鉆孔灌注樁在高速公路橋梁施工中的應用

顏遠超 （中交四公局第二工程有限公司，北京 100176）

1 工程概況

杭瑞高速公路項目中，貴州境大興至思南段第DSTJ-8合同段對應樁號為K84+600.000～K99+014.366，本標段總長度14.414km，沿線設置有岳家寨互通立交1處以及9座橋梁。梵凈山境內設置1、2、3號隧道，根據施工要求，土石方總量163.7757萬m3。因鉆孔灌注樁具有承載力能力高、施工方便、工期短、造價低，施工時無振動、無地面隆起或側移，同時對周邊建筑物危害小，使用范圍廣，適用于各種地質條件，故本項目采用鉆孔灌注樁工藝進行施工。

2 鉆孔灌注樁施工技術

2.1 測量定位

利用全站儀，并引入坐標法確定合適的鉆孔樁樁位，隨后做好護筒的埋設作業，在其周邊區域設置中心定位樁，使用醒目的紅油漆做好標記。

2.2 埋設護筒

相較于原地面，要求護筒口比該處略高0.3m。相較于最高水位值，向水中設置樁護筒護后此結構應比該值高2.5m。

使用到鋼護筒，以厚度8mm的鋼板為原材料制得，根據施工要求，護筒長度為2～4m不等。護筒頂部基于焊接的方式設置法蘭，以免護筒發生變形[1]。關于鋼護筒的埋設作業，采取的是人工與錘擊相結合的方式，并填入適量粘土，以提升護筒與周邊孔壁的結合穩定性。

2.3 泥漿制備

以粘土與水為原材料，經拌制后得到漿液，部分情況下可摻入適量水泥，調整好泥漿比重，該值需在1.1～1.15g/cm3區間內，具體性能要求如表所示。

鉆孔作業時做好對泥漿稠度的檢測工作，此環節使用到泥漿稠度儀，若偏離設計指標需及時調整。

2.4 成孔

鉆架要具有足夠的穩定性，調整鉆頭并使其與樁位中心處于相對齊的狀態。做好開鉆之前的準備工作，相關機具工作狀況良好，水電通達。為避免突發事故而引發的施工中斷現象，需在現場適配發電機以滿足備用要求。

做好護筒的埋設作業，將鉆機轉移到指定施工位置，調整鉆架并鉆進施工。需向孔內注入泥漿，沖擊作業使用到沖擊錐，采取的是小沖程的方式。孔內水位要足夠合理，相較于護筒刃腳而言，需比其高出1.5～2.0m，但必須在護筒頂面下方0.3m內。

地層條件的不同，所對應的沖程存在差異，泥漿指標也要靈活調節，控制鉆孔進尺速度，需在2m/h以內。考慮到淤泥質等地層的特殊性，可向該處拋填片石，在鉆頭的作用下有效擠壓孔壁，提升其穩定性。

基于泵吸反循環的方式完成排渣作業。覆蓋層鉆進施工時，采取的是每班排渣一次的方式，若進入到巖層中，每完成0.5～1m的進尺后都要組織排渣。關于泥漿的排出作業，需使用到渣土分離器，可達到泥漿再利用的效果。

2.5 清孔、驗孔

結束鉆孔作業后，全面檢查各項指標，如孔深、孔徑等，無誤后即可清孔。需做好清孔前的準備工作，向其中投入適量水泥后利用鉆錐持續性旋轉，使得泥漿與水泥得到充分攪拌并形成混合物，沖孔泥漿比重需穩定在1.3～1.4，以便提升清孔質量。澆筑之前檢查沉渣厚度情況，使其與設計要求相符；若工程中尚未針對此項操作做出明確說明，則采取如下方法：樁徑≤1.5m時，該處的沉渣厚度需≤30cm；反之，若樁徑＞1.5m，此時沉渣厚度需＜50cm。若實際施工中沉渣厚度超過該值，需利用導管展開二次清孔作業。

2.6 鋼筋籠的制作與安裝

①鋼筋籠采取的是現場制作的方式。以設計圖紙為指導，對其有效綁扎與焊接，所有鋼筋都要具有平直性，不可發生彎折且各部分都要足夠潔凈。針對直徑超過25mm的鋼筋，需采取機械連接的方式。反之，則采取搭接焊的方式進行連接作業，單面焊縫長度應≥10d，若為雙面焊接，焊縫長度應≥5d。鋼筋籠成型后，安排監理工程師做進一步檢驗。

②結束鉆孔后對其清孔，在吊車輔助下將鋼筋籠有序放入孔中，最大程度避免鉆孔樁底部沉淀現象。鋼筋骨架采取的是“米”字形形式，所用原材料為φ25鋼筋，在其作用下避免鋼筋骨架變形現象。順利完成鋼筋籠入孔作業后，處理頂端與護筒頂橫桿，通過焊接的方式設置4根φ25鋼筋[2]。

