試論公路橋梁施工中的鉆孔灌注樁技術(shù)

1、試論公路橋梁施工中的鉆孔灌注樁技術(shù)    摘要：文章簡(jiǎn)述了鉆孔灌注樁的定義、特點(diǎn)，并基于鉆孔灌注樁施工中的常見事故，提出鉆孔灌注樁的施工技術(shù)控制措施。 關(guān)鍵詞：路橋；鉆孔灌注樁；施工 隨著我國(guó)社會(huì)發(fā)展的不斷加快，各項(xiàng)施工工程如雨后春筍般開展起來(lái)，特別是公路橋梁施工工程，更是在社會(huì)發(fā)展中占據(jù)了很大的分量。各個(gè)地區(qū)公路橋梁施工工程的不斷增多，導(dǎo)致公路橋梁施工的要求也不斷提高，以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)橋梁跨徑和荷載不斷增加的現(xiàn)實(shí)要求。鉆孔灌注樁技術(shù)以其低噪聲、對(duì)周圍環(huán)境影響小、無(wú)擠上效應(yīng)、對(duì)底地層的適應(yīng)性高、工程造價(jià)較少等優(yōu)點(diǎn)，在公路橋梁基礎(chǔ)施工中被廣泛地應(yīng)用。但鉆孔

2、灌注樁系地下隱蔽工程，影響其質(zhì)量的因素較多，且控制難度較大，若忽視就可能產(chǎn)生堵管、鋼筋籠上浮、樁身縮徑、斷樁等質(zhì)量問題和事故，造成經(jīng)濟(jì)損失和工期延誤。因此，在新時(shí)期加強(qiáng)對(duì)鉆孔灌注樁施工技術(shù)在路橋施工工程中的應(yīng)用研究，是當(dāng)前擺在人們面前的一項(xiàng)重大而又緊迫的任務(wù)。 一、鉆孔灌注樁概述 （一）鉆孔灌注樁的定義 所謂鉆孔灌注樁就是指在工程的施工現(xiàn)場(chǎng)通過鋼管擠土、機(jī)械鉆孔以及人力挖掘等方式方法在地基土中形成樁孔，并在樁孔中放置鋼筋籠、灌注混凝土而形成的樁。按照成孔方式方法的差異性，灌注樁又可以分為鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、以及挖孔灌注樁。 （二）鉆孔灌注樁的特點(diǎn) （1）鉆孔灌注樁的優(yōu)點(diǎn)：樁身混凝土整體澆筑

3、，沒有接頭，相對(duì)于需要接樁的管樁來(lái)說(shuō)，樁長(zhǎng)范圍內(nèi)沒有明顯的薄弱環(huán)節(jié)；能適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件，對(duì)有堅(jiān)硬夾層的地質(zhì)條件比管樁優(yōu)勢(shì)明顯；常用樁直徑為6002000，單樁承載力特征值范圍為80025000KN；通?？蚣芙Y(jié)構(gòu)可以采用單柱，承臺(tái)體積與承臺(tái)用鋼量都比較小；需配制鋼筋籠時(shí)，按工作荷載要求布置，節(jié)約了鋼材；施工過程中無(wú)擠土、無(wú)振動(dòng)、噪音小，對(duì)鄰近建筑物及地下管線危害較小。 （2）鉆孔灌注樁的缺點(diǎn)：灌注樁施工工藝比打入樁復(fù)雜，容易出現(xiàn)斷樁、縮頸、混凝土離析和孔底虛土或沉渣過厚等質(zhì)量問題；由于鉆孔樁質(zhì)量不夠穩(wěn)定，要抽檢更多數(shù)量的樁進(jìn)行檢驗(yàn)，增加檢測(cè)費(fèi)用；灌注混凝土過程中，導(dǎo)管埋入混凝土中的深度不夠，致

4、使新灌混凝土上翻，或提升導(dǎo)管速度過快，導(dǎo)致導(dǎo)管中翻水，造成兩次灌注，使樁身形成夾泥的斷裂界面；孔中水頭下降，對(duì)孔壁的靜水壓力減小，導(dǎo)致局部孔壁土層失穩(wěn)坍落，造成混凝土樁身夾泥或縮頸?？妆谔洳糠至粝碌目吡?，成樁后形成擴(kuò)頸；混凝土攪拌不均勻，或運(yùn)輸路徑太長(zhǎng)、或?qū)Ч苈┧炷潦芩疀_泡等，使粗骨料集中在一起，造成樁身混凝土離析。 二、鉆孔灌注樁施工中常見事故 （一）坍孔 坍孔是指在在施工過程中發(fā)生的孔壁坍塌現(xiàn)象，這種現(xiàn)象多發(fā)生在鉆孔過程中，在下放鋼筋籠和混凝土灌注過程中也偶有發(fā)生。 （二）縮頸 縮頸是鉆孔灌注樁最常見的質(zhì)量問題，主要由于樁周土體在樁體澆注過程中產(chǎn)生的膨脹或孔壁泥膜過厚造成。 （三）

