沖擊式鉆孔灌注樁技術在橋梁工程中的應用

卓亞洲

（宜春交通投資集團有限公司，江西 宜春 336000）

0 引言

沖擊式鉆孔灌注樁作為建設領域常見的技術，將其應用到橋梁基礎工程中能夠提升建設進度。但是由于地質條件的不同，沖擊式鉆孔灌注樁技術在施工階段難免會遇到卡鉆等問題，進而影響到項目的進度與質量。故而對沖擊式鉆孔灌注樁工藝進行分析、明確技術操作流程，能夠避免工程質量問題出現，對橋梁工程建設有積極幫助。

1 沖擊式鉆孔灌注樁技術的理論概述

在橋梁工程項目實施環節，沖擊式鉆孔灌注樁技術是最為常見的樁基基礎施工技術。與傳統的技術相比較，該項技術具有良好的優勢條件，在可以確保施工進度的同時推動施工質量的提升。沖擊式鉆孔灌注樁的使用，一般會在普通的建筑施工中逐步推進。施工環節結合施工區域的具體地質特征，做好嚴密的測控計算，嚴格按照定位和鉆孔的基本優勢，實現不同孔眼的處理。沖擊式鉆孔灌注樁雖然具有顯著的優勢，但也會面臨一些技術問題，經常出現鉆孔倒塌和堵塞等現象。這些問題一旦出現，在施工的過程中就會帶來不同程度的干擾。由于外部諸多未知因素的影響，鉆孔灌注樁施工的環節需要明確技術要點，在掌握施工影響因素基礎上，通過優化技術方案，確保各項施工順序的全面推進[1]。

2 工程基本狀況

此次以湖北恩施某高速公路作為主要的分析案例，在該高速公路的建設過程中涉及17 座橋梁和1 座123.42m 的拼寬橋，同時還有6 座主線大橋以及1 座互通主線橋和9 座匝道橋。

2.1 水文條件

在施工周圍區域整體的水系相對發達，河網呈現出樹枝狀的分散狀態。河流周圍有許多支流，沿著西南向東北逐步延伸。整體的河道長度為117km，涉及188km2的流域面積。從施工廠區的情況來看，全年降水充沛，汛期一般出現在4～8 月。其他時間河道的徑流量較小，整體的變化量相對穩定，為地下水提供了相當充足的水源補給。

2.2 地形地貌特征

從該工程的具體情況來看，該地地勢呈現出西北東南走向上提的高程在700±500m 內。該地區的地貌特征呈現出階梯狀的分布，周圍存在連綿起伏的大山，小部分區域出現嚴重的斷裂，構成了山間河谷盆地地形。境內呈現出層狀的景觀地貌，從東到西具有不同的地質特征。

2.3 地質情況

結合具體勘察資料，場區周圍沒有顯著的構造痕跡。野外地質特征從地表由上及下。綜合考慮水文地質條件的各項因素，把握端承樁和摩擦樁，共計504根鉆孔灌注樁。在施工過程中選擇有效的沖擊鉆孔樁，并以旋挖鉆機作為輔助施工的整體功能[2]。

3 沖擊式鉆孔灌注樁施工工藝

3.1 施工工藝流程

從公路橋梁沖擊式鉆孔灌注樁的施工情況來看，其中涉及成孔、清孔、下放鋼筋籠、澆筑混凝土等不同的工序。在施工過程中，選擇導管法進行水下混凝土的澆筑施工操作，采取跳樁法進行施工調整，具體的流程見圖1。

圖1 沖擊式鉆孔樁施工工藝流程圖

3.2 施工準備

測量人員結合軸線和樁位的具體分布情況，在場內建立起有效的測量控制網，按照嚴格的樁位點進行分布調整。除此之外，還需要結合周圍的作業施工環境，及時整理和清掃周圍廠區的情況，并通過場地的具體內容做好密實處理，提供良好的操作平臺。平臺要高出原地面1m 左右，確保孔內水壓的穩定，與此同時要對鋼板進行關注，增大整體的受力面積，避免平臺出現坍塌。

