大跨徑橋梁鉆孔樁施工淺析

張紹敏，彭心強

（開封市市政工程設計研究院有限公司，河南開封 475000）

1 工程概況

鄭州市中心區鐵路跨線橋工程0～5號墩設計為雙塔單索面三跨預應力混凝土斜拉橋，跨度為106m+248m+106m，全長460m。2號和3號主墩設計樁長分別為95m和98m。每個主墩共設29根φ180 cm鉆孔樁，設計樁頂承載力為16 500 kN。

交界墩及輔助墩采用獨柱獨樁的結構型式，每個墩由3個獨立的混凝土立柱組成，矩形柱通過承臺連接兩個φ180 cm的圓形鉆孔樁。交界墩設計樁頂承載力為7 000 kN，輔助墩設計樁頂承載力為5 500 kN。

2 鉆孔樁施工方案

2.1 概述

鉆孔樁采用就地平整場地法利用旋轉鉆機鉆孔，垂直導管法灌注樁身混凝土。鉆孔樁泥漿采用優質泥漿，在場地外側集中拌制通過泥漿管路輸送至孔位處使用，鉆渣采用泥漿處理器處理后，按要求運至場外指定地點棄放。鋼筋籠在北環外2 km處的鋼筋籠加工車間集中加工，平板運輸車倒運至工地。樁施工時利用35 t汽車吊機配合作業，其工作內容包括護筒設置、吊裝鉆具、下鋼筋籠、水封混凝土配合等。

2.2 測量放線

對全橋控制網進行復核測量，確保其精度準確無誤。測放樁基中心線，并打樁劃線標明。測量原始地面標高，計算鉆孔深度。

2.3 護筒埋設

在護筒埋設前，在樁基施工區承臺施工范圍先行開挖探溝，探溝深度不小于3 m，查明可能影響施工的地下管線。確定無礙后，再行人工挖埋護筒。

2.4 鉆孔

將孔位處地表整平，抄墊枕木，在枕木上吊裝就位鉆機，對鉆機進行檢查，鉆機塔架中心、鉆頭中心與孔位中心三點應在一條鉛垂線上，符合要求后對鉆機進行固定，確保鉆孔過程中鉆機不移位。

測量鉆機平臺頂面標高（終孔前應進行標高復測），用于控制鉆孔進度。鉆孔按擬定的鉆孔順序跳孔鉆進，在護筒上做好順橋和橫橋向“十”字線,測量各護筒頂口標高，并用油漆作好標記，用于檢查井孔孔徑與垂直度。

鉆頭直徑應選用小于設計樁徑2 cm，減少擴孔系數在0.7以內[1]。

在適當地點開挖泥漿池,泥漿池容量不小于1.5倍的樁基體積,在開鉆時首先在孔內投入一定量的黏土，當泥漿量大于孔排碴量的1.5～2倍時，開始鉆進。開始鉆進時，先啟動砂石泵，待形成正常反循環后，開動鉆機慢速回轉造漿。控制鉆進速度，且應經常檢查泥漿指標 (泥漿比重不得小于1.3，黏度20 s)，保證護壁質量，確保不塌孔。在鉆進過程中經常檢查鉆機，確保鉆機塔架中心、鉆頭中心與孔位中心三點在一條鉛垂線上。

根據砂石泵的排量情況或出水中含鉆渣量，控制給進速度，防止因循環液密度太大或管道堵塞而中斷反循環。鉆孔過程中，始終采用減壓鉆進，鉆具的主吊鉤始終承受部分鉆具的重量，使鉆桿始終在受拉狀態下進行工作，鉆壓最大不超過鉆具扣除浮力后總重力的80%。以避免或減少斜孔、彎孔和擴孔現象。鉆進過程中，采用有效措施保證鉆機牢固穩定，位置準確，防止鉆機因振動移位，確保不偏孔。鉆孔達到要求深度后，檢查成孔質量，符合要求后，立即進行清孔工作。加接鉆桿時應先停止進尺，將鉆具提離孔底1 m左右，維持沖洗液循環5 min左右，以清洗孔底，并將管道內的鉆渣攜出排凈，然后停泵加接鉆桿。

2.5 清孔與終孔檢查

達到設計標高后繼續鉆進，超鉆約50 mm以上（不能代替清孔），并及時測量記錄孔底標高。隨后采用反循環對孔底清孔不少于15 min，并使泥漿指標達到設計要求，比重為1.05～1.15，黏度16～22 s，pH為 8～10，含砂率小于 4%。

2.6 鋼筋籠制安

（1）鋼筋籠加工

加工場地采用道木抄墊，鋼筋離地約0.3 m，且頂面要求抄平，確保鋼筋籠加工時順直。現場設鋼筋籠臨時存放場地，備用2～3套樁基鋼筋籠，存放場地同樣采用道木抄墊。

鋼筋籠加工時先按整節加工，預先將主筋滾絲并單根連接，然后再上胎具加工成型。鋼筋籠制造時確保骨架不變形，接頭相互錯開，使鋼筋骨架同一截面處接頭數量不超過鋼筋總數量的50%。

