鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁工程中的應用

摘要 為明確地質條件較差的公路橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術，該文以位于滇、黔兩省的楊柳至宣威高速公路沿線橋梁為例，結合該工程地質情況的特點，采用基于旋挖鉆機的鉆孔灌注施工，著重探討了旋挖鉆機成孔灌注樁施工工藝。結果顯示：工程成樁質量理想，滿足驗收質量標準?？梢?，對于地質較差的公路橋梁樁基工程，采用旋挖鉆機成孔來應對不良地質的負面影響，可取得令人滿意的施工效果。

關鍵詞 公路橋梁；鉆孔灌注樁；施工技術；鉆孔；質量控制

中圖分類號 U416.1;U445.551 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0077-03

0 引言

鉆孔灌注樁是在工程建設過程中，通過采用機械動力驅動鉆機進行地基土層的鉆孔作業(yè)，并在形成的樁孔內按照設計要求放置鋼筋籠或預應力筋束等加強件，最后向孔內灌注混凝土或者鋼筋混凝土形成的一種深基礎樁型。對于地質復雜的公路橋梁，需要結合實際情況科學選擇鉆孔工藝，并把控好鉆孔、清孔、鋼筋籠等各項工序，該文結合工程實例著重探討了鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁工程中的具體應用。

1 鉆孔灌注樁施工技術概述

1.1 鉆孔灌注樁的特點

鉆孔灌注樁具有以下幾方面特點[1]：

（1）適應性強：鉆孔灌注樁技術能夠適應多變的地質條件和復雜的環(huán)境要求，對于地下水位較高、軟土地基以及建筑物密集區(qū)域尤其適用。

（2）承載力高：由于其深入地下，能夠達到較深的承載層，因此具有較好的承載性能，能有效承受垂直荷載及水平荷載。

（3）施工深度靈活：鉆孔灌注樁的施工深度可以根據(jù)工程設計要求和地質條件進行調整，具有較強的深度適應性。

（4）施工影響范圍小：施工時對周圍土壤的擠壓作用相對較小，減少了對鄰近結構和設施的潛在損害。

（5）經(jīng)濟性：雖然初期投資相對較高，但鑒于其優(yōu)異的承載能力和較小的環(huán)境影響，從長遠來看具有較高的經(jīng)濟效益。

（6）施工周期較長：與其他類型的樁相比，鉆孔灌注樁需要更長的施工周期，特別是在復雜地質條件下。

1.2 鉆孔灌注樁在橋梁工程中的優(yōu)勢分析

鉆孔灌注樁作為橋梁工程中的一種重要基礎形式，具有諸多顯著優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面[2]：

（1）鉆孔灌注樁具有出色的承載能力和穩(wěn)定性。由于鉆孔灌注樁是通過在地下鉆孔并在孔內澆筑混凝土形成的，其樁身強度高，能夠承受橋梁結構傳遞的大量豎向和水平荷載。

（2）鉆孔灌注樁對地質條件具有較強的適應性。鉆孔灌注樁通過調整施工工藝和參數(shù)，如鉆孔直徑、鉆進速度、泥漿護壁等，可以適應不同地質條件下的施工要求，確保樁身的穩(wěn)定性和完整性。

（3）鉆孔灌注樁的施工過程相對簡便且靈活性高。與傳統(tǒng)的樁基礎形式相比，鉆孔灌注樁的施工周期較短，且對周圍環(huán)境的干擾較小。鉆孔灌注樁的施工過程可以通過調整鉆孔深度、樁徑和鋼筋籠的配置等參數(shù)來滿足不同橋梁工程的需求。

2 鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁工程中的應用

2.1 工程概況與地質條件分析

2.1.1 工程概況

該項目為楊柳至宣威高速三標段起點位于滇、黔兩省省界，終于雙龍街道塘坊村，起點樁號為K43+020，終點樁號為K53+240，全長10.22 km，共計14座橋梁。