5、斷樁 是指在混凝土灌注過程中，中間被沖洗液入侵或泥渣土填充形成間斷樁。 （四）偏斜孔 鉆機(jī)安裝時(shí)，支撐不好、樁孔地質(zhì)構(gòu)造不均勻等因素引起鉆機(jī)整體或鉆頭在鉆孔過程中發(fā)生偏斜，導(dǎo)致出現(xiàn)偏孔。 （五）掉鉆 由于機(jī)械故障、鋼絲繩斷裂、孔壁坍塌等因素造成鉆頭落入孔底的現(xiàn)象通常稱“掉鉆”。 三、鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制技術(shù) （一）施工準(zhǔn)備 （1）施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備：施工場(chǎng)地的準(zhǔn)備工作要做好，確保場(chǎng)地平整，以方便穩(wěn)定的安裝鉆架進(jìn)行鉆孔。對(duì)于一些特殊地勢(shì)，如土體比較松軟的地段，應(yīng)該預(yù)先整平夯實(shí)土體，清除雜物；對(duì)于有積水的場(chǎng)地，應(yīng)該將其掩埋；場(chǎng)地有陡坡時(shí)，為了便于安裝鉆機(jī)，可以用木樁或鋼筋混凝土搭設(shè)支架。對(duì)于搭設(shè)在深水

6、中的鉆機(jī)，應(yīng)該提前計(jì)算好水中支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和船只浮力，以及支架的穩(wěn)定性等參數(shù)。 （2）施工材料的質(zhì)量控制：在開始施工之前，要由專門人員對(duì)施工材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，檢驗(yàn)的方法、時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)均應(yīng)達(dá)到相關(guān)的規(guī)范要求。檢驗(yàn)過程應(yīng)該依照相關(guān)的程序進(jìn)行，在施工單位內(nèi)部檢驗(yàn)合格的基礎(chǔ)上，再由監(jiān)理人員進(jìn)行抽檢，從而使施工所用的材料質(zhì)量得到保證，并能夠滿足施工要求。 （3）設(shè)備及鉆具的選擇：要保證工地的備用發(fā)電機(jī)性能良好，足以應(yīng)付施工過程中可能發(fā)生的電網(wǎng)斷電情況，以防止灌注時(shí)間延誤，避免造成斷樁事故。注意混凝土拌和機(jī)類型的選擇，宜選用大容量拌和機(jī)，在數(shù)量上可以保證混凝土的連續(xù)灌注。對(duì)混凝土拌和機(jī)在每次使用前都應(yīng)

7、進(jìn)行認(rèn)真的檢查維修。導(dǎo)管的直徑大小要根據(jù)灌注強(qiáng)度要求進(jìn)行選擇。要求導(dǎo)管應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度、且密封性良好，管壁光滑、導(dǎo)管平直，無(wú)穿孔裂紋，導(dǎo)管接口處應(yīng)有彈性墊圈密封。如果導(dǎo)管接頭密封不嚴(yán)，焊縫破裂，水從接頭或焊縫中浸入會(huì)引起事故，因此施工之前必須對(duì)水密、承壓和接頭進(jìn)行抗拉試驗(yàn)。為了保證施工安全和施工質(zhì)量，儲(chǔ)料斗、漏斗、溜槽以及其他有關(guān)灌注機(jī)具使用前都應(yīng)進(jìn)行檢查。根據(jù)工程土質(zhì)情況、樁基直徑、樁長(zhǎng)選用適合的鉆具。 （4）施工測(cè)量：根據(jù)橋梁形式、跨徑及設(shè)計(jì)要求的施工精度確定利用原設(shè)計(jì)網(wǎng)點(diǎn)加密或重新布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn)，補(bǔ)充施工需要的水準(zhǔn)點(diǎn)。 （二）護(hù)筒埋設(shè) 護(hù)筒在埋設(shè)過程中應(yīng)該嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，平面位置的

