淺談橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)

　　摘要：通過對(duì)鉆孔灌注樁概念的闡述，并對(duì)橋梁鉆孔灌注樁施工工藝進(jìn)行了分析，說明了其重要性，從而進(jìn)一步提出了鉆孔灌注樁對(duì)橋梁施工的技術(shù)和措施，及其對(duì)未來發(fā)展建設(shè)的建議。從而保障橋梁交通行車的安全與暢通。

　　關(guān)鍵詞：橋梁,鉆孔灌注樁,施工技術(shù)

　　灌注樁系是指在工程現(xiàn)場(chǎng)通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁，依照成孔方法不同，灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。鉆孔灌注樁是按成樁方法分類而定義的一種樁型。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，交通的發(fā)達(dá)，鉆孔灌注樁已經(jīng)成為橋梁建設(shè)中不可缺少的一部分。

　　一、鉆孔施工工藝

　　1. 1 施工前的資料準(zhǔn)備工作

　　一方面, 施工單位應(yīng)該提前對(duì)設(shè)計(jì)文件、圖紙、資料、現(xiàn)場(chǎng)等進(jìn)行研究、查實(shí)。對(duì)施工地點(diǎn)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)圖等相關(guān)資料進(jìn)行反復(fù)研究、驗(yàn)證。另一方面, 施工單位要明確工程概況、設(shè)計(jì)要求, 確定施工方案、配套設(shè)備等, 做好技術(shù)安全工作和質(zhì)量保證措施。

　　1. 2 鉆孔前準(zhǔn)備工作

　　(1)整理場(chǎng)地, 對(duì)施工場(chǎng)地按不同情況進(jìn)行處理, 對(duì)于處在水中的鉆孔樁基礎(chǔ)要搭設(shè)施工平臺(tái), 對(duì)樁基處在旱地的情況, 需清除雜物后夯壓。

　　(2)設(shè)置護(hù)筒，采用3~ 5mm鋼板制作，為保證其剛度，防止變形，在護(hù)筒上端、中部和下端外側(cè)各焊一道加勁肋。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，其軸線要對(duì)準(zhǔn)標(biāo)出的樁位中心, 護(hù)筒周圍和護(hù)筒底接觸緊密，位置偏差不超過5cm，傾斜度不得大于1%。不允許施工人員進(jìn)入沒有護(hù)筒或其他安全設(shè)施的鉆孔中施工，如確實(shí)需要的必須做好安全防范措施后方可進(jìn)入施工。

　　(3)制作泥漿，制漿前，先把黏土打碎，這樣有利于在攪拌中成漿，縮短成漿時(shí)間，提高泥漿質(zhì)量。制漿時(shí)，將打碎的黏土投入護(hù)筒內(nèi)，再用沖擊錐沖擊制漿，等黏土沖攪成泥漿后，便可進(jìn)行鉆孔。

　　(4)鉆機(jī)就位，護(hù)筒埋設(shè)完畢后，使鉆錐中心對(duì)準(zhǔn)樁位，其對(duì)中誤差不得超過5cm。

　　1. 3 鉆孔

　　按照設(shè)計(jì)資料選擇合適的鉆機(jī)和泥漿，鉆機(jī)就位前，首先檢查鉆孔前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。鉆機(jī)安裝之后底座要和頂端平穩(wěn)，正常情況下鉆進(jìn)過程中不會(huì)產(chǎn)生位移或沉陷等情況，若出現(xiàn)這種情況應(yīng)及時(shí)處理。當(dāng)正循環(huán)鉆機(jī)開孔時(shí)，先將泥漿泵和轉(zhuǎn)盤啟動(dòng)，等泥漿進(jìn)入鉆孔一定數(shù)量后開始鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中控制進(jìn)尺。需要接長(zhǎng)鉆桿時(shí)，首先將鉆錐提離孔底，等待泥漿循環(huán)5min后，再拆卸接長(zhǎng)鉆桿，升降鉆錐時(shí)應(yīng)平穩(wěn), 鉆錐出井口時(shí)要防止碰到護(hù)筒、孔壁, 應(yīng)盡快拆裝鉆桿。

　　在排渣、提鉆頭除土或因故停鉆時(shí)，注意孔內(nèi)保持規(guī)定的水位、泥漿相對(duì)密度和粘度。因故停鉆時(shí)必須將鉆頭提出鉆孔，防止蹋孔導(dǎo)致鉆頭埋入孔中。

