試論公路橋梁反循環(huán)鉆孔灌注樁施工技術(shù)

陳高榮（惠州大亞灣市政基礎(chǔ)設(shè)施有限公司 廣東省 惠州市 516000）

試論公路橋梁反循環(huán)鉆孔灌注樁施工技術(shù)

陳高榮
（惠州大亞灣市政基礎(chǔ)設(shè)施有限公司 廣東省 惠州市 516000）

文章探討了公路橋梁反循環(huán)鉆孔灌注樁施工程序，并針對(duì)施工中常見(jiàn)的塌孔、鉆孔偏斜等質(zhì)量事故，運(yùn)用實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，提出了預(yù)防和解決措施，具有一定的借鑒作用。

公路橋梁；反循環(huán)鉆孔灌注樁；塌孔；解決措施

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，樁基礎(chǔ)被廣泛運(yùn)用到公路橋梁、鐵路橋梁等各種工程。而反循環(huán)鉆成孔施工法以其成孔直徑大、質(zhì)量高、施工成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為樁基礎(chǔ)施工的主流。本文對(duì)公路橋梁反循環(huán)鉆孔灌注樁施工技術(shù)進(jìn)行了探討，對(duì)施工過(guò)程中的主要質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出預(yù)防和解決措施，以供同行參考！

1、反循環(huán)鉆孔灌注樁的施工程序

反循環(huán)鉆孔灌注樁施工可概括為以下主要程序：設(shè)置護(hù)筒一反循環(huán)鉆孔施工—安裝鋼筋籠—插入導(dǎo)管并二次清孔—灌注樁基混凝土。

1.1 設(shè)置護(hù)筒

現(xiàn)階段，護(hù)筒的制作材料有很多，其中以鋼制護(hù)筒使用最為普遍。護(hù)筒要求堅(jiān)固耐用且不漏水，其每節(jié)長(zhǎng)度約2～3m，內(nèi)徑通常大于鉆孔直徑20mm。根據(jù)地表土層、地表和地下水位的情況不同，護(hù)筒的埋設(shè)方法有填筑式護(hù)筒、挖埋式護(hù)筒、深水護(hù)筒等。在反循環(huán)的鉆孔施工中，埋設(shè)的護(hù)筒，其頂端至少要高于地下水位2 m。旱地施工時(shí)，則要高出地面0.3 m；粘性土質(zhì)，護(hù)筒底端的埋深不小于1～1.5 m。砂性土質(zhì)，應(yīng)在挖除護(hù)筒周圍0.5～1m范圍內(nèi)土質(zhì)后，夯填粘性土并至護(hù)筒底0.5m以下。冰凍地區(qū)，則要埋入凍層0.5m以下。

1.2 反循環(huán)鉆孔施工

在反循環(huán)鉆機(jī)開(kāi)始鉆進(jìn)前，必須要確保樁架穩(wěn)固，鉆桿導(dǎo)架垂直，護(hù)筒周圍封閉不漏水。開(kāi)鉆時(shí)，要低檔慢速鉆進(jìn)并控制進(jìn)尺的速度，向孔內(nèi)注泥漿時(shí)，流速不能過(guò)大，同時(shí)要保持孔內(nèi)的泥漿水位，防止坍孔。當(dāng)采用泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)，開(kāi)始鉆進(jìn)應(yīng)先輕壓慢轉(zhuǎn)，在鉆頭工作正常后，再逐漸加大轉(zhuǎn)速并調(diào)整壓力；當(dāng)采用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)，為確保吸渣口不被堵，要先啟動(dòng)空壓機(jī)送風(fēng)吸泥，再開(kāi)動(dòng)力頭并緩慢給進(jìn)。停鉆時(shí)，先停動(dòng)力頭，最后停風(fēng)。

在達(dá)到孔底標(biāo)高后，要進(jìn)行第一次清孔。先將鉆具停止回轉(zhuǎn)，提升鉆頭且高于孔底500～800mm。再啟動(dòng)鉆機(jī)慢速旋轉(zhuǎn)，并利用優(yōu)質(zhì)泥漿反循環(huán)清孔數(shù)十分鐘，當(dāng)出漿與進(jìn)口泥漿質(zhì)量指標(biāo)相近時(shí)，即可停止清孔。此外，清孔排渣作業(yè)要保持孔內(nèi)水頭，以防坍孔。

成孔后，應(yīng)對(duì)孔徑、垂直度、樁位、孔深以及孔底沉渣厚度等進(jìn)行檢查，其結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求后，才可進(jìn)入下道工序。

