摘要：隨著我國(guó)公路事業(yè)的快速發(fā)展，在大江大河修建公路橋梁的工程日益增多。本文對(duì)橋梁工程中深水鉆孔灌注樁的施工技術(shù)進(jìn)行分析和研究，具有較強(qiáng)的價(jià)值和意義，供參考。
　　關(guān)鍵詞：公路橋梁;深水基礎(chǔ)施工;鉆孔灌注樁
　　Abstract: along with the rapid development of the cause of the highway, in big rivers and build highway bridge engineering is increasing. In this paper, the bridge engineering, deep water bored piles construction technology are analyzed and studied, has strong value and significance, for reference.
　　Keywords: highway bridge; Deep foundation construction; Cast-in-place pile
　　中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
　　當(dāng)橋梁跨越較大靜深水區(qū)域時(shí)，需進(jìn)行多個(gè)深水樁基群施工，而且施工水深較深，各墩位地質(zhì)情況變化也相當(dāng)大，施工難度很大。一般采用雙壁鋼圍堰進(jìn)行樁基和承臺(tái)施工，再在平臺(tái)進(jìn)行樁基鉆孔，并結(jié)合鋼吊箱進(jìn)行承臺(tái)施工的工藝。這一施工工序復(fù)雜，影響因素較多。我國(guó)通常采用鉆孔樁基礎(chǔ)、管柱基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)等形式。文中結(jié)合工程實(shí)例討論并研究深水情況下的鉆孔樁施工技術(shù)。
　　1常見的鉆孔灌注樁施工工藝流程
　　鉆孔灌注樁是采用就地成孔的方法來完成的一種深水基礎(chǔ)施工方法之一。其施工方法是先用鉆孔機(jī)做成樁孔，然后在孔內(nèi)放入鋼筋籠骨架，再灌注樁身混凝土而形成樁身，最后在樁頂澆筑承臺(tái)(或蓋梁)。
　　因橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)情況各異，施工工藝流程不會(huì)完全相同。在施工前，需要進(jìn)行各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，如施工放樣、確定成孔方法及設(shè)備、材料場(chǎng)地布置等;而首要的任務(wù)是要安排好施工計(jì)劃，編制具體的工藝流程圖，作為安排各工序施工操作和進(jìn)度的依據(jù)。鉆孔灌注樁施工的主要工序是：埋設(shè)護(hù)筒、制備泥漿、鉆孔、清底、鋼筋籠制作與吊裝，以及灌注水下混凝土等。
　　2工程概述
　　該深水橋橋墩基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)。鉆孔灌注樁采用鉆孔平臺(tái)進(jìn)行施工。鉆孔灌注樁施工包括鉆孔平臺(tái)搭設(shè)、鉆孔樁施工、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑及鉆孔灌注樁樁底注漿等內(nèi)容。鉆孔平臺(tái)采用浮吊配合打樁船或振動(dòng)沉樁機(jī)進(jìn)行搭設(shè);鉆孔樁采用大直徑、大扭矩回旋鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工;鋼筋籠采用布置在鉆孔平臺(tái)上的動(dòng)臂吊機(jī)進(jìn)行安裝。成樁后利用預(yù)埋在樁身的注漿管進(jìn)行樁底壓漿。