淺談公路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工技術

【摘 要】隨著社會經濟的發展和科學技術水平的不斷提高，我國的公路橋梁建設取得了很大的進步，為我國國民經濟的發展以及人民生活水平的提高做出了重要貢獻。而在公路橋梁工程建設中，鉆孔灌注樁的施工是一項十分重要的環節。本文結合作者多年來的工作實際經驗，主要對公路橋梁工程中鉆孔灌注樁施工技術進行了詳細的論述。

【關鍵詞】公路橋梁工程；鉆孔灌注樁；施工技術

引言

隨著我國公路基礎設施建設的快速發展，采用樁基礎的公路橋梁也與日俱增，鉆孔灌注樁作為一種常見基礎形式，其施工所需設備簡單、操做方便等特點被廣泛地應用于公路橋梁及其它工程領域。但鉆孔灌注樁屬于隱蔽工程，在實際施工過程中影響灌注樁施工質量的因素有很多，且由于質檢較困難，因此對于鉆孔灌注樁施工過程中的每一環節都必須嚴格控制。

1 施工準備和鉆孔過程中的控制

1.1 測量放線與場地準備

鉆孔灌注樁施工要首先做好施工現場場地的平整，清理好現場的雜物，做好鉆孔機安裝的準備。將平整好的場地進行壓實后鋪上枕木為鉆井機做好安裝的平臺，在水面上施工時要根據具體的實際情況用鋼管進行鉆井機的平臺搭建。然后進行測量放線，測量放線要根據設計圖紙的數據要求進行現場樁位的精確放樣，在測量樁位上釘上木樁，最后由專業的技術人員進行檢查，在施工的過程中要注意對樁位的保護，預防損壞或丟失。

1.2 鉆孔機的安裝就位

在鉆孔機的安裝過程中首先要保證其安裝地基的穩定。對于軟土地基或者存在著坡度的地基，要事先進行地基處理，用鋼板或者枕木加固，有坡度的地基要用推土機進行平整。為了防止樁位不準，要保證定位好中心位置和鉆孔機安裝的正確，有鉆塔的鉆孔機的，要先利用鉆機自身的動力與附近的地籠配合，將鉆桿進行大致的定位，再用千斤頂將機架頂起，使鉆頭、起重滑輪、鉆桿卡孔與護筒中心在一條直線上，保證鉆井機的垂直。在實際的操作中，鉆機的位置偏差要小于2㎝，樁位對準后，用枕木將鉆井機的橫梁墊平，并在塔頂對稱于鉆機軸線上拉上纜風繩。

1.3 制備造漿

在正式的開鉆之前要保證有足夠數量的泥漿，泥漿在施工中起著極其重要的作用，如保護孔壁，防止塌孔，加快鉆機的速度等，控制好泥漿的質量是鉆孔質量的關鍵。鉆孔泥漿由水、粘土（膨潤土）和添加劑組成。調制的鉆孔泥漿及經過循環凈化的泥漿，應根據鉆孔方法和地層情況來確定泥漿稠度，泥漿稠度應視地層變化或操作要求機動掌握，泥漿太稀，排渣能力小、護壁效果差；泥漿太稠會削弱鉆頭沖擊功能，降低鉆進速度。一般采用這樣的參數：泥漿粘度18 s～22 s，含砂率不大于4%～8%，膠體率不小于90%，塑性指數（IP）大于17。制漿前，先把粘土盡量打碎，使其在攪拌中容易成漿，縮短成漿時間，提高泥漿質量。制漿時，可將打碎的粘土直接投入護筒內，使用沖擊錐沖擊制漿，待粘土已沖攪成泥漿時，即可進行鉆孔。多余的泥漿用管子導入鉆孔外泥漿池貯存，以便隨時補充孔內泥漿。

1.4 埋設護筒

在鉆孔前必須按要求制作、埋設或下沉護筒，以固定樁位，保護孔口不坍塌，隔離地面水，保持孔內水位高出施工水位，從而維護孔壁及鉆孔導向。在施工現場水位較深時一般采用鋼護筒。鋼護筒直徑大于設計樁徑的20～40 cm，埋設入土深度在1.5 m以上，高出水面（或地下水位）或施工水位1.5～2.0 m，高出地面200 mm，護筒中心應與樁位重合，誤差不大于10 mm，并經監理檢查核實后方可在其周邊填土嵌固。在遇到個別樁基護筒為砂層或淤泥層時，應填筑部分粘土，并夯填密實，以防止回填不密實而漏水。

