【原】鉆孔灌注樁技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用

職稱(chēng)申報(bào) 2023-07-18 發(fā)布于河南

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楊芳

河北高速公路集團(tuán)有限公司青銀分公司

摘要：為解決橋梁工程建設(shè)中的鉆孔灌注樁施工問(wèn)題，結(jié)合某橋梁工程實(shí)際情況，對(duì)其鉆孔灌注樁施工中的測(cè)量放樣、護(hù)筒埋設(shè)、鉆機(jī)就位、成孔、鋼筋籠安裝、導(dǎo)管下放及水下混凝土灌注等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析，提出相關(guān)注意事項(xiàng)。實(shí)踐證明，該橋梁鉆孔灌注樁施工質(zhì)量合格，所用施工技術(shù)合理可行。

關(guān)鍵詞：橋梁施工;鉆孔灌注樁;測(cè)量放樣;

作者簡(jiǎn)介：楊芳（1987—），女，河北石家莊人，工程師，從事高速公路養(yǎng)護(hù)工作。;

0 引言

鉆孔灌注樁施工是指先采用鉆機(jī)在設(shè)計(jì)樁位進(jìn)行鉆孔，經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)樁孔直徑、深度與垂直度等滿足設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行鋼筋籠吊放，然后通過(guò)混凝土灌注形成實(shí)體樁，為橋梁上部結(jié)構(gòu)提供可靠支承。目前鉆孔灌注樁在橋梁工程中得到了廣泛應(yīng)用。為了達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)，有必要結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)鉆孔灌注樁技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行深入分析。

1 工程概況

某橋梁工程起訖段為K1+815.697—K2+303.697，橋梁全長(zhǎng)約488m，寬26m。橋梁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑分別為1 200mm,1 500mm,2 000mm，樁長(zhǎng)在40～90m范圍內(nèi)，各墩鉆孔灌注樁基礎(chǔ)基本情況如表1所示。為便于該橋梁鉆孔灌注樁施工，保證施工質(zhì)量并加快施工進(jìn)度，該橋梁工程配置了如表2所示的機(jī)械設(shè)備。

表1 橋梁各墩鉆孔灌注樁基礎(chǔ)基本情況下載原圖

下載原表

表2 橋梁鉆孔灌注樁施工機(jī)械設(shè)備配置下載原圖

2 施工技術(shù)

2.1 測(cè)量放樣

先以設(shè)計(jì)單位提供的各中心樁對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)與方位角為依據(jù)，使用全站儀確定中心與控制樁具體位置，再據(jù)此對(duì)樁位中心與其攀線樁進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)放。對(duì)于樁位的中心和法向控制樁，必須得到監(jiān)理復(fù)核確認(rèn)后方可使用。以樁基放樣精度要求為依據(jù)，結(jié)合施工圖中計(jì)算確定的樁基位置，借助經(jīng)緯儀及中心和法向控制樁準(zhǔn)確放出樁位，同時(shí)還需借助水準(zhǔn)儀在控制點(diǎn)上準(zhǔn)確放出高程。平面放樣時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格檢核測(cè)站點(diǎn)及后視點(diǎn)距離與角度。樁基施工前，先對(duì)放樣點(diǎn)所在位置（包括平面位置和高程位置）和距離予以檢核，判斷相互之間的距離能否達(dá)到要求，也可在換測(cè)站中進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果計(jì)算放樣點(diǎn)位誤差。

2.2 護(hù)筒埋設(shè)