8、埋設(shè)要確保正確，其中心應(yīng)與樁體中心重合，偏差應(yīng)該控制在50mm之內(nèi)，垂直線傾斜程度應(yīng)不超過1%，為了防止水大量溢出，護(hù)筒頂標(biāo)高應(yīng)該比地下水位和施工最高水位高出2.0m3.0m。護(hù)筒底則應(yīng)該較施工的最低水位低0.2m0.4m。 （三）護(hù)壁泥漿的拌制 為了防止坍孔，在鉆孔灌注樁的施工過程中，穩(wěn)定孔內(nèi)水位及便于挾帶鉆碴，通常采用澎潤(rùn)土制備成泥漿進(jìn)行護(hù)壁。泥漿護(hù)壁是利用泥漿與地下水之間的壓力差來(lái)控制水壓力，以確?？妆诘姆€(wěn)定，所以泥漿的比重在起到保持這種壓力差方面具有關(guān)鍵作用。如果鉆孔中的泥漿比重過小，泥漿護(hù)壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用；如果泥漿的比重過大，則容易使泥漿泵產(chǎn)生堵塞甚至使混凝土的置換產(chǎn)

9、生困難，使成樁質(zhì)量難以得到保證。要充分發(fā)揮泥漿的作用，其指標(biāo)的選取是非常重要的。就要求在實(shí)際工程的施工中，根據(jù)工程地質(zhì)具體情況，合理地控制不同土層中泥漿的指標(biāo)。 （四）鉆孔 鉆機(jī)就位后，在埋好護(hù)筒和備足護(hù)壁泥漿粘土后，將鉆機(jī)就位，立好鉆架，對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心，固定好撐桿，方可開始沖擊鉆進(jìn)。鉆機(jī)的底座和頂端應(yīng)平穩(wěn)，不得產(chǎn)生位移和沉陷，鉆架頂部的起重滑輪槽緣的鉛垂線應(yīng)對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心，其偏差不得大于2cm。其鉆桿中心線應(yīng)與樁中心線重合，最大誤差不得大于10mm；鉆桿的傾斜度不應(yīng)大于1%。開孔時(shí)應(yīng)先在孔內(nèi)灌注泥漿。如孔中有水，可直接投入粘土，用沖擊鉆以小沖程反復(fù)沖擊造漿。開孔及整個(gè)鉆進(jìn)過程中，應(yīng)始終保持孔內(nèi)水

10、位高出地下水位1.5-2.0m，為了防止溢出，并低于護(hù)筒頂面0.3m，掏渣后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)水。在砂及卵石夾土等松散層上開孔或鉆進(jìn)時(shí)，可按1：1投入粘土和小片石（粒徑15cm），用沖擊鉆小沖程反復(fù)沖擊，使泥漿、片石擠入孔壁，必要時(shí)需重復(fù)回填反復(fù)沖擊23次。鉆機(jī)應(yīng)平穩(wěn)，在鉆進(jìn)過程中不產(chǎn)生偏移和沉陷。鉆進(jìn)時(shí)，沖程大小和泥漿稠度應(yīng)按通過的土層情況掌握。當(dāng)通過砂、砂礫石或含砂量較大的卵石層時(shí)，宜采用12m的中、小沖程，并加大泥漿稠度，反復(fù)沖擊使孔壁堅(jiān)實(shí)，防止坍孔；當(dāng)通過含砂低液限粘質(zhì)土層時(shí)，因土層本身可造漿，應(yīng)降低輸入的泥漿稠度，并采用11.5m小沖程，防止卡鉆、埋鉆；當(dāng)通過堅(jiān)硬密實(shí)卵石層、基巖層時(shí)，可采用4

11、6m的大沖程，使卵石或基巖破碎，并加大泥漿稠度，反復(fù)沖擊使孔璧堅(jiān)實(shí)，防止坍孔。但探頭石易使孔身偏斜，一般可在偏斜處吊住鉆錐反復(fù)掃孔，使鉆孔豎直。鉆進(jìn)過程中應(yīng)保證孔內(nèi)的水頭高度，做好外孔施工記錄，隨時(shí)注意地層變化。 （五）成孔檢查 鉆進(jìn)成孔在達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，及時(shí)對(duì)孔深、孔徑和垂直度等進(jìn)行徹底檢查，鉆渣抽凈進(jìn)行第一次清孔，不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的采取一定措施給予處理。通常，采取探籠的辦法對(duì)鉆進(jìn)成孔進(jìn)行檢查，方法較為簡(jiǎn)便，檢測(cè)孔底沉淀厚度<5cm，檢查合格之后方可進(jìn)行下一道工序。 （六）清孔 鉆孔深度、孔深、孔徑檢查符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后方可清孔，清孔方法有換漿、抽漿、掏渣、砂漿置換、空壓機(jī)噴射，不論