1.5 鉆孔

泥漿護壁是鉆孔操作中的關鍵工藝，對于有流砂覆蓋層的鉆孔樁更為重要，調制護壁泥漿及經過循環凈化的泥漿，應根據鉆孔方法和地層情況采用不同性能指標。在初鉆時，并非愈快愈好，要經常檢查鉆桿的垂直度，以保證鉆孔豎直，并且還在鉆孔過程中應經常檢查鉆機的水平位置狀況，每鉆進一定深度要撈取渣樣，根據撈取的泥渣來確定地質情況是否與設計提供的資料相符。應根據實際情況隨時調整泥漿的用量及濃度，注意水頭的調整，鉆孔泥漿應始終高出孔外水位或地下水位1.0～1.5 m。鉆孔過程中應隨時如實填寫好鉆孔過程中的原始記錄，應盡量減少不必要的停鉆次數和時間，被迫停機時，要把鉆頭提出孔外，以免沉渣時間太久，卡死鉆頭而導致各種事故。

1.6 成孔

為了確保鉆孔質量，要求成孔的孔位中心偏差不大于50mm（群樁），100 mm（單排樁），對孔徑、孔位傾斜度誤差不得大于1%孔深。采用高度為鉆孔直徑的5倍，外徑與鉆頭直徑相同，以鋼筋制成的籠式檢孔器，用片石壓重后進行下沉檢查，若不能順利下沉至設計標高，說明孔徑、孔深不足或孔位偏斜，可回填重鉆，以確保成孔質量。當鉆進中遇到較大孤石、探頭石、傾斜巖層和粒徑懸殊的砂卵石層時，鉆頭所受阻力不均，會出現彎孔，影響鋼筋籠的吊裝和樁的質量，應回填粘土、砂卵石至彎孔以上1.0 m，彎孔以上1.0～1.5 m范圍內回填片石，待沉積后，用低沖程糾偏，此時不宜用沖擊鉆頭直接修孔，以免卡鉆、坍孔。在松散粉砂土、流砂淤泥層中，應選用相對密度較大的優質泥漿或投入塊度較小的片石，用低沖程沖擊使片石擠入孔壁，防止坍孔發生。鉆頭直徑磨耗達1.5 cm時應及時更換修補，防止縮孔。鉆孔應一次成孔，不得中途停頓。

1.7 清孔

在確定樁長、直徑和垂直度無誤時，要及時進行清孔，清孔的主要目的是清除沉渣和沉淀層，盡量減少孔底的沉淀厚度，防止樁底存留過厚沉淀層而影響樁基承載能力。清孔分兩次進行。首次是成孔結束后，讓鉆桿轉而不進尺供漿對孔底進行沖洗排渣，盡量使沉渣厚度小于設計或規范要求，且泥漿比重降到1.1～1.2以下；第二次清孔是在下放鋼筋籠和導管后在導管口加悶蓋注入高壓泥漿進行清孔，使沉渣厚度小于設計或規范要求為止。清孔后的泥漿性能指標為：含砂率小于2%，相對密度1.03～1.10，粘度為17～20 Pas。清孔時，孔內水位應保持在地下水位或河流水位以上1.5～2 m，以防止鉆孔塌陷。清孔時要抓緊時間，防止時間過長，而引起沉淀過厚，或者引起坍孔。

1.8 鋼筋籠骨架的制作及下放

根據設計要求制作鋼筋籠，施工中應除銹、整直，根據骨架的長度，主筋盡量用整根鋼筋，如須接頭，應采用對焊。分段后的主筋接頭應相互錯開，保證同一截面內的接頭數不多于主筋總根數的50%，兩個接頭的間距應大于50 cm。每節鋼筋籠搭接好后應檢查搭接長度，電焊長度、寬度和厚度應符合要求。清孔后及時吊放鋼筋籠，以免隔時過久沉渣厚度超過規定，鋼筋籠骨架垂直度偏差不大于1%L（L為鋼筋籠長），宜整體吊放或分段吊放，所有接頭應焊接順直，對準孔位慢放。若遇阻礙可徐起徐落，正反旋轉，防止碰撞孔壁而引起坍塌。為防止鋼筋籠在灌注混凝土過程中發生掉籠，應在其上端焊接4根與主筋直徑相同的鋼筋（或延長主筋），固定焊接在護筒頂部或施工平臺上，避免在灌注水下混凝土時發生鋼筋籠“上浮”現象。鋼筋籠入孔定位標高允許誤差+5cm，灌注完后，樁上部混凝土初凝，應撤除鋼筋籠的固定設施，使鋼筋籠同混凝土一起收縮。鋼筋籠吊裝就位，應與孔壁保持設計的保護層距離，可在籠身上每隔2 m于同一橫截面處對稱設置4個鋼筋耳環。