1.3 安裝鋼筋籠

鋼筋籠是確保樁基穩(wěn)定的關(guān)鍵性支撐結(jié)構(gòu)，其骨架可分節(jié)制作，也可整體制作，骨架的上端要根據(jù)骨架直徑和長(zhǎng)度，均勻的設(shè)置固定桿或吊環(huán)，主筋的外側(cè)要設(shè)置能夠控制保護(hù)層厚度的部件，并采取措施以防灌注過(guò)程中鋼筋骨架上浮。在清孔結(jié)束并驗(yàn)收合格后，直接將鋼筋籠安放到鉆孔內(nèi)，并在鋼筋籠到位后定位，以此確保鋼筋籠的穩(wěn)定性。

1.4 插入導(dǎo)管并二次清孔

導(dǎo)管在安放前，要對(duì)每節(jié)導(dǎo)管都做詳細(xì)的標(biāo)號(hào)且注明長(zhǎng)度，節(jié)與節(jié)之間做密封性能試驗(yàn)。儲(chǔ)料斗的體積，則根據(jù)實(shí)際需要，進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，確保導(dǎo)管埋深≥1.5m。再將密封性良好的導(dǎo)管和儲(chǔ)料斗，按照施工要求安裝到指定位置。

在附屬結(jié)構(gòu)安裝結(jié)束后，要進(jìn)行二次清孔。由于在一次清孔后的幾次施工，對(duì)孔內(nèi)泥漿的指標(biāo)和比重已帶來(lái)一定影響，因此，在經(jīng)過(guò)二次清孔并檢查泥漿指標(biāo)后，方可進(jìn)行樁基混凝土的灌注。

1.5 灌注樁基混凝土

灌注混凝土是反循環(huán)鉆孔灌注樁基施工的核心步驟，其施工過(guò)程較為復(fù)雜，需注意的問(wèn)題也較多。在正式灌注前，要先確保鉆孔的成孔質(zhì)量必須合格，樁孔內(nèi)泥漿的沉淀厚度和各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。在第一次混凝土灌入后，要測(cè)探孔內(nèi)混凝土的頂面高度，計(jì)算導(dǎo)管內(nèi)混凝土深度，并保證滿足設(shè)計(jì)要求。

灌注混凝土施工要連續(xù)進(jìn)行，并將拆除導(dǎo)管的間隔時(shí)間控制在10min以內(nèi)。首批混凝土的灌注量，要確保導(dǎo)管的埋深≥1m。拔球前導(dǎo)管應(yīng)高于孔底30cm，拔球后導(dǎo)管的埋深應(yīng)≥1m，且≤3m。當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土量不足時(shí)，要緩慢灌注，以防管內(nèi)堆積高壓空氣囊。在灌注過(guò)程中，要時(shí)刻關(guān)注井孔內(nèi)的混凝土面位置，并調(diào)整導(dǎo)管的埋深。

在灌注過(guò)程接近收尾時(shí)，由于導(dǎo)管外泥漿和所含渣土稠度增加，而導(dǎo)管內(nèi)混凝土的柱高度減小，超壓力降低，會(huì)出現(xiàn)混凝土頂升困難的狀況，此時(shí)，可在孔內(nèi)注水以稀釋泥漿并掏出部分沉淀土，確保灌注順利進(jìn)行。最后一段長(zhǎng)導(dǎo)管的撥除速度要盡可能的緩慢，以防樁頂泥漿擠入導(dǎo)管形成泥心。

2、反循環(huán)鉆孔灌注樁的常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及解決措施

2.1 塌孔

塌孔是反循環(huán)鉆孔灌注樁最常見(jiàn)的質(zhì)量事故，主要表現(xiàn)為鉆進(jìn)速度放慢、孔內(nèi)泥漿突然涌起又隨即降落等。塌孔主要是由于以下原因所致：1）護(hù)筒埋置過(guò)淺，下端孔口漏水或坍塌；2）泥漿的性能指標(biāo)不符合規(guī)范要求；3）鉆孔進(jìn)尺太快；4）孔內(nèi)的水流失過(guò)快；5）泥漿面過(guò)高，導(dǎo)致孔壁滲漿或護(hù)筒底端出現(xiàn)反穿孔；6）清孔后未及時(shí)灌注混凝土等。

