鉆孔灌注樁在橋梁施工中的應用探討

藍 青

(河北省滄州市交通運輸局公路工程處)

1 引言

鉆孔灌注樁是公路及城市橋梁建筑中常采用的一種形式，因其獨特已被廣泛采用。但鉆孔灌注樁屬于水下隱蔽工程，一般施工質量效果無法直接觀察，雖然其施工工藝并不復雜，但施工中的每個環節都至關重要，會影響整個樁的質量，一旦出現缺陷樁，處理起來也麻煩，往往影響工期，增加投資。因此，嚴格控制好鉆孔灌注樁每個環節的施工質量，是提高樁基質量的關鍵。橋梁鉆孔灌注樁施工常見的重點問題主要有兩個：一是橋梁鉆孔灌注樁施工中遇到溶洞的判定及處理;二是做好澆注水下混凝土的技術控制。筆者結合橋梁鉆孔灌注樁施工的實際經驗，做一些分析，為確保橋梁鉆孔灌注樁施工提供一定參考。

2 工程實例

某大橋橋墩采用鉆孔灌注樁，樁基直徑1.3m、1.5m兩種，共60根樁。根據勘察資料反映，其中深層的強風化灰沿巖層呈硬狀，強度高，厚度不均，埋藏淺，巖溶較發育，穩定性差，巖土工程分級為Ⅳ級軟巖，不宜作為樁基礎的持力層。而弱風化石灰巖層強度高，完整性好，厚度大，埋深適中，巖土工程分級為Ⅴ級次堅巖，可作為樁基礎的持力層。

3 鉆孔灌注樁施工中溶洞技術處理

3.1 樁基溶洞的判定

根據現有取得的地質資料分析，初步判斷斷裂層走向。通過取到的巖樣測出風化巖樣及鐘乳石碎塊含量可初步判斷溶洞存在的可能性。另外，在鉆孔施工出現錘頭入巖后漏漿或漏塌;入巖一定深度后，突然進尺加快，有時不用提錘而錘自動下沉;入巖后泥漿逐漸改變顏色，尤其從黃色邊為黑色，說明有溶洞，并且被軟塑流塑狀態淤泥質粘土所添充等各種現象，都可判定溶洞的存在。

該工程在鉆孔施工中，根據鉆探資料及現場施工清孔來看，該區域主要存在兩種形式的溶洞：(1)一類為充填性溶洞。主要由可塑的粘性土沖填，中間間斷夾有小部分灰巖巖塊;當鉆孔時出現此類溶洞時，能感覺到鉆機進尺突然加快，孔內泥漿面緩慢下降，鉆機錘頭有輕微晃動和搖擺。(2)另一類為溶蝕嚴重的溶洞。此類溶洞一般溶蝕裂隙發育，溶蝕面清晰。有的呈溶溝槽狀;有的巖芯溶去20% ～30%;有的為空溶洞，孔內有少量漏水。當鉆孔時出現此類溶洞時，泥漿面會陡然下降，鉆機錘頭晃動厲害，并伴有傾斜現象。

根據地質鉆探資料，通過成孔過程的監測，正確判斷溶洞的存在，大小、數量、填充狀況、溶洞或暗河;判斷溶洞特征并采取相應的措施。

3.2 樁基溶洞技術處理

(1)回填片石、粘土。該方法在這些工程中用得較多，適用于較小的溶洞、溶槽、溶溝及小裂隙等地區，回填的數量應以填充滿為準。溶洞的大小可通過泥漿的流失來判斷。要是采取投片石及粘土處理。一般鉆孔中出現溶洞時，采用的是拋填片石處理。片石直徑不宜過小，一般在50～70cm之間。投石時要注意錘頭傾斜的方向，錘頭向哪個方向傾斜，就往哪個方向投石，以保證石頭能順利快速落到溶洞中。如果孔內泥漿面下降過大，必要時要補抽泥漿到樁孔內。

(2)套用鋼護筒法。工程中出現了溶洞深度在3m以上的空洞，采用了套鋼護筒法施工。護筒的長度為L=h+3(m)，護筒的內徑根據有多少層溶洞來確定，最底層溶洞所放的護筒應不小于根基的設計孔徑，上一層溶洞所放的護筒內徑應大于底層護筒內徑3～5 cm。以此類推。施工時，但進尺接近溶洞頂部時，如所用的鉆機為回旋鉆，則提起鉆頭、鉆桿，移開鉆機，換用沖擊鉆時，沖擊鉆頭直徑和鋼護筒的外徑一至，沖進時輕錘敲打，使孔壁圓滑堅固，控制提升高度不超過50cm。當沖擊穿過溶洞頂部時，反復提升沖錘，在頂部范圍內上下慢放輕提，直至沖錘不明顯受阻礙，這樣就可以下放鋼護筒至孔底，若底部還有溶洞，則重新鉆孔的鉆頭和下一層鋼護筒外徑一致。

