橋梁工程樁基礎施工技術及其發展趨勢

【摘 要】 橋梁樁基屬于地下隱蔽工程，施工技術比較復雜，它對橋梁的安全使用和工程造價有很大的影響。本文首先介紹了橋梁工程樁基礎施工技術，然后簡要談談樁基礎施工技術的發展趨勢。

【關鍵詞】 橋梁工程；樁基礎；施工技術

隨著基礎建設的發展，混凝土橋梁的規模越來越大，這就對樁基基礎的要求越來越高，需要提高其承載力。橋梁的樁基施工是每個橋梁施工中最重要的一個環節。樁基礎按承受荷載的工作原理不同分為摩擦樁、柱樁、嵌巖樁。按施工方法不同又可分為鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、打入樁等，鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁應用最為廣泛。

一、鉆孔灌注樁施工技術

鉆孔灌注樁由于其施工速度快，質量穩定，受氣候環境影響小，因而被普遍采用，但其施工前的準備工作十分重要，只有條件充分才能保證施工順利進行。要認真進行施工放樣，埋設護筒，并制備泥漿。在鉆孔之前或者鉆孔的同時要制作好鋼筋籠，以便成孔、清孔后盡快灌注混凝土，防止塌孔事故發生。

采用沖抓錐鉆進，施工時使三腳立架固定滑輪，繞過滑輪的鋼絲繩下端吊著由三塊鋼錐片組成的錐頭，錐頭張開的最大外圍尺寸與樁孔直徑相同，該方法所需機械簡單，成本較低，但施工自動化程度低，需人工操作，施工速度慢。沖擊鉆孔方法適用于砂礫石和巖石地層，施工時應注意以小沖程開孔，使初成孔堅實、豎直、圓順并起向導作用，鉆進深度超過鉆錐全沖程后才能施行正常沖擊，若遇堅硬漂卵石層，可采用中、大沖程，但最大沖程不宜超過4～6m。鉆進沖程中及時排除鉆渣，并添加黏土造漿，防止塌孔和沉積，使鉆錐經常沖擊新鮮地層。沖擊表面不平整的漂石、硬巖時，應先投入黏土夾小片石，將表面墊平后再鉆進，防止出現偏孔、斜孔。正循環鉆進施工是用鉆頭旋轉切削土體鉆進，泥漿泵將泥漿壓進鉆桿頂部泥漿籠頭，通過鉆桿中心從鉆頭噴入鉆孔內，泥漿攜帶鉆渣沿鉆孔上升，從護筒頂部排漿孔排出至沉淀池，鉆渣在此沉淀而泥漿流入泥漿池循環使用。該方法適用于淤泥、黏性土、砂土以及礫卵石粒徑小于10cm，含量少于20%的碎石土。其優點是鉆進與排渣同時連續進行，在適用的土層中鉆進速度較快，但需設置泥漿槽，沉淀池等，施工占地較多且機具設備較復雜。反循環鉆機施工是與正循環法不同的是泥漿輸入鉆孔內，然后從鉆頭的鉆桿下口吸進，通過鉆桿中心排出至沉淀池內。

在鉆至設計標高后，檢查孔徑、樁孔垂直度、樁底地層情況與設計相符，達到技術規范要求后，即應進行清孔。其目的是將孔內鉆渣清除干凈，保證孔底沉淀土層厚度滿足要求。灌注混凝土之前，應先探測孔底泥漿沉淀厚度。如果大于規定，要再次清孔，但應注意孔壁的穩定，防止塌孔。運至樁位的混凝土應檢查均勻性和坍落度，如不符合要求，應進行第二次拌合。灌注開始后，必須連續進行，無論白天黑夜、刮風下雨都必須連續作業，提升拆除導管的時間要盡可能縮短。在灌注過程中，應將井孔內溢出的泥漿引流至適當位置，防止污染環境及河流。灌注的樁頂標高應比設計標高高出0.5～1.0 m，待開挖基坑澆承臺時鑿除（俗稱破樁頭），目的是將孔內泥漿全部排除，保證樁體成樁質量。混凝土灌完后要拔除護筒，處于地面及樁頂以下的井口整體式剛性護筒，應在灌注完混凝土后立即拔除；處于地面以上，能拆卸的護筒，須待混凝土抗壓強度達到5 MPa后才能拆除。

二、挖孔灌注樁施工

挖孔灌注樁多用人工開挖和小型爆破、配合小型機具成孔，灌注混凝土形成樁基。適用于無水或極少水的較密實的各類土層，樁徑不小于1.2 m，孔深不宜大于15 m。其特點是設備投入少、成本低，成孔后可直觀檢查孔內土質狀況，基樁質量有可靠保證；缺點是施工速度較慢。