2.1.2 地質條件與特點

地勘資料顯示該區(qū)域內的橋梁均為跨越山間沖溝，橫向地形較為陡峭，縱向地形少緩，兩岸山體間植被較為稀疏、植被為灌木喬木叢生。

主要地層為稍密碎石、強風化泥質砂巖及中風化泥質砂巖，碎石層均較薄，中風化泥質砂巖層埋深不深，中風化泥質砂巖層較為完整，承載力較高。

2.2 鉆孔灌注樁施工技術的具體應用

2.2.1 旋挖鉆機成孔灌注樁施工工藝流程

結合該項目特點，制定旋挖鉆機成孔灌注樁施工工藝流程，如圖1所示[3]：

2.2.2 鉆孔前準備工作

（1）場地準備

為保證施工順利進行，應當合理規(guī)劃施工場地，保證通道暢通，以便材料順利運輸?shù)轿?。同時，施工場地必須有效排水，避免積水影響施工，并確保處理后的污水可以再次利用，以減少資源浪費。

（2）泥漿制備及泥漿池開挖

選擇和備足良好的造漿黏土，泥漿比重可根據(jù)鉆進不同地層進行調整。

（3）泥漿池和沉淀池布置

正常施工階段泥漿循環(huán)分離系統(tǒng)應左右線相鄰2個墩（臺）設置一個，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況調整布置。泥漿采用造漿黏土。每個泥漿制備及循環(huán)分離系統(tǒng)由泥漿攪拌機、泥漿池一個、沉淀池一個組成。泥漿池四周及導流槽溝槽固化處理，且高出原地面20 cm，避免地表水進入泥漿池及泥漿溢出?？紤]該地段地質條件，泥漿池和沉淀池尺寸為順橋方向6.0 m，橫橋方向4.0 m，深度為2～2.5 m。

（4）導管的選擇

水下混凝土在施工過程中常采用鋼導管灌注的方法，為確保質量，需在使用前對導管進行水密承壓和接頭抗拉試驗。

2.2.3 樁位測量

基于設計圖紙和測量控制網(wǎng)，按照樁位平面布置圖放置樁位并安裝定位樁。當樁間距較小時，需采用跳打方式。施工鄰近工程樁需等混凝土澆筑完成后至少12 h方可進行。

2.2.4 護筒埋設

護筒內徑比樁徑大約20 cm，護筒埋置深度宜為2～4 m。護筒中心與樁中心的平面位置偏差應不大于50 mm，護筒在豎直方向的傾斜度應不大于1%，護筒頂宜高于地面0.3 m。護筒埋設與坑壁之間用黏土分層夯實，以防漏水[4]。

2.2.5 鉆機就位

鉆機安裝時，要求底部需墊平以確保穩(wěn)定，避免產(chǎn)生位移和沉陷。同時，頂端應使用纜繩對稱拉緊，確保鉆頭在護筒中心偏差不超過50 mm。鉆機就位應盡量減少人為誤差，避免累計偏差；可利用護筒埋設時校核護筒用護樁十字線，進行盡量精準對中，方便后期施工。

2.2.6 鉆孔

（1）通過旋挖鉆進操作，液壓馬達推動鉆桿向下，同時扭矩旋轉，使鉆頭旋轉切入土壤，將碎巖體裝入鉆頭，隨后通過鉆機的提升裝置和伸縮式鉆桿將土壤從孔外卸出，循環(huán)進行直至達到設計深度。卸出的鉆渣則被裝入自卸汽車運走。

（2）在鉆進過程中，需隨時補充泥漿，保持孔內水頭高度始終高于地下水位1～1.5 m，同時根據(jù)土壤情況調整泥漿配方和密度。達到設計標高后，使用帶有活門的筒形鉆頭清理沉積物，完成一次清孔操作。當孔壁泥漿皮層較厚時，可使用掃孔鉆頭上下運動，清潔孔壁。