(3)采用旋噴樁技術處理溶洞。該工程有一處橋墩樁基溶洞較多，無法滿足支承樁嵌巖深度的要求時，采用旋噴樁加固處理，進行樁基基底的加固，以提高樁基的支承能力。該樁基采用了“單管旋噴技術”進行施工，進行旋噴施工前用高壓水流沖洗旋噴段粘土，提高了置換率，增加了旋噴樁強度。另外，促使水泥漿及部分化學漿液混合凝固，形成旋噴樁，從而達到加固地基的目的，該技術應用于N值為0～30的淤泥、粘性土、砂礫及含部分卵石層的地層中。

4 鉆孔灌注樁水下混凝土澆注控制

4.1 嚴格按照設計強度要求配制混凝土

混凝土的配合比設計不僅須滿足樁身設計強度，同時又要最大限度地適應導管法澆注水下混凝土的機理及工藝要求。按要求進行試配，應考慮以下原則。

(1)試配成的混凝土強度，應比樁身設計強度提高一個等級。

(2)用水量及水泥用量，應比普通混凝土大，水泥用量采用每立方米混凝土400～500kg為宜。

(3)含砂量及水灰比是技術關鍵，含砂量宜取40% ～45%，水灰比能直接體現混凝土和易性及流動性，根據澆注工藝的特點，建議應比一般混凝土適當增大，0.5～0.6為宜。

(4)隔水層交界處的混凝土初凝時間，不得早于樁身全部混凝土澆注時間，一般控制在6～8 h為宜。

4.2 確保水下混凝土初灌封底

樁底沉渣量過大及清孔不干凈，或導管距孔底太遠，初灌量不夠沒能埋住導管等因素都可能造成水下混凝土初灌不封底，因此應認真清孔及檢查計算。在下完鋼筋籠后，認真檢查沉渣量，不能超過規范要求，如有必要還應二次清孔;核算初灌量混凝土量;導管底端距孔底高度依據樁徑、隔水層等因素而定，一般最高不超過0.5m為宜。

4.3 嚴格控制好整樁澆筑時間

優質的水下混凝土是通過以不變的澆注混凝土速度連續澆注而獲得的，如果澆注混凝土的中斷時間大于混凝土的凝固時間就會形成一個冷縮縫，致使水下混凝土形成的質量下降。通過導管法澆注的水下混凝土有一個“流體靜力平衡點”，在這個點上，導管內重力與水的流體靜壓力所引起的流動阻力平衡，又與混凝土和導管壁、先澆混凝土形成的隔水層阻力的摩擦平衡。“流體靜力平衡點”失衡就會引起混凝土流動，在“流體靜力平衡點”以上添入的混凝土越多，流動就越快。因此，要控制好澆筑時間，就應確保混凝土不間斷地供應，控制好添入料斗的混凝土的速度，就能主動順利地完成一根樁水下混凝土的澆注。

4.4 澆注過程中應防止導管堵塞及控制導管埋深

導管的堵塞與澆注時間、混凝土和易性、澆注技術操作有關。如澆注時間過長，易使上部混凝土接近初凝，形成硬殼，泥漿殘渣不斷沉淀，加厚積累在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注困難而形成堵管;混凝土和易性不好或離析使石子聚集在一起流動性差，也會導致堵管;澆注技術操作不佳，不能快速連續澆注，混凝土和泥漿不能保持流動狀態，也可使導管堵塞。在澆注過程中，導管堤深過大，或灌注時間過長，會導致已澆注的混凝土流動性降低，從而增大混凝土與導管壁的摩擦力，在提升時而導致導管破裂而產生斷樁。導管插入混凝土中的深度應根據混凝土的質量、供應速度、澆注速度，孔內護壁泥漿狀態來決定。同時，為減少混凝土在澆注過程中的擾動，一般情況下，要求水下澆注導管達到埋入新澆混凝土最小深度0.7m，最大為2～5m為宜。

4.5 防止鋼筋籠上浮

水下混凝土澆注時，為防止鋼筋籠上浮而影響澆注質量，應確保樁孔內鋼筋籠構造和位置嚴格按設計要求焊制和安裝到位，當澆注到鋼筋籠底部時放料要緩慢，盡量減小導管埋深以減小對導管的沖力。

5 結語

總之，鉆孔灌注樁作業難度大，施工質量難控制，這就讓我們認識到要充分發揮鉆孔灌注樁安全、優質、經濟、高效的優點，就需要在施工過程中加強各個環節質量控制，同時在施工前要認真熟悉設計圖紙及有關施工、驗收規范，核查地質和有關灌注樁方面的資料，對施工過程中可能會發生的一些問題及時進行分析處理，做到科學組織，精心施工，嚴格管理，施工質量是完全有保證的，一些常見的質量通病也是完全可以避免的。

［1］ 秦順全.橋梁施工控制：無應力狀態法理論與實踐［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［2］ 公路工程施工工藝標準(橋涵)［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［3］ 桂業昆.邱式中.橋梁施工專項技術手冊［M］.北京：人民交通出版社，2005.