　　1. 4 清孔

　　為了清除鉆渣及沉淀層，減少孔底沉淀厚度，防止樁底存留過厚沉淀土而降低樁的承載力，必須把孔內(nèi)泥漿抽換，這就是清孔。終孔檢查之后，要立即清孔，隔時(shí)過久會(huì)導(dǎo)致泥漿、鉆渣的沉淀增多，造成清孔工作難以進(jìn)行，甚至坍孔。清孔后要在最短的時(shí)間內(nèi)灌注棍凝土。孔深、孔徑檢查符合要求后便可清孔。清孔的方法需視設(shè)計(jì)要求、鉆孔方法、機(jī)具設(shè)備和地層情況而定。清孔后的泥漿性能指標(biāo)包括：含砂率4% ~ 10%，比重1. 1~ 1. 25，粘度18~ 20s。在鉆孔、清孔、灌注混凝土過程中排出的泥漿，要引入到適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)處理，以免造成對(duì)河流及周圍環(huán)境的污染。

　　二、鉆孔過程中常見問題及處理

　　1.1 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)致偏孔。偏斜孔根據(jù)成因不同處理措施如下：

　　① 因鉆機(jī)傾斜造成的應(yīng)先移開鉆機(jī)，檢查鉆孔壁情況，如鉆孔壁比較穩(wěn)定，則應(yīng)加固施工范圍內(nèi)的地基或加大鉆機(jī)的支撐面積，而后，重新安裝鉆機(jī)恢復(fù)施工;鉆孔壁隨時(shí)有坍塌可能的，應(yīng)將鉆孔回填至原地面，待地層靜止穩(wěn)定后重新開始鉆孔。

　　② 地質(zhì)構(gòu)造不均勻引起的，先分析清楚巖層走向，爾后采用適當(dāng)?shù)幕靥盍?一般為片石加粘土、純堿、鋸末等組成的混合物)將鉆孔回填至計(jì)算確定的高程處，靜止一段時(shí)間后恢復(fù)施工。孔中心偏差小于20cm的，靜止1~2h后可以繼續(xù)鉆孔。孔中心偏差大于20cm的，應(yīng)根據(jù)情況靜止2h以上，待地層沉積穩(wěn)定后恢復(fù)鉆孔施工。穿過傾斜巖層過程中應(yīng)采用自重較大的復(fù)核式牙輪鉆、沖擊鉆慢速鉆孔。

　　1.2 卡鉆

　　鉆孔經(jīng)過巖層分界面時(shí)相鄰巖層強(qiáng)度差別較大、操作中未及時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆頭的行程等原因引起“卡鉆”現(xiàn)象。針對(duì)發(fā)生“卡鉆”的原因采取相應(yīng)的方法處理：

　　① 由于“探頭石”引起的卡鉆可適當(dāng)往下放鉆頭，然后，強(qiáng)力快速往上提，使“探頭石”受瞬間沖擊縮回，從而順利提起鉆頭。元磨高速K12+381譚家灣大橋3-1號(hào)樁施工中發(fā)生此類卡鉆現(xiàn)象，采用此方法處理順利提起鉆頭。

　　② 因鉆頭穿過巖層突變處導(dǎo)致的卡鉆，優(yōu)先采用水下爆破的方法處理。在巖層中此方法容易奏效，砂土地層中不宜采用此方法。

　　③ 由于機(jī)械故障導(dǎo)致鉆頭在濃泥漿中滯留時(shí)間過長(zhǎng)造成鉆頭無法提升的現(xiàn)象，應(yīng)采取插入高壓水管置換泥漿的方法進(jìn)行處理。

　　1.3 縮孔

　　縮孔在飽和性粘土、淤泥質(zhì)黏土，特別是流塑性狀態(tài)土層中特有的現(xiàn)象，起原因是此類地層含水量高、塑性大，鉆頭經(jīng)過后鉆孔壁回縮，導(dǎo)致鉆孔的直徑小于設(shè)計(jì)的樁直徑。一般采用塊、卵石回填，然后用重量較大的沖擊鉆沖擊，擠緊鉆孔孔壁的辦法處理;或者采用在導(dǎo)正器外側(cè)焊接一定數(shù)量的合金葉片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)清理。

　　1.4 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”。發(fā)生掉鉆后應(yīng)及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行打撈。

