鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用

閆曉新

[中路黃河（山西）交通科技集團(tuán)有限公司,山西 太原 030000]

0 引言

鉆孔灌注樁作為公路橋梁建設(shè)中常用的樁基形式，主要通過鉆頭反復(fù)沖擊土體形成鉆孔，利用泥漿循環(huán)清除孔內(nèi)鉆渣，并在鉆孔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠、灌注混凝土，從而形成樁基。其施工工序較為復(fù)雜，質(zhì)量控制難度較大，任何環(huán)節(jié)控制不當(dāng)，均會(huì)影響成樁質(zhì)量[1]。為此，該文結(jié)合實(shí)際工程案例，系統(tǒng)分析了公路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用情況，對(duì)提升公路橋梁建設(shè)質(zhì)量具有重要意義。

1 工程概況

某橋梁工程項(xiàng)目，橫跨溝谷，沿線地形以沖積平原為主，地勢(shì)平坦開闊，整體呈西高東低走勢(shì)，落差較小。河道周邊分布大量耕地、農(nóng)田，局部位置存在房屋。施工現(xiàn)場(chǎng)東側(cè)存在高壓線路，為南北走向；結(jié)合該工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定采用鉆孔灌注樁進(jìn)行施工[2]。

2 施工工藝流程

鉆孔灌注樁施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 鉆孔灌注樁工藝流程

3 鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備：樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)前，應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施全面處理，清除表面雜物并進(jìn)行整平；同時(shí)按照實(shí)際施工需求，合理設(shè)置泥漿池、沉淀池等設(shè)施，并采取必要的防護(hù)措施，保證施工安全。

（2）鉆孔定位：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，選取合適部位設(shè)置平面坐標(biāo)控制網(wǎng)，采用全站儀、GPS 等設(shè)備進(jìn)行測(cè)量放樣工作。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)注位置進(jìn)行鉆孔定位，并作出醒目標(biāo)記，定位完成后報(bào)監(jiān)理單位驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后開始安裝鉆機(jī)[3]。

（3）機(jī)械設(shè)備：該項(xiàng)目鉆機(jī)選用ZK8000 型沖孔打樁機(jī)，鋼筋籠在現(xiàn)場(chǎng)鋼筋棚加工完成后，采用吊裝設(shè)備運(yùn)至樁孔區(qū)域。混凝土選擇距離施工現(xiàn)場(chǎng)較近的拌和站生產(chǎn)，并利用水下導(dǎo)管進(jìn)行灌注。

（4）護(hù)筒制作：護(hù)筒采用厚度為5～10 mm 的鋼板加工而成，直徑應(yīng)大于孔徑15 cm，高度不得小于1.3 m。鋼護(hù)筒埋置深度應(yīng)控制在1.2～1.5 m 范圍內(nèi)，埋設(shè)完成后周邊采用黏土填筑密實(shí)[4]，安裝圖示如圖2 所示。

圖2 鋼護(hù)筒安裝圖示

（5）制備泥漿：護(hù)壁泥漿采用鉆孔內(nèi)土體進(jìn)行制備，結(jié)合施工區(qū)域地質(zhì)條件、鉆孔速率等指標(biāo)，加入適量的黏土、外加劑等材料，確保泥漿黏度、含砂率滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，防止出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象；施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的泥漿池容量應(yīng)大于單樁體積的1.5 倍[5]；泥漿主要性能參數(shù)如表1所示。

表1 泥漿性能參數(shù)

3.2 護(hù)筒安裝

鋼護(hù)筒安裝前，應(yīng)在其外側(cè)加焊鋼筋，以有效增強(qiáng)護(hù)筒剛度，防止鋼護(hù)筒出現(xiàn)變形。安裝時(shí)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，合理確定護(hù)筒坑開挖深度，以伸入原土層200～300 mm 為準(zhǔn)，埋設(shè)總深度控制在1.5 m 左右，坑體直徑應(yīng)超過筒體直徑50 cm 以上。安裝到位后，護(hù)筒外側(cè)采用黏土填筑密實(shí)，保證護(hù)筒牢固、穩(wěn)定。

