在孔洞內(nèi)的過程，待混凝土凝固并達(dá)到足夠強(qiáng)度后，該樁即施工完成。灌注環(huán)節(jié)對于最終樁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、使用性能起決定性作用。

橋梁工程多采用商品混凝土，采購時要嚴(yán)格控制混凝土原料的質(zhì)量，使用性能優(yōu)良、強(qiáng)度達(dá)標(biāo)的水泥材料。在拌和過程中注意符合配比要求。澆筑過程中要注意混凝土的可操作時間，確保在初凝前將混凝土澆筑完成。澆筑過程中要注意鋼筋籠位置是否偏移、孔洞的穩(wěn)定情況等。

3 橋梁鉆孔灌注樁施工中的主要問題及質(zhì)量控制

3.1 斷樁問題及解決方式

3.1.1 斷樁問題及成因

斷樁指混凝土樁斷開的問題，可能是完全脫離成兩段，或者在樁之間存在薄弱點(diǎn)，導(dǎo)致樁的有效長度縮短[2]。斷樁問題的常見原因有導(dǎo)管提起、澆筑過程不連續(xù)、漏水問題等。澆筑要從下至上逐層澆筑，且澆筑過程應(yīng)連續(xù)不斷開。

實(shí)際工程操作中，如果因?yàn)閷?dǎo)管不暢或多孔洞內(nèi)部情況判斷錯誤，導(dǎo)致澆筑過程中出現(xiàn)斷開問題，而后處理完成后再澆筑。如果在斷開過程中出現(xiàn)漏水或其他雜質(zhì)掉落的情況，再次澆筑后就會出現(xiàn)不連續(xù)的問題?；炷翝仓g隔時間較長，表面混凝土凝固后，再灌注新的混凝土，造成初凝時間不一致，從而出現(xiàn)斷樁問題。

3.1.2 斷樁問題解決方式

斷樁問題能夠通過規(guī)范化施工進(jìn)行預(yù)防和避免?；炷涟韬碗A段，可通過增加外加劑的形式改變混凝土的初凝時間，增加可操作時間。即使在施工過程中出現(xiàn)特殊情況要斷開施工，混凝土也不會立即凝固;即使?jié)仓贿B續(xù)也不會發(fā)生斷樁。在澆筑過程中原料要準(zhǔn)備充足，盡可能確保施工過程快速且連續(xù)[3]。

防止因水和雜質(zhì)影響澆筑過程進(jìn)而發(fā)生斷樁問題，可在澆筑前進(jìn)行可靠的護(hù)壁工作并清理孔洞，鋼筋籠的安裝和綁扎后也要檢查孔洞情況[4]。此外，縮短工程施工全周期，能夠減少孔洞的變形和塌陷問題，避免發(fā)生斷樁。

3.2 斜孔問題及解決方式

3.2.1 斜孔問題及成因

鉆孔過程中，重要的控制點(diǎn)之一是保證孔洞絕對垂直，其垂直的參照系是建造后的橋面。垂直孔洞能夠保證樁基礎(chǔ)的垂直，確保承載力足夠。鉆孔時發(fā)生孔洞垂直度不足的問題即為斜孔問題。在操作和勘察正確的前提下，斜孔的成因與施工設(shè)備和地質(zhì)情況有關(guān)。

施工設(shè)備上，主要因?yàn)樵O(shè)備故障、鉆頭磨損、固定程度不夠的問題，造成鉆孔過程中無法保持穩(wěn)定的垂直度，進(jìn)而發(fā)生鉆孔傾斜。地質(zhì)情況上，一般是因?yàn)榈叵聢?jiān)硬巖石的影響，導(dǎo)致鉆頭方向被外力改變而發(fā)生傾斜，進(jìn)而造成斜孔。因孔洞較深，一般地下鉆頭位置的細(xì)微改變無法體現(xiàn)在地面位置。斜孔問題一般無法避免，但要控制質(zhì)量，保證孔洞傾斜在合理范圍內(nèi)。

3.2.2 斜孔問題解決方式

確保鉆機(jī)和鉆頭處于正常狀態(tài)，防止因松動導(dǎo)致的鉆孔傾斜問題。鉆頭零件發(fā)生磨損時要及時更換。在地質(zhì)條件方面，應(yīng)在作業(yè)前了解土體情況，如果土體不滿足施工條件，應(yīng)采取其他措施進(jìn)行鉆孔工作。在鉆孔完成之后進(jìn)行鉆孔傾斜度檢查，如果鉆孔完成后又檢查出傾斜度過大的問題，可以在進(jìn)行可靠回填后重新鉆孔。

4 鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程概況

該案例位于合肥市交通要道的市政道路橋梁，案例設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與國家標(biāo)準(zhǔn)一致，無特殊施工需求。橋梁位于河流沿線，根據(jù)實(shí)際工程需求對該工程的樁基礎(chǔ)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，擬采用鉆孔灌注樁施工形式，樁徑為1.5 m，樁長為54 m。該案例無特殊施工要求，施工設(shè)備齊全，技術(shù)要求明確。

4.2 鉆孔灌注樁施工方案

根據(jù)實(shí)際需要和地質(zhì)情況，鉆孔設(shè)備采用沖擊鉆機(jī)為主要鉆孔設(shè)備，使用旋挖鉆機(jī)為輔助鉆孔設(shè)備。圍堰方式為常規(guī)圍堰，采用開挖土及沙袋的形式。護(hù)壁過程采用黏土泥漿。柱內(nèi)部植筋，植筋方式與常規(guī)工程類似，均采用外部綁扎后安裝的形式。對于材料規(guī)格型號、鉆孔位置和孔深孔徑已進(jìn)行前期設(shè)計(jì)，且方案能夠滿足工程要求。各種材料均為正規(guī)渠道采購的合規(guī)產(chǎn)品并通過質(zhì)量檢測。鋼筋籠在場外綁扎，綁扎完成后運(yùn)送到現(xiàn)場并安裝。灌注過程混凝土采用商品混凝土，直接購買后運(yùn)輸至現(xiàn)場。