　　① 如孔壁穩(wěn)定，則直接用鉆機(jī)起吊“打撈器”入孔進(jìn)行打撈。

　　② 如孔壁出現(xiàn)局部坍塌將鉆頭埋沒且大部分鉆孔壁處于穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)先加大孔內(nèi)泥漿的濃度，將旋轉(zhuǎn)鉆頭放入安全的深度范圍攪動(dòng)泥漿以加強(qiáng)鉆孔壁，而后，采用“氣舉法”清除鉆頭上的沉積土和淤泥，確認(rèn)鉆頭已露出后再實(shí)施鉆頭的打撈工作。鉆孔壁隨時(shí)有繼續(xù)坍塌的可能，先在孔內(nèi)安裝長(zhǎng)鋼護(hù)筒、攪拌樁維護(hù)、帷幕法等方法加固鉆孔壁，然后打撈鉆頭。

　　三、斷樁的預(yù)防及處治措施

　　3.1 預(yù)防措施

　　3.1.1 要選用初凝時(shí)間不早于2.5h的水泥，對(duì)于樁較長(zhǎng)、樁徑大、灌注時(shí)間較長(zhǎng)的施工項(xiàng)目，可在首批混凝土中摻入緩凝劑。

　　3.1.2 嚴(yán)格把好材料關(guān)， 嚴(yán)格控制粗骨料最大粒徑不大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4。細(xì)骨料的級(jí)配要選擇良好的中砂，同時(shí)注意剔除細(xì)骨料中的大卵石。

　　3.1.3 最大限度地降低實(shí)際生產(chǎn)與試驗(yàn)之間的偏差。施工過程中要及時(shí)做好材料含水量的檢測(cè)，應(yīng)該做到每車集料都要過秤，采取重量比控制，保證用水量和含砂率不至產(chǎn)生較大的偏差。保證混凝土的和易性和流動(dòng)性，坍落度宜控制在18era～20era之間。

　　3.1.4 要嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行清孔。由于孔內(nèi)沉淀層厚度的影響。對(duì)于摩擦樁不大于0.5倍的樁徑。柱樁不大于設(shè)計(jì)規(guī)定：泥漿的比重在1.05～1.20之間，含砂率小于4%，粘度為17～20Pa.S 灌注前，必須對(duì)孔底沉淀層厚度再進(jìn)行一次測(cè)定，如厚度超過規(guī)定，需再次清孔，可將灌注導(dǎo)管作為吸泥管，用空氣吸泥機(jī)清孔，或?qū)椎走M(jìn)行高壓射水或射風(fēng)3-5min，使沉渣懸浮，然后立即灌注混凝土。

　　3.1.5 灌注即將結(jié)束時(shí)，如出現(xiàn)混凝土頂升困難.除按規(guī)范保證漏斗底口高出井孔水面4m-6m外，還應(yīng)在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土。在拔出最后一段導(dǎo)管時(shí)，拔管速度應(yīng)放慢，以防泥漿擠入樁內(nèi)。

　　3.2 處治措施

　　3.2.1 灌注初期的斷樁灌樁施工開始，如僅僅灌注數(shù)米就因故中止，而且確實(shí)不能在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)灌注，則應(yīng)立即拔導(dǎo)管，用氣舉法吸渣將孔內(nèi)尚未凝結(jié)的混凝土清除干凈，不宜采用二次剪球的方法，因?yàn)檫@樣處理易造成夾泥的缺陷。如果斷樁時(shí)孔內(nèi)混凝土已有相當(dāng)數(shù)量，用氣舉法難以吸除，而且混凝土面離護(hù)筒底還有一定距離，這種情況下可考慮割除部分鋼筋籠。趁混凝土強(qiáng)度低時(shí)用沖擊鉆將混凝土連同鋼筋全部沖碎清除。鋼筋碎斷后可用電磁鐵吸除。

　　3.2.2 內(nèi)套鋼護(hù)筒，清水接樁在灌注中止時(shí)，若混凝土面離孔口不足20m，可采用一個(gè)比鋼筋籠直徑稍小的牙輪鉆，從混凝土面鉆入以清除表層的混凝土，然后制作一條比現(xiàn)有護(hù)簡(jiǎn)稍小而比鋼筋籠直徑稍大、盡量接近設(shè)計(jì)樁徑的鋼護(hù)筒，從外護(hù)筒與鋼筋籠之間放入孔內(nèi)，可直至混凝土面。

　　四、橋梁鉆孔灌注樁的常見質(zhì)量問題預(yù)防措施

　　4.1 混凝土灌注過程因故中斷

　　混凝土灌注過程中斷的原因較多，在采取搶救措施后仍無法恢復(fù)