該鉆孔灌注樁的護(hù)筒采用壁厚為3～5mm的鋼護(hù)筒，內(nèi)徑不能比設(shè)計(jì)樁徑小。護(hù)筒要有足夠的剛度與強(qiáng)度，且接頭與接縫部位不能漏水，同時(shí)要經(jīng)得住反復(fù)使用[1]。護(hù)筒根據(jù)樁位埋設(shè)，且保持垂直。將護(hù)筒埋設(shè)到位后插入鋼筋，為樁架就位和對(duì)準(zhǔn)創(chuàng)造便利，同時(shí)利用經(jīng)緯儀與鋼尺測(cè)量護(hù)筒中心和樁位中心間的偏差。對(duì)于護(hù)筒埋設(shè)深度，通常按照1～4m嚴(yán)格控制。若護(hù)筒底部土質(zhì)相對(duì)較差或底部容易產(chǎn)生滲水，則要進(jìn)行換土和分層夯實(shí)，之后才能進(jìn)行護(hù)筒安放。將護(hù)筒安放到位后，還需在四周進(jìn)行分層填土，同時(shí)將黏土夯實(shí)。在夯填過(guò)程中必須保持對(duì)稱(chēng)和均勻，以免護(hù)筒發(fā)生偏移。在夯填結(jié)束后，需再次檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，經(jīng)檢測(cè)確認(rèn)合格后，開(kāi)始后續(xù)施工。完成埋設(shè)的護(hù)筒，其頂部應(yīng)比地下水位略高，避免地面上的雨水進(jìn)入護(hù)筒[2]。

2.3 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)安裝前，將其底座固定平穩(wěn)，并嚴(yán)格控制機(jī)頭鉆桿實(shí)際垂直度與機(jī)架平臺(tái)實(shí)際水平度，確保鉆機(jī)頂端、鉆盤(pán)中心和鋼護(hù)筒中心處于同一條鉛垂線，偏差不超過(guò)2cm。在鉆進(jìn)開(kāi)始前需對(duì)鉆桿及鉆頭的長(zhǎng)度進(jìn)行準(zhǔn)確量測(cè)，并在鉆桿上做好標(biāo)記，對(duì)各節(jié)段的長(zhǎng)度進(jìn)行記錄。在鉆進(jìn)過(guò)程中，需在下放鉆桿之前進(jìn)行長(zhǎng)度復(fù)核，確保鉆孔深度準(zhǔn)確[3]。將鉆機(jī)安裝到位后，盡快復(fù)測(cè)平臺(tái)和鋼護(hù)筒頂部實(shí)際標(biāo)高，將復(fù)測(cè)結(jié)果作為日后孔深與孔底沉渣厚度檢測(cè)的參考依據(jù)。

2.4 成孔

該鉆孔灌注樁施工主要采用自然造漿。當(dāng)采用正循環(huán)法施工時(shí)，因泥漿上泛很慢，所以對(duì)泥漿指標(biāo)提出了很高的要求，需引起足夠的重視。鉆進(jìn)時(shí)按照2h的時(shí)間間隔對(duì)泥漿指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并密切注意土層變化，通過(guò)和地質(zhì)圖之間的對(duì)比，對(duì)鉆進(jìn)速度和鉆壓等各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。鉆進(jìn)開(kāi)始后，先采用低速擋，確保刃腳部位形成緊固可靠的泥皮，發(fā)揮護(hù)壁的作用，在鉆進(jìn)到護(hù)筒下部1m的位置后，根據(jù)土質(zhì)采用正常速度進(jìn)行鉆進(jìn)。將鉆具下入到樁孔內(nèi)后，與底部表面保持50～80mm的間距，然后啟動(dòng)泥漿泵，先對(duì)沖洗液進(jìn)行一段時(shí)間的循環(huán)。循環(huán)完成后啟動(dòng)鉆機(jī)，將鉆頭緩慢放入鉆孔底部，在輕壓一段時(shí)間后，逐步提高轉(zhuǎn)速與鉆壓，同時(shí)對(duì)鉆速進(jìn)行適當(dāng)控制[4]。在正常鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)各項(xiàng)鉆進(jìn)參數(shù)進(jìn)行合理的調(diào)整，不可隨意變動(dòng)鉆具。實(shí)際操作過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)確定鋼絲繩的實(shí)際松緊程度，并結(jié)合地質(zhì)條件對(duì)泥漿技術(shù)指標(biāo)予以隨時(shí)檢查。在鉆進(jìn)過(guò)程中所用泥漿的密度不能超過(guò)1.15，且黏度應(yīng)保持在18～22″范圍內(nèi)。從樁孔中排出的泥漿密度不能超過(guò)1.30，且黏度應(yīng)保持在20～26″范圍內(nèi)。成孔需一次完成，中途不允許停頓，為保證成孔的順利完成，應(yīng)嚴(yán)防設(shè)備故障，在施工現(xiàn)場(chǎng)備好各類(lèi)配件[5]。

