公路橋梁施工中鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用分析

裴俊標(biāo)

（江西躍輝建設(shè)工程有限公司，江西 撫州 344000）

0 引言

鉆孔灌注樁施工技術(shù)是公路橋梁工程施工中常用的工藝手段，作為現(xiàn)已成熟的施工技術(shù)，其具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，不僅對(duì)復(fù)雜施工環(huán)境具有良好的適應(yīng)性，操作便捷，施工效率高，而且鉆孔灌注樁具有較高的承載力及抗震能力，在公路橋梁結(jié)構(gòu)中能夠發(fā)揮出優(yōu)異性能，因此，在公路橋梁施工中，鉆孔灌注樁施工技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)的工藝流程

鉆孔灌注樁施工技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著，如承載力強(qiáng)、穿透力高、適用于復(fù)雜環(huán)境、操作便捷等，現(xiàn)已在公路橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用。

為確保鉆孔灌注樁施工技術(shù)能夠在公路橋梁工程中切實(shí)發(fā)揮出應(yīng)有的作用，需明確工藝流程，按照規(guī)范化工藝流程執(zhí)行施工作業(yè)。

圖1 為鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁工程施工中的工藝流程，具體要點(diǎn)如下：

圖1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁工程施工中的工藝流程

第一，測(cè)量放樣，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)置施工平臺(tái)，組織試成孔試驗(yàn)，用于檢驗(yàn)施工參數(shù)，同時(shí)做好材料質(zhì)檢、設(shè)備養(yǎng)護(hù)、圖紙審核、技術(shù)交底、安全交底等工作。

第二，埋設(shè)護(hù)筒，根據(jù)鉆孔工藝及地層狀況制備泥漿，按照施工圖紙就位鉆機(jī)，依據(jù)試成孔試驗(yàn)結(jié)果檢查工藝參數(shù)，并進(jìn)行鉆孔施工[1-2]。

第三，鉆孔期間注意檢查孔壁穩(wěn)定性、孔徑參數(shù)、垂直度以及護(hù)筒狀態(tài)，規(guī)范化完成鉆孔作業(yè)后檢驗(yàn)鉆孔狀態(tài)，并采用適宜方式進(jìn)行清孔。

第四，完成清孔作業(yè)后安裝鋼筋籠，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況澆筑混凝土。

2 基于公路橋梁工程施工的鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)分析

2.1 落實(shí)技術(shù)準(zhǔn)備

公路橋梁工程施工期間，在應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)之前，需要在軸線外部進(jìn)行試成孔試驗(yàn)，用于測(cè)試鉆孔機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、鉆孔工藝參數(shù)（孔斜、孔深等）、地質(zhì)水文條件、孔底沉淤狀況等，完成試成孔試驗(yàn)操作后持續(xù)觀察48h，并基于觀測(cè)情況繪制孔徑檢測(cè)曲線，獲取技術(shù)參數(shù)，如地層壓力、泥漿黏度、泥漿比重等。試成孔試驗(yàn)的技術(shù)參數(shù)作為后續(xù)施工的參考，若在試成孔試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)參數(shù)問(wèn)題，則可及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以免施工期間造成質(zhì)量安全問(wèn)題。除試成孔試驗(yàn)外，還需注意核對(duì)校準(zhǔn)施工圖紙，清點(diǎn)并檢查材料質(zhì)量，對(duì)施工所用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.2 科學(xué)埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒埋設(shè)作業(yè)必須按照公路橋梁工程施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，根據(jù)圖紙完成樁位放樣，隨后埋設(shè)護(hù)筒即可，在此期間，注意控制護(hù)筒中心與樁體中心的偏差程度，要求低于50mm，且護(hù)筒垂直度要達(dá)標(biāo)，護(hù)筒傾斜度需低于1%。護(hù)筒埋深需結(jié)合工程施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行選擇，通常情況下，護(hù)筒埋深至少需1.5m；若為筑島、旱地位置，護(hù)筒埋深應(yīng)至少為2m；若存在地下水，則要求護(hù)筒埋深超出地下水位1～2m，在此基礎(chǔ)上，還要求護(hù)筒頂部超出地面約0.3m。公路橋梁工程施工中的鉆孔灌注樁護(hù)筒為鋼板卷制，護(hù)筒內(nèi)徑需超過(guò)樁徑200～400mm，且要求護(hù)筒壁厚達(dá)標(biāo)，穩(wěn)定性符合要求。完成護(hù)筒埋設(shè)作業(yè)后，將黏土材料填筑在護(hù)筒周邊，并進(jìn)行夯實(shí)處理，夯實(shí)期間主要控制黏土密實(shí)度，確保黏土能夠支撐護(hù)筒，使護(hù)筒結(jié)構(gòu)能夠在后續(xù)鉆孔作業(yè)期間仍可保持良好穩(wěn)定性，以防護(hù)筒出現(xiàn)松動(dòng)問(wèn)題。在后續(xù)鉆孔施工過(guò)程中，注意觀察護(hù)筒位置及角度，若發(fā)現(xiàn)護(hù)筒出現(xiàn)下沉、偏移問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)處理。