　　正常灌注的情況下，可采用如下方法進(jìn)行處理：

　　1、開灌不久，孔內(nèi)混凝土較少，可拔起導(dǎo)管和吊起鋼筋骨架，重新鉆孔至原孔底，安裝鋼筋骨架和清孔后再開始灌注混凝土。

　　2、迅速撥出導(dǎo)管，清理導(dǎo)管內(nèi)積存混凝土和檢查導(dǎo)管后，重新安裝導(dǎo)管和隔水栓，然后按初灌的方法灌注混凝土，等隔水栓安全排出導(dǎo)管后，立即將導(dǎo)管插入原混凝土內(nèi)，此后便按正常的澆筑方法繼續(xù)灌注混凝土。此法的處理過程必須在混凝土的初凝時(shí)間內(nèi)完成。

　　4.2 鋼筋籠上浮

　　1、常見原因。鋼筋骨架所受頂托力較大。頂托力是由混凝土從漏斗向下灌注時(shí)的反推力而產(chǎn)生的沖擊力。混凝土從導(dǎo)管底口流出來向上升起時(shí)，向下的沖擊力轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛏系捻斖辛ΑＦ浯笮∨c混凝土灌注時(shí)的位置、灌注時(shí)的速度、首批混凝土的流動(dòng)速度、導(dǎo)管底口的標(biāo)高、首批混凝土表面標(biāo)高、鋼筋骨架底端標(biāo)高等因素有很大關(guān)系。另外鉆孔彎曲或傾斜、兩節(jié)鋼筋籠連接不豎直、導(dǎo)管置于孔內(nèi)不豎直、導(dǎo)管法蘭盤鉤掛鋼筋骨架、孔底有沉渣等。

　　2、預(yù)防措施。將鋼筋骨架(摩擦樁)的幾根主筋向下延伸至孔底;混凝土表面接近鋼筋籠底部時(shí)，放慢灌注速度。

　　4.3 導(dǎo)管進(jìn)水

　　1、首批混凝土灌注后導(dǎo)管進(jìn)水，混凝土儲(chǔ)量不足，不能把導(dǎo)管底口封住;混凝土下落時(shí)導(dǎo)管提升太快，底口距孔底距離過大，使混凝土流出導(dǎo)管底口時(shí)流速過快，甚至全部流出導(dǎo)管;導(dǎo)管接頭密封不嚴(yán)密。

　　2、在混凝土面處于井孔水面以下不很深的情況下導(dǎo)管進(jìn)水，混凝土表面測(cè)深錯(cuò)誤，導(dǎo)管提出混凝土表面。

　　3、防治方法。導(dǎo)管使用前應(yīng)進(jìn)行必要的水密、承壓和接頭抗拉等試驗(yàn);首批混凝土儲(chǔ)量必須滿足導(dǎo)管初次埋置深度(H=1.0m)和填充導(dǎo)管底部間隙的需要。在灌注水下混凝土?xí)r應(yīng)有一定的埋置深度，提升時(shí)速度要緩慢，嚴(yán)禁導(dǎo)管提出混凝土面。處理方法。對(duì)于第一種情況，可利用導(dǎo)管作為吸泥管，以空氣吸泥方法將已灌注的混凝土拌和物全部吸出，改正操作方法后重新灌注。在鉆孔灌注樁的施工過程中，一旦遇到問題，要沉著應(yīng)對(duì)，分析原因，制訂確實(shí)可實(shí)的方案措施，確保樁基礎(chǔ)的質(zhì)量。

　　隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，鉆孔灌注樁這一基礎(chǔ)形式以其施工簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于公路橋梁及其他工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)施工中。但由于灌注樁屬于隱蔽工程，若施工中稍有不慎或疏忽，就會(huì)出現(xiàn)灌注樁斷樁的質(zhì)量事故，不僅會(huì)給國家造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)嚴(yán)重影響施工工期及整體工程的質(zhì)量和安全。因此，必須對(duì)灌注樁的成樁質(zhì)量引起足夠地重視，從樁基地質(zhì)、鉆孔工藝、護(hù)壁施工、鋼筋籠上浮、混凝土配比、灌注等施工環(huán)節(jié)上嚴(yán)格把關(guān)，盡量避免斷樁事故的發(fā)生。施工人員一定要按設(shè)計(jì)方案進(jìn)行搭設(shè)，不能有隨意性，確保安全!

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