橋梁鉆孔灌注樁施工技術及質量控制分析

龍開國

（貴州省鎮遠公路管理段，貴州黔東南州鎮遠縣 557700）

0 引言

在我國經濟水平不斷提升的背景下，公路橋梁建設不斷發展，施工技術取得較大進步。由于路基在橋梁工程中占據著重要地位，因此有關技術研發也在快速發展之中。鉆孔灌注樁具有強度高、剛度大、沉降小、承載能力好等特點，在橋梁基礎建設工程中得到廣泛應用，能顯著提高工程安全性、可靠性及穩定性。但是鉆孔灌注樁施工中還存在著諸多不可控因素，為此有必要從施工工藝及質量控制方面研究鉆孔灌注樁施工技術，以進一步保障施工質量。

1 工程概況

擬建仙人橋為改擴建工程，位于G320 國道上。橋梁起點樁號為K1804+199.194，中心樁號為K1804+242.694，終點樁號為K1804+288.194；設計橋孔和跨徑（孔×m）為3×25m，橋長為89.0m，橋寬為9.0m；上部結構采用裝配式預應力混凝土T 梁，簡支轉橋面連續；下部結構橋墩采用柱式墩樁基礎；0 號臺采用重力式臺接樁基礎；3 號臺采用重力式臺擴大基礎；縱斷面縱坡為0.5%。本工程的橋梁基礎采用鉆孔灌注樁施工技術，在施工過程中設備布設如圖1 所示。

圖1 鉆孔灌注樁設備示意圖

2 鉆孔灌注樁基礎施工技術

2.1 施工準備工作

2.1.1 施工方案編制和審核

橋梁鉆孔灌注樁在施工準備階段，主要是對施工方案進行合理地制定。施工方案要在對施工環境、設備狀況、鉆孔灌注樁的組織與管理、樁周地質及水文條件、施工組織方案等因素進行深入分析的前提下，尋求最適合的鉆孔灌注樁基礎施工技術與管理方法[1]。該合同段擬設置1 個預制場，如圖2 所示。

圖2 預制場平面圖

2.1.2 施工機械設備的檢查

橋梁鉆孔灌注樁體積大、施工標準高，施工機械設備是公路橋梁建設的重要組成部分，必須確保在施工前徹底檢查和維護機械設備，并在施工過程中定期對機械設備進行校準和檢查，如有問題應立即修理或替換，保證施工順利進行。要提供高效、專業的機械設備保證工程質量的穩定性，進而提升工程的經濟效益。

2.1.3 施工材料檢測

為保證鉆孔灌注樁質量的穩定性，施工前應檢測建筑材料，檢測方法及操作程序應標準化。檢測過程包括兩個環節，一是采購環節，二是現場試驗室對水泥材料級別及用量進行測試，判斷其強度及性能[2]。

2.1.4 定位測量

定位測量前施工人員要做好現場全面清理工作，尤其是鉆孔位置。測量開始前應先將測量設備標定好，擬定和確認測量方案，同時將樁坑中心位置以木樁或鋼頭設置標記，必須重復測量，以確保精準，如果出現錯誤則立即改正。經過測量后，會獲得鉆孔灌注樁的具體位置，澆筑混凝土加以固定，并將有關資料認真記錄在案。

2.2 埋設護筒

埋設護筒是橋梁鉆孔灌注樁施工的關鍵階段，施工人員必須按規定做好埋設處理，才能夠為后續施工奠定良好基礎。護筒內徑應比樁徑大20～40cm，豎直線傾斜不得超過1%，與樁中心線重合，平面誤差不應大于50mm，以保證樁位平面位置準確。護筒埋置深度一般為2～4m，高度應高出地面0.5m，或高出水面1～2m；當鉆孔內有承壓水時，應高出承壓水位2m以上。為了防止地表水及地下水流入，應提高孔內壓力，保證樁口在施工期間不會坍塌。

2.3 泥漿制備與使用

黏土在山區比較常見，可以作為泥漿制備原材料。經試驗室系數測試后，將黏土攪拌均勻置于泥漿池內，利用循環泵使其循環流動。鉆進時，為確保鉆進效率，測試人員需要對泥漿相對密度、黏度及含沙量進行測試。泥漿能形成薄而硬的泥漿護壁，有效防止井壁坍塌，可應用于復雜地層，簡化鉆井結構和降低鉆井成本。同時，泥漿具有一定黏性，在鉆進裂縫性地層時能發揮良好作用，并且能有效防止回填滲漏。良好的泥漿能和循環泵協同作用，增加除渣能力，確保施工進度。對于鉆進時產生的污泥，為保護環境和降低污染程度，可對污泥進行預處理后使用專用車輛運輸至指定垃圾場。

2.4 鉆孔施工

鉆孔作業要求在施工之前對方案進行審核，并時刻注意工序中的各項細節，按照規章制度進行操作，并對坍塌現象進行有效預防。在進行具體作業時，應做到以下幾點：一是施工人員應格外重視對施工環境的觀察與把握，關注施工細節，精確運行設備并采用先進技術進行鉆孔作業。二是施工單位要安排專業人員對孔位、孔形和泥漿進行實時觀測，一旦發現問題，立即采取措施。三是鉆孔時操作人員要以常速進行。盡管初期已確定鉆孔位置及其他施工參數，鉆進時仍應對鉆孔尺寸及垂直度等進行檢查，必要時對框架及鉆孔水平位置進行調整，保證鉆孔直徑及垂直度滿足要求。四是要實時關注鉆孔地質情況。巖層與土層交叉處，鉆進速度要減緩，要保證鉆桿垂直度，鉆進機械壓力也要相應減小，若發生屈曲現象，要停鉆進行調整，直至達到垂直度要求。五是要科學利用泥漿泵與空壓機清除井底沉積物，使細砂黏附在循環泥漿中沖出井口，高效完成清淤工作。規范要求鉆孔底部的沉渣厚度不應超過50mm，但實際設計往往比規范要求更為嚴格[3]。