3.3 制備泥漿

本文借助高黏度黏土或膨脹土進行泥漿的制備，形成穩定有效的自然造漿形式，獲取合適的配比（見表1），泥漿的制作性能指標參數特征如表2 所示。

表1 配比設計

表2 泥漿相關指標要求

通過相關的儀器檢測泥漿的性能指標，參考周圍的地層狀況，把握泥漿的性能和濃度，如有其他需要，可以增加一定的添加劑。

4 施工過程控制

4.1 埋設護筒

選擇鋼護筒作為沖擊式鉆孔灌注樁的主要設備，參考實際情況埋設護筒，具體的流程如下：第一，護筒內徑比鉆孔裝的設計直徑長20cm，整體長度為6m。第二，為了提升護筒的整體剛度，避免出現嚴重的漏水現象，需要實現兩節以及多節護筒的連接操作，按照嚴格的焊接標準進行水密性連接，強化焊接的內容。通過水密性試驗，保證整體的穩定性。第三，護筒埋設的過程中，為了控制坐標放樣的穩定性，實現精準定位，要做好保護樁的設立工作，維持有效的埋藏深度。護筒頂面應當嚴格按照指定的設計標準。第四，夯實護筒周圍的泥土并填埋十字護樁，采取積極有效的措施加固周圍的設施[3]。

4.2 鉆進成孔

在護筒埋設工作后，可以推進鉆機成孔作業，具體的流程如下：第一，尋找樁孔中心位置精準進行定位，并對鉆架進行調節，保證起吊的輪滑線和中心沖擊錐中心線實現統一的垂直狀態，并保證誤差控制在合理的范圍內。第二，鉆機就位之后，采取小沖程的方式進行鉆進，確保孔洞的豎直和圓滑狀態，避免出現嚴重的偏移，甚至造成孔口坍塌。選擇合適的沖程，但是不能超過6m。第三，在鉆進的過程中要及時排除周圍的殘渣，維持有效的密度和黏度。隨時關注周圍地層的變化值，并對地層進行采樣處理，通過采樣的標本判斷地質類型，并獲取周圍的地質剖面圖。

4.3 檢孔和清孔

成孔檢測包括孔徑、孔深、穩定性和垂直度的檢測，具體的操作流程如下：第一，選擇合適的鋼絲繩進行孔深的測量，并能夠按照嚴格的要求進行核驗。第二，選擇的設備有井徑儀和探孔器，可以有效地檢查孔徑和垂直度，保證垂直度的檢查傾斜角度控制在1%以內。為了縮小孔底出現的沉淀物厚度，保證周圍的承載力大小，通常會選擇清孔處理。此次選擇換漿法進行清孔操作，操作流程如下：

首先，直接接入泥漿泵管，直到孔底徹底完成清孔操作為止。確保鉆頭處于小范圍的狀態運動，避免出現鉆渣沉淀的現象。其次，當泥漿泵將底部的泥漿抽取之后，還要對孔底的沉渣進行集中處理，解決一切之后，向孔中注入全新的泥漿或清水，直到孔內完成泥漿的更換為止。最后，在清孔工作執行的過程中，要嚴格按照相關的參數規定對樁的位置和成孔的傾斜角度進行多次核驗，等到各項參數滿足要求之后，才可以下放鋼筋籠[4]。

4.4 下放鋼筋籠和安裝聲測管

在此次工程中，選擇整體式鋼筋籠進行下放，為了滿足當前的安全性能，需要確保周轉的便利性，應當結合具體的導管位置進行處理。具體操作流程如下：第一，選擇合適的護筒頂標高對鋼筋籠頂進行全面的反算偏差，控制在合適的范圍內。第二，固定護筒下部的鋼筋籠之后，要保證各項鋼筋籠處于垂直的狀態，起到良好的支撐目的，避免在澆筑混凝土的過程中出現鋼筋籠浮動的現象。第三，鋼筋籠和聲測管的安裝要同時推進。聲測管嚴格按照等邊三角形的擺放位置進行安裝，確保不同管之間處于平行的狀態，達到良好的精準定位，并將其埋設到樁底。第四，全面密封聲測管的接頭。選擇合適的木塞進行密封處理，保證砂漿和雜質能夠處于良好的狀態，并焊接額外的鋼板進行密封，在其中加注清水。

4.5 導管下放及二次清孔

選擇合適的導管，完成水密承壓和接頭抗拉試驗。下放導管結束之后可以進行二次清孔處理，在此過程中時時向護筒中灌注泥漿，確保護筒內部的各項內容符合規范。當風管和吸泥彎頭全面撤除之后，就可以進行水下澆筑試驗。

