淺析鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工若干要點

（葛洲壩新疆工程局（有限公司），新疆 烏魯木齊 830049）

一、工程概述

新建漢宜線上的祖師殿特大橋長1846.77米，共有472根鉆孔灌注樁，設計樁徑為1米，設計樁長21～24.5米，基礎工程地質比較簡單，從上往下主要為粘土、粉土、砂、粗圓礫土及卵石土層，變化幅度不大，鉆孔灌注樁的一般施工工藝流程如下：施工準備→鉆機就位鉆孔→清孔→下放安裝鋼筋籠→水下混凝土灌注→樁頭處理。

二、施工要點

（一）鉆孔設備選型

鉆孔樁成孔方法可分為沖擊鉆孔、回轉鉆孔、旋挖鉆孔，施工中常用的鉆機為沖擊鉆機、回轉鉆機、旋挖鉆機。沖擊鉆孔主要適用于卵石土、漂石土、巖層中，正循環回轉鉆孔適用于黏土，粉土，細、中、粗砂等。反循環回轉鉆孔適用于黏性土、砂性土、砂卵石和風化巖層。旋挖鉆孔適用于砂性土、砂卵石、風化巖層。正確合理選擇鉆孔方法是能否成孔的關鍵，選定方法進行試樁工藝性試驗，根據所得參數驗證并改善施工方案。本文橋梁中根據現場實際地質情況綜合使用了沖擊、旋挖鉆孔方法。

（二）鉆孔順序安排

不同的橋梁樁基礎布置不盡相同，根據其自身特點合理制定鉆孔順序對樁基質量和施工進度影響重大，祖師殿特大橋每個橋墩基礎由八根鉆孔灌注樁組成共同支撐上部結構。在鉆孔施工順序安排上，采用跳樁法鉆孔，如圖1所示，盡量避免在灌注成樁的短時間內臨近鉆孔。需要在成樁臨近鉆孔時，特別注意要等到已灌鉆孔樁混凝土強度達到2.5Mpa以上方可鉆孔施工。以免臨近鉆孔擾動，影響成樁質量。

圖1 鉆孔順序

（三） 護筒埋設

護筒作用：（1）定位。（2）保護孔口以及防止地面石塊掉入孔內。（3）保持泥漿水位并防止坍孔。（4）樁頂標高控制依據之一。（5）防止鉆孔過程中的沉渣回流。護筒要求堅固耐用且不漏水，一般常用鋼護筒，用6-14mm的鋼板卷成，其內徑應比鉆孔直徑大（旋轉鉆約大20cm，潛水鉆、沖擊或沖抓錐約大40cm），每節長度約2～3m。利用十字形護樁校訂樁的中心位置，護筒中心豎直線應與樁中心線重合，控制護筒中心位置與設計樁位偏差不超過50mm，護筒垂直度偏差不超1/100。旱地、筑島處護筒可采用挖坑埋設法，護筒底部和四周所填粘質土必須分層夯實。水域護筒設置應嚴格注意平面位置、豎向傾斜和兩節護筒的連接質量均需符合上述要求，沉人時可采用壓重、振動、錘擊并輔以筒內除土的方法。在埋入過程中應檢查護筒是否垂直，若發現偏斜，應及時糾正。

（四）泥漿配制

泥漿的性能直接影響到鉆孔質量，確保不塌孔。泥漿的主要性能有：相對密度、粘度、含砂率、膠體率、酸堿度等。泥漿的相對密度增大，對孔壁的側壓力也相應增大，孔壁越穩定，懸浮攜帶鉆渣的能力也越大，但是相對密度過大又會增加泥漿原料的消耗并給清孔和灌注砼造成困難。所以合理選擇泥漿性能指標至關重要。本文樁基沖擊鉆進施工時根據不同地層條件及時調整泥漿稠度和鉆進沖程確保不塌孔。如通過砂、砂礫石、或含砂量較大的卵石層時，就適當加大泥漿稠度，采用1～2m中、小沖程。通過含砂率低粘土質層時，因土層本身可以造漿，就適當降低泥漿稠度，采用1-1.5小沖程。當然了不同的鉆進方法有不同的泥漿性能指標，合理正確選用并根據不同地層隨時調整泥漿性能參數是正常鉆進的有利保障。泥漿的原材料應以水化快、造漿能力強、粘度大的膨潤土或接近地表經過凍融的粘土為好，但應盡量就地取材，就地取材原料因：（1）自然風干后用手不易掰開捏碎。（2）用刀切開時，切面光滑，顏色較深。（3）水浸潤后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm的細長泥條，用手搓感覺沙粒不多，浸水后大量膨脹。采用正反循環回轉鉆進時一般要求泥漿質量較高，應使用更為優質泥漿。

（五）鉆孔要點

（1）鉆進過程要注意鉆進速度。開始鉆孔時，鉆機鉆進速度應先輕壓、慢轉并及時注漿，鉆頭鉆至護筒底口時，保持低轉速暫停進尺，使有無護筒臨界處有較堅硬的泥皮護壁。鉆進進入正常工作狀態后，逐漸加大轉速和鉆壓，均勻進尺?？旖K孔時，降低轉速，加大注入泥漿量。（2）各種鉆孔方法都會可能發生塌孔，施工工注意及時調整進尺速度和泥漿性能。注意孔內外水頭差異，及時調整護筒高度以及孔內水頭高度。避免鉆機碰撞護筒造成孔口坍塌。（3）發現鉆機底座產生不均勻沉降和位移，鉆桿彎曲、接頭不正應立即停止鉆進，容易造成斜孔。（4）沖擊鉆進容易卡鉆，應防止孔口墜落雜物、控制使用大沖程、高稠度泥漿，大繩松緊適度。旋挖鉆卡鉆主要是地層地質和人為操作因素，施工前因認真審核地質構造圖，掌握地層情況，操作手動作應規范，應慢提慢放，盡量減少對孔壁的擾動，不要一味求快，造成卡鉆。

