公路橋梁工程鉆孔樁施工技術(shù)研究

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摘要：大直徑鉆孔樁施工技術(shù)是現(xiàn)階段公路橋梁工程的核心技術(shù)之一。文章以某公路橋梁工程為背景，在確定施工方案的基礎(chǔ)上，探討大直徑鉆孔樁在該工程中的應(yīng)用效果，總結(jié)技術(shù)要點(diǎn)，最終取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：大直徑鉆孔樁；橋梁施工；成樁檢測(cè)

引言

大直徑鉆孔樁是現(xiàn)階段新建公路以及既有橋梁工程加固的重要應(yīng)用形式，相較于常規(guī)的鉆孔樁而言，其對(duì)于技術(shù)水平提出了更高要求，需從實(shí)際情況出發(fā)，確定合適的技術(shù)方案，從而確保施工質(zhì)量，完成新建與加固目標(biāo)，為交通運(yùn)輸事業(yè)提供優(yōu)良的基礎(chǔ)條件。

1工程概況

高架橋施工易對(duì)現(xiàn)有鐵路運(yùn)行造成不良影響，對(duì)此工程主橋部分使用到2m×62.5m轉(zhuǎn)體鋼箱梁，基于此形式順利跨越鐵路，引橋部分為預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁。針對(duì)橋梁施工狀況，在基礎(chǔ)部分采用樁基礎(chǔ)形式，共使用到φ1.6m樁基40根，合計(jì)樁長為1440m；輔以Φ2.0m樁基8根，合計(jì)樁長為416m。綜合考慮樁基設(shè)計(jì)要求與所在區(qū)域?qū)嶋H情況，采用沖擊鉆成孔的方式。

2施工方案

本工程采用的是沖擊鉆施工的方式，在此之前以樁基檢測(cè)布置圖為基準(zhǔn)，展開工程試樁施工，具體流程為：整平場(chǎng)地→埋護(hù)筒→配制泥漿→鉆進(jìn)成孔→清孔→設(shè)置鋼筋籠→灌注施工→質(zhì)量檢測(cè)。

3大直徑鉆孔樁施工技術(shù)

3.1護(hù)筒埋設(shè)、泥漿制備

本工程施工使用到整體式鋼制護(hù)筒，相較于樁徑值，要求內(nèi)徑比該值略大20cm，護(hù)筒壁厚6mm。通過挖埋法設(shè)置護(hù)筒，實(shí)際埋置深度達(dá)2m，在護(hù)筒處于豎直狀態(tài)后使用黏土回填，采取分層夯實(shí)的工藝方法，施工中觀察護(hù)筒狀態(tài)，不可出現(xiàn)位移現(xiàn)象。樁位復(fù)核環(huán)節(jié)，可通過護(hù)筒頂拉十字線吊垂球的方式實(shí)現(xiàn)，只有在各項(xiàng)指標(biāo)都滿足工程要求的前提下，方可在頂部焊接加強(qiáng)筋與吊耳，并施作出水口。

3.2泥漿性能指標(biāo)

鉆孔過程需得到泥漿的支持，可發(fā)揮出護(hù)壁與懸浮出渣的效果，在各類材料中，膨潤土泥漿性能更為優(yōu)良，具有失水量少、護(hù)壁能力強(qiáng)等特點(diǎn)，因此本工程以鈣質(zhì)膨潤土為原材料，經(jīng)特定工藝配置低比重泥漿。嚴(yán)格控制泥漿性能指標(biāo)，具體內(nèi)容如表1所示。本次施工中，泥漿比重控制在1.1～1.3g/cm3區(qū)間，黏度16～22s，含砂率≤4%；經(jīng)二次清孔作業(yè)后，此時(shí)泥漿比重需在1.1內(nèi)，黏度適當(dāng)提升至17～20s，含砂率≤2%。將優(yōu)質(zhì)膨潤土作為主要原材料，施工用水量為8%。為確保泥漿質(zhì)量要求，正式施工之前通過試驗(yàn)的方式確定合適的泥漿配比，以此為基準(zhǔn)展開大規(guī)模泥漿拌制作業(yè)，并轉(zhuǎn)移至儲(chǔ)漿池中。圖1為泥漿箱與鉆機(jī)布置圖。

