摘要 為明確地質(zhì)條件較差的公路橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)，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(jié)合該工程地質(zhì)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(jié)果顯示：工程成樁質(zhì)量理想，滿足驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。可見，對于地質(zhì)較差的公路橋梁樁基工程，采用旋挖鉆機成孔來應(yīng)對不良地質(zhì)的負(fù)面影響，可取得令人滿意的施工效果。

關(guān)鍵詞 公路橋梁；鉆孔灌注樁；施工技術(shù)；鉆孔；質(zhì)量控制

中圖分類號 U416.1;U445.551 文獻標(biāo)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(shè)過程中，通過采用機械動力驅(qū)動鉆機進行地基土層的鉆孔作業(yè)，并在形成的樁孔內(nèi)按照設(shè)計要求放置鋼筋籠或預(yù)應(yīng)力筋束等加強件，最后向孔內(nèi)灌注混凝土或者鋼筋混凝土形成的一種深基礎(chǔ)樁型。對于地質(zhì)復(fù)雜的公路橋梁，需要結(jié)合實際情況科學(xué)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(jié)合工程實例著重探討了鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁工程中的具體應(yīng)用。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)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(yīng)性強：鉆孔灌注樁技術(shù)能夠適應(yīng)多變的地質(zhì)條件和復(fù)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(shè)計要求和地質(zhì)條件進行調(diào)整，具有較強的深度適應(yīng)性。

（4）施工影響范圍?。菏┕r對周圍土壤的擠壓作用相對較小，減少了對鄰近結(jié)構(gòu)和設(shè)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(yuǎn)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(fù)雜地質(zhì)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(chǔ)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(nèi)澆筑混凝土形成的，其樁身強度高，能夠承受橋梁結(jié)構(gòu)傳遞的大量豎向和水平荷載。

（2）鉆孔灌注樁對地質(zhì)條件具有較強的適應(yīng)性。鉆孔灌注樁通過調(diào)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(yīng)不同地質(zhì)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(chǔ)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(diào)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(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用

2.1 工程概況與地質(zhì)條件分析

2.1.1 工程概況

該項目為楊柳至宣威高速三標(biāo)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(zhì)條件與特點

地勘資料顯示該區(qū)域內(nèi)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(fēng)化泥質(zhì)砂巖及中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，碎石層均較薄，中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層埋深不深，中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層較為完整，承載力較高。

2.2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)的具體應(yīng)用

2.2.1 旋挖鉆機成孔灌注樁施工工藝流程

結(jié)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(zhǔn)備工作

（1）場地準(zhǔn)備

為保證施工順利進行，應(yīng)當(dāng)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(diào)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(yīng)左右線相鄰2個墩（臺）設(shè)置一個，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況調(diào)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(dǎo)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。考慮該地段地質(zhì)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(dǎo)管的選擇

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

2.2.3 樁位測量

基于設(shè)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(dāng)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(shè)

護筒內(nèi)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(yīng)不大于50 mm，護筒在豎直方向的傾斜度應(yīng)不大于1%，護筒頂宜高于地面0.3 m。護筒埋設(shè)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(yīng)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(yīng)盡量減少人為誤差，避免累計偏差；可利用護筒埋設(shè)時校核護筒用護樁十字線，進行盡量精準(zhǔn)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(zhuǎn)，使鉆頭旋轉(zhuǎn)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(shè)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(nèi)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(diào)整泥漿配方和密度。達到設(shè)計標(biāo)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(dāng)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(fēng)管或水管輸送至孔內(nèi)氣漿混合器。高壓氣體與泥漿混合后，在導(dǎo)管內(nèi)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(fù)壓。這將導(dǎo)致下方的泥漿在負(fù)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(dǎo)管內(nèi)斷面積大于導(dǎo)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(dǎo)管內(nèi)反向排出，從而起到極好的清孔效果。清孔后，孔內(nèi)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(yù)留錯位接頭，采用機械連接。在同一截面內(nèi)接頭數(shù)不得大于鋼筋根數(shù)的50％，接頭錯開距離應(yīng)＞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(zhuǎn)盤和移動旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，將繞筋纏繞在主筋上（移動盤一邊旋轉(zhuǎn)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(biāo)牌上橋、墩號、樁號等標(biāo)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(shè)平臺、安裝導(dǎo)管及料斗

先搭設(shè)作業(yè)平臺，作業(yè)平臺應(yīng)穩(wěn)固。后安裝定制大料斗，保證插入導(dǎo)管150 mm長度。水下混凝土采用直徑為300 mm無縫導(dǎo)管，中間節(jié)長宜為2 m，底節(jié)長宜為4 m。導(dǎo)管底口距離孔底應(yīng)為30～40 cm，并自下而上記錄每節(jié)導(dǎo)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(fēng)法，為保證二次清孔泥漿指標(biāo)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L(fēng)10～15 min，使沉淀物漂浮，二次清孔后沉渣厚度控制在50 mm以內(nèi)。清孔后應(yīng)立即澆筑混凝土。清孔后，孔內(nèi)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(dǎo)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(yīng)控制導(dǎo)管埋深在2～6 m范圍內(nèi)。

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(dǎo)致泥漿中含水泥凝固變稠，影響深度測量準(zhǔn)確性。

導(dǎo)管提升過程中，應(yīng)保持軸線垂直和位置居中，逐步進行提升。水下混凝土應(yīng)澆筑連續(xù)，中途不能停頓。樁基混凝土澆筑時間應(yīng)盡量縮短。灌注結(jié)束后混凝土面高出設(shè)計樁頂標(biāo)高1.0～1.5 m，以保證樁頭混凝土質(zhì)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(yán)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(dǎo)致鉆孔坍塌。這不僅影響施工進度，還可能對樁身質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。

處理對策：優(yōu)化泥漿護壁，通過調(diào)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(zhì)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(dǎo)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(dāng)或孔內(nèi)泥漿的浮力作用，可能導(dǎo)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(dāng)?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(zhì)量。

處理對策：混凝土灌注管理，確?；炷恋木鶆蛐院土鲃有?，避免混凝土離析和堵管。同時，在灌注過程中加強對混凝土質(zhì)量的監(jiān)控，確?；炷聊軌虺浞痔顫M鉆孔并形成密實的樁身。

4 結(jié)語

通過對鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用進行系統(tǒng)研究和分析，該文得出了以下結(jié)論：首先，鉆孔灌注樁施工技術(shù)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(yīng)用前景；其次，在實際施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔灌注樁的施工質(zhì)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(yīng)采取有效的解決對策和措施，不斷提高施工技術(shù)和管理水平?？傊?，該文的研究成果對于進一步推動鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用和發(fā)展具有重要的指導(dǎo)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(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)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(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用[J].運輸經(jīng)理世界，2023（30）：98-100.

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

[6]曹恩震.鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)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(shù)與質(zhì)量管理工作。