（六）清孔

清孔主要有抽渣法、吸泥法、換漿法，合理選用，抽渣法適用于沖擊成孔的摩擦樁和不穩定地層，吸泥法適用于巖層和密實不易坍塌的土層，換漿法適用正循環鉆進。本文沖擊鉆孔選用抽渣法，旋挖鉆孔選用換漿法清孔。重點說明換漿法，清孔指標主要包括泥漿比重、黏度及含砂率。三大指標可通過比重儀、黏度計、量砂杯檢測。清孔必須保持孔內水頭、嚴格控制輸入的泥漿密度，剛開始時采用泥漿比重稍大些的泥漿，其包裹攜渣能力強，有利于排渣。泥漿比重過大、過稠會降低泥漿流動性，泥漿比重過小，泥漿護壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用，導致塌孔，清孔一定時間后首先檢測泥漿比重，比重檢測合格后，再檢測其他兩個指標，直至泥漿中各項指標達到規范要求停止清孔。清孔后應在30分鐘內灌注混凝土，若超過應從新測定孔底沉淤厚度。

（七）鋼筋籠加工和安裝

鋼筋籠按照鋼筋圖紙下料加工，鋼筋的數量規格型號與設計一致。鋼筋接長采用閃光對焊，箍筋與主筋點焊加固，加強箍筋與主筋全部焊接。分節鋼筋籠拖至現場吊裝后單面焊接，焊縫長度不小于10d，d為鋼筋直徑，鋼筋籠起吊點加一道加強箍筋。鋼筋籠下放時，注意不要碰觸孔壁。吊放受阻時，不能加壓強行下放，觀察和分析受阻原因，以免造成塌孔、鋼筋籠變形等問題。下放到底鋼筋籠容易傾向一側，為此需將鋼筋籠稍微提升懸空，保持對中，提高幅度控制在50mm內。

（八）水下混凝土灌注施工

水下混凝土灌注施工通常采用豎向導管法進行施工。導管是灌注水下砼的重要工具，適用前應認真檢查并做拼接、承壓、水密和接頭抗拉試驗，防止導管變形、漏水。導管下放以下端距孔底渣0.3～0.5m為 宜。砼坍落度以18～22mm為宜，坍落度太小流動性差易堵管，坍落度太大砼易離析。首批砼初凝時間不早于樁身全部砼灌注所需時間，且首批砼要保證導管埋入砼的深度至少不少于1m。首批砼根據需要可摻入緩凝劑。

灌注過程要連續不中斷，中途任何原因不能中斷30min， 導管埋深一般控制在2～4m，在無鋼筋段灌注應盡量加快，當砼上升至鋼筋籠底部的時候，應保持較深的埋管，放慢澆筑速度，防止砼頂托鋼筋籠。當砼進入鋼筋籠后，又要減少導管埋深。導管提升應保持軸線豎直位置居中。為預防埋管可在導管上端安裝附著式振搗器。當導管中砼不滿有空氣時，后灌的砼不能整斗大量的灌入導管，應徐徐灌入，以免形成高壓氣囊。澆筑標高應高出樁頂設計標高1米。

（九）樁頭處理

樁頭破除一直是一個難題。現在工程施工中，基本還一直采用傳統的人工破除或人工輔助小型機械破除，目前推廣使用鉆孔樁樁頭整體破除法。簡單介紹下：（1）鋼筋綁扎完成后，在樁頭鋼筋安裝PE保護管，樁頭砼不與樁頭鋼筋握裹，起到樁頭砼容易與樁頭鋼筋分離作用。澆筑樁身砼，達到設計強度，開挖樁頭。（2）采用小型鉆孔設備（風鎬等），在設計樁頂高程沿樁基周長均勻鉆取6個楔子孔插入楔子。（3）擊打楔子，使樁頭與樁基分離，同時，采用反鏟將分離的樁頭進行晃動，確保樁頭與鋼筋和樁基砼完全分離。（4）采用反鏟或者裝載機或者其他吊裝設備將完全分離的樁頭吊起。此法方便快捷性，極大地提高了樁頭破除的效率，降低了施工成本使樁基鋼筋不受損傷，確保了樁基鋼筋質量，破除后樁基頂面平順、美觀。

結語

隨著我國高速公路及高速鐵路等基礎設施項目的迅速發展，橋梁工程越來越多，鉆孔灌注樁因其質量可靠，地層適應性強，被廣泛地應用于橋梁工程中。鉆孔灌注樁作為基礎處理的主要措施之一，相對于預制樁有其自身優勢，本文對其若干要點進行闡述，對技術人員指導現場實際施工意義較大。 鑒于作者經驗水平，僅對關注到的施工中比較突出的問題做出闡述。

[1]客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南（TZ213-2005）[Z].