整節加工成型并檢查合格后，將中間接頭直螺紋松開，將鋼筋籠分成兩節，并對同一主筋兩個接頭做好標記，便于現場同一編號鋼筋對接。將鋼筋籠移走存放，并對鋼筋籠進行編號。

鋼筋籠箍筋與主筋間采用點焊，加勁箍與主筋間要焊牢，尤其是鋼筋籠頂部應設專門的吊耳，吊耳與主筋單面焊接。焊接過程中不得咬傷主筋。

鋼筋籠加工時重點要保證鋼筋間距、主筋順直，確保質量。

（2）鋼筋骨架安裝

鉆孔樁的鋼筋籠在車間分段制作，運輸到樁位處，用Q=35 t汽車吊機起吊安裝。

鋼筋骨架入孔使用吊機下放。吊裝時要采用專用的型鋼扁擔，防止鋼絲繩的水平分力使鋼筋籠變形。

鋼筋籠下放前，在孔口護圈上設兩根分配梁，并保證頂面水平，以便于鋼筋籠對接。

鋼筋籠對接時采用分配梁對底節鋼筋籠打梢時，要確保底節鋼筋籠與加勁箍連接牢固，否則應在底節鋼筋籠頂端設專門的打梢吊耳。

下放鋼筋籠時，應對準鉆孔樁中心線緩慢下放至設計標高，同時防止碰撞孔壁。

鋼筋籠下放到設計標高，應在孔口設分配梁，并與主筋之間可靠連接，確保鋼筋籠位于設計位置。

為確保鋼筋籠居中，除在籠身周邊加焊耳筋外，對孔口鋼筋籠加設加強箍，并與護壁周邊加焊鋼筋柱腳頂緊，確保其位置準確。

2.7 水下混凝土澆筑

鋼筋籠下放完畢后，檢查泥漿指標和孔底沉渣厚度，若超過規范要求，進行二次清孔。經檢驗合格后，方能進行水下混凝土灌注。

（1）導管試驗

混凝土澆筑采用φ300導管按水下混凝土澆注要求進行施工。施工前按規范要求進行水密試驗并按試驗順序編號。

（2）水封設備安裝

按試驗順序編號并逐節接長導管并下放至距孔底約0.45×d（d為導管內徑）為止。孔口設分配梁與導管夾箍，將導管固定牢固。

在導管頂口安裝混凝土漏斗。

（3）鉆孔樁采用商品混凝土，用混凝土攪拌運輸車運送混凝土至工地，在墩旁設一臺混凝土泵車直接對漏斗下料，下料過程連續，確保混凝土淹埋導管底口。

在澆筑過程中，邊澆筑混凝土邊拆除導管，保證在整個澆筑過程中導管埋深在2～6 m。確保混凝土質量。在澆筑樁身時，控制澆筑速度，防止鋼筋籠上浮。

混凝土澆筑時，對商品混凝土采取駐廠、運輸過程、施工現場綜合監控，并隨機抽樣檢查，確保商品混凝土質量合格。

3 鉆孔樁施工常見事故及處理辦法

3.1 坍孔

坍孔的表征是孔內水位突然下降，孔口冒細密的水泡，出渣量顯著增加而不見進尺，鉆機負荷顯著增加等。

預防及處理原則：

（1）保證鉆孔時泥漿的各項質量指標滿足規范要求。

（2）保證鉆孔時有足夠的水頭高度，在不同土層中選用不同的轉速。

（3）起落鉆頭時對準鉆孔中心插入。

（4）坍孔事故發生后，回填砂和黏土的混合物到坍孔處以上1～2m，待回填土層穩定后重新鉆孔。

3.2 鉆孔偏斜或縮孔

預防和處理：

（1）安裝鉆機時基礎密實穩固，使底座水平，起重滑輪、鉆頭中心和孔位中心三者在一條豎直線上，并經常檢查校正。

（2）在有傾斜的軟硬地層鉆進時，采取不同的轉速交替鉆進。

（3)遇有斜孔、偏孔時，用檢孔器檢查探明孔偏斜和縮孔的位置具體情況，在偏孔、縮孔處上下反復掃孔。偏孔、縮孔嚴重時回填砂黏土或片石重鉆。

3.3 掉鉆

（1）主要原因

鉆進時強提、疲勞破壞易使鉆頭掉入孔中，另外由于操作不當，也易使鐵件等雜物掉入孔內。

（2）預防和處理

小鐵件可用電磁鐵打撈。鉆頭的打撈視具體情況而定，主要有采用打撈叉、打撈鉤、打撈活套、偏鉤和鉆錐平鉤等器具。

在鉆孔過程中除以上幾種主要事故外，還須注意防止糊鉆、擴孔、偏孔、卡鉆、鉆孔漏漿等。

3.4 水下混凝土灌筑時導管進水

主要原因：首批混凝土儲量不足或導管底口距孔底間距過大，混凝土下落后不能埋住導管底口以致泥水從底口進入，此時，將導管提出，將散落在孔底的混凝土拌合物用空氣吸泥機或抓斗清除，重新灌注。

3.5 導管卡管

灌筑過程中，混凝土在導管中下不去稱為卡管。

處理辦法：視卡管的具體情況、位置選擇拔管、吸渣重灌或拔管、待其具有一定強度后重鉆等方法及時果斷地進行處理。

3.6 埋管

導管無法拔出成為埋管。其原因是導管埋入混凝土過深，及時采取措施提升導管，控制埋深。

3.7 水下混凝土灌注時坍孔

發生坍孔后，查明原因采取相應措施，如保持或加大水頭，排除震動等防止繼續坍孔，然后用吸泥機吸除孔中礫土，如不繼續坍孔可恢復正常灌筑，如坍孔不停止、坍孔部位較深，宜將導管和鋼筋籠拔出。保存孔位回填黏土重鉆。

4 結語

鉆孔灌筑樁的工藝復雜，難度大，專業性強，而且是隱蔽工程，每一道工序必須嚴格控制。首先，成孔的質量控制是一個重要環節；其次，鋼筋籠的質量控制直接關系到樁是否具有足夠的承載力；最后，水下混凝土的灌筑是樁質量好壞的關鍵。只有掌握了以上要點，并在施工中隨時總結經驗才會取得更滿意的結果。

[1]史佩棟.樁基工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1995.

[2]徐光輝，胡明義.公路橋涵設計手冊橋梁（上冊）[M].北京：人民交通出版社，2001.