橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術及質量檢測分析

陳新娜

（衡水市冀州區交通運輸局公路管理站，河北 衡水 053200）

0 引言

樁基是橋梁工程重要的承重構件，決定橋梁工程的使用壽命。同時橋梁樁基也是隱蔽工程，若施工不合理會影響到橋梁的使用安全，因此，在橋梁工程樁基施工之前，開展試樁施工尤為重要。應根據試樁單樁承載力，對橋梁工程樁基礎進行施工方案的優化，從而有效確保橋梁工程樁基施工質量能夠達到預期的要求。

1 工程概況

某公路橋梁結構為單塔斜拉橋，主墩位于河流的中心；水中2#主墩位于河流的中間，塔柱承臺厚2.5m。單個承臺下設25根直徑2.5