該深水橋主橋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)復(fù)雜，規(guī)模龐大，施工難度很大，這主要體現(xiàn)在：基巖埋置深度達(dá)到270 m以上，主塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為深水群樁基礎(chǔ)，樁身長(zhǎng)、直徑大、規(guī)模大，樁基施工難度大;樁長(zhǎng)達(dá)到120 m以上，穿越地層地質(zhì)條件較為復(fù)雜，施工風(fēng)險(xiǎn)大，對(duì)泥漿的懸渣及護(hù)理性能要求高;樁基規(guī)模大(D2.5～2.8 m鉆孔樁100余根)、工期緊，質(zhì)量要求高。如鉆孔樁孔底沉淀要求≤10 cm、樁位偏差≤10 cm，傾斜度≤1/200，因此，施工中必須在工藝及施工管理上采取相應(yīng)的措施，保證工程質(zhì)量。
　　3鉆孔灌注樁的施工
　　鉆孔灌注樁是一項(xiàng)質(zhì)量要求高、施工工序多、并需在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)連續(xù)完成的地下隱蔽工程。要保證施工有序進(jìn)行，就必須在開工前做好施工設(shè)計(jì)編審;施工場(chǎng)地的清理規(guī)劃;孔口護(hù)筒的制作和埋設(shè);泥漿配置和循環(huán)設(shè)施的安設(shè);工序施工管理制度，崗位責(zé)任制，交接班制，質(zhì)量檢查驗(yàn)收制、設(shè)備機(jī)具的檢修保養(yǎng)等施工準(zhǔn)備工作，文中對(duì)此就不再贅敘。
　　3.1泥漿循環(huán)系統(tǒng)選擇
　　鉆孔灌注樁施工中，泥漿好壞決定了鉆孔施工的成敗。泥漿質(zhì)量不好，鉆孔施工中易引發(fā)坍孔、縮頸、成孔后孔底沉淀厚等情況，嚴(yán)重時(shí)還可能引起斷樁。該工程施工過程中采用了PHP優(yōu)質(zhì)泥漿，并采用集中造漿、分散凈化的施工工藝。
　　施工實(shí)踐證明，集中制漿、分散凈化的工藝，確實(shí)提高了泥漿質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度，保證了成孔施工質(zhì)量，降低了施工各環(huán)節(jié)的交叉影響，有效地解決了大直徑、超長(zhǎng)樁鉆孔施工過程中可能出現(xiàn)的問題。
　　3.2鉆進(jìn)施工
　　鉆孔灌注樁因其施工情況的特殊性，鉆孔時(shí)可能遇到的不確定因素較多，因此開鉆前制定詳細(xì)可行的基樁施工作業(yè)指導(dǎo)書，并要備有可靠的自發(fā)電系統(tǒng)和滿足要求的混凝土供應(yīng)。因該橋樁地質(zhì)情況較為復(fù)雜，每鉆進(jìn)一定距離或是鉆進(jìn)地層變化時(shí)，應(yīng)在泥漿池中撈取鉆渣樣品，進(jìn)行檢測(cè)并記錄，再與地質(zhì)剖面圖進(jìn)行核對(duì)。當(dāng)鉆孔到易塌地層(砂層等)時(shí)，應(yīng)采取增加泥漿的黏度或加大泥漿比重，并降低鉆孔速度等方法通過該地層。
　　3.2.1鉆進(jìn)參數(shù)選擇
　　依據(jù)鉆孔前繪制的鉆孔地質(zhì)剖面圖，根據(jù)鉆進(jìn)土層的不同選擇與其相應(yīng)的進(jìn)尺與轉(zhuǎn)速。對(duì)砂礫層，采用輕壓、低檔慢速、優(yōu)質(zhì)濃泥漿鉆進(jìn)，確保護(hù)壁厚度以及充分浮渣;對(duì)于砂層，采用輕壓、低檔慢速、大泵量、稠泥漿鉆進(jìn)，以免孔壁不穩(wěn)定，發(fā)生局部擴(kuò)孔或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防埋鉆現(xiàn)象;鉆至淤泥質(zhì)土層時(shí)，應(yīng)加大泵量，采用稠泥漿鉆進(jìn)，低檔減慢鉆進(jìn)速度，防止發(fā)生先擴(kuò)孔后縮孔的現(xiàn)象;對(duì)于黏土層采用中等鉆速、大泵量、稀泥漿鉆進(jìn);對(duì)于亞黏土層，采用低檔慢速、優(yōu)質(zhì)泥漿、大泵量鉆進(jìn)的方法鉆進(jìn);對(duì)不同的地層采用相應(yīng)的鉆進(jìn)工藝參數(shù)(詳見表1)。
