摘要 文章研究了山區(qū)高速橋梁植入樁施工技術(shù)的原理、工藝流程及其在花崗巖地質(zhì)條件下的應(yīng)用。通過旋挖成孔、灌注水泥砂漿、吊樁、植樁、打樁控制等步驟，實現(xiàn)了橋梁基礎(chǔ)的高效、精準施工。文章特別針對植入樁施工過程中的質(zhì)量控制重難點進行了深入剖析，并針對性地提出了有效的解決措施。研究表明，橋梁植入樁施工技術(shù)具有高效、環(huán)保、適應(yīng)性強等優(yōu)點，為山區(qū)高速橋梁工程提供了可靠的基礎(chǔ)處理手段。

關(guān)鍵詞 山區(qū)高速橋梁；植入樁施工技術(shù)；質(zhì)量控制難點；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號 TU201.5 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0061-03

0 引言

植樁法最早起源于日本，20世紀80年代日本就開始將植樁法應(yīng)用于實際工程，至今日本也是該工藝研究最多、施工機械最完善的國家。我國植樁法相關(guān)設(shè)備和工藝發(fā)展較晚[1]，目前仍處于推廣階段。現(xiàn)階段國內(nèi)關(guān)于植樁法所形成的復(fù)合管樁研究，主要聚焦于在水泥土樁中植入預(yù)制樁組合而形成的復(fù)合管樁。然而，對于不同地形條件及施工工藝下的復(fù)合管樁研究尚顯不足，相關(guān)的理論體系也不夠完善，有待進一步深入探索。

隨著我國橋梁事業(yè)的迅猛發(fā)展和高速網(wǎng)絡(luò)的日益完善，山區(qū)高速橋梁植入樁施工工藝逐漸嶄露頭角，有望成為橋梁基礎(chǔ)施工的首選之一。目前，植入樁施工在房建、市政等領(lǐng)域的應(yīng)用已較為普遍，然而在山區(qū)高速橋梁施工中尚處于推廣階段，質(zhì)量和安全控制方法仍需進一步完善。在植入樁的鉆孔階段、管樁安裝以及管樁振動下沉等關(guān)鍵工序中，存在諸多需要嚴格控制的技術(shù)要點。但我國山區(qū)面積廣大，地形復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁施工方式往往難以確保樁基的密實性和質(zhì)量的穩(wěn)定性。因此，植入樁在山區(qū)高速橋梁施工中的應(yīng)用具有深遠意義。它不僅能夠有效控制樁基施工成本，保障樁基質(zhì)量，而且在施工階段安全、環(huán)保、可控，對周邊環(huán)境的影響較小，這完全符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求。

1 工程概況

安徽合樅高速裝配式橋梁工程是該文探討的依托工程。該項目采用雙向四車道高速公路標準建設(shè)，設(shè)計時速為120 km/h，整體式路基段橋梁全寬25.5 m，橋面寬2 m×

12.75 m，裝配式橋梁上部采用裝配式簡支輕型T梁，下部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制蓋梁接預(yù)制墩，現(xiàn)澆承臺接預(yù)制管樁。

該研究聚焦于安徽合樅高速裝配式橋梁工程的楓香樹高架橋樁基礎(chǔ)工程，該橋所處地質(zhì)環(huán)境以花崗巖為主。采用預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁（簡稱PHC樁）[2]，并運用旋挖成孔的植入樁施工工藝。

楓香樹高架橋地質(zhì)情況如下：

1.1 地形地貌

橋位區(qū)地貌單元為大別山中低山區(qū)，微地貌單元為中丘，地面標高在85.0～120.0 m之間。

1.2 地質(zhì)條件

勘探結(jié)果表明，上覆第①層為人工填土，第②層為第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）粉土，第③層為第四系上更新統(tǒng)殘坡積層（Q3el+dl）粉質(zhì)黏土，下伏基巖為下元古界小溪河組（Pt1x）花崗片麻巖。

橋位區(qū)地下水類型主要為孔隙型潛水和基巖裂隙水，此次勘察期間地下水位埋深在0.40～7.10 m。

橋位區(qū)為微地貌為中丘，地形變化較大。第①層填土局部分布，無實際工程意義；第②層粉質(zhì)黏土工程性質(zhì)一般，承載力一般，局部分布，厚度較??；第②層粉土零星分布，工程性質(zhì)較差，承載力較低；下伏基巖承載力高，工程地質(zhì)性質(zhì)好。