3.3 泥漿護(hù)壁

結(jié)合施工區(qū)域地質(zhì)狀況及鉆孔方式，科學(xué)選擇泥漿類型，充分發(fā)揮泥漿護(hù)壁效果，確保孔壁穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象[6]。

該項(xiàng)目采用膨潤(rùn)土進(jìn)行泥漿制備，嚴(yán)格控制膨潤(rùn)土質(zhì)量，其塑性指數(shù)應(yīng)大于25 mm，泥沙含量至少為50%。鉆孔過程中，應(yīng)根據(jù)具體情況，適當(dāng)調(diào)整泥漿用量，最大限度保證孔壁穩(wěn)定性。

3.4 鉆孔

（1）鉆機(jī)安裝前，應(yīng)按照鉆孔位置、地基承載力狀況科學(xué)設(shè)置枕木，確保鉆機(jī)穩(wěn)定性，防止鉆孔時(shí)鉆機(jī)偏斜導(dǎo)致偏孔、斜孔問題；枕木安放時(shí)，應(yīng)合理躲避護(hù)筒位置，以免對(duì)護(hù)筒造成干擾，防止出現(xiàn)護(hù)筒移位現(xiàn)象[7]。

（2）鉆機(jī)安裝完成后，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使樁錘與鉆孔中心位于同一直線上，偏差控制在2 cm 范圍內(nèi)，確保鉆孔位置準(zhǔn)確。

（3）鉆孔時(shí)，采用長(zhǎng)度為40～60 cm 的低揚(yáng)錘進(jìn)行沖擊；對(duì)于細(xì)沙地層，應(yīng)結(jié)合施工具體情況，加入適量的黏土，通過樁錘持續(xù)沖擊，形成泥漿，增強(qiáng)護(hù)壁效果，防止塌孔[8]。

（4）鉆孔時(shí)，應(yīng)時(shí)刻關(guān)注泥漿面變化情況并嚴(yán)密監(jiān)視鉆孔位置偏差，當(dāng)偏差過大時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證位置準(zhǔn)確；在進(jìn)行松軟土層沖擊時(shí)，應(yīng)及時(shí)清理底部殘?jiān)?，防止出現(xiàn)反復(fù)破碎現(xiàn)象，提高施工效率。

（5）根據(jù)以往施工案例，結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不同地層鉆孔作業(yè)要點(diǎn)如表2 所示。

表2 鉆孔施工要點(diǎn)

3.5 清孔

（1）采用換漿法進(jìn)行清孔作業(yè)，鉆孔完成后對(duì)鉆孔實(shí)施攪動(dòng)，進(jìn)行第一次清孔作業(yè)。

（2）因殘?jiān)蕬腋顟B(tài)，無(wú)法一次性徹底清除，為保證樁基施工質(zhì)量，需實(shí)施二次清孔，確?？變?nèi)沉渣含量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，最大限度確保樁基施工質(zhì)量。

（3）二次清孔時(shí)，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆孔口溢漿量，以有效確定孔內(nèi)鉆渣含量，二次清孔完畢應(yīng)對(duì)孔底鉆渣厚度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)達(dá)標(biāo)后方能進(jìn)行后續(xù)施工作業(yè)[9]。

3.6 鋼筋籠施工

（1）鋼筋籠在鋼筋加工區(qū)分節(jié)段制作，并采用吊裝設(shè)備吊運(yùn)至鉆孔區(qū)域。鋼筋籠加工時(shí)，應(yīng)根據(jù)圖紙及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，保證主筋和箍筋布置間距、數(shù)量滿足要求；主筋連接時(shí)，采用雙面焊接連接，搭接長(zhǎng)度至少為10 d。

