淺談橋梁鉆孔灌注樁施工

余浩

0 引言

隨著鐵路建設步伐的加快，本著少占耕地的原則，鐵路橋梁的修建在今后的工程中也將越來越廣泛的被使用。作為橋梁的基礎施工，鉆孔灌注樁以其施工簡便，操作易掌握，設備投入一般不大，安全性高，施工進度快等優點，被廣泛應用于鐵路橋梁施工中。鉆孔樁是在泥漿護壁的條件下，使用機械掘進成孔，采用導管法灌注水下混凝土的施工方法，鉆孔、灌注混凝土都是在水下進行，工程質量只能通過科學的過程控制和完工后的儀器檢測來確認，所以對作業人員操作水平及施工工藝要求高。

1 工程概況

青年林場特大橋位于海公線DK16+642.935處，為16-32 m預應力混凝土簡支T梁單線橋，采用T形橋臺，圓端形實體墩，橋梁全長543.67 m。本橋位于直線及R=800 m的曲線上，線路縱坡為-6‰和-5‰的下坡。本橋墩臺采用鉆孔灌注樁基礎，設計樁徑均為1 m。由中鐵十二局海公項目部承建該橋。

2 鉆孔灌注樁施工工藝要求

2.1 施工前的準備工作

1)測量、試驗儀器設備準備，配備足夠的人員以滿足施工需要。

2)迅速組建現場施工管理機構，現場辦公。施工技術和管理人員到位，并根據施工需要，進行業務分工，明確職責范圍，實行崗位責任制。

3)制定質量、安全、技術、試驗等施工規范化管理制度和實施細則，明確職責范圍、方針目標、具體做法和保障措施等。使施工管理人員、技術人員和作業工人做到人人心中有數，保證各級管理渠道暢通。

4)認真做好設計圖紙審核及圖紙現場核查工作。組織所屬各施工班組召開技術交底會議，明確設計意圖和標準，統一技術資料編制及管理辦法，消除設計疑問。內容包括:施工方案、任務分工、操作細則、工藝流程、質量要求、施工標準、工期目標、安全文明施工措施等，讓全體施工人員目標明確，任務明確，標準明確，責任明確，全心全力投入施工。

5)施工放樣:復測控制點及控制網和導線，測放墩位和樁位。

6)場地平整和施工便道:合理布置施工便道，與鉆孔位置保持一定的距離，滿足施工需要亦不影響孔壁穩定。平整墩位處場地。孔位探測:首先在孔位處挖2 m深的探坑，檢查孔位地下是否有管線、光纜或其他物體，并及時進行妥善處理。

7)檢修調試機械設備:對鉆孔機械、泥漿設備、樁體混凝土灌注設備、混凝土拌合及運輸設備等進行維修、調試。

8)材料進場及檢驗:各類鉆孔樁施工的原材料按要求進場并進行原材料檢驗及混凝土配合比設計及試驗等工作。

2.2 護筒設置

鋼護筒埋置深度以能隔開流塑狀地層為主要原則。在陸地埋置護筒時應在底部夯填50 cm厚的粘土，護筒就位后用粘土分層碾實。陸地上護筒埋設深度不小于2 m，護筒頂高出地面不小于0.5 m。島上護筒埋深保證在河床下1 m以上，護筒加高不小于4 m。護筒內徑應大于鉆頭直徑，沖擊鉆成孔時，應大于鉆頭40 cm。護筒頂面中心與設計樁位允許偏差不得大于5 cm，傾斜度不得大于1%。

2.3 沖擊鉆成孔

2.3.1 鉆機就位

鉆機機座必須安置在平整堅實的地面上，不得產生不均勻沉陷。如果鉆機在沖孔施工中機座發生傾斜沉陷，必然導致鉆孔傾斜，在校正鉆孔傾斜度時，會增加擴孔，從而增加混凝土的實際澆筑量。

2.3.2 鉆頭選取

在碎石類土及巖層中宜用十字形鉆頭，在粘性土及砂類土層中宜用管形鉆具。鉆頭直徑大小直接影響成孔孔徑，選用適當的鉆頭直徑，避免成孔直徑超過設計樁徑，是控制沖擊鉆孔擴孔的一個重要因素。