2.3 制備施工泥漿

按照公路橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)科學(xué)埋設(shè)護(hù)筒結(jié)構(gòu)后，需按照施工要求制備泥漿，將水、黏土按特定比例拌制，還可適當(dāng)摻入部分水泥材料。泥漿制備應(yīng)遵循“因地制宜”的原則，結(jié)合公路橋梁工程施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境以及鉆孔技術(shù)進(jìn)行確定，科學(xué)設(shè)計(jì)泥漿黏稠度。現(xiàn)階段公路橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)主要采用3 種技術(shù)完成鉆孔施工，即正循環(huán)鉆孔、反循環(huán)鉆孔、推鉆沖抓沖擊鉆孔，泥漿制備時(shí)需按照鉆孔技術(shù)及地層環(huán)境確定泥漿相對(duì)密度。

第一，正循環(huán)鉆孔。采用該技術(shù)進(jìn)行鉆孔時(shí)，對(duì)于一般地層環(huán)境，需將泥漿相對(duì)密度控制在1.05～1.20g/cm3區(qū)間范圍內(nèi)，若為易坍地層環(huán)境，泥漿相對(duì)密度需處于1.20～1.45g/cm3區(qū)間范圍內(nèi)。

第二，反循環(huán)鉆孔。在一般地層環(huán)境、易坍地層環(huán)境、卵石層環(huán)境中，泥漿相對(duì)密度分別應(yīng)為1.02～1.06g/cm3、1.06～1.10g/cm3、1.10～1.15g/cm3。

第三，推鉆沖抓沖擊鉆孔。采用該技術(shù)進(jìn)行鉆孔時(shí)，對(duì)于一般地層環(huán)境，需將泥漿相對(duì)密度控制在1.10～1.20g/cm3區(qū)間范圍內(nèi)，若為易坍地層環(huán)境，泥漿相對(duì)密度需處于1.20～1.40g/cm3區(qū)間內(nèi)。

2.4 鉆孔作業(yè)施工

鉆孔是鉆孔灌注樁施工技術(shù)的重要工序，正式鉆孔之前需檢查鉆架穩(wěn)定性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整鉆頭，要求鉆機(jī)鉆頭與樁位中心保持對(duì)齊狀態(tài)。鉆機(jī)設(shè)備是執(zhí)行鉆孔施工工藝的關(guān)鍵，鉆孔之前注意檢查鉆機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，避免因鉆進(jìn)運(yùn)行問(wèn)題而影響鉆孔質(zhì)量。鉆孔作業(yè)需持續(xù)推進(jìn)，為防止因突發(fā)斷電事故而中斷鉆孔施工，公路橋梁工程施工期間需于現(xiàn)場(chǎng)配備發(fā)電機(jī)。鉆孔施工期間注意記錄與統(tǒng)計(jì)過(guò)程參數(shù)，若因地層變化較大而出現(xiàn)鉆孔角度偏離問(wèn)題，需及時(shí)結(jié)合地層特征進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)為避免該現(xiàn)象出現(xiàn)，鉆孔過(guò)程中應(yīng)做好底層變化的觀測(cè)工作，以3m 為間隔觀測(cè)鉆桿狀態(tài)，若鉆桿傾斜要立即調(diào)整。鉆孔時(shí)若遭遇堅(jiān)硬地層，需適當(dāng)增大沖稱量，以防出現(xiàn)空錘現(xiàn)象；若巖層平整性不足，應(yīng)借助黏土、片石墊平巖層表面，巖層平整度達(dá)標(biāo)后方可鉆孔。鉆孔初期對(duì)沖程進(jìn)行控制，最大限度地提高鉆機(jī)穩(wěn)定性及開(kāi)孔垂直型。對(duì)不同土層狀態(tài)下的鉆孔施工技術(shù)參數(shù)進(jìn)行總結(jié)，具體如表1 所示。