3.3鉆機(jī)就位及鉆孔

技術(shù)人員檢驗(yàn)各項(xiàng)鉆孔準(zhǔn)備工作，在無誤后將鉆機(jī)轉(zhuǎn)移到指定施工位置，要求鉆機(jī)底座足夠平穩(wěn)，在后續(xù)鉆進(jìn)施工時(shí)不可出現(xiàn)位移或是沉陷等不良現(xiàn)象。不同孔徑需適配相適應(yīng)的鉆頭，在鉆進(jìn)過程中分析主機(jī)所在地面狀態(tài)，若出現(xiàn)沉降需隨即暫停作業(yè)。

3.4鋼筋籠的起吊與安裝

各吊點(diǎn)足夠穩(wěn)定后，方可起吊鋼筋籠，在此環(huán)節(jié)需注重對(duì)鋼筋籠形態(tài)的分析，不可出現(xiàn)變形現(xiàn)象，經(jīng)起吊作業(yè)后需保持鉛直狀態(tài)。針對(duì)鋼筋籠采取接長措施時(shí)，應(yīng)控制好兩段鋼筋籠的位置，確保接長質(zhì)量。在吊入鋼筋籠時(shí)，需要對(duì)準(zhǔn)孔位并遵循緩慢放置的原則，在此過程中若遇到阻礙，需通過正反旋轉(zhuǎn)的方式下放，不可出現(xiàn)高起猛落的現(xiàn)象，否則會(huì)對(duì)孔壁穩(wěn)定性造成影響，甚至塌孔。下放時(shí)需安排專員檢查孔內(nèi)水位，出現(xiàn)異常后續(xù)隨即暫停，分析具體問題與原因。以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，為鋼筋籠骨架增設(shè)保護(hù)層，合理設(shè)置該結(jié)構(gòu)厚度，所用混凝土墊塊的施工材料應(yīng)與樁身混凝土標(biāo)號(hào)相同，以2m為間距逐一設(shè)置墊塊，穩(wěn)固置于加強(qiáng)筋上。完成鋼筋籠下放作業(yè)后，需檢查鋼筋籠的位置，分析中心偏位情況，同時(shí)以4根Φ20鋼筋為原材料制作吊筋，具體長度以樁基長度為準(zhǔn)，通過焊接的處理方式將吊筋與鋼筋籠連接成整體，避免在灌注環(huán)節(jié)出現(xiàn)鋼筋籠移動(dòng)現(xiàn)象。

3.5二次清孔

做好水下砼澆筑的準(zhǔn)備工作，技術(shù)人員復(fù)查樁底沉渣，若不滿足設(shè)計(jì)要求需采取二次清孔作業(yè)，此環(huán)節(jié)以高壓泥漿噴射法為宜，即在高壓環(huán)境下噴射泥漿，確保沉淀物漂浮與設(shè)計(jì)的沉渣厚度相符，處理完成后交由監(jiān)理工程師檢驗(yàn)，無誤后即可關(guān)注水下混凝土。3.6砼初灌量基于如下方法確定合適的砼初灌量，具體為：式中，V為砼初灌量，m3；D為樁孔直徑，m；H1為樁孔底與導(dǎo)管底間距，本工程為0.4m；H2為導(dǎo)管初次埋置深度，≥1.0m；d為導(dǎo)管內(nèi)徑，m；h1為導(dǎo)管內(nèi)外壓力平衡時(shí)的高度，m。具體通過如下公式求得：CWWãHh/γ1=（2）式中，HW為孔內(nèi)泥漿深度，m；γW為孔內(nèi)泥漿重度，kN/m3，本工程為10.5；γC為混凝土重度，本工程為24kN/m3。此處針對(duì)84#主墩樁基展開分析，經(jīng)計(jì)算后得知：V≥6m3。因此，漏斗容器以6m3為宜，具體采用的是2個(gè)3m3相搭配的方式。

