預防鉆孔灌注樁施工過程中偏位的施工技術研究

0 引言

樁基作為建筑結構中承載荷載的重要部分，廣泛應用于高層建筑、橋梁、道路等土木工程中。在施工過程中，樁基偏位問題一直是困擾技術人員和施工單位的難題。樁基偏位不僅影響工程質量，還可能導致返工和材料浪費，甚至對項目的整體施工計劃造成延誤。樁基偏位現象在多種施工環境中均可能出現，如在高層建筑樁基礎施工中，由于地質結構復雜、施工方式不合理等因素，可能導致斷樁、短樁和位置偏位等問題[]。在橋梁工程中，樁基偏位問題尤為突出，特別是在地質條件復雜、地基承載力不足的情況下，樁基偏位現象更為多見。

目前，關于樁基偏位問題的研究已經取得了一定進展。國內外學者和工程師在樁基偏位的成因、影響因素及預防措施等方面進行了廣泛研究。在工程施工中，一些成功案例也為樁基偏位問題的預防和處理提供了寶貴經驗。盡管目前關于樁基偏位問題的研究已經取得了一定的成果，但隨著建設工程的發展，樁基結構逐漸復雜化、規模逐漸擴大化，對樁基偏位處理的質量要求不斷提高，現有研究成果無法為這些工程提供有力的指導。基于此，本文以某橋梁工程項目為例，詳細闡述了預防灌注樁鉆孔過程中樁基偏位的施工技術，提出了有效的預防措施和監測方法。

1工程概況

某橋梁工程項目由1座主橋和4座輔橋（引橋）組成，構成了一個復雜的交通網絡。在該橋梁的施工過程中，基坑開挖是一個關鍵步驟。基坑開挖深度設計，需根據橋梁部位的地形和地質情況的和橋梁結構而變化，其變化范圍在 5.62～12.42m 之間。該工程項目樁基采用鉆孔灌注樁，共計240根，樁身長度為 48～62m ，樁基直徑為 1.2～1.6m ，采用C30混凝土灌注。該工程項目地下巖土自上而下分別為雜填土、淤泥質土、卵石、粉質黏土、砂礫石等，其橋梁施工區域土層參數如表1所示。

表1橋梁施工區域土層參數

2預防灌注樁鉆孔過程中樁基偏位施工技術2.1預防樁基偏位

2.1.1 偏位的原因

在樁基鉆孔施工過程中，施工平臺可能會因為其下面填土壓實度不夠造成軟土變形，導致施工平臺產生位移和樁基偏位。如果鉆孔施工控制的不精確，也會造成樁基在成孔階段就偏離原先設計的樁位，從而導致樁基偏位。

在樁基完成鉆孔、進入混凝土澆灌的關鍵環節時，如果外部力量的不當施加，也可能成為樁基偏位的誘因。例如施工平臺，或者鋼護筒埋設深度不足，在混凝土澆灌車上下施工平臺時，在車輛對平臺沖擊力作用下，鋼護筒位置會發生移動[2]，此時也會造成樁基偏位。

2.1.2糾正措施

針對施工平臺穩定性不足的問題，需要加固施工平臺土體的密實度，同時糾正鉆機已經產生的偏位，在施工平臺糾正偏位且穩固后，重新開始鉆孔作業。

為了解決因外力沖擊造成鋼護筒位移、導致樁基偏位的問題，在灌注混凝土的過程中，混凝土罐車上下施工平臺時緩慢、勻速行駛，以最大程度減小對鋼護筒的沖擊。在樁基成孔之后、灌注混凝土之前，要仔細校對樁基的孔位以及鋼筋籠的位置是否發生移位。只有當一切都滿足相關規范和技術要求后，方可進行下一步施工。