預(yù)防及解決塌孔措施：1）護(hù)筒要埋設(shè)牢固，其底部及周邊應(yīng)采用粘土分層回填并夯實(shí)，埋置深度應(yīng)按照地質(zhì)條件，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求定位；2）泥漿外加劑的摻入量應(yīng)先做試配，在調(diào)配性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范的后，再投入使用；3）在流沙或松散粉沙地質(zhì)鉆孔時(shí)，要控制鉆進(jìn)速度，并選用較大粘度和容重的泥漿或投入碎卵石等，使其擠入孔壁并起到護(hù)壁作用；4）預(yù)備紅土和水源。當(dāng)發(fā)生水位異常下降時(shí)，要立即添加紅土封底并補(bǔ)充水源，增加泥漿的稠度且降低鉆進(jìn)速度；5）當(dāng)泥漿面過(guò)高時(shí)，要減小水頭并放緩鉆進(jìn)速度；6）作好準(zhǔn)備工作，各工序要銜接緊湊；7）若孔口發(fā)生坍塌，要立即拆除護(hù)筒并回填粘土，待沉實(shí)后，再重新埋設(shè)護(hù)筒并鉆孔；8）若孔內(nèi)發(fā)生坍塌，要判明其位置，回填黃土和砂礫混合物至距塌孔1～2m，待沉積密實(shí)后再鉆。

2.2 鉆孔偏斜

產(chǎn)生鉆孔偏斜的主要原因可歸納如下幾點(diǎn)：1)鉆機(jī)底座、轉(zhuǎn)盤(pán)不水平；2) 鉆頭擺動(dòng)或受力不均；3）鉆桿彎曲；4）鉆孔過(guò)程中，遇有較大孤石或探頭石。

預(yù)防及解決鉆孔偏斜的措施：1）作業(yè)場(chǎng)地需夯實(shí)，鉆機(jī)的底座和轉(zhuǎn)盤(pán)要安裝水平，固定鉆桿的卡孔、起重滑輪緣與護(hù)筒中心應(yīng)在一條豎直線上；2）鉆架上需增設(shè)導(dǎo)向架，控制鉆桿上的提引水龍頭沿導(dǎo)向架向下鉆進(jìn)。在軟、硬傾斜式地層鉆孔時(shí)，應(yīng)保持低速鉆進(jìn)；3）逐個(gè)檢查鉆桿接頭并及時(shí)調(diào)正，主動(dòng)鉆桿發(fā)生彎曲，要用千斤頂調(diào)直；4）鉆孔偏斜時(shí)，要用孔規(guī)檢查偏斜的位置。當(dāng)鉆孔不深且偏斜≤1%，應(yīng)在偏斜處吊住鉆頭并上下反復(fù)掃孔，使鉆孔正直。當(dāng)＞1%時(shí)，應(yīng)回填砂粘土至偏斜處，待沉實(shí)后再鉆進(jìn)。

2.3 糊鉆

糊鉆主要是在軟塑粘土層鉆進(jìn)時(shí)，因進(jìn)尺過(guò)快，大量鉆渣堵塞出漿口所致。預(yù)防及解決措施為：1）合理選擇鉆桿的內(nèi)徑；2）選用出漿口大、刮板齒小的鉆頭，并控制進(jìn)尺速度。

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2.4 擴(kuò)孔和縮孔

擴(kuò)孔。當(dāng)孔內(nèi)局部坍塌且僅有少量擴(kuò)孔，鉆孔質(zhì)量能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，則可不必處理，否則，按塌孔事故處理；如果擴(kuò)孔是由鉆錐或鉆桿擺動(dòng)造成的，需調(diào)整鉆壓，以防擴(kuò)孔量增加。

縮孔。軟塑土或軟土層成孔后，遇水膨脹便造成孔徑縮小。此中情況，應(yīng)增加泥漿稠度或使用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿，并加大水頭，當(dāng)發(fā)生縮孔時(shí)，應(yīng)用鉆頭上下反復(fù)掃孔，以擴(kuò)大孔徑。

3、結(jié)束語(yǔ)

在公路橋梁的反循環(huán)鉆成孔施工過(guò)程中，總是會(huì)遇到一些影響成孔質(zhì)量的問(wèn)題，這就需要從業(yè)人員在施工中不斷的去發(fā)現(xiàn)和摸索其產(chǎn)生的原因和解決措施，去提高公路橋梁樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，為國(guó)家基建事業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)！

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1007-6344（2016）06-0039-01

陳高榮（1972年-）男，漢族，大學(xué)專科，工程師，從事市政路橋施工工作。