3.7灌注樁身混凝土

在水下砼灌注施工中，使用到內(nèi)徑Φ30cm的鋼導(dǎo)管，要求導(dǎo)管內(nèi)壁足夠光滑，且各處內(nèi)徑保持一致，不出現(xiàn)接口滲漏現(xiàn)象，利用測(cè)錘檢測(cè)砼頂面標(biāo)高，導(dǎo)管埋深控制在2～6m，不可出現(xiàn)導(dǎo)管提漏或者埋深過大的現(xiàn)象，拔管之前檢查砼面深度，采用三點(diǎn)測(cè)法展開。所用測(cè)錘經(jīng)鐵鑄的方式而得，設(shè)置為圓錐形，錐底直徑10cm，高15cm，整體重量3～5kg。正式灌注過程中，需合理控制水孔水頭，不可出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，整個(gè)澆筑過程具有持續(xù)性，控制樁澆筑與導(dǎo)管拆除的時(shí)間。在灌注施工時(shí)，若出現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)混凝土密實(shí)度不足的情況，需徐徐灌入，不可出現(xiàn)整斗一次性灌注的情況，否則會(huì)在導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生高壓氣囊。為提升鋼筋籠的穩(wěn)定性，需合理控制混凝土灌注速度。檢測(cè)混凝土澆注面，當(dāng)與設(shè)計(jì)高程相接近時(shí)，需通過取樣盒取樣的方法準(zhǔn)確掌握頂面高度情況，最終混凝土頂面應(yīng)超出設(shè)計(jì)樁高50cm。

3.8成樁檢測(cè)

完整性檢測(cè)是本次橋樁基礎(chǔ)施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，抽檢率需達(dá)到工程施工樁總量的5%，各樁基均預(yù)埋聲測(cè)管，50%樁基展開超聲波檢測(cè)，剩余樁結(jié)構(gòu)均展開低應(yīng)變測(cè)試檢測(cè)。分析樁身完整性，準(zhǔn)確判定發(fā)生缺陷的具體類型與部位。樁基檢測(cè)工作對(duì)精度提出較高要求，需交由專業(yè)的檢測(cè)單位完成，并出具檢測(cè)報(bào)告，在確保無誤后方可進(jìn)入到承臺(tái)施工作業(yè)環(huán)節(jié)。

4控制措施

目前，大直徑鉆孔樁施工技術(shù)在我國房屋、橋梁建設(shè)中發(fā)揮重要作用，且應(yīng)用廣泛，當(dāng)施工路段存在巖石以及卵石層時(shí)，可以采取大直徑鉆孔作為基礎(chǔ)，不僅可以加強(qiáng)柱基的穩(wěn)固性，而且還能進(jìn)一步保證整體施工質(zhì)量。（1）在成孔過程中極易因?yàn)槭┕げ僮鞑划?dāng)以及其他因素造成孔壁塌落等現(xiàn)象。此外，當(dāng)鉆孔路徑涉及砂類水泵時(shí)，也會(huì)加劇這一現(xiàn)象的發(fā)生。因此，為了避免孔壁出現(xiàn)塌落，從而進(jìn)一步保證孔壁內(nèi)部的穩(wěn)定性，首先要在原來的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大泥漿比重，并對(duì)孔內(nèi)水位進(jìn)行填補(bǔ)，其次要加大對(duì)鉆進(jìn)速度的控制力度，同時(shí)注意對(duì)孔內(nèi)沉渣進(jìn)行清理，避免因?yàn)榭變?nèi)沉渣過多而影響施工的有序進(jìn)行。（2）成孔方位與施工設(shè)計(jì)規(guī)范具有不一致性，出現(xiàn)較大偏差。當(dāng)鉆機(jī)就位時(shí)，應(yīng)該對(duì)鉆桿底卡盤以及護(hù)筒進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，直至位于同一垂直線為止。此外，為了避免鉆機(jī)在施工過程中出現(xiàn)移位的現(xiàn)象，必須加大對(duì)鉆機(jī)的調(diào)整力度，使其保持一定的垂直性。

5結(jié)語

綜上所述，結(jié)束所有大直徑鉆孔樁的施工作業(yè)，經(jīng)技術(shù)人員檢查后，各項(xiàng)大直徑鉆孔樁指標(biāo)都符合工程要求，所采取的技術(shù)具有可行性，可為類似工程提供參考。

作者：宋小行 單位：中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司