橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工工藝分析

高希恩

（中鐵二十二局集團(tuán)第一工程有限公司，黑龍江哈爾濱 150000）

0 引言

橋梁作為城市交通的重要組成部分，對(duì)于區(qū)域發(fā)展和交通流動(dòng)至關(guān)重要。在橋梁的基礎(chǔ)工程中，樁基是支撐橋梁結(jié)構(gòu)的不可或缺的組成部分。隨著建筑技術(shù)和工程實(shí)踐的不斷發(fā)展，橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工工藝作為一種先進(jìn)而高效的施工方式，逐漸成為橋梁建設(shè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的樁基施工方式面臨著一系列的挑戰(zhàn)，橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔工藝以其高效、精準(zhǔn)、適用于不同地質(zhì)條件的特點(diǎn)，在樁基施工中嶄露頭角，得到了人們的廣泛關(guān)注。

1 工程概況

鐵科高速項(xiàng)目方正西樞紐主線橋全長(zhǎng)732.2m，下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、肋板臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。樁基直徑為1.6m，樁基長(zhǎng)度在30～41m 之間。根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)資料，該橋址地層由粉質(zhì)黏土和砂礫土組成，結(jié)合工期要求，決定采用旋挖鉆成孔施工工藝。

2 橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工主要流程

旋挖鉆成孔施工較為復(fù)雜，施工流程如圖1 所示。

圖1 旋挖鉆成孔施工流程

第一，施工前需要做好充分的準(zhǔn)備工作，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性，確保施工順利進(jìn)行。

第二，準(zhǔn)備工作完成后，進(jìn)行施工放樣，確保樁位的準(zhǔn)確性[1]。

第三，埋設(shè)護(hù)筒，以有效降低孔口坍塌風(fēng)險(xiǎn)。

第四，鉆機(jī)安裝就位后，仔細(xì)檢查機(jī)械設(shè)備，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)校正，確保施工順利進(jìn)行。

第五，測(cè)量數(shù)據(jù)并復(fù)核，以驗(yàn)證施工過(guò)程中各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確性，為后續(xù)施工提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

第六，正式開(kāi)始旋挖鉆成孔施工，并及時(shí)檢測(cè)成孔質(zhì)量、解決可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

第七，清孔后進(jìn)行沉渣檢測(cè)，確保沉積物的清除符合要求。

第八，進(jìn)行鋼筋籠、導(dǎo)管設(shè)置等工序，并進(jìn)行二次清孔，以保證整體施工質(zhì)量。

第九，混凝土灌注。

3 橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工優(yōu)勢(shì)

3.1 提高施工效率

橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工工藝，能顯著提高施工效率。特別是在復(fù)雜地質(zhì)條件下，應(yīng)用旋挖鉆機(jī)能夠大幅縮短施工周期，有效提高工程整體進(jìn)度，且能降低人力資源投入，降低施工對(duì)交通的影響，可為工程的及時(shí)交付提供有力保障。

3.2 適用性廣

橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工工藝適用于多種地質(zhì)條件[2]。無(wú)論是軟土、砂土還是巖石地質(zhì)層，旋挖鉆機(jī)都能適應(yīng)且能實(shí)現(xiàn)高效施工，同時(shí)，通過(guò)合理的樁基設(shè)計(jì)和規(guī)范的旋挖鉆機(jī)操作，能夠更好地應(yīng)對(duì)地下水位變化等復(fù)雜情況，確保樁基的牢固性和穩(wěn)定性。

3.3 施工過(guò)程可控、安全

橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工過(guò)程可控、安全是其另一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)先進(jìn)的施工技術(shù)和設(shè)備，工程人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)施工參數(shù)，確保鉆孔的準(zhǔn)確性和一致性。此外，旋挖鉆孔樁施工操作相對(duì)簡(jiǎn)便，可減少施工過(guò)程的安全隱患，有助于減少事故風(fēng)險(xiǎn)，提高工程的整體安全水平。

4 橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工工藝分析

4.1 施工準(zhǔn)備

進(jìn)行橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工前，需要進(jìn)行詳盡的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和測(cè)繪工作，這是確保整體工程高效進(jìn)行的基礎(chǔ)。