1.3 結(jié)構(gòu)形式

楓香樹高架橋采用25 m跨輕型T梁，跨徑布置為24 m×25 m；上部采用25 m裝配式簡支輕型T梁，下部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制蓋梁接預(yù)制墩柱，現(xiàn)澆承臺，基礎(chǔ)為預(yù)制管樁基礎(chǔ)。

該項目樁基礎(chǔ)包括鉆孔灌注樁、PHC植入樁、打入樁、PRC植入樁。根據(jù)楓香樹高架橋樁基位置，樁基施工采用旋挖成孔的植入樁施工工藝。植入樁直徑有PHC-600AB（130）、PHC-1000C（130）、PRC-800AB（110）、PRC-1000C（110）四種類型。

2 施工原理

施工工藝原理是通過全液壓旋挖機進行旋挖成孔，再利用鋼導(dǎo)管使用灌注水泥砂漿到設(shè)計標高，最后通過吊車和振動錘將預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁（PHC樁）振動下放至設(shè)計標準，完成定位精調(diào)，等待泥漿凝固后形成復(fù)合管樁。

3 施工工藝

植入樁施工工藝流程見圖1所示。

4 植入法施工

4.1 場地平整、測量放樣

先對橋梁樁位附近場地進行平整，填筑便道以便于機械設(shè)備運輸至橋位處，樁位測量應(yīng)按照從整體到局部的原則進行定位放樣，在旋挖機開孔前采用全站儀復(fù)核已標記的樁位，確保誤差控制在10 mm內(nèi)。鉆機安置應(yīng)考慮鉆孔施工中方便孔口的出土清運，規(guī)劃行車路線時，應(yīng)使便道與鉆孔位置保持一定距離，以免影響孔壁穩(wěn)定[3]。

4.2 管樁驗收、堆放

（1）管樁的進場驗收。管樁進場后，按照《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（GB 13476—2009）的國家標準或各地區(qū)的地方標準對管樁的外觀質(zhì)量、幾何尺寸、物理性能及材料標識等關(guān)鍵指標進行驗收，并審查產(chǎn)品合格證明文件，確保所有進場材料均符合標準。同時，嚴格把好材料進場驗收關(guān)，對于不符合設(shè)計及施工規(guī)范要求的管樁，堅決予以清退出場，以確保工程質(zhì)量和安全。

（2）管樁的堆放?，F(xiàn)場管樁堆放場地應(yīng)平整，采用軟墊（木墊）按二點法做相應(yīng)支撐，且支撐點大致在同一水平面上[4]。當(dāng)管樁在場地內(nèi)堆放時，應(yīng)不超過4層[5]；當(dāng)在樁位附近準備施工時，進行單層放置，且必須設(shè)支墊。為確保管樁在調(diào)運施工過程中不被混淆或錯誤使用，需按照不同型號和規(guī)格對其進行分類堆放。當(dāng)管樁在現(xiàn)場完成堆放并需進行二次轉(zhuǎn)運時，應(yīng)借助吊機與平板車的協(xié)同操作實現(xiàn)高效搬運。在場地條件受限，不得不采用拖拽方式進行搬運的情況下，應(yīng)使用滾木減少摩擦，或?qū)额^端頭板采取必要的保護措施，以確保搬運過程的安全和順利。

（3）埋設(shè)定位鋼護筒。每個樁位定出十字控制樁后，可進行護筒埋設(shè)工作。鋼護筒通常采用厚度不小于6 mm的鋼板卷制，內(nèi)徑大于樁直徑200 mm以上；護筒采用鋼護筒一體化旋挖設(shè)備進行埋設(shè)，埋設(shè)深度在2 m以上，并根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)節(jié)鋼護筒埋設(shè)深度。待測量精確定位后，對孔隙部分用黏性土回填密實。護筒埋設(shè)應(yīng)確保精確且穩(wěn)固，其中心應(yīng)與樁位中心相吻合，筒壁則須與樁中心線保持平行。護筒安置妥當(dāng)后，應(yīng)利用十字控制樁（護樁）校驗樁位，確保無誤。傾斜度不大于1%，護筒宜高出地面30 cm。