根據設計樁徑和地質情況選取適宜的鉆頭直徑，一般情況下按下述要求選取鉆頭直徑:粘土、砂性土比設計樁徑小6 cm，堅硬漂卵石比設計樁徑小5 cm，卵石土、砂礫土比設計樁徑小5 cm，巖層比設計樁徑小4 cm，鉆頭直徑的選取除了按上述一般情況選取外，還應不斷根據實際鉆孔施工中擴孔情況，對鉆頭直徑進行調整。

2.3.3 泥漿控制

鉆孔泥漿采用膨潤土、燒堿以及纖維素混合而制。泥漿稠度的控制指標有泥漿相對密度和粘度，分別用比重計和粘度儀檢測。在沖擊鉆孔施工中，從泥漿制備到整個鉆孔過程中應對泥漿稠度指標隨時進行檢測，并根據地層情況和地下水情況及時進行調整，確保泥漿護壁質量，從而減少擴孔。沖擊鉆孔施工中，建議將泥漿相對密度控制在1.2～1.4間，粘度控制在20 s～28 s間，其具體數據依現場實際情況確定。

2.3.4 鉆孔

鉆孔前先用水準儀確定護筒標高，并以此作為基點，按設計要求的孔底標高計算孔深，以測繩測定孔深，孔深偏差不短于設計深度，超鉆深度不大于50 cm;孔徑用孔徑儀(檢孔器)測量，若出現縮徑現象應進行掃孔，符合要求后方可進行下道工序。

開始鉆孔時，采用小沖程開孔，使初成孔堅實、豎直、圓順，能起導向作用，并防止孔口坍塌。當鉆進深度超過鉆頭全高加正常沖程后，方可進行正常的沖擊鉆孔。在沖擊過程中，孔內水位宜高于護筒底腳0.5 m以上或地下水位以上1.5 m～2 m，經常抽渣，并注意土層的變化，在巖層變化處均應撈取巖樣，判明巖質，并記入記錄表中，以便與地質斷面圖核對。同時經常檢查泥漿的各項指標。

在不同的地層，采取不同的沖程，粘土層采用沖程1 m～2 m，巖石層采用3 m～5 m沖程。鉆進過程中，鉆頭起落速度宜均勻，不得過猛或驟然變速，孔內出土不得堆積在鉆孔周圍。鉆孔作業應連續進行，因故停鉆時，應將鉆頭提出孔位，孔口加蓋。在沖擊鉆進中取渣和停鉆后，應及時向孔內補水或泥漿，保持水頭高度和泥漿比重及粘度。

2.3.5 終孔及清孔

當鉆孔達到設計終孔標高后，請監理工程師檢查，確定終孔。采用換漿法施工，即向孔內注入經過泥漿處理器處理過的泥漿，換出孔底沉渣及濃度較大的泥漿。孔內排出的泥漿手摸無2 mm～3 mm顆粒，泥漿比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17 s～20 s。

清孔完畢后，即組織監理、主管工程師、質檢工程師及值班技術人員共同對成孔進行檢查，孔徑及孔形用檢孔器檢查，孔深和孔底沉渣用標準測錘檢測。

2.4 鋼筋籠的制作與安裝

鋼筋籠采用在加工廠加工組裝，運抵墩位處整體一次性吊放。鋼筋籠制作:鋼筋籠成型采用卡板成型或箍筋成型。焊接時，主筋與加強箍筋全部焊接，主筋內緣保持光滑，鋼筋接頭不侵入主筋內凈空。鋼筋籠下端墊齊，用加強箍筋封住。

鋼筋籠保護層:在鋼筋籠上、下端及中部每隔2 m于同一橫截面上對稱設置八個鋼筋“耳環”及圓柱體混凝土墊塊，確保鋼筋籠與孔壁保持設計保護層距離，采用自制平車運到工地。

鋼筋籠下放:吊入鋼筋籠時，對準孔位輕放、慢放，并在籠中加設十字鋼筋撐，綁扎6 m長方木，防止鋼筋籠變形。吊點設在距鋼筋籠頂1/3處。下放過程中，注意觀察孔內水位情況，如有異樣，立即停止，檢查是否塌孔。