（2）鋼筋籠安裝前，應(yīng)按照規(guī)范要求在其外側(cè)設(shè)置混凝土墊塊，保證保護(hù)層厚度滿足要求，墊塊應(yīng)用扎絲綁扎牢固，避免掉落；同時(shí)，應(yīng)在鋼筋籠頂部焊接吊環(huán)，方便后續(xù)吊運(yùn)；鋼筋籠加工成型后，應(yīng)對(duì)其質(zhì)量實(shí)施全面檢查，保證直徑、長(zhǎng)度、垂直度等各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）鋼筋籠吊裝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制吊運(yùn)過程，防止出現(xiàn)碰撞，避免鋼筋籠變形破壞；下放過程中，應(yīng)采用人工輔助下放，待鋼筋籠對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心后，緩慢、勻速下放，防止碰撞鉆孔內(nèi)壁，以免造成塌孔；下放至設(shè)計(jì)位置后，及時(shí)實(shí)施加固處理，保證鋼筋籠牢固、可靠，防止混凝土澆筑時(shí)出現(xiàn)上浮、偏位。

3.7 混凝土施工

（1）該項(xiàng)目通過導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土灌注，不僅操作簡(jiǎn)便，且具有較高的適應(yīng)性，是目前最常用的水下混凝土灌注方式。

（2）水下混凝土灌注時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制初始澆筑量、澆筑速率等，確保樁體成型質(zhì)量。實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合鉆孔直徑、深度等相關(guān)指標(biāo)，科學(xué)確定初始澆筑量、澆筑速率，防止?jié)仓^快，導(dǎo)致鋼筋籠移位，降低樁基施工質(zhì)量。

（3）樁基混凝土灌注前，應(yīng)做好攪拌站協(xié)調(diào)工作，確?；炷凉?yīng)及時(shí)性，防止混凝土澆筑中斷造成斷樁。澆筑時(shí)，應(yīng)結(jié)合灌注深度情況，緩慢均速提升導(dǎo)管，并嚴(yán)格控制提升高度，確保導(dǎo)管始終處于混凝土液面之下，保證成樁質(zhì)量；該項(xiàng)目采用繩索法對(duì)混凝土深度實(shí)施檢測(cè)，實(shí)際測(cè)量前預(yù)先對(duì)繩索進(jìn)行濕潤(rùn)處理，并對(duì)其長(zhǎng)度實(shí)施校核，確保檢測(cè)準(zhǔn)確性。

（4）混凝土灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，確保成孔后8 h 澆筑完成，以免鉆孔出現(xiàn)坍塌。

4 實(shí)施施工過程精細(xì)化管控

（1）強(qiáng)化前期工作，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案；公路橋梁工程施工內(nèi)容較多，工序復(fù)雜，管理難度較大，應(yīng)科學(xué)做好前期規(guī)劃工作，合理優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案。尤其對(duì)于施工圖設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，建設(shè)方應(yīng)組織相關(guān)部門實(shí)施聯(lián)合設(shè)計(jì)，明確不同專業(yè)界面范圍，合理劃分各部位職責(zé)，最大限度保證設(shè)計(jì)的合理性，提高工程建設(shè)質(zhì)量。

（2）強(qiáng)化施工過程管控：①嚴(yán)格執(zhí)行工序驗(yàn)收制度；②強(qiáng)化施工機(jī)具、材料檢測(cè)；③關(guān)鍵工序、部位采取現(xiàn)場(chǎng)旁站監(jiān)督，保證施工質(zhì)量。

（3）建立質(zhì)量評(píng)審制度，規(guī)范工序移交程序。

（4）施工過程精細(xì)化管控包含現(xiàn)場(chǎng)巡查、旁站兩方面，主要內(nèi)容如下：①根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)重點(diǎn)工序、隱蔽工序、施工過程實(shí)施監(jiān)督；②定期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡查，針對(duì)違規(guī)作業(yè)行為采取必要的懲罰措施；③加強(qiáng)施工機(jī)具、材料質(zhì)量控制，確保滿足施工要求。