第一，必須詳細(xì)了解地質(zhì)條件、地下水位及其他環(huán)境因素，為后續(xù)施工提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

第二，在機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備方面，要保證旋挖鉆機(jī)等施工設(shè)備準(zhǔn)備充分，并做好機(jī)械性能檢查、設(shè)備調(diào)試及備用零部件準(zhǔn)備等工作，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的設(shè)備故障問(wèn)題。此外，對(duì)施工人員的培訓(xùn)和技能考核也是施工準(zhǔn)備中的重要環(huán)節(jié)，需要確保操作人員熟練掌握施工設(shè)備的使用技巧，以提高施工效率和安全性。

第三，在施工方案的制訂方面，要詳細(xì)制訂施工流程、安全措施和緊急預(yù)案，為實(shí)際施工提供指導(dǎo)[3]。

第四，需要考慮材料儲(chǔ)備、運(yùn)輸?shù)燃?xì)節(jié)工作，以保證施工過(guò)程的順利進(jìn)行。

4.2 護(hù)筒埋設(shè)與鉆機(jī)就位

在橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工中，護(hù)筒起重要的防護(hù)和定位作用。護(hù)筒通常由8mm 厚的精加工鋼板制成，直徑大多為2000mm（特殊情況下會(huì)有例外），這種制作工藝能夠保證護(hù)筒的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，確保其能夠應(yīng)對(duì)施工過(guò)程中可能遇到的各種挑戰(zhàn)。在護(hù)筒埋設(shè)環(huán)節(jié)，除了要檢查護(hù)筒的質(zhì)量，還需保持護(hù)筒的垂直度。

在施工過(guò)程中，應(yīng)保證鉆頭中心位置和護(hù)筒中心位置的偏差不大于5cm，進(jìn)而為后續(xù)的鉆孔作業(yè)提供可靠的基礎(chǔ)。為達(dá)到這一要求，施工人員在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)需要進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量和調(diào)整，合理控制護(hù)筒的垂直度。

此外，鉆機(jī)就位也是關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)，需要仔細(xì)檢查鉆機(jī)各部件的完好性、操作系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，以及工作平臺(tái)的穩(wěn)定性等。在鉆機(jī)就位過(guò)程中，檢查與及時(shí)校正至關(guān)重要，必須保證鉆機(jī)安裝的每一個(gè)細(xì)節(jié)都符合工程設(shè)計(jì)要求。鉆機(jī)就位后，需要對(duì)鉆頭的中心位置進(jìn)行仔細(xì)調(diào)整，確保其與護(hù)筒中心位置的偏差在允許范圍內(nèi)，以保證鉆孔的準(zhǔn)確度。

4.3 泥漿調(diào)制

泥漿調(diào)制是橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工中的關(guān)鍵步驟，其目的是維持鉆孔的穩(wěn)定性、提高鉆進(jìn)效率及確保孔壁的完整性。需要注意的是，在不同地質(zhì)條件下，需要針對(duì)性地調(diào)整泥漿的密度和黏度等參數(shù)。

4.3.1 泥漿密度調(diào)整

泥漿密度直接關(guān)系到孔壁的穩(wěn)定性，需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件，靈活調(diào)整泥漿密度。不同地質(zhì)條件下泥漿密度范圍如表1 所示。

4.3.2 泥漿黏度調(diào)整

泥漿黏度對(duì)攜帶鉆屑、冷卻鉆頭及維持孔壁的穩(wěn)定性都有重要影響。不同地質(zhì)條件下泥漿黏度范圍如表2 所示。

表2 不同地質(zhì)條件下泥漿黏度范圍

施工人員可以根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況合理控制泥漿密度和黏度，從而保證在不同地質(zhì)條件下旋挖鉆成孔施工的高效性和安全性，為整個(gè)工程的成功實(shí)施提供保障。