2.5 終孔

鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)要求標(biāo)高后，及時(shí)開(kāi)始終孔檢查，包括孔深、孔徑與垂直度檢查。經(jīng)檢查確認(rèn)滿足要求后，開(kāi)始一次清孔，將混凝土灌注導(dǎo)管安裝到位后，開(kāi)始二次清孔。完成二次清孔后，鉆孔底部的沉渣厚度不能超過(guò)30cm。由監(jiān)理人員檢查確認(rèn)孔底沉渣厚度達(dá)到要求后，方可進(jìn)行混凝土灌注。經(jīng)檢測(cè)確認(rèn)孔底沉渣厚度及排出到孔外的泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求后，需在30min之內(nèi)開(kāi)始水下混凝土灌注施工，否則需對(duì)以上各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行重新檢測(cè)。在清孔過(guò)程中，孔內(nèi)水頭高度應(yīng)保持在1.5～2.0m范圍內(nèi)，并需要對(duì)泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)予以嚴(yán)格控制，防止由于泥漿密度不足導(dǎo)致坍孔事故的發(fā)生。完成清孔后，泥漿密度不能超過(guò)1.15[6]。

2.6 鋼筋籠安裝

將鋼筋籠加工完成后需按照規(guī)范及設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求做好檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果不合格的應(yīng)進(jìn)行修正，檢驗(yàn)合格后才能吊放到樁孔內(nèi)。在鋼筋籠安裝過(guò)程中，需使用起重機(jī)進(jìn)行分段安裝。每一段鋼筋籠吊裝都必須緩慢進(jìn)行，并防止和其他物體之間發(fā)生碰撞，而導(dǎo)致鋼筋籠發(fā)生彎曲和變形。在鋼筋籠不斷下放的過(guò)程中，必須始終保持垂直，與樁孔對(duì)準(zhǔn)后緩慢下放，如果下放過(guò)程中遇到障礙，注意不可強(qiáng)行下放，而要查明原因，待解決后繼續(xù)下放。將前一段鋼筋籠放入樁孔后，開(kāi)始起吊下一段，與樁孔位置對(duì)準(zhǔn)，并經(jīng)驗(yàn)收確認(rèn)合格后，將鋼筋籠逐段吊裝至孔內(nèi)要求的標(biāo)高位置[7]。焊接孔口處的鋼筋籠時(shí)，需將主筋上的焊接處清理干凈，并將上下節(jié)所有主筋對(duì)正，使鋼筋籠整體保持垂直。在焊接過(guò)程中應(yīng)保證對(duì)稱(chēng)性，所有焊縫都應(yīng)達(dá)到飽滿。在焊接結(jié)束后將焊接處的箍筋補(bǔ)足，經(jīng)驗(yàn)收確認(rèn)合后開(kāi)始正式下放，對(duì)下一節(jié)鋼筋籠進(jìn)行安裝。在鋼筋籠施工過(guò)程中，應(yīng)注意防止主筋偏心相連。