（4）旋挖鉆機就位調(diào)試。鉆機作業(yè)前應(yīng)對桅桿及鉆桿測量調(diào)試，鉆頭中心采用鉆機自帶的定位器對準樁位[6]，并對定位數(shù)據(jù)及鉆孔過程中的數(shù)據(jù)進行上傳，鉆孔過程中如發(fā)生偏差可達到及時預(yù)警的作用。

護筒埋設(shè)完成后應(yīng)對旋挖機鉆孔停機平臺進行整平，要求平臺平整堅硬，不會發(fā)生大沉降，避免影響鉆孔的垂直度。

（5）鉆進成孔。在鉆進成孔的過程中，操作人員應(yīng)時刻留意鉆桿的垂直度（自動控制系統(tǒng)監(jiān)測），同時借助深度計數(shù)器精準掌控鉆孔的深度。鉆孔過程中根據(jù)地質(zhì)情況控制進尺速度以提高鉆進效率，現(xiàn)場技術(shù)員對鉆孔深度、地質(zhì)情況（每鉆進1 m需取樣，現(xiàn)場設(shè)置渣樣盒）、鉆孔時間等進行記錄。鉆孔至硬質(zhì)巖層的設(shè)計高程，成孔后檢查孔深孔徑、孔壁垂直度、沉淀厚度等，應(yīng)滿足以下要求：①孔深、孔徑≥設(shè)計值。②鉆孔傾斜度≤0.5%。③沉淀厚度≤50 mm。

（6）下導(dǎo)管灌注水泥砂漿。在灌注專用砂漿前應(yīng)進行導(dǎo)管水密性試驗，試驗合格后方可投入使用。樁孔內(nèi)有水時應(yīng)使用導(dǎo)管法灌注，導(dǎo)管底端到孔底的距離應(yīng)為0.5～0.8 m，首灌后導(dǎo)管的底端應(yīng)埋入專用砂漿中0.8 m以上?？偣酀{量理論方量為外芯樁長×0.54 m3，施工現(xiàn)場根據(jù)成孔情況酌情調(diào)整。灌注過程中現(xiàn)場技術(shù)員應(yīng)對灌注時間、導(dǎo)管埋深、導(dǎo)管長度、灌注情況（灌注方量、灌注高度）進行計算和記錄。

（7）吊樁、植樁、打樁控制。植樁之前應(yīng)在樁底焊接比樁徑大10 cm、厚10 mm的鋼板進行封堵，復(fù)核樁位準確無誤后開始吊樁。在起吊過程中，務(wù)必確保樁體穩(wěn)定，防止其晃動或與其他物體發(fā)生碰撞，對準樁位將樁落下，調(diào)整樁身垂直度輕輕放下樁錘。管樁施打過程中，樁錘、樁帽和樁身的中心線應(yīng)重合[7]，將樁打入2～3 m。為確保第1節(jié)樁的垂直度精準控制在0.5%以內(nèi)，應(yīng)采用長條水準尺或其他高精度測量儀器進行校正。若檢測發(fā)現(xiàn)垂直度未達標，則應(yīng)根據(jù)具體情況拔出樁體，并重新精確插入，直至達到所需的垂直度精度要求。砂漿灌注1 h內(nèi)必須開始植樁，沉樁應(yīng)連續(xù)進行且植樁速度不宜高于0.1 m/s。

在管樁施打時，務(wù)必確保樁錘、樁帽與樁身中心線精準對齊。若樁身傾斜超過0.8%，應(yīng)迅速查明原因并采取有效措施進行糾正。當(dāng)樁尖深入硬土層后，嚴禁通過移動樁架強行回扳糾偏。在打樁過程中，應(yīng)實時檢查樁的上浮量及樁頂偏位值，確保施工精度與安全。

遇下列情況應(yīng)暫停打樁：貫入度突變；地面明顯隆起、鄰樁上浮或位移過大；樁身突然傾斜、跑位；樁身回彈曲線不規(guī)則。

（8）接長送樁。接樁采用鋼端板焊接法。選用合理的樁節(jié)組合，盡量減少接樁次數(shù)，任一單樁的接頭數(shù)量宜≤3個。接樁采用焊接接頭時，接樁鋼的零部件應(yīng)涂≥2 mm厚的防腐蝕耐磨涂層。焊接接樁應(yīng)符合下列規(guī)定：

