市政橋梁工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)

趙超

沈陽市政集團(tuán)有限公司 遼寧沈陽 110000

在市政橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)的過程中，對于橋梁基礎(chǔ)的安全性以及穩(wěn)定性要求非常高。在市政橋梁基礎(chǔ)工程施工時(shí)鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用，無疑給基礎(chǔ)工程的開展奠定了穩(wěn)固基礎(chǔ)。因此對該技術(shù)的應(yīng)用過程以及操作要點(diǎn)進(jìn)行全面分析，探究出更為科學(xué)有效的技術(shù)方案，會對后續(xù)市政橋梁工程項(xiàng)目的開展有著積極作用。

1 鉆孔灌注樁特征

對于鉆孔灌注樁來說，在實(shí)踐的過程中主要是在機(jī)械鉆孔的基礎(chǔ)上通過灌注混凝土的方式，讓樁體形成一個堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，從而提升橋梁工程的基礎(chǔ)承載力、以及強(qiáng)度。由于鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用能夠提升市政橋梁工程的建設(shè)進(jìn)度以及工程質(zhì)量，因此在橋梁建設(shè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。從其優(yōu)勢層面上分析，具備以下特征：

第一，適應(yīng)能力強(qiáng)。鉆孔灌注樁技術(shù)不僅能夠在水域工程中施工，同時(shí)在軟土區(qū)域也能施工，并且還能應(yīng)用到建筑基礎(chǔ)工程項(xiàng)目中，具備應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢。

第二，承載能力較強(qiáng)。通過鉆孔的方式成孔，并且將鋼筋籠埋設(shè)于地表下，再通過灌注混凝土，讓樁體能夠與地表形成一個整體以提升整體基礎(chǔ)承載力。同時(shí)，通過鉆孔灌注樁體結(jié)構(gòu)組成給基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性奠定了穩(wěn)固基礎(chǔ)。

第三，成本較低。鉆孔灌注樁施工時(shí)，不需要大量的鋼筋材料，與傳統(tǒng)的預(yù)制樁相比，材料的應(yīng)用更少，投入成本更低。

第四，具有綠色環(huán)保特征。在市政橋梁工程建設(shè)的過程中，鉆孔灌注樁技術(shù)可以在不破壞周圍施工環(huán)境的基礎(chǔ)上，就可完成基礎(chǔ)工程作業(yè)任務(wù)，滿足生態(tài)保護(hù)工程需求。

2 市政橋梁工程鉆孔灌注樁施工工藝

2.1 施工準(zhǔn)備與定位

首先需要做好施工場地的準(zhǔn)備工作，清理現(xiàn)場的淤泥、垃圾等雜物，確保場地平整度合格。在工程施工開始前組織相關(guān)人員做好技術(shù)交底工作，并且勘察現(xiàn)場水文地質(zhì)條件，明確管線分布范圍等內(nèi)容。在定位階段利用人工方式檢查確定管線分布信息，確保探測的深度超過3m。操作時(shí)應(yīng)用全站儀等專業(yè)設(shè)備進(jìn)行樁基位置的確定，使用鋼尺做好橫縱坐標(biāo)的檢查，孔口部位和設(shè)計(jì)樁位的偏差控制在50mm以內(nèi)。

2.2 埋設(shè)護(hù)筒步驟

護(hù)筒埋設(shè)施工環(huán)節(jié)，其直徑應(yīng)該比樁徑大20cm～40cm，并且二者的中心線是重合的，其偏差不能超過50mm，垂直度偏差控制在1%以內(nèi)。如果在現(xiàn)場施工需要進(jìn)行挖坑埋設(shè)施工，且護(hù)筒和周邊位置上的粘土可以達(dá)到嚴(yán)密性的要求，護(hù)筒表面需要高出地表約30cm，埋設(shè)深度尺寸需嚴(yán)格控制，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通常為2m～4m。