12、采用哪種方法必須注意保持孔內(nèi)水頭，防止塌孔，清孔后應(yīng)從孔底提出泥漿試樣進(jìn)行泥漿性能指標(biāo)試驗(yàn)，不得用加深鉆孔方式代替清孔。 （七）鋼筋籠的制作與吊放 鋼筋籠制作前首先要檢查鋼材的質(zhì)保資料，檢查合格后再按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求驗(yàn)收鋼筋的直徑、長(zhǎng)度、規(guī)格、數(shù)量和制作質(zhì)量。在驗(yàn)收中還要特別注意鋼筋籠吊環(huán)長(zhǎng)度能否使鋼筋籠準(zhǔn)確地吊放在設(shè)計(jì)標(biāo)高上，這是由于鋼筋籠吊放后是暫時(shí)固定在鉆架底梁上的，因此，吊環(huán)長(zhǎng)度是根據(jù)底梁標(biāo)高的變化而改變，所以應(yīng)根據(jù)底梁標(biāo)高逐根復(fù)核吊環(huán)長(zhǎng)度，以確保鋼筋籠的埋入標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。在鋼筋籠吊放過程中，應(yīng)逐節(jié)驗(yàn)收鋼筋籠的連接焊縫質(zhì)量，對(duì)質(zhì)量不符合規(guī)范要求的焊縫、焊口則要進(jìn)行補(bǔ)焊。同時(shí)，要注

13、意鋼筋籠能否順利下放，沉放時(shí)不能碰撞孔壁；當(dāng)?shù)醴攀茏钑r(shí)，不能加壓強(qiáng)行下放，因?yàn)檫@將會(huì)造成坍孔、鋼筋籠變形等現(xiàn)象，應(yīng)停止吊放并尋找原因，如因鋼筋籠沒有垂直吊放而造成的，應(yīng)提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，則要求進(jìn)行復(fù)鉆糾偏，并在重新驗(yàn)收成孔質(zhì)量后再吊放鋼筋籠。鋼筋籠接長(zhǎng)時(shí)要加快焊接時(shí)間，盡可能縮短沉放時(shí)間。 （八）水下混凝土的灌注 （1）灌注混凝土的性能參數(shù)指標(biāo)：為確保成樁質(zhì)量，需要認(rèn)真嚴(yán)格地對(duì)原材料的質(zhì)保書進(jìn)行檢查，了解材料的品質(zhì)與質(zhì)保書是否相符。如果出現(xiàn)不符現(xiàn)象，要對(duì)其進(jìn)行復(fù)核。若最終確定其材料不合格，便將其立即清除出施工現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)禁用于混凝土灌注樁?；炷脸跄龝r(shí)間一般為35h，而深

14、樁灌注時(shí)間一般為57h，所以需要加入緩凝劑，使混凝土初凝時(shí)間超過8h?；炷翑嚢璺椒ê蛿嚢钑r(shí)間：為保證混凝土自身的保水性和流動(dòng)性，需要按照一定比例導(dǎo)入水泥、石子、砂子，并對(duì)其進(jìn)行攪拌?；炷凉嘧r(shí)，混凝土坍落度的控制對(duì)工程的質(zhì)量有著一定的作用，一般來(lái)說(shuō)，混凝土坍落采用1820cm，并隨時(shí)了解混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋入深度，氣溫高，成孔深，導(dǎo)管直徑在250mm之內(nèi)。 （2）混凝土灌注操作技術(shù)：首批混凝土灌注。一般來(lái)說(shuō)，孔徑越大，則首批灌注的混凝土量越多，而首批混凝土在下落時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)管堵混凝土的情況。若出現(xiàn)這種情況，就必須對(duì)設(shè)備的起重能力進(jìn)行加強(qiáng)，并再稍拉導(dǎo)管。如果沒有較強(qiáng)的起重能力，則需要使用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉緊漏斗進(jìn)行晃動(dòng)。？般需對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行牽動(dòng)，直到孔口不再返漿，再向漏斗中加入混凝土。后期混凝土的灌注。由于孔內(nèi)沒有較大的壓力，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)上部混凝土的密實(shí)程度不如下部的情況。一般在此時(shí)，需要稍提漏斗，以增大其落差，從而促進(jìn)其密實(shí)度的增加?；炷凉嘧⑺俣取Ｔ诳刂苹炷脸跄龝r(shí)間的同時(shí)，必須合理地加快灌注速度，這對(duì)提高混凝土的灌注質(zhì)量十分重要。因此，應(yīng)做好灌注前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，及灌注過程中各道工序的密切配合工作