2.5 鋼筋籠制作與吊放

鋼筋籠制作過程中，其規格尺寸應結合單元槽段、接頭形式和設備吊裝能力等因素確定。在相同截面、相同鋼筋接頭個數的情況下，要增設箍筋并與主鋼筋相連，鋼筋搭接示意圖如圖3 所示。

圖3 鋼筋搭接示意圖

螺旋箍筋與主筋連接采取滿綁，相鄰兩個綁扎接頭成“八”字形，其中綁扎搭接處箍筋加密為@100。焊接所采用焊條應符合JGJ94—2003 鋼筋焊接規程要求，采用E4303 以上焊條。要求保護層墊塊每2m 安放一組，一組三塊沿鋼筋籠環形均勻布置，保護層墊塊強度與樁體同強度，保護層厚度為50mm，如圖4 所示，以此增大鋼筋籠截面尺寸和提高鋼筋籠剛度，避免吊裝時鋼筋籠發生形變。

圖4 鋼筋保護層同強度混凝土墊塊安裝示意圖

鋼筋籠制作完成后應及時進行吊放，不宜長期存放。起吊鋼筋籠前應按順序對各焊縫進行質量檢查，如果發現問題則立即補焊。吊放鋼筋籠時應細心觀察，避免鋼筋籠和井壁相撞。鋼筋籠吊放到位之后，要調節鋼筋籠保護層厚度，并將鋼筋籠固定。在吊裝過程中需要設置醒目的安全警示標識，并設專人進行指揮，以保證施工的安全性。

2.6 水下灌注混凝土

水下灌注混凝土之前，需要對孔底礦渣進行檢測，必要時進行二次清孔，以避免礦渣混入混凝土影響樁體質量。混凝土運至現場后，需要對坍落度及均勻性進行檢驗。技術人員利用繩索對孔深進行測量，計算出導管需求量。導管下放時應避免與孔壁摩擦碰撞，導管底部與孔底之間的距離控制在30～50cm。混凝土必須具有良好的和易性，含砂率在40%～50%之間，精骨料粒徑不大于3.8cm，水灰比在0.44 上下；可以在混凝土中摻入外加劑，如緩凝劑、塑化劑等。灌注混凝土時需要著重解決鋼筋籠上浮、保護層厚度不足等問題。混凝土灌注收尾階段，需要超量灌注以清除樁頂的浮漿，規范要求超量灌注高度超出樁頭0.5m，實際工作中一般超出1m 左右[4]。

3 鉆孔灌注樁基礎施工質量控制措施

3.1 導管阻塞控制

導管發生阻塞可采取以下方式解決：一是提高混凝土和易性；二是提高混凝土灌注速度，以混凝土的沖擊力克服泥漿的阻力；三是保持連續灌注，使混凝土始終保持流動狀態；四是導管上部阻塞可利用鋼筋進行疏通，下部阻塞可上下振動導管。

3.2 鉆孔偏斜控制

鉆進過程中，鉆機局部變形、鉆頭受力不均勻等因素都會導致鉆孔偏斜。針對此類問題通常采取以下措施：一是合理控制泵量，避免鉆機振動幅度過大；二是鉆具直徑應與孔壁相適應，減少二者之間的環狀間隙，進而減少鉆具的徑向振動；三是鉆進工藝及技術參數應科學，做到定向準確、鉆速合理、鉆桿質量合格等；四是使用地錨緊固鉆機底盤，使鉆機始終保持平穩狀態。

3.3 鋼筋籠上浮控制

鉆孔灌注樁施工中極易發生鋼筋籠上浮問題，對整體工程質量造成嚴重影響。針對此類問題，可采取以下措施予以解決：一是在鋼筋籠上施加重物；二是將鋼筋籠焊接固定在護筒頂部的施工平臺上；三是在鋼筋籠上加焊防浮倒刺；三是在混凝土灌注到鋼筋籠底部時，小幅度提升導管，并減緩混凝土灌注速度。

3.4 混凝土卡管問題

混凝土攪拌不充分不僅會對混凝土性能造成影響，也會造成管道密封性不足，造成混凝土卡管問題。其解決方案是，利用起重設備將被卡導管連同灌注料斗快速拆除，然后插入備用導管，將小型潛水排污泵從備用導管中放入已灌注的混凝土中，抽盡備用導管內的泥漿，取出排污泵后，采用“二次剪球法”灌注混凝土，利用混凝土的沖擊力將卡管混凝土沖到導管外[5]。

3.5 斷樁問題

針對斷樁問題的常用處治措施包括接樁法、原位復樁法、樁芯鑿井法、補送結合法、糾偏法等。其中，原位復樁法效果較好，但施工難度大、周期長、費用高；樁芯鑿井法進度慢、施工難度大。這兩種方法應結合工程地質條件和工期要求謹慎采用。接樁法、補送結合法、糾偏法應用較為廣泛，可根據工程具體情況合理應用。

4 結語

綜上所述，通過對鉆孔灌注樁施工過程中的技術問題進行剖析，以重視工藝優化為重點，實施質量控制措施，提高人員、設備、物資等生產要素的調控管理能力，以匹配施工過程中各環節的技術及質量要求。同時通過做好技術管理工作，確保施工工藝的作用得以充分發揮，并以此提升鉆孔灌注樁施工技術的應用價值。