2.3 制漿、鉆孔步驟

在制漿階段中，對于泥漿的制備需要按照比例要求做好相關(guān)的控制，保證泥漿的粘稠度達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)要求。鉆孔開始前，需要先確定具體的開孔部位，開孔時(shí)應(yīng)該緩慢鉆入到地層內(nèi)并且打開泥漿泵實(shí)施循環(huán)作業(yè)，在泥漿充分混合達(dá)到均勻性的要求后才能進(jìn)行鉆進(jìn)施工。鉆進(jìn)時(shí)要隨時(shí)控制進(jìn)入的尺寸，特別是鉆入到護(hù)筒底部之后，應(yīng)及時(shí)采取低檔慢速的方式進(jìn)行，需要注意的是在鉆進(jìn)的時(shí)候，當(dāng)鉆頭進(jìn)入到土層以后，需要提高鉆頭的鉆進(jìn)速度[1]。如果鉆孔因?yàn)榕旁⒊鐾恋葐栴}導(dǎo)致無法鉆進(jìn)施工時(shí)，應(yīng)確保孔內(nèi)的水位、泥漿密度等符合要求。鉆孔灌注樁施工時(shí)需要整體進(jìn)行質(zhì)量控制，嚴(yán)格執(zhí)行制漿、鉆孔施工工藝，提高施工階段整體質(zhì)量水平，以符合設(shè)計(jì)方案的要求。作業(yè)時(shí)，若鉆頭是由堅(jiān)硬地段向軟土層進(jìn)行鉆進(jìn)操作，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)提升鉆機(jī)速度，反之則需要降低鉆進(jìn)速度。由于施工區(qū)域地質(zhì)因素的影響，在鉆進(jìn)施工時(shí)會難免遇到不同硬度的巖層，因此，在施工時(shí)需要按照工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，并且安排工作人員及時(shí)對成孔的速度、直徑等參數(shù)進(jìn)行測試，以保證成孔質(zhì)量滿足工況需求。

2.4 清孔工作

鉆孔深度、孔徑需要嚴(yán)格控制，符合標(biāo)準(zhǔn)要求后才能進(jìn)行清孔施工。清孔方法是多樣化的，比如換漿法、抽漿法、抽渣法、空壓機(jī)噴射法等，不管選擇哪一種方式都要做好清孔方式的選擇，減少塌孔問題的出現(xiàn)。但需注意在清孔環(huán)節(jié)中不能使用加深鉆孔的方式進(jìn)行清孔，且在清孔結(jié)束之后需要抽取底部泥漿，然后進(jìn)行性能檢測確保符合工程的要求[2]。

2.5 鋼筋籠制作、吊裝工作

鋼筋籠是整個鉆孔灌注樁的主要承載結(jié)構(gòu)部分，需嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)方案的標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行施工，按照設(shè)計(jì)理念和要求，長骨架通常采取分段作業(yè)的方式進(jìn)行施工，分段長度需按照運(yùn)輸條件、吊裝環(huán)境等因素進(jìn)行確定，接頭采取交錯布置的方式提高連接的性能和效果。在骨架外側(cè)需要設(shè)置特定厚度的墊塊以達(dá)到保護(hù)的效果，間隔距離在2m左右，并且骨架的頂部需設(shè)置吊環(huán)部件。鋼筋籠的制作以及安裝環(huán)節(jié)，都需要組織專人進(jìn)行質(zhì)量檢查以保證其完全符合設(shè)計(jì)方案以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而提升工程項(xiàng)目的安全性以及穩(wěn)定性[3]。

2.6 導(dǎo)管安裝步驟

導(dǎo)管安裝施工開始前，首先需要做好導(dǎo)管的水密承壓與接頭抗拉性能的檢測，禁止使用壓氣的方式進(jìn)行試壓作業(yè)。在水密試驗(yàn)環(huán)節(jié)，水壓應(yīng)該達(dá)到孔內(nèi)水深壓力的1.3倍左右，并且應(yīng)該大于導(dǎo)管壁和焊縫承受的灌注樁混凝土內(nèi)部壓力的1.3倍。導(dǎo)管安裝完成后，需要對導(dǎo)管的使用功能進(jìn)行測試，以保證給各個方面的施工性能滿足工況需求。