表1 鉆孔施工在不同土層下的參數(shù)

2.5 清孔驗(yàn)孔檢查

按照公路橋梁施工要求完成灌注樁鉆孔后，對(duì)鉆孔參數(shù)（如孔徑、孔深）進(jìn)行檢查，確認(rèn)灌注樁鉆孔參數(shù)均符合要求后方可執(zhí)行清孔作業(yè)。清孔環(huán)節(jié)不可忽視，需借助清孔作業(yè)去除孔內(nèi)的內(nèi)部水分及多余殘?jiān)?，用于保障基巖與混凝土材料之間的結(jié)合效果，起到增強(qiáng)樁基承載性能的作用。清孔期間應(yīng)注意，需盡可能保障孔內(nèi)穩(wěn)定性，為避免出現(xiàn)塌孔等問(wèn)題，要求孔內(nèi)水位超出地下水位1～1.5m。在進(jìn)行公路橋梁工程鉆孔灌注樁清孔時(shí)，主要采用以下方式落實(shí)清孔作業(yè)：第一，換漿清孔。借助循環(huán)鉆機(jī)鉆孔完畢后，使鉆機(jī)鉆頭持續(xù)鉆動(dòng)，用于換漿清渣，采用該方式清孔時(shí)，應(yīng)做好泥漿比重的控制工作。第二，抽漿清孔。在空氣吸泥機(jī)機(jī)械設(shè)備幫助下完成清孔，啟動(dòng)設(shè)備后，壓縮空氣進(jìn)入排泥管，并產(chǎn)生低密度空氣泥漿混合物，受到水柱壓力作用，孔底泥漿及沉渣會(huì)沿排泥管排出，此時(shí)需持續(xù)注水，用于保障水位穩(wěn)定性，待排泥管內(nèi)有清水噴出后，則可停止清孔。第三，掏渣清孔。借助鍋錐、掏渣桶等工具直接掏出大體積鉆渣[3]。

2.6 鋼筋籠施工

鋼筋籠是鉆孔灌注樁的重要組成結(jié)構(gòu)，制備鋼筋籠之前，需做好鋼材料檢查作業(yè)，并對(duì)鋼筋長(zhǎng)度、直徑、數(shù)量等參數(shù)進(jìn)行檢查，確認(rèn)鋼筋參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)后方可制備鋼筋籠。若鋼筋籠所用鋼筋直徑、長(zhǎng)度較大，則需科學(xué)設(shè)置加強(qiáng)筋及支撐結(jié)構(gòu)，同時(shí)要求四側(cè)主筋間隔至少5m。對(duì)于鋼筋籠而言，主筋數(shù)量關(guān)乎鋼筋籠制備質(zhì)量，公路橋梁工程鉆孔灌注樁施工期間，需做好鋼筋籠主筋數(shù)量的計(jì)算工作，公式如下：

式（1）中：G 表示鋼筋籠主筋數(shù)量；L 表示鋼筋材料長(zhǎng)度；N1、N2、N3分別表示鋼筋搭接接頭數(shù)量、鉆孔灌注樁數(shù)量、每米鋼筋重量，g 表示鋼筋材料的直徑。

科學(xué)完成鉆孔灌注樁鋼筋籠的制備作業(yè)后，將其運(yùn)輸至指定位置吊放，吊放期間注意緩慢勻速，避免鋼筋籠粗放下放而損傷孔壁。鋼筋籠入孔后，按照“米”字形設(shè)置4 根鋼筋，以鋼筋為骨架來(lái)保障鋼筋籠的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2.7 混凝土灌注

2.7.1 常規(guī)工藝要點(diǎn)