　　表1不同地層鉆進(jìn)參數(shù)表

地層                  鉆壓/kN            轉(zhuǎn)速/rpm               鉆速/ m·h-1

淤泥、淤泥質(zhì)黏土         <150              10~20                     <2 粉細(xì)砂              200~400            10~20                     1~2 粗砂層              200~400            5~10                      0.5~2 護(hù)筒底口地層        <150               5~10                      0.5~1

　　3.2.2鉆進(jìn)需注意的問題
　　鉆進(jìn)過程還中需注意以下問題：鉆井安裝完成后，要調(diào)整底座使之保持平穩(wěn)，防止鉆進(jìn)和運(yùn)行中產(chǎn)生位移與沉陷;距鋼護(hù)筒底口位置上下各2 m左右的鉆進(jìn)，為保證護(hù)筒底口部位地層穩(wěn)定，應(yīng)控制進(jìn)尺，并采用低轉(zhuǎn)速、低鉆壓鉆進(jìn);鉆進(jìn)時(shí)要保持孔內(nèi)的水頭高度，隨時(shí)補(bǔ)充孔內(nèi)漿液，使泥漿面總是保持在高于施工水面2 m以上;當(dāng)鉆頭處于護(hù)筒底口位置時(shí)，鉆具升降必須謹(jǐn)慎操作，保持平穩(wěn)，以防鉆頭鉤掛護(hù)筒、沖撞鋼護(hù)筒、擾動(dòng)鉆孔孔壁;鉆孔作業(yè)分班連續(xù)作業(yè)，應(yīng)經(jīng)常對(duì)鉆孔泥漿進(jìn)行試驗(yàn)，不合要求時(shí)，要及時(shí)調(diào)整;鉆孔過程中，鉆孔施工記錄要及時(shí)填寫，交班過程中要對(duì)鉆進(jìn)情況進(jìn)行說明隨時(shí)撈取渣樣，檢查土層是否有變化，當(dāng)土層變化時(shí)要及時(shí)報(bào)監(jiān)理工程師并進(jìn)行相應(yīng)記錄，且要與地質(zhì)剖面圖核對(duì)。
　　3.2.3成孔檢測(cè)及清孔
　　成孔檢測(cè)設(shè)備采用超聲波探測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)合格且經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收認(rèn)可后，要立即進(jìn)行清孔。清孔時(shí)將鉆頭提至距孔底0.20 m高左右，鉆機(jī)保持低速空轉(zhuǎn)，使泥漿保持正常循環(huán)，并轉(zhuǎn)換泥漿。當(dāng)泥漿的相對(duì)密度達(dá)到1.05～1.10;含砂率<0.5%;黏度17～20 Pa·s后，可停止清孔。嚴(yán)禁使用超鉆加深鉆孔的方法代替清孔。
　　3.3鋼筋籠的制作及安裝
　　該工程鉆孔灌注樁鋼筋籠長(zhǎng)度為117.4 m。鋼筋籠分4節(jié)進(jìn)行加工，分節(jié)長(zhǎng)度為36 m+36 m+24 m+21.4 m。樁基鋼筋籠在駁船上制作，為防止鋼筋籠在加工和吊裝過程中的變形，在制作鋼筋籠時(shí)鋼筋籠用長(zhǎng)線胎模固定，加勁骨架加強(qiáng)，鋼筋籠胎模及加勁骨架如圖1、圖2所示。
　　鋼筋籠制作采取岸上配料，經(jīng)過鐓粗，再運(yùn)至鉆孔平臺(tái)上完成加工過程。制作鋼筋籠時(shí)要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求布置聲測(cè)管與注漿管，采用定位鋼筋定位。在焊接時(shí)，為避免影響混凝土澆筑質(zhì)量，聲測(cè)管與注漿管的位置和主筋不能重疊。鋼筋籠接頭的鐓粗直螺紋工藝要求主筋的加工精度必須得到保證，因此其加工必須與試拼同時(shí)進(jìn)行，即以長(zhǎng)線法施工。