2.2.7 清孔

清孔采用氣舉反循環(huán)方法。該方法利用空壓機產(chǎn)生的壓縮空氣，經(jīng)由風管或水管輸送至孔內氣漿混合器。高壓氣體與泥漿混合后，在導管內形成密度低于泥漿的漿氣混合物。由于漿氣混合物比重較小，會向上升，在混合器底端形成負壓。這將導致下方的泥漿在負壓作用下上升，同時在氣體推動下不斷補充泥漿，使其上升至混合器形成氣漿混合物后繼續(xù)向上移動。由于導管內斷面積大于導管外壁與樁壁間環(huán)狀斷面積，形成了流速和流量較大的反循環(huán)。攜帶沉積物的氣漿從導管內反向排出，從而起到極好的清孔效果。清孔后，孔內泥漿相對密度：1.03～1.1；黏度：17～20 Pa·s；含砂率lt;2%；膠體率gt;98%。

2.2.8 鉆渣的處理

鉆渣一般都需要進行長時間的晾曬，去除水分干燥后作為廢渣、棄渣拉出施工場地，運送到固定的棄土場。

2.2.9 鋼筋籠加工及安裝

（1）鋼筋籠加工：鋼筋籠在鋼筋加工棚制作完成后再運送到樁基施工場地。該工程樁基鋼筋籠分節(jié)長度9 m，每節(jié)鋼筋籠端頭預留錯位接頭，采用機械連接。在同一截面內接頭數(shù)不得大于鋼筋根數(shù)的50％，接頭錯開距離應＞35 d（d為主筋的直徑）。首先將盤筋（即繞筋）的端頭焊接在一根主筋上，隨后通過固定旋轉盤和移動旋轉盤的轉動，將繞筋纏繞在主筋上（移動盤一邊旋轉一邊向后移動）。在此過程中同時進行焊接，最終形成鋼筋籠產(chǎn)品[5]。

（2）鋼筋籠的存放及運輸：根據(jù)鋼筋加工場合格區(qū)標牌上橋、墩號、樁號等標識，將所需鋼筋籠用平板車沿便道運送至樁基施工現(xiàn)場。

（3）進行鋼筋籠的吊裝時，采用單機抬吊的方式，并通過空中回直的方法。吊裝操作中選用了25 t汽車吊作為吊機。

2.2.10 搭設平臺、安裝導管及料斗

先搭設作業(yè)平臺，作業(yè)平臺應穩(wěn)固。后安裝定制大料斗，保證插入導管150 mm長度。水下混凝土采用直徑為300 mm無縫導管，中間節(jié)長宜為2 m，底節(jié)長宜為4 m。導管底口距離孔底應為30～40 cm，并自下而上記錄每節(jié)導管長度。

2.2.11 檢查沉渣厚度、二次清孔

鋼筋籠吊放就位后，如泥漿護壁法成孔沉渣厚度較大時，需要進行二次清孔，二次清孔采用射風法，為保證二次清孔泥漿指標參數(shù)合格，可同時采用換漿法進行二次清孔?；炷翝仓皩椎赘邏荷滹L10～15 min，使沉淀物漂浮，二次清孔后沉渣厚度控制在50 mm以內。清孔后應立即澆筑混凝土。清孔后，孔內泥漿相對密度：1.03～1.1；黏度：17～20 Pa·s；含砂率lt;2%；膠體率gt;98%。

2.2.12 灌注混凝土

混凝土灌注過程中導管埋入混凝土中深度以2～6 m為宜，中間間隔時間不宜大于2 h。

使用拔球法灌注第一批混凝土。灌注開始后，需連續(xù)穩(wěn)定進行，不得中途停止工作。在整個灌注過程中，應控制導管埋深在2～6 m范圍內。

在混凝土灌注過程中，需防止拌和料從漏斗溢出或掉入孔底，導致泥漿中含水泥凝固變稠，影響深度測量準確性。

導管提升過程中，應保持軸線垂直和位置居中，逐步進行提升。水下混凝土應澆筑連續(xù)，中途不能停頓。樁基混凝土澆筑時間應盡量縮短。灌注結束后混凝土面高出設計樁頂標高1.0～1.5 m，以保證樁頭混凝土質量。