2 水下混凝土灌注控制

2.1 混凝土配合比控制

鉆孔灌注樁水下混凝土澆筑是在不加任何振搗情況下，完全靠混凝土自重沿導管流入。因此對混凝土拌合物的和易性要求更嚴格。所以選擇水泥品種時優先考慮保水性較好的水泥（普通水泥、硅酸鹽水泥），細骨料選中砂（細度模數宜控制在2.4～2.8范圍），粗骨料宜選擇4.75～37.5 mm連續級配的卵石。坍落度控制在18～22 cm，砂率在40%～45%之間，水灰比為0.5～0.6。為改善混凝土的和易性，應首選木鈣（屬緩凝型減水劑）。對使用的水泥砂石料，應做配合比試驗。配制強度應較設計要求提高15%，認真檢查混凝土和易性和抗壓強度及凝結時間，外加劑的摻量由試驗確定。水泥用量減少不得超過未摻外加劑水泥用量的10%，且每立方米混凝土的水泥用量不得少于300 kg。水泥的初凝時間為2 h以上。混凝土的拌和時間是一般混凝土的1.5倍。澆筑過程中，作好灌注記錄，每根樁應做試件2-4組，并做好養護工作，以備混凝土強度評定。

2.2 導管的安裝

導管是灌注水下混凝土的主要工具之一，它的安裝型號大小、位置對水下混凝土灌注質量成功與否起主要作用，因此導管下放前，應做封閉壓水實驗，以不漏水為原則。導管應放于鋼筋籠中間，導管的長度應根據施工實際情況來確定，導管底部到孔底應有30～50 cm的空間，孔口以上應有一節導管加漏斗的高度，一般不小于4 m，以利導管的拆除，并使導管內的混凝土有足夠的壓力。

2.3 首批混凝土澆筑控制

灌注樁施工是在泥漿液面下進行的，它的主要要求是不允許泥漿與混凝土摻混，形成泥漿夾層。由于導管的管口埋在首批混凝土的深度要大于1 m，導管的孔口離孔底的距離0.3～0.5 m，所以首批混凝土儲量必須大于樁底部混凝土一次埋深1.5m所需的體積，宜取1.3的超灌量系數。

開始灌注前，必須把隔水栓先放入導管用鐵絲吊在水面上，然后在其上灌注水泥砂漿和混凝土（加少量砂漿，避免粗骨料卡管），只有當料斗和導管中首批混凝土的儲量滿足上述要求，才能剪斷鐵絲，使首批混凝土一次落入孔底，將導管的孔口淹沒，形成隔水層。隔水栓被導管內混凝土壓出導管，以保證混凝土在無水的導管中呈現原狀送到孔底。以后混凝土不斷地通過導管的出口，進入首批混凝土的下面，把首批混凝土及其上面的泥漿頂托上升，逐漸把樁孔用混凝土填滿。

2.4 灌注水下混凝土過程中間檢查

水下混凝土灌注應連續澆筑，不得中斷，灌注速度要快，不得留施工縫，盡量縮短時間，保證在混凝土的初凝時間內完成。為了防止導管的機械故障，對水下混凝土應加入緩凝劑，同時對施工過程中的混凝土進行抽樣，做混凝土試塊取樣檢查，經常檢查混凝土的坍落度。灌注時導管埋置深度以2～6 m為宜。灌注過程中，要定時測量導管內外混凝土上升的高度，合理掌握導管的拆卸長度，切勿拔起過多，以免發生斷樁事故。導管中混凝土堵塞的原因，多為粗骨料粒徑偏大和提升導管灌注混凝土間歇時間過長所致，這一點要引起足夠的重視，最好是灌注混凝土與提升導管相結合，利用混凝土的沖擊加速其流動。混凝土的拌制、運輸能力要加強，以縮短混凝土的灌注時間。要隨時測量并控制混凝土樁的頂面標高，應高出設計標高40～100 cm，以免發生樁頂標高不夠的事故。因此，當混凝土灌注到接近設計樁頂標高，要嚴格地控制混凝土的數量。

3 結語

總之，公路橋梁鉆孔灌注施工技術是公路橋梁工程建設中一種運用較為普遍的施工工藝，但它在整個施工過程屬隱蔽工程項目，在施工過程中仍有許多問題需要注意，稍有疏忽就有可能造成樁的質量問題，進而影響到橋梁本身的質量安全。因此，一定要在鉆孔灌注施工過程中嚴格質量管理，采用合理的技術和工藝，確保工程的質量。

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