　　鋼筋籠安裝直接采用安裝在鉆孔平臺(tái)上的動(dòng)臂吊機(jī)進(jìn)行吊裝。在施工高峰期，為減小鋼筋籠的安裝時(shí)間，采取了在施工樁位周邊已完成掃孔的護(hù)筒內(nèi)預(yù)拼鋼筋籠，這時(shí)鋼筋籠安裝僅需完成3次對(duì)接，這樣節(jié)省了安裝時(shí)間，保證了工期內(nèi)完工。
　　3.4導(dǎo)管安裝
　　下放鋼筋籠后就應(yīng)安裝導(dǎo)管。導(dǎo)管要進(jìn)行水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)，以及長(zhǎng)度測(cè)量標(biāo)碼等工作，并經(jīng)監(jiān)理工程師檢查合格待用。導(dǎo)管由駁船運(yùn)抵墩位旁，在平臺(tái)上接長(zhǎng)，然后浮吊吊起并在孔內(nèi)下放至設(shè)計(jì)位置，連接過程中要避免使用已損壞的導(dǎo)管及接頭，以確保連接處的完好。在灌注混凝土前再次檢查孔底沉渣厚度，如不滿足沉淀<10 cm的要求，則利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔直到合格。為減小孔底沉淀，終孔前后的泥漿含砂率必須控制在0.5%以內(nèi)，實(shí)際施工中，有60%以上的孔位，清孔泥漿含砂率控制在0.3%以內(nèi)，鋼筋籠安裝完畢后，孔底沉淀均在50 mm以內(nèi)，避免了二次清孔，加快了施工進(jìn)度，提高了鉆孔質(zhì)量。
　　3.5混凝土澆筑
　　該工程采用剛性導(dǎo)管法灌注鉆孔樁水下混凝土。導(dǎo)管、混凝土儲(chǔ)料斗(15 m3)、漏斗(1 m3)等組成了主要的灌注設(shè)備。采用卡口式接頭導(dǎo)管，導(dǎo)管外直徑為準(zhǔn)325 mm，管壁厚度12 mm，提拔和拆除剛性導(dǎo)管時(shí)使用動(dòng)臂吊機(jī)。開始灌注首批混凝土?xí)r，應(yīng)使導(dǎo)管埋入混凝土≥2 m的深度，并且控制導(dǎo)管下口與孔底間至適宜距離，同時(shí)保證混凝土儲(chǔ)量。
　　首批混凝土灌注完成后，應(yīng)盡可能連續(xù)灌注，以縮短導(dǎo)管拆除的時(shí)間間隔。灌注過程中要定時(shí)探測(cè)孔內(nèi)混凝土面高程，以及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深，混凝土導(dǎo)管不宜埋置過深，通常情況下埋深應(yīng)控制在2～6 m。拆除導(dǎo)管要及時(shí)，拆除后的導(dǎo)管要及時(shí)檢查密封圈好壞，對(duì)有問題的要加以更換。施工中要采取有效措施保證混凝土上升高度測(cè)算的準(zhǔn)確性，以確保導(dǎo)管埋深在合理范圍內(nèi)。
　　灌注混凝土過程中，必須嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，如:根據(jù)規(guī)范要求抽樣制作混凝土試件，以檢驗(yàn)樁基混凝土質(zhì)量，并隨時(shí)檢測(cè)混凝土坍落度。樁頂應(yīng)加灌0.8～1.0 m高度以確保成樁質(zhì)量。灌注過程中要填寫水下混凝土灌注記錄。基樁施工完成且混凝土達(dá)到檢測(cè)要求后，要及時(shí)聯(lián)系檢測(cè)單位進(jìn)行檢測(cè)。
　　3.6樁底的注漿
　　結(jié)合施工區(qū)域的地質(zhì)資料與鉆孔樁結(jié)構(gòu)，選用樁底后壓漿技術(shù)在樁底高壓注漿，以提高鉆孔樁底承載能力。鉆孔樁施工時(shí)，在樁內(nèi)預(yù)埋注漿管。當(dāng)樁身達(dá)到一定強(qiáng)度后，通過高壓注漿泵，漿液依靠注漿壓力將原來無縫隙的樁底土層劈裂成脈狀縫，再經(jīng)劈裂、滲擴(kuò)、填充、壓出、固結(jié)等作用，改善樁端土的物理力學(xué)性能和達(dá)到擴(kuò)底效應(yīng);同時(shí)高壓漿液作用于樁端沉渣夾層，兩相混合，結(jié)合后形成了強(qiáng)度較高的混凝土，消除了樁底沉渣對(duì)樁端承載力的影響，減小樁的沉降。