4.6 灌注水下混凝土

在澆筑混凝土的過程中，質量的好壞會給橋梁樁基礎施工帶來影響，所以要合理把握混凝土澆筑的各項內容，選擇優質的原材料，完善目前的澆筑工藝。此次工程設計的水下混凝土澆筑需要嚴格按照以下流程推進：第一，進行初次混凝土澆灌時，要結合實際的樁徑澆筑。澆筑混凝土的過程中需要安置一個漏斗頸部的隔水木球栓，下部放置一個隔水球，避免混凝土和泥漿水發生直接的接觸，確保水下混凝土澆筑的質量效果。第二，完成首批混凝土灌注之后，需要在每車混凝土澆筑之前，全面把握現場的坍落度狀況。尤其是混凝土澆筑過程中的基本形態，要嚴格按照護筒內泥漿水面的高度進行調整。第三，澆筑混凝土時，為了能夠更好地把握混凝土的高度大小，精確算出導管的深度和長度，應當嚴格按照要求進行測試。導管的預埋深度為4±2m，等到導管的埋藏深度超過一定的界限值時，需要及時拆除。第四，為了提升樁頂混凝土的強度大小，在澆筑的過程中需要提升整體的設計指標，及時拆除承臺施工的各項部件。等到混凝土頂面的標準高度達到一定的規范后停止灌注并拆除導管。第五，成樁的具體質量要參考公路施工的相關規定，完成100%的樁身檢測。等到樁身混凝土的土齡滿28 天后，再選擇超聲波法進行測試。結合相應的規程要求，所獲得的結果見表3。

表3 樁基檢測結果

5 技術的質量控制

5.1 成孔質的控制

混凝土灌注樁施工過程中，成孔是關鍵的部分。如果沒有做好質量的把控工作，則很容易引起大面積的塌孔和縮孔現象，使得最終的設計內容無法達到相應的要求，影響成樁的最終承載力。所以，在成孔的施工技術和質量把控過程中，要做好基礎性的準備工作。采取積極有效的隔孔施工工藝，嚴格按照要求保證成孔的精確度。為了提升樁基支撐面積的穩固性，需要及時校對周圍的垂直度。在水下混凝土灌注之前，還要進行二次清孔處理。

5.2 成樁質量的控制和把握

為了提升成樁質量，要嚴格檢查混凝土原材料的合格證書。如果發現實際樣本和質保書存在差異，那么就需要進行復查處理，保證當前的材料符合灌注的相應要求。鉆孔灌注水下混凝土的施工技術一般會選擇導管進行灌注，所以很容易引起離析現象，如果配合比能夠達到一定的要求，就可以符合目前的施工規范。為了保證每根樁的配合度能夠達到準確無誤的狀態，應及時計量當前的準確性，做好測試管理工作，記錄原始數據，制作合適的試件。為了避免發生嚴重的斷樁現象，在混凝土灌注的過程中，要強化整體的坍落度控制和攪拌時間控制。從整個施工過程來看，要隨時關注灌注的操作內容，合理控制抽動力度，確保各項拔管操作能夠實現連續灌注的狀態。一旦幅度過大，就很容易造成混凝土沖刷，同時過程中孔壁喪失的問題會造成孔壁下墜或坍落現象。

6 結論

本文詳細分析了山區公路橋梁基礎施工的沖擊式鉆孔灌注樁的施工技巧，同時通過超聲波法檢測樁基的質量，得出以下結論：

第一，鉆進成孔的過程需要從實際地質條件出發，按照不同階段采用不同型號的沖程鉆孔。與此同時，通過系統的排查，可以有效維持泥漿的密度，確保黏度處于合理的穩定性狀態。第二，混凝土灌注前孔中泥漿相應的指標是非常關鍵的，只有建立起系統的聯系，才能夠保證內部的穩定。成孔后期的清孔和澆灌前期的各項質量要做好基礎性的控制，避免因為沉淀過大而導致各種問題，影響承載能力。第三，結合超聲波法進行試驗檢測，判別聲波傳遞過程中的聲速和波幅大小，維持最有效的質量內容，提升判定結果的合理性。結合完整的樁身結構，可以滿足設計的各項規范要求。