③尚未展開混凝土灌注施工時，便要將鋼筋骨架置于孔中。此項操作之前需要全面清孔，無誤后方可放入鋼筋骨架。

泥漿性能指標要求表

④控制鋼筋籠地面高程，該處的誤差需在±50mm內，滿足設計要求后及時調整鋼筋籠，確保中心位置的合理性。

2.7 灌注水下混凝土

①使用內徑30cm的剛性導管，要求此材料質量足夠良好，完成鋼筋籠安裝作業后，需隨即拼裝吊裝導管。

②灌注作業不可中斷，可使用測繩檢測灌注情況，如混凝土高度，以實際情況為準靈活調整導管埋深，該值需在2～6m內，在吊車的輔助下提升導管。

③灌注作業時需要做好監測工作，要求導管與鋼筋骨架的間距足夠合理，以免出現導管上下升降現象。

④在現場完成混凝土拌制，利用專業運輸車將其轉移到指定施工區域，拌制過程中需要精確稱量材料，控制好配合比，所得混凝土應具有優良和易性。伴隨灌注施工的持續推進，需頻繁檢查混凝土坍落度。

⑤導管拆除所需時間需得到合理控制，整個混凝土灌注施工需在6h內結束。根據施工要求，需在混凝土中摻入適量緩凝劑，目的在于延長混凝土初凝時間，使得所有混凝土灌注施工結束之前混凝土未達到初凝狀態。

⑥檢查灌注高程，當接近設計要求時，需要調節好導管上端的位置，其應當超出混凝土頂3～4m，并通過計算的方式確定末盤混凝土用量，將實際情況告知拌合站。

⑦相較于樁頂高度，結束灌注施工后樁頂標高應比該值略大0.5～1.0m。檢查混凝土強度情況，在符合設計要求后拔除鋼護筒，將無用的混凝土有效鑿除，使其足夠潔凈。

⑧水下混凝土澆筑過程中，為確保施工質量并提升效率，可準備高性能水泵、吸泥機等機具，其工作性能應足夠良好，以利于維持孔內水頭的穩定性，若澆筑過程中發生故障，技術人員需及時處理。

⑨檢查孔樁混凝土強度，現階段超聲波檢測是較為可行的方式，不可出現斷樁、縮徑等質量問題，完成所有檢測工作后，便可進入到墩臺身施工環節。

3 橋梁鉆孔灌注樁預防措施

3.1 孔壁坍塌預防措施

孔壁坍塌的突出特征在于突發性，從誘發因素來看，與現場地質環境、護壁效果等因素有關，這一問題需得到工程人員的高度重視。首先要做好鋼護筒的埋設作業，提升孔口排水效果，下放鋼護筒時不可出現偏斜現象。其次，注重特殊地層的處理，需使用高性能沖洗液護壁，輔以正循環鉆進等方法有效提升脆弱地層的穩定性，避免坍塌現象。最后，在不穩定地層施工作業時，不可出現換漿過早的情況，完成鋼筋籠下放后采取二次清孔措施，基于此方式替換高比重泥漿，并隨即灌注混凝土，盡可能縮短沉渣時間，確保所得樁結構的整體質量。針對較為松散的地層，需適當加大護筒埋設深度，利用粘土完成護筒周邊的封堵處理[3]。所用泥漿的比重與粘度都要足夠合理，調節好護筒泥漿水位，其必須在地下水位之上。關于鋼筋籠的吊裝作業，需避免變形現象，亦不可對孔壁造成影響，鋼筋籠接長時需控制好焊接時間。

3.2 擴徑和縮徑預防措施

鉆進作業后，部分情況下會出現成孔不規則的情況，即擴徑或縮徑。具體而言，擴孔主要與鉆頭尺寸偏大有關，或是在鉆進過程中發生偏位現象；若為縮孔現象，則可能是受到鉆頭過度磨損的影響，或是缺乏合理的焊接措施，當施工現場含有大量軟土時也易出現此問題。在縮徑的影響下，將明顯降低樁的豎向承載力。若為擴徑現象，將明顯提升施工成本，因此要采取針對性措施避免上述問題。為避免擴徑現象，施工之前需要全面檢查鉆機工作狀況，采取減壓鉆進的方法，要求鉆頭在工作中處于穩定狀態，而在成孔作業時，遵循的是緩慢鉆進的原則，從而產生穩定的孔壁。整個施工過程中泥漿比重要足夠合理，孔內泥漿需具有一定壓力，成孔并完成清孔作業后隨即灌注水下混凝土，盡可能縮短孔壁的浸泡時間。為避免縮徑現象，需在施工之前做好地質情況分析工作，即現場是否存在遇水膨脹土層，若出現此類特殊地質環境，需選擇優質泥漿護壁，要求該材料失水率＜3～5m L/30min，并頻繁校正鉆頭直徑。相較于成孔直徑而言，所用的鉆頭直徑應比該值略小20～25mm，選擇優質泥漿，以達到控制失水量的目的。

4 結語

綜上所述，高速公路橋梁是跨越不良地質的重要方式，鉆孔灌注樁在其中取得廣泛應用，其具備承載力高、適用能力強等多重特點。工程項目中，需充分考慮到現場實際情況，確定合適灌注量、鉆機速度等工藝參數，全面確保施工質量，以高品質、高效率的方式完成施工作業，延長橋梁使用壽命。