2.7 導(dǎo)管安裝

導(dǎo)管是進(jìn)行水下混凝土灌注的主要工具，其直徑為25cm，壁厚為3mm，單節(jié)長(zhǎng)2.5m，第一節(jié)長(zhǎng)度需達(dá)到4m。使用前要認(rèn)真檢查導(dǎo)管的規(guī)格、質(zhì)量與連接構(gòu)造，確保橡膠密封圈有良好的密封效果，且螺紋絲扣保持完好。導(dǎo)管連接應(yīng)牢固，避免漏水和漏氣，將導(dǎo)管安裝好以后，需進(jìn)行必要的閉水試驗(yàn)。經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)達(dá)到要求后，需在導(dǎo)管的外表面標(biāo)記編號(hào)，同時(shí)注明長(zhǎng)度尺寸等信息，為之后的使用做好準(zhǔn)備。在吊放導(dǎo)管的過(guò)程中，應(yīng)確保導(dǎo)管所在位置完全居中，且軸線保持順直，避免與鋼筋籠發(fā)生卡掛或與孔壁發(fā)生碰撞。

2.8 水下混凝土灌注

考慮到該工程鉆孔灌注樁的孔徑較大，所需混凝土方量較多，為保證工程質(zhì)量，應(yīng)使用有良好和易性與流動(dòng)性的混凝土?；炷撂涠劝凑?8～22cm范圍控制，粗骨料粒徑不得超出40mm，同時(shí)不能超過(guò)主筋最小凈距25%[8]。二次清孔完成后到開(kāi)始灌注混凝土的時(shí)間應(yīng)控制在30min之內(nèi)。混凝土初灌量必須達(dá)到要求，根據(jù)初灌量要求確定儲(chǔ)料斗體積。通過(guò)對(duì)該工程初灌量的初步計(jì)算，對(duì)于樁徑為2 000mm的鉆孔灌注樁，其初灌量需達(dá)到6.3m3；對(duì)于樁徑為1 500mm的鉆孔灌注樁，其初灌量需達(dá)到3.7m3；對(duì)于樁徑為1 200mm的鉆孔灌注樁，其初灌量需達(dá)到2.4m3。整個(gè)灌注過(guò)程必須保持連續(xù)，中途不允許停頓，并密切關(guān)注混凝土下降與水位下降或上升情況。伴隨樁孔中混凝土液面的不斷提高，要做好導(dǎo)管上拔，逐節(jié)拆除。對(duì)于所有拆下的管節(jié)都要及時(shí)沖洗，并在現(xiàn)場(chǎng)整齊堆放[9]。

在混凝土液面上升到鋼筋籠的下部后，適當(dāng)增加導(dǎo)管實(shí)際埋深，同時(shí)減慢灌注速度，避免鋼筋籠發(fā)生上浮。在樁孔中混凝土液面達(dá)到鋼筋籠底部1～2m以上的位置后，開(kāi)始向上提升導(dǎo)管，但要注意此時(shí)導(dǎo)管的實(shí)際埋深仍應(yīng)達(dá)到3m以上。樁孔內(nèi)混凝土實(shí)際灌注高度需要比樁頂部的設(shè)計(jì)標(biāo)高略高0.5m，用于保證樁頂處混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在實(shí)際混凝土灌注施工中，必須嚴(yán)格按照規(guī)范提出的要求對(duì)混凝土的坍落度予以實(shí)時(shí)檢測(cè)。對(duì)于混凝土的充盈系數(shù)（即實(shí)際灌注的混凝土體積和按照設(shè)計(jì)樁身計(jì)算得到的體積之比），需達(dá)到1.05以上，但注意一般情況下不可超出1.3，施工中要做好檢測(cè)與控制。

3 結(jié)語(yǔ)

鉆孔灌注樁是當(dāng)前橋梁工程最常用的一種基礎(chǔ)樁形式。該橋梁工程鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工已經(jīng)完成，且經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)鉆孔灌注樁基礎(chǔ)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，說(shuō)明所用鉆孔灌注樁施工技術(shù)合理可行，值得類(lèi)似橋梁工程參考借鑒。