鉆孔灌注樁施工技術(shù)所應(yīng)用的材料必須符合公路橋梁工程要求，確認(rèn)混凝土材料達(dá)標(biāo)合格后，選用300mm 內(nèi)徑鋼管作為導(dǎo)管輔助完成混凝土灌注施工作業(yè)，在鋼筋籠制備安裝結(jié)束后，立即拼裝與吊裝導(dǎo)管。以公路橋梁工程施工方案所示配合比為依據(jù)拌制混凝土，嚴(yán)格控制各項(xiàng)材料的配比。為保障灌注效果及混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，要求混凝土施工期間一次澆筑成型，不可隨意中斷灌注作業(yè)，且要求施工技術(shù)人員于混凝土灌注期間注意采集與統(tǒng)計(jì)坍落度數(shù)據(jù)，以便展開(kāi)質(zhì)量控制?；炷凉嘧⑦^(guò)程中，要精細(xì)化把控混凝土高度，并基于混凝土灌注的具體施工過(guò)程靈活調(diào)整導(dǎo)管深度，通常情況下，導(dǎo)管深度區(qū)間為2～6m，施工時(shí)可采用測(cè)繩對(duì)混凝土灌注情況進(jìn)行檢查?；炷凉嘧r(shí)注意控制鉆孔樁長(zhǎng)度參數(shù)，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)摻入緩凝劑，用于延長(zhǎng)初凝時(shí)間，要求鉆孔灌注樁混凝土灌注結(jié)束之前均未初凝，以便整體性進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)。對(duì)公路橋梁工程鉆孔灌注樁長(zhǎng)度與灌注時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體如表2 所示。

2.7.2 水下灌注施工

在公路橋梁工程鉆孔灌注樁施工期間，可能需進(jìn)行鉆孔樁水下灌注作業(yè)。具體施工之前，提前測(cè)試混凝土結(jié)構(gòu)坍落度，要求混凝土結(jié)構(gòu)坍落度處于180～220mm 區(qū)間內(nèi)，若經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)坍落度不合格，需計(jì)算骨料配比，并重新制備混凝土材料，將其拌和后運(yùn)輸至公路橋梁工程施工現(xiàn)場(chǎng)使用。為保障公路橋梁的結(jié)構(gòu)性能，杜絕安全質(zhì)量隱患，若混凝土凝固強(qiáng)度、坍落度要求不符標(biāo)準(zhǔn)，必須返工重新制備，確認(rèn)混凝土質(zhì)量達(dá)標(biāo)后方可通過(guò)漏斗及水下導(dǎo)管進(jìn)行混凝土灌注[4]。水下灌注過(guò)程中，需做好首批混凝土灌注量的控制，要求首批混凝土灌注結(jié)束后的深度超過(guò)水下導(dǎo)管深度，用于保障孔底混凝土空隙填充的完整性，結(jié)合混凝土面高度、孔底與混凝土面的高度、混凝土柱所需高度、導(dǎo)管內(nèi)徑、樁孔直徑等參數(shù)完成首批混凝土灌注量的相關(guān)計(jì)算工作，公式如下：

式（2）～式（3）中：V 表示水下混凝土首批灌注量；h1、h2、h3、HC分別表示混凝土面高度、導(dǎo)管首次埋深、鉆孔底部與導(dǎo)管底部間隙高度、孔底至混凝土面的高度，D、d 分別指孔直徑、導(dǎo)管內(nèi)徑，m 表示水下導(dǎo)管混凝土柱所需達(dá)到的高度，π 為圓周率。

完成混凝土水下首批灌注量的計(jì)算后，對(duì)管道底部至鉆孔位置之間的距離進(jìn)行控制，要求至少為500mm，灌注盡可能一次成型，且實(shí)時(shí)測(cè)量與把控混凝土灌注位置，同時(shí)結(jié)合導(dǎo)管埋深（通常不可高于6m）參數(shù)確認(rèn)拆除時(shí)間，拆除導(dǎo)管時(shí)勻速緩慢拔出，拔除時(shí)不可碰撞鋼筋籠。導(dǎo)管拔除期間若出現(xiàn)鋼筋籠同時(shí)拔出的情況，則應(yīng)及時(shí)終止，需于鋼筋籠與導(dǎo)管掛連位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)分離，隨后繼續(xù)拔除導(dǎo)管即可。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為確保鉆孔灌注樁施工技術(shù)可在公路橋梁工程中切實(shí)發(fā)揮出應(yīng)有價(jià)值，需按照規(guī)范化技術(shù)流程進(jìn)行施工，且于具體施工期間結(jié)合公路橋梁工程具體概況應(yīng)用鉆孔灌注樁施工技術(shù)手段，做好施工前期準(zhǔn)備工作，科學(xué)埋設(shè)護(hù)筒，基于工程需求制備施工泥漿，完成鉆孔作業(yè)后注意清孔、驗(yàn)孔，并合理制作安裝鋼筋籠，精細(xì)化展開(kāi)混凝土施工作業(yè)，以此保障鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量。