2.2.13 樁的檢測

樁身完整性檢測采用超聲波檢測。樁基超聲波檢測管綁扎在鋼筋籠上，鋼管底部封口，鋼管焊接時，接頭必須嚴密，以防漏漿、漏渣，以免聲測探頭無法通過，鋼管頂比樁頂高出50 cm，管頂用木塞塞緊。

3 鉆孔灌注樁施工中常見問題及其對策

鉆孔灌注樁施工中常見問題及其對策如下[6]：

（1）鉆孔坍塌

原因分析：鉆孔過程中，由于土壤的不穩(wěn)定或泥漿護壁效果不佳，可能導致鉆孔坍塌。這不僅影響施工進度，還可能對樁身質量造成嚴重影響。

處理對策：優(yōu)化泥漿護壁，通過調整泥漿的成分和性能，提高泥漿的護壁效果。同時，在施工過程中加強對泥漿性能的監(jiān)控，確保泥漿能夠滿足施工要求。

（2）孔底沉渣

原因分析：鉆孔完成后，孔底可能殘留一些沉渣，如泥土、碎石等。這些沉渣會影響樁身與土壤的接觸，降低樁的承載能力。

處理對策：控制鉆進速度，根據(jù)地質條件和施工要求，合理控制鉆進速度。避免過快或過慢的鉆進速度導致鉆孔坍塌或孔底沉渣過多。

（3）鋼筋籠上浮

原因分析：在放置鋼筋籠的過程中，由于操作不當或孔內泥漿的浮力作用，可能導致鋼筋籠上浮。這會影響樁身的穩(wěn)定性和承載能力。

處理對策：鋼筋籠固定措施，在放置鋼筋籠時，采取適當?shù)墓潭ù胧?，如使用鋼筋卡具、增加配重等，防止鋼筋籠上浮。

（4）混凝土灌注問題

原因分析：混凝土灌注過程中，可能出現(xiàn)混凝土離析、堵管等問題。這些問題會影響混凝土的均勻性和密實性，進而影響樁身的質量。

處理對策：混凝土灌注管理，確?；炷恋木鶆蛐院土鲃有裕苊饣炷岭x析和堵管。同時，在灌注過程中加強對混凝土質量的監(jiān)控，確保混凝土能夠充分填滿鉆孔并形成密實的樁身。

4 結語

通過對鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁工程中的應用進行系統(tǒng)研究和分析，該文得出了以下結論：首先，鉆孔灌注樁施工技術具有適用性廣、承載能力強、施工靈活性高等優(yōu)勢，在公路橋梁工程中具有廣闊的應用前景；其次，在實際施工過程中，應嚴格控制鉆孔灌注樁的施工質量和施工效率，確保工程的安全性和穩(wěn)定性；最后，針對鉆孔灌注樁施工中常見的問題和挑戰(zhàn)，應采取有效的解決對策和措施，不斷提高施工技術和管理水平。總之，該文的研究成果對于進一步推動鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁工程中的應用和發(fā)展具有重要的指導意義和實踐價值。

參考文獻

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[2]閆曉新.鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁工程中的應用[J].交通科技與管理，2023（22）：149-151.

[3]師曉輝.鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁施工中的應用[J].運輸經(jīng)理世界，2023（30）：98-100.

[4]包錦普.鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁施工中的應用[J].運輸經(jīng)理世界，2023（11）：61-63.

[5]武威.鉆孔灌注樁技術在某高速公路橋梁施工中的應用[J].江西建材，2022（9）：186-188.

[6]曹恩震.鉆孔灌注樁施工技術在公路橋梁施工中的應用分析[J].交通世界，2022（Z2）：65-66.

收稿日期：2024-02-28

作者簡介：魏露（1994—），男，本科，助理工程師，主要從事公路工程技術與質量管理工作。