4.4 鉆進(jìn)成孔

在橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工中，鉆進(jìn)成孔是核心環(huán)節(jié)，對(duì)樁基的質(zhì)量有重要影響。為確保鉆進(jìn)成孔的精準(zhǔn)度和質(zhì)量，施工中需注意以下幾點(diǎn)：

第一，需要確保精準(zhǔn)操作鉆機(jī)，保持恰當(dāng)?shù)你@進(jìn)速度和扭矩，以適應(yīng)不同地層的特性。同時(shí)，要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆機(jī)的工作狀態(tài)，以便調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，確保鉆孔的穩(wěn)定和高效進(jìn)行。

第二，要及時(shí)排除鉆屑，保持鉆孔通暢。應(yīng)合理使用冷卻泥漿，有效清洗鉆頭，防止過(guò)度磨損，并及時(shí)調(diào)整孔壁支護(hù)方式，防止塌方和孔壁失穩(wěn)，保障施工安全。

第三，在鉆進(jìn)成孔過(guò)程中，必須特別關(guān)注孔壁土質(zhì)的變化，以便及時(shí)調(diào)整泥漿參數(shù)和支護(hù)方式。

4.5 成孔檢查、清孔

在橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工中，成孔檢查和清孔環(huán)節(jié)是確保樁基質(zhì)量的重要步驟。鉆孔完成后，應(yīng)立即進(jìn)行成孔檢查，以驗(yàn)證孔的準(zhǔn)確度和完整性，包括檢查孔的直徑、深度及孔壁情況[4]。為準(zhǔn)確驗(yàn)證鉆孔尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求，要采用先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)手段。

清孔的目的在于清除殘留在孔內(nèi)的泥漿、碎屑和其他雜質(zhì)，維護(hù)孔壁的穩(wěn)定性，為后續(xù)的樁基灌注提供良好的基礎(chǔ)。在清孔階段，需要使用合適的清孔工具和設(shè)備，確保全面、高效地完成清理工作。同時(shí)，要特別注意防范孔壁塌方和滑塌風(fēng)險(xiǎn)。因此，在清孔過(guò)程中除了要及時(shí)排除孔內(nèi)的雜質(zhì)，還要采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施，以保證工程的安全性。

4.6 鋼筋籠制作、運(yùn)輸與安裝

第一，鋼筋籠制作。通常依照預(yù)先設(shè)計(jì)的鋼筋布置方案，利用高強(qiáng)度鋼筋按照規(guī)范要求精準(zhǔn)地焊接成籠狀結(jié)構(gòu)。在制作過(guò)程中，要關(guān)注焊點(diǎn)的牢固性和整體結(jié)構(gòu)的一致性，以保障鋼筋籠符合工程的承載和抗彎要求。

第二，鋼筋籠制作完成后，需要進(jìn)行鋼筋籠運(yùn)輸。在此過(guò)程中，要采用適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸工具和設(shè)備，確保將鋼筋籠安全運(yùn)達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)。在運(yùn)輸過(guò)程中，司機(jī)和相關(guān)人員需要緊密配合，確保整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程順利進(jìn)行，避免鋼筋籠碰撞和變形，影響使用性能。

第三，在鋼筋籠安裝過(guò)程中，要確保安裝位置準(zhǔn)確，垂直度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。使用吊裝設(shè)備將鋼筋籠準(zhǔn)確降入樁孔內(nèi)，并進(jìn)行必要的調(diào)整，確保其與樁孔壁的間隙均勻。在安裝過(guò)程中，還要注意鋼筋籠連接的牢固性，以保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛性和穩(wěn)定性。

4.7 導(dǎo)管設(shè)置

在橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工中，導(dǎo)管設(shè)置的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到后續(xù)混凝土灌注能否順利進(jìn)行。導(dǎo)管的主要作用是引導(dǎo)混凝土流入樁孔，確保整個(gè)橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的牢固性。該過(guò)程需要細(xì)致設(shè)計(jì)、準(zhǔn)確設(shè)置，并在施工過(guò)程中保持高度的專業(yè)性。