位于無水地層的樁基，埋好護筒后，可用人工直接開挖，遇巖石采用淺層小藥量電雷管爆破，人工清渣掘進，用轆轤將渣石吊運出井，手推車運送棄渣。位于有水地基時要邊開挖邊用水泵排水。在過深的井孔中作業時，要用鼓風機通過傳風管向孔底吹入新鮮空氣，保障施工安全。在孔壁可能坍塌、有滲水的情況下，應及時增加護壁。護壁方法有安裝木框架、竹籬、柳條、荊笆、預制混凝土井圈或鋼井圈支護、現澆或噴射混凝土護壁等，應根據實際情況慎重選用。

灌注混凝土的方法與鉆孔樁相同。無水、空氣中灌注的樁如為摩擦樁應在灌注過程中逐步由下至上拆除支護。井中有水時，要采用水中灌樁法先向孔中灌水，至少與地下水位相同，用導管灌注混凝土。隨著灌注混凝土升高，孔內水位上升時逐層拆除支護。柱樁、嵌巖樁的混凝土護壁可以不拆除。

三、樁基的檢測與質量要求

樁基礎屬隱蔽工程，對其質量檢驗標準必須嚴格掌握。鉆（挖）孔在終孔和清孔后應使用儀具對成孔的孔位、孔深、孔形、孔徑、豎直度、泥漿相對密度、孔底沉淀厚度、有否縮孔、坍塌等進行檢驗

鉆孔樁水下混凝土的質量應符合以下要求：（1）強度不低于設計強度。除用預留試塊做抗壓強度外，還應鑿平樁頭，并取樁頭試塊做抗壓試驗。（2）樁身混凝土不能有斷層或夾層。應仔細檢查分析混凝土記錄，并用無破損方法檢驗樁身，對質量可疑的樁，要鉆芯取樣進行試驗。（3）樁頭鑿除預留部分不能有殘余松散層和薄弱混凝土層，嵌入承臺或蓋梁內的樁頭及錨固鋼筋長度要符合規范要求。

四、樁基礎施工技術的發展趨勢

樁基礎施工技術發展中至少有以下一些趨勢值得人們關注。（1）樁的尺寸向長、大方向發展。基于大型橋梁建筑物承載的需要，樁徑越來越大，樁長越來越長。南京長江二橋主塔墩基礎反循環鉆成孔灌注樁直徑為3000mm，深度150m；廈門某工程人工挖孔樁長度為73m，樁徑1.8m。（2）向高強度樁方向發展。隨著對打入式預制樁的要求越來越高，諸如高承載力、穿透硬夾層、承受較高的打擊應力及快速交貨等要求，RC樁滿足不了上述要求，故PC樁和PHC樁使用越來越多。（3）向多種樁身材料方向發展。以灌注樁為例，樁身材料種類亦出現多樣化趨勢，如普通混凝土、超流態混凝土、無砂混凝土及微膨脹混凝土等。打入式樁亦有組合材料樁，例如鋼管外殼加混凝土內壁的合成樁。（4）向組合式工藝樁方向發展。由于承載力的要求、環境保護的要求及工程地質與水，文地質條件的限制等，采用單一工藝的樁型往往滿足不了工程要求，實踐中經常出現組合式工藝樁。例如，鉆孔擴底灌注樁有成直孔和擴孔2個工藝；樁端壓力注漿樁有成孔成樁與成樁后向樁端地層注漿2個工藝；預鉆孔打入式預制樁有鉆孔、注漿、插樁及輕打（或壓入）等工藝。（5）向擴孔樁方向發展。普通直徑鉆孔擴底灌注樁（樁身直徑300～400mm、擴底直徑800～1200mm）的靜載試驗結果表明，與相同樁身直徑的直孔樁相比，前者的極限荷載為后者的1.7～7.0倍，前者的單位樁體積的極限荷載為后者的1.4～3.0倍。大直徑鉆（挖）孔擴底樁具有承載力高、成孔后出土量少、承臺面積小等顯著優點，在國內外得到廣泛應用。我國的鉆孔擴底樁種類有20種以上，日本的大直徑鉆擴樁工法近30種。擴孔的成型工藝除鉆擴外，還有爆擴、夯擴、振擴、錘擴、壓擴、沖擴、注擴、擠擴和挖擴等種類。另外，有些傳統的施工方法，在施工時噪音大、振動大和油污飛濺等缺點，在城區的住宅群及公共建筑群等施工中受到很大限制，因此靜壓式鋼筋混凝土預制樁施工技術在國內得到業主的青睞，已顯現出用液壓打樁錘取代筒式柴油錘的趨勢。

參考文獻

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