2.7 混凝土的生產(chǎn)及灌注步驟

混凝土的配比非常的重要，該項(xiàng)工作開展時(shí)需要嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求確定配合比參數(shù)，以保障材料攪拌達(dá)到均勻性的要求。同時(shí)在材料選擇的過程中，針對水泥材料的選擇應(yīng)該使用初凝時(shí)間超過2.5h、強(qiáng)度等級超過42.5。集料首先應(yīng)該使用卵石制作，其最大粒徑不能超過導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8與鋼筋最小凈距的1/4。細(xì)集料最好應(yīng)用性能指標(biāo)良好的中砂制作，還要保證混凝土的塌落度達(dá)到180mm～220mm，水灰比為0.5～0.6，每立方米材料內(nèi)含有水泥材料應(yīng)超過350Kg，如果需要加入減水劑或者粉煤灰等材料，應(yīng)該增加水泥材料的加入量。具體操作時(shí)，需要在第一批灌注作業(yè)施工結(jié)束后，需要連續(xù)進(jìn)行灌注施工，按照連續(xù)作業(yè)的方式，不能出現(xiàn)中斷的情況。

灌注施工環(huán)節(jié)中，要防止混凝土材料從漏斗的頂部遺漏出來，保證內(nèi)部的泥漿不會由于水泥材料的存在而導(dǎo)致凝結(jié)成塊。同時(shí)在具體施工環(huán)節(jié)中，及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行孔內(nèi)混凝土的高度尺寸檢測，確保內(nèi)部深度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。測量的次數(shù)需要做好控制，保證整體工程施工質(zhì)量滿足實(shí)際需求，且每一次在進(jìn)行導(dǎo)管提升之前，需要做好內(nèi)外混凝土高度尺寸檢測[4]。此外，還要做好孔口反水狀況的嚴(yán)格控制，每次施工都要進(jìn)行記錄。在導(dǎo)管提升環(huán)節(jié)確保軸線始終是豎直、緩慢提升的。在導(dǎo)管被鋼筋籠卡住之后應(yīng)該進(jìn)行導(dǎo)管的鉆動作業(yè)確保其可以及時(shí)脫離鋼筋籠，隨后將導(dǎo)管移動到鉆孔頂部位置緩慢提升，同時(shí)還要逐節(jié)或者每兩節(jié)同時(shí)拆除導(dǎo)管，并立即清洗。

3 市政橋梁工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工控制

3.1 孔壁坍塌的原因與預(yù)防解決方案

導(dǎo)致塌孔的原因如下：第一，護(hù)壁泥漿比重比較差，無法滿足護(hù)壁的標(biāo)準(zhǔn)。第二，護(hù)筒埋設(shè)深度尺寸不合理。第三，成孔速度超出標(biāo)準(zhǔn)，孔壁沒有形成膜結(jié)構(gòu)，內(nèi)部水頭高度無法滿足要求，導(dǎo)致靜水壓力不足。第四，鋼筋籠安放環(huán)節(jié)觸碰孔壁，造成泥膜結(jié)構(gòu)的損壞。孔壁坍塌的預(yù)防措施如下：以地質(zhì)條件作為基礎(chǔ)依據(jù)，做好進(jìn)尺速度的控制。在松散砂土或者流砂的地質(zhì)條件下鉆進(jìn)施工時(shí)，需做好進(jìn)尺速度的控制，選擇合格的泥漿材料。在地下水位變化較大的情況下，可以采取提升護(hù)筒、增大水頭等措施。鋼筋籠綁扎、吊裝等環(huán)節(jié)，應(yīng)做好嚴(yán)格控制，符合施工工藝的要求。采取必要的孔壁塌落控制方案，如果發(fā)生塌落的問題首先應(yīng)該確定坍塌的位置并且把砂、粘土等混合物回填到塌孔1～2m以上，一旦發(fā)現(xiàn)塌孔嚴(yán)重應(yīng)該立即全部回填以達(dá)到密實(shí)度要求后才能繼續(xù)鉆孔作業(yè)。