首先，導(dǎo)管設(shè)置需要遵循橋梁設(shè)計(jì)要求和施工方案，包括導(dǎo)管的位置、數(shù)量、間距等方面的準(zhǔn)確規(guī)劃。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，能夠保證導(dǎo)管布置均勻，覆蓋整個(gè)樁孔，使混凝土在灌注時(shí)更加均勻。

其次，導(dǎo)管設(shè)置的準(zhǔn)確性和垂直度對(duì)整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力有重要影響。因此，在導(dǎo)管安裝的過(guò)程中，需要使用專業(yè)設(shè)備確保導(dǎo)管垂直，防止在混凝土灌注過(guò)程中出現(xiàn)不均勻流動(dòng)或其他問(wèn)題。

最后，導(dǎo)管設(shè)置涉及與其他工藝步驟需協(xié)同配合。比如，與鋼筋籠、泥漿調(diào)制等步驟相結(jié)合，確保在灌注混凝土?xí)r，整個(gè)橋梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)方面的均衡和協(xié)調(diào)。

4.8 混凝土灌注

進(jìn)行混凝土灌注時(shí)，需確保混凝土的配合比、強(qiáng)度等參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。施工人員在混凝土灌注時(shí)需要使用專業(yè)的設(shè)備和工具，確保混凝土均勻流入樁孔，特別是大直徑橋梁鉆孔樁，應(yīng)采用高效的混凝土輸送系統(tǒng)，提高整個(gè)灌注過(guò)程的穩(wěn)定性和效率。灌注過(guò)程中需特別注意防止空隙和氣泡產(chǎn)生。可以采用振搗設(shè)備對(duì)混凝土進(jìn)行適度振搗，確保混凝土的密實(shí)性和均勻性，這對(duì)提高混凝土的抗壓強(qiáng)度、減小孔隙率至關(guān)重要，有助于確保樁基的整體性能。此外，混凝土灌注后需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，合理的養(yǎng)護(hù)措施有助于混凝土的強(qiáng)度發(fā)展和抗裂性能，提高樁基的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

5 橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工常見(jiàn)故障與處理

5.1 塌孔事故處理

在橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工中，塌孔事故是一種常見(jiàn)且嚴(yán)重的施工故障。塌孔通常由孔壁土體的失穩(wěn)或支護(hù)不善引起，可能導(dǎo)致安全隱患和進(jìn)度延誤。面對(duì)塌孔事故，首先要立即停工，切勿在事故發(fā)生區(qū)域繼續(xù)施工，以免加大事態(tài)范圍和影響[5]。其次，確保施工人員安全撤離，采取緊急措施，如設(shè)置護(hù)筒、注漿加固等，防止孔壁進(jìn)一步坍塌。最后，進(jìn)行孔壁修復(fù)，利用專業(yè)設(shè)備和材料對(duì)受損孔壁進(jìn)行修復(fù)，確保下次鉆孔時(shí)的穩(wěn)定性和安全性。

5.2 堵管事故處理

堵管也是橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工中的常見(jiàn)故障，可能影響施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。面對(duì)堵管事故，首先需要迅速識(shí)別堵管原因，明確是管道損壞、工具卡阻還是其他問(wèn)題引起的。其次，采用適當(dāng)?shù)墓ぞ撸绻艿狼謇碓O(shè)備或鉆頭修復(fù)工具，取出堵管物的。取出堵管物后，要仔細(xì)檢查孔內(nèi)是否有殘留物，防止二次堵管。最后，對(duì)施工工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如改變進(jìn)給速度、調(diào)整泥漿性質(zhì)等，預(yù)防再次堵管。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，橋梁鉆孔樁旋挖鉆成孔施工工藝在橋梁基礎(chǔ)工程中有重要作用，在實(shí)際工程中，通過(guò)科學(xué)合理的施工準(zhǔn)備、準(zhǔn)確的泥漿調(diào)制、嚴(yán)密的成孔檢查和清孔等步驟，能夠有效提高樁基施工質(zhì)量和效率。在今后的橋梁基礎(chǔ)工程中，需要進(jìn)一步深化對(duì)該工藝的研究，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，不斷完善施工流程和技術(shù)規(guī)范，以推動(dòng)橋梁建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。