4.3 鉆孔灌注樁實(shí)際施工

該工程實(shí)際的施工工藝順序?yàn)殂@孔—護(hù)壁—鋼筋安裝—灌注，清孔工作貫穿施工全流程，重點(diǎn)關(guān)注鋼筋安裝前后的清孔工作。

4.3.1 鉆孔

正式鉆孔前要調(diào)試設(shè)備、確定鉆孔位置[5]。由專業(yè)技術(shù)人員按照設(shè)計(jì)方案在現(xiàn)場確定鉆孔位置，因施工場地范圍較小，所以采用全站儀測定位置，使用白石灰標(biāo)注每個鉆孔位置。設(shè)備調(diào)試工作同時進(jìn)行，主要檢查設(shè)備的保養(yǎng)周期、鉆頭質(zhì)量、設(shè)備固定可靠性能。

準(zhǔn)備工作完成后，進(jìn)入正式鉆孔流程，將鉆機(jī)運(yùn)輸?shù)姐@孔位置，調(diào)平和墊起鉆機(jī)。鉆機(jī)在運(yùn)行過程中要承受較大的荷載力，鉆機(jī)要支撐于可靠的土壤之上并調(diào)平。該施工場地欠平整，在鉆機(jī)安裝過程中要進(jìn)行人工平整，并使用堅(jiān)實(shí)土壤回填。而后調(diào)整位置，鉆頭中心應(yīng)與鉆孔設(shè)計(jì)中心對齊，而后開機(jī)、鉆孔。

鉆孔過程中，觀察孔位、孔徑、孔深、傾斜度、泥漿指標(biāo)等，根據(jù)上述指標(biāo)調(diào)整設(shè)備和工藝，直至孔洞鉆至目標(biāo)深度，經(jīng)測量深度合格，進(jìn)行下一個孔洞的鉆孔工作，直至所有需要鉆孔的位置完成。

4.3.2 護(hù)壁

該工程處于濱水區(qū)域，護(hù)壁工作要立即進(jìn)行，綜合考慮泥漿護(hù)壁?？锥磧?nèi)含水量較大，經(jīng)綜合考慮，最終確定使用的泥漿密度為1.15 g/cm，規(guī)范化控制其他指標(biāo)，通過添加外加劑的形式增加泥漿強(qiáng)度。泥漿拌和過程中要控制黏土中砂含量，確保泥漿黏合度和強(qiáng)度足夠。

4.3.3 孔洞清理

除在鉆孔過程中及時清理，護(hù)壁工作完成后要徹底清理，主要是置換內(nèi)部泥漿。該工程的操作是鉆頭空轉(zhuǎn)而后注入泥漿的形式將內(nèi)部雜質(zhì)和砂石置換出來，通過置換方式減少孔洞內(nèi)雜質(zhì)。清理過程可根據(jù)置換出的泥漿判定置換效果。測量孔洞偏差、傾斜度、深度。該工程所有孔洞誤差符合要求。

4.3.4 鋼筋籠安裝

鋼筋籠在場外嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案安裝，經(jīng)驗(yàn)收合格運(yùn)輸至現(xiàn)場，采用吊裝設(shè)備將鋼筋籠放置于孔洞中，確保鋼筋籠居中，距離周邊的最小距離應(yīng)大于50 mm作為保護(hù)層厚度。安裝完成后進(jìn)行二次清孔，主要清理泥沙、雜質(zhì)等。

4.3.5 混凝土灌注

該工程使用外采成品混凝土的形式灌注，混凝土拌和站距離工程7 km，運(yùn)輸時間25 min，考慮運(yùn)輸時間和現(xiàn)場停留時間與拌和站溝通在不影響強(qiáng)度和性能的前提下添加混凝劑。運(yùn)輸至現(xiàn)場后，驗(yàn)收合格后使用。為防止混凝土的析出和分層，要進(jìn)行現(xiàn)場的二次拌和工作，并進(jìn)行骨料密集度篩選。

鋼筋籠安裝后進(jìn)行孔洞清理工作，清理完成即進(jìn)行灌注工作。灌注過程中計(jì)算每個孔洞需要的混凝土量并進(jìn)行一次性灌注，混凝土標(biāo)高要高于孔洞標(biāo)高。在混凝土達(dá)目標(biāo)強(qiáng)度后，剔除高于樁設(shè)計(jì)標(biāo)高的位置。至此，施工完成。

5 結(jié)語

鉆孔灌注樁施工技術(shù)在市政橋梁施工中的應(yīng)用較為廣泛，該工程技術(shù)因適用性廣、施工安全性高等優(yōu)勢在市政工程領(lǐng)域得到迅速發(fā)展。鉆孔灌注樁施工技術(shù)在施工過程中的技術(shù)要點(diǎn)很多，在施工過程中要嚴(yán)格把控各個技術(shù)要點(diǎn)，才能確保施工質(zhì)量穩(wěn)定。隨著市政工程的發(fā)展和技術(shù)的革新，鉆孔灌注樁施工技術(shù)未來將有較大的發(fā)展空間，為打造高品質(zhì)道橋工程賦能。

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