鋼筋籠定位:鋼筋籠入孔就位后，采用φ48 mm鋼管與4φ20鋼筋與護筒焊接牢固定位，防止發生掉籠或浮籠現象。吊筋長度應通過計算確定。

2.5 混凝土灌注

鋼筋籠安裝完畢，檢查孔底沉淀情況，控制全部鉆孔樁在樁身混凝土澆筑前孔底沉渣厚度不超過100 mm。若孔底沉渣厚度不滿足這一要求，利用水封導管采用氣舉法進行二次清孔。灌注樁身混凝土采用垂直導管提升法灌注樁身水下混凝土。

導管試拼:使用前試拼、試壓，并用油漆在導管兩側做好刻度標記。試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5倍。

導管下放:導管拼好并試壓后，沖擊鉆機自行吊放，導管位置居于孔中，軸線順直，穩步沉放，導管底口距孔底0.3 m～0.4 m。

混凝土灌注:首次灌注混凝土時在導管內放置與導管直徑配套的隔水球(此時隔水球在導管內浮于泥漿表面)，然后在初灌料斗底部封堵鋼板蓋，鋼板蓋上焊吊環，利用鋼絲繩與沖擊鉆吊鉤相連。待混凝土裝滿初灌斗后(確認首批混凝土坍落度和和易性要好，且將導管埋入深度不小于1 m)，然后將鋼板蓋拉起，初灌混凝土壓著隔水球和泥漿快速流到孔底，形成封底混凝土，隔水球沖出導管由于浮力浮出泥漿面。混凝土灌注過程中控制坍落度損失，保證整根樁混凝土澆筑完成時混凝土有足夠的流動性，確保灌注順利。水下混凝土應連續澆筑，中途不得停頓，拆除導管的間斷時間應盡量縮短;澆筑過程中，應測量孔內混凝土頂面位置并做好記錄，保證導管埋深2 m～6 m，導管埋深過多則影響灌注速度或造成塞管，拔管困難引起鋼筋籠上浮等質量問題，過少則易造成浮漿或泥巴夾層。當混凝土澆筑面接近設計高程時，應用取樣盒等容器直接取樣確定混凝土的頂面位置，保證混凝土澆筑面高出樁頂設計高程0.5 m～1 m。在澆筑過程中應防止混凝土拌合物從漏斗頂溢出或從漏斗外掉入孔內，泥漿內含有水泥而變稠凝結，致使測探不準確;應注意觀察管內混凝土下降和孔內水位升降情況，及時測量孔內混凝土面高度，正確指揮導管的提升和拆除。在混凝土澆筑將近結束時，由于導管內混凝土柱高減小，超壓力降低，而導管外的泥漿及所含的渣土稠度增加，相對密度增大，此時可在孔內加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使澆筑工作順利進行。混凝土澆筑完畢，位于地面以下及樁頂以下的護筒，應在混凝土初凝前拔出。

2.6 成樁及樁檢

成樁:混凝土灌注面高出樁頂設計高程0.5 m～1.0 m，封樁完成。

樁檢:鉆孔樁采用小應變方法進行樁身無損檢測，檢測由專業檢測機構進行，符合TB 10218鐵路工程基樁無損檢測規程中有關規定。

鉆孔樁事故處理的方法很多，難度也較大，無論采取什么先進的辦法處理都將對工程的進度、質量及施工企業的信譽帶來不可忽視的影響。因此，在鉆孔樁施工中必須做到每個工序嚴格按照施工規范操作，橋梁鉆孔灌注樁施工中遇到的問題是多種多樣的，在實際施工過程中，應根據實際情況來分析歸納，對可能出現的問題制定切實有效的防范措施，盡最大努力杜絕事故的發生。

［1］ TZ 203-2008，客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南［Z］.

［2］ 華振祺.水下混凝土灌注常見事故分析及處理［J］.中外建筑，2009(3):5-6.

［3］ 張樹仁.橋梁病害診斷與改造加固設計［M］.北京:人民交通出版社，2006.

［4］ 張勁泉.橋梁檢測與加固手冊［M］.北京:人民交通出版社，2007.

［5］ 陳開利.橋梁工程鑒定與加固手冊［M］.北京:人民交通出版社，2005.