當鉆孔灌注樁成樁后起吊鋼護筒時，起吊點應精確布置在護筒中點位置。在起吊過程中保持勻速、垂直向上拔動，避免對樁基施加不必要的水平力，防止導致樁基偏位問題再次發生。

2.2土體分區隔離與加固基坑地基

經過對施工現場的深入調查與分析，確定導致該工程樁基出現傾斜偏位問題的主要因素是淤泥質土層較厚，且該淤泥質土層呈現出流塑狀態。在基坑開挖施工中，土體的水平應力向基坑方向卸荷，對樁基造成了一定的水平推力，從而導致樁基礎產生偏斜。

為解決這一難題，在分析研究的基礎上，確定采用水泥土攪拌樁對基坑地基進行分區隔離的方法，控制基坑地基變形。對基坑部位的淤泥質土層進行劃分和分隔，以保證土體在開挖后仍能保持塑性，同時避免土體產生蠕滑[3]。

對于已經開挖至淤泥質土層的區域，選擇單軸水泥攪拌樁進行加固施工。對于未開挖至淤泥質土層的區域，采用三軸攪拌樁進行加固施工。在施工過程中，確保水泥攪拌樁合理布設，并且施工到承臺底部 1～2m 的位置。

2.3布置柵格和施打水泥攪拌樁

在橋梁工程中，根據主橋、引橋及輔助結構區域等不同橋段的特點，采用不同的柵格布置方式來優化施工管理和質量控制。對于主橋區域，考慮到交通荷載較大，且對橋梁整體結構的穩定性要求較高，采用較為密集的柵格布置，尺寸設定為 6m×6m ，以確保施工過程的精確控制和施工材料的均勻分布。對于引橋或輔助結構區域，考慮到其交通荷載相對較低，且對結構要求不高，采用較為寬松的柵格布置，尺寸設定為 9m×9m ，以提高施工效率并降低施工成本。

此外，在橋梁工程中的關鍵位置，如橋墩基礎、深基坑開挖區域，采取施打多排水泥攪拌樁方法，確保橋墩基礎、深基坑的施工質量和安全。

2.4樁基頂推牽引

該工程土層為軟土地層，在含水量較高的淤泥質土層環境中進行灌注樁施工時，往往容易引發超孔隙水壓力積聚問題。一旦這種孔隙水壓力持續累積而未得到有效消散，土體將逐漸展現出流變特性，即土體變形隨時間不斷發展。這一變化直接導致土體的有效應力和約束力顯著下降，進而使得樁基在后續基坑開挖過程中容易發生較大幅度位移，影響基坑整體結構的穩定。

為了有效應對這一問題，采用頂推牽引法糾正樁基的偏差和傾斜現象[4]。通過在傾斜或偏位樁基頂部施加一個與傾斜方向相反的水平推力，逐步調整樁身姿態。這一推力的施加，可逐步克服土體對樁身的阻力，引導樁身回歸至設計位置。樁基頂推牽引如圖1所示。

圖1樁基頂推牽引

由圖1可知，在施加推力的相同方向上鉆孔取土，以減小偏位樁側所承受的側向土壓力，降低樁基偏位處理過程中的阻力，使得水平牽引力能夠更為順暢地發揮作用。在施工場地內預先打入一根鋼管樁，作為牽引力的支點，為樁基調整提供支撐[5]。在樁基頂推牽引施工中，牽引力的大小根據所需克服的阻力和樁身質量等確定。樁基頂推牽引力計算公式如下：

式中： F 表示樁基頂推牽引力， B 表示樁基質量， D 表示樁基長度， L 表示樁基周圍巖土應力。利用該公式確定樁基頂推牽引力，使用牽引機向樁基施加推力，預防樁基偏位。

2.5樁基填芯注漿加固

2.5.1 ? 樁基加固的必要性

在該工程項目施工過程中，部分樁位的持力層出現了意外的突變情況。這種地質狀況的改變說明了施工方案缺乏合理性，尤其是在施工過程中，樁深達不到設計要求，從而導致樁的自由端長度偏大。這種情況不但會影響到樁基礎的穩定，而且會危及到整個結構的安全性。