　　3.6.1注漿技術(shù)參數(shù)的選擇
　　3.6.1.1注漿壓力
　　注漿壓力按下式計(jì)算，即：
　　P=(2~4)P0=2.5~4.8
　　式中P---注漿壓力，MPa;
　　P0---靜水壓力，MPa。
　　根據(jù)計(jì)算值并結(jié)合該工程的具體情況和以往的施工經(jīng)驗(yàn)，注漿壓力按4～4.5 MPa控制。具體值待注漿工藝試驗(yàn)和樁承載性能試驗(yàn)結(jié)束后確定。注漿時(shí)樁頂?shù)纳仙坎坏么笥谠O(shè)計(jì)要求。
　　3.6.1.2注漿漿液
　　根據(jù)該工程所在地層情況，結(jié)合類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，注漿漿液選用單液水泥漿，如遇水泥漿用量多，注漿壓力又不上升，或吸漿量減少等特殊情況時(shí)，則配制水玻璃-水泥漿。
　　注漿漿液本著高壓稀漿、先稀后濃的原則，水灰比按1：1，0.8：1，0.5：1逐級(jí)調(diào)配，水泥選用32.5普通硅酸鹽雙檢水泥，水泥漿攪拌時(shí)間不少于2min;外加劑為U型膨脹劑，正常摻入量3%;水玻璃為模數(shù)2.5～3.4，濃度30～45Be。
　　3.6.1.3進(jìn)漿流量
　　進(jìn)漿流量單孔按50 L/min控制，具體根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整。
　　3.6.2注漿施工工藝流程
　　注漿施工工藝流程如圖3所示。
　　3.6.3壓漿施工注意事項(xiàng)
　　(1)壓漿管下放過程中，每下完1節(jié)鋼籠后，必須在壓漿管內(nèi)注入清水檢查其密封性，若壓漿管滲漏必須返工處理，直至達(dá)到密封要求。
　　(2)壓漿管接頭可采用絲扣或接箍套節(jié)焊。必須保證管路密封，以防泥漿進(jìn)入管內(nèi)。
　　(3)壓水開塞時(shí)，若水壓突然下降，表明單向閥門已打開，此時(shí)應(yīng)停泵封閉閥門10～20 min，以消散壓力。當(dāng)管內(nèi)存在壓力時(shí)不能打開閘閥，以防止承壓水回流。
　　(4)進(jìn)漿口壓漿時(shí)，打開回路的出漿口閥門，先排出注漿管內(nèi)的清水，當(dāng)出漿口流出的漿液質(zhì)量濃度與進(jìn)口質(zhì)量濃度基本相同時(shí)，關(guān)閉出漿口閥門，開始注漿;每循環(huán)壓漿完成后立即用清水徹底沖洗干凈，再關(guān)閉閥門;U型回路在壓漿每一循環(huán)過程中，必須保證壓漿施工的連續(xù)性，壓漿停頓時(shí)間超過30 min，應(yīng)對(duì)管路進(jìn)行清洗。
　　(5)水泥漿制配時(shí)，嚴(yán)格按配合比進(jìn)行配料，不得隨意更改。
　　(6)在壓漿過程中，若發(fā)生不正常現(xiàn)象，如出現(xiàn)注漿泵壓力表越來越高或突然掉壓，地面冒漿等情況時(shí)，應(yīng)暫停壓漿，查明原因后再繼續(xù)壓漿。
　　結(jié)語(yǔ)
　　采用平臺(tái)鉆孔灌注柱施工,加快了施工進(jìn)度，而且還減少了施工船舶及機(jī)械設(shè)備的投入。實(shí)踐表明，采用鉆孔灌注樁進(jìn)行橋梁深水基礎(chǔ)施工切實(shí)可行，并對(duì)類似工程具有參考和借鑒作用。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]徐偉，郭征紅，駱艷斌.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社，2008.
　　[2]歐陽(yáng)效勇，任回興，徐偉.橋梁深水樁基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2006.