5 質(zhì)量、安全文明管控策略

（1）建立科學(xué)完備的質(zhì)量監(jiān)管制度。組建以項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為主導(dǎo)，各部門人員共同參與的質(zhì)量管控小組，嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量管控體制，定期開展質(zhì)量檢查，針對(duì)存在的質(zhì)量問題限期整改，全面保證工程建設(shè)質(zhì)量。

（2）加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制。原材料采購(gòu)前，應(yīng)科學(xué)做好市場(chǎng)調(diào)研工作，選取信譽(yù)好、實(shí)力強(qiáng)、質(zhì)量有保障的生產(chǎn)廠商訂立供貨合同；材料入場(chǎng)前，應(yīng)檢查產(chǎn)品合格證、質(zhì)量證明文件，并對(duì)質(zhì)量、規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量進(jìn)行核對(duì)，同時(shí)應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行抽樣檢測(cè)，各方面檢查合格后，方能予以入場(chǎng)。

（3）建立質(zhì)量責(zé)任評(píng)審制度，嚴(yán)格落實(shí)崗位職責(zé)，提高管理人員質(zhì)量管控責(zé)任意識(shí)，強(qiáng)化施工過程監(jiān)管，從而有效提升施工質(zhì)量。

（4）強(qiáng)化施工安全管控，有效執(zhí)行安全管理制度，積極組織施工人員開展安全教育培訓(xùn)，全面增強(qiáng)作業(yè)人員安全意識(shí)，提高規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的能力，切實(shí)保證施工安全。

（5）強(qiáng)化專業(yè)技術(shù)人員、特殊工種人員管理，嚴(yán)格審查上崗資格，保證全部持證上崗。

（6）施工人員應(yīng)做好安全防護(hù)措施，嚴(yán)格按照規(guī)范要求佩戴安全帽，特種作業(yè)人員應(yīng)穿戴相應(yīng)的防護(hù)器具，禁止任何施工及管理人員赤腳或穿短褲進(jìn)入工地。

（7）積極開展環(huán)保法律、制度、政策學(xué)習(xí)，建立環(huán)保督查小組，嚴(yán)格按照相關(guān)法律、規(guī)范制定滿足工程實(shí)際需要的安全文明管理制度，并落實(shí)到實(shí)際工作中，有效增強(qiáng)施工人員安全文明意識(shí)。

（8）科學(xué)做好環(huán)保宣傳工作，并對(duì)施工人員進(jìn)行環(huán)保交底；同時(shí)，強(qiáng)化施工機(jī)具使用管理，避免機(jī)械空轉(zhuǎn)引起的能源浪費(fèi)，并安排專人負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)清掃工作，確保現(xiàn)場(chǎng)干凈、整潔。

6 結(jié)論

綜合上述，鉆孔灌注樁具有優(yōu)良的工程特性，在公路橋梁樁基施工中得到了大規(guī)模應(yīng)用。為有效提升鉆孔灌注樁施工質(zhì)量，保證橋梁工程使用安全，實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)狀況，科學(xué)選擇成孔方式，并合理選用施工機(jī)械、材料，確保滿足實(shí)際施工需求。同時(shí)，應(yīng)科學(xué)做好場(chǎng)地平整、測(cè)量定位、泥漿制備、護(hù)筒安裝等各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，為鉆孔施工提供有利條件。鉆孔過程中，根據(jù)地層變化，合理調(diào)節(jié)泥漿用量，防止出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象；嚴(yán)格控制清孔、鋼筋籠安裝、水下混凝土灌注等環(huán)節(jié)，確保嚴(yán)格按照規(guī)范要求作業(yè)，保證成樁質(zhì)量。此外，還應(yīng)科學(xué)強(qiáng)化施工質(zhì)量、安全、環(huán)?？刂疲瑥亩行嵘?xiàng)目建設(shè)的綜合效益。