①當(dāng)管樁需接長時，其入土部分樁段樁頂宜高出0.5～1.0 m。

②接樁時上下樁段應(yīng)保持順直，錯位偏差≤1 mm，節(jié)點彎曲點高≤1%樁長[8]。

③焊接過程中，必須確保焊接層數(shù)至少達到三層。在進行外層焊接之前，務(wù)必徹底清除內(nèi)層的焊渣，以確保焊接質(zhì)量。同時，焊接過程應(yīng)保證焊縫飽滿且連續(xù)，不得出現(xiàn)斷焊或虛焊現(xiàn)象。

④完成焊接的樁接頭應(yīng)經(jīng)歷自然冷卻過程，方可繼續(xù)沉樁作業(yè)。此自然冷卻過程應(yīng)至少持續(xù)8 min，以確保焊接質(zhì)量與安全。在冷卻期間，嚴禁采用水冷卻方法或立即進行沉樁施工，以避免出現(xiàn)可能的質(zhì)量隱患與施工風(fēng)險。

（9）錘擊至設(shè)計標高。樁長滿足設(shè)計要求后，振動錘擊至設(shè)計標高。錘擊沉樁設(shè)備應(yīng)配備沉樁監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)樁位的自動化精確定位，準確監(jiān)測、存儲、傳輸打樁標高、貫入度、樁身垂直度，輔助機手精準施工，確保成樁質(zhì)量。

（10）樁位精調(diào)。成樁后，需立即復(fù)核樁頂平面的坐標與標高，發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)范及設(shè)計要求的，應(yīng)及時采取調(diào)整措施，確保滿足規(guī)范及設(shè)計標準。

（11）自然養(yǎng)護、驗收。預(yù)制管樁調(diào)整定位后應(yīng)報監(jiān)理工程師驗收，采用低應(yīng)變動測法對100%的工程樁進行樁身完整性檢測，并對樁位水泥砂漿頂面采用薄膜覆蓋養(yǎng)護。全部工作完成后應(yīng)移開鉆機至下一個樁位繼續(xù)施工。

5 質(zhì)量控制重難點

（1）山區(qū)高速花崗巖地質(zhì)下鉆進過程中存在穿越砂石地層，因為孔內(nèi)地下水位較低或無地下水，易發(fā)生塌孔，該項目采用自主研發(fā)的鋼護筒一體化鉆孔設(shè)備解決了成孔難的問題，已取得實用新型專利。其在鉆進過程中根據(jù)地質(zhì)變化情況可自動調(diào)節(jié)鋼護筒長度，有效保證旋挖的成孔質(zhì)量。

（2）水泥砂漿灌注必須使用水下灌注法，砂漿從孔底向上灌注，避免直接傾倒導(dǎo)致砂漿與孔內(nèi)地下水混合，造成砂漿濃度降低，形成中砂下沉至孔底，同時降低砂漿強度。

（3）預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁（PHC樁）植入前應(yīng)采用樁基定位裝置進行管樁導(dǎo)向，避免管樁下沉階段發(fā)生傾斜或孔樁位偏移。

6 結(jié)論與展望

該研究通過對山區(qū)高速橋梁植入樁施工技術(shù)的深入研究，得出以下結(jié)論：

（1）植入樁施工技術(shù)在山區(qū)高速橋梁工程中具有顯著優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)高效、精準的基礎(chǔ)施工，提高了工程質(zhì)量。

（2）通過采用先進的施工設(shè)備和工藝措施，能夠有效解決山區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工難題，提高了施工效率和質(zhì)量。

（3）植入樁施工技術(shù)具有環(huán)保、適應(yīng)性強等特點，對周邊環(huán)境影響較小，符合可持續(xù)發(fā)展理念。

展望未來，隨著橋梁建設(shè)技術(shù)的不斷進步和工程需求的不斷提高，植入樁施工技術(shù)在山區(qū)高速橋梁工程中的應(yīng)用將更加廣泛。未來研究可進一步關(guān)注新型高性能材料的應(yīng)用、智能化施工設(shè)備的研發(fā)以及更加完善的質(zhì)量監(jiān)控體系建立等方面，以推動植入樁施工技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新。

該研究成果可為山區(qū)高速橋梁工程提供可靠的理論支持和技術(shù)指導(dǎo)，為實際工程的安全、高效施工提供有力保障。

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收稿日期：2024-04-03

作者簡介：陳航（1990—），男，本科，工程師，從事橋梁工程管理工作。