從工程實際出發，靜載樁基常因其自身重量和土體側壓力等外界因素而發生偏位、傾斜，甚至出現斷樁。為了進一步增強樁基的穩固性和承載能力，進行樁芯鋼筋籠填芯注漿加固處理，以預防后續施工的樁基偏位。

2.5.2填芯注漿加固處理技術

樁基的填芯注漿加固處理分為鉆孔取土、混合料填筑、注漿填芯等3種，現對這3種處理技術進行詳細說明。

2.5.2.1 鉆孔取土

在樁基與設定的位置之間，開設寬度為 50cm 的導向槽。隨后進行樁頭的開挖工作，使其露出墊層約 50cm 的高度。在導向槽的一側，使用鉆機進行沖水取土作業。鉆孔取土過程中，鉆孔深度控制在不小于樁長的 1/3 同時不超過樁長的1/2。鉆孔寬度為 400mm^[6] 。在沖水取土的同時，進行排漿作業，清除樁身前側的土體。減小樁體所受的土壓力，降低樁體的傾斜度。鉆孔取土施工如圖2所示。

圖2鉆孔取土施工

2.5.2.2混合料填筑

在樁體傾斜側的外壁灌注粒徑為 5～25mm 的碎石和細砂的混合物，確保碎石和細砂的均勻分布，并通過振搗的方式使其達到致密狀態。該加固措施需一直持續進行，直至樁體的傾斜得到完全糾正。通過向傾斜側的外壁灌注碎石和細砂混合物，增加樁側一定范圍內的土體強度和變形模量。土體強度的提升有助于增強樁體與周圍土體的相互作用，從而提高樁體的整體穩定性。同時，變形模量的增加意味著土體在受到外力作用時能夠更好地保持其形狀和穩定性，防止樁體在糾正后再次發生傾斜反彈。

2.5.2.3注漿與填芯

采用壓密注漿工藝填筑和加固混合料，水灰比嚴格設定在0.5~1.0之間。在注漿過程中，當水泥漿完全漫過回填混合料并達到預期的加固效果時，停止注漿作業。在確保樁體穩定后，進行樁芯處的樁端注漿作業。

注漿過程中，控制注漿壓力的變化，一旦出現返漿現象，即表明注漿已達到預期效果，應立即停止注漿。注漿補強作業完成后，等待24h確保注漿材料充分固化和發揮作用[7。隨后，撤除之前施加的水平力，并仔細觀測樁位的反彈量。同時，進行垂直度的復測工作，以確保樁體的垂直度滿足設計要求。

在確保樁體穩定性和垂直度無誤后，進行樁內的補強作業。下放鋼筋籠至樁內，并澆筑混凝土以形成堅固的樁芯結構。在填芯過程中，控制灌芯深度，確保混凝土能夠通長灌至樁底。同時，選用C45微膨脹混凝土并摻入早強劑提高混凝土的早期強度。此外，采用加長振搗棒進行灌芯振搗作業，以確保混凝土能夠充分密實并達到預期的加固效果。通過對樁基注漿和填芯，增加樁基的牢固性，預防樁基偏位。

3結束語

本文通過對預防施工過程樁基偏位處理技術的深入探索，取得了一系列重要的研究成果，不僅揭示了樁基偏位的主要原因和影響因素，還提出了一系列有效的預防措施和監測方法，為橋梁工程提供了科學指導和技術支持。然而，樁基偏位問題涉及地質、施工、監測等多個方面，其復雜性和多變性要求我們不斷探索和創新。未來，將繼續深化樁基偏位處理技術的研究，加強定量分析和實驗驗證，優化預防措施和監測手段。同時，將關注人工智能、大數據等新技術和新方法的發展，探索其在預防和處理樁基偏位的應用潛力，為土木工程施工技術的可持續發展和安全施工貢獻力量。

參考文獻

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