3.2 樁孔偏斜的原因及預(yù)防解決方法

樁孔偏斜的原因：①鉆桿發(fā)生歪斜或者連接性能不足，導(dǎo)致鉆頭與鉆頭出現(xiàn)偏差的情況；②鉆進(jìn)時(shí)遇到尺寸較大的孤石，造成鉆桿偏離；③鉆進(jìn)環(huán)節(jié)中鉆頭遇到過大的阻力而產(chǎn)生偏斜問題；④地面均勻性不足，造成底座出現(xiàn)偏斜的問題。

樁孔偏斜預(yù)防解決方法如下：①做好現(xiàn)場的場地處理，達(dá)到平整度的要求；②鉆機(jī)安裝到規(guī)定位置上，及時(shí)做好調(diào)整處理，鉆盤和底座符合水平度要求，并且隨時(shí)進(jìn)行檢查；③探測地下障礙物，做好清理工作；④如果地質(zhì)條件為傾斜狀的硬土層，做好進(jìn)尺尺寸的控制；⑤鉆桿與鉆頭連接處需要全面檢查，如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)整改處理，以防止發(fā)生偏斜的問題。

3.3 孔徑誤差控制

孔徑誤差原因：①在作業(yè)階段由于測量方式不科學(xué)，存在差異性也會導(dǎo)致孔徑誤差問題出現(xiàn)；②由于施工人員未按照操作方案要求進(jìn)行作業(yè)，導(dǎo)致機(jī)械鉆孔時(shí)出現(xiàn)偏移問題。

為了能夠切實(shí)的將鉆孔設(shè)備以及孔徑誤差問題得以控制，在孔徑誤差控制時(shí)需要在鉆孔操作時(shí)按照工藝規(guī)范進(jìn)行，減少人為因素導(dǎo)致設(shè)備偏移，從而出現(xiàn)偏差問題。另外在開孔之前需要做好鉆頭規(guī)格的核對，只有滿足方案需求后才能進(jìn)行操作[5]。

3.4 堵管預(yù)防控制

堵管原因：在導(dǎo)管注漿操作的過程中，由于未能做好混凝土的均勻攪拌或是灌注的壓力不足就會導(dǎo)致管道出現(xiàn)堵塞問題。針對此類問題，在項(xiàng)目開展的過程中，需要安排工作人員做好導(dǎo)管的安裝控制，檢測導(dǎo)管是否存在裂縫或是異物。同時(shí)還需做好混凝土性能的測定，使其滿足流暢性的要求。最后在操作的過程中要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行灌注，減少時(shí)間過長導(dǎo)致混凝土揮發(fā)出現(xiàn)離析問題，從而引起堵管現(xiàn)象[6]。

3.5 斷樁的預(yù)防措施

原因分析：在鉆孔灌注樁工程項(xiàng)目開展階段中，斷樁的主要因素是由于拔管的方式不正確，或是壓力過大導(dǎo)致的。因此，這對此類問題需要嚴(yán)格的控制導(dǎo)管的埋設(shè)深度，一般來說需要設(shè)置在2～6m的范圍中，并且混凝土灌注時(shí)需要安排管理人員到達(dá)現(xiàn)場指導(dǎo)。同時(shí)采用理論灌注計(jì)算的方式對拔管的長度進(jìn)行確定，從而減少此類問題出現(xiàn)。

4 結(jié)語

鉆孔灌注樁施工技術(shù)目前橋梁工程中較為常見的施工技術(shù)，具有施工速度快、效率高、占地面積小，承載性能強(qiáng)，還不會給周邊環(huán)境產(chǎn)生過大的影響等特點(diǎn)。但是因?yàn)殂@孔灌注樁屬于隱蔽工程，容易導(dǎo)致質(zhì)量問題，因此需加強(qiáng)管理和控制，消除質(zhì)量隱患，提高工程質(zhì)量水平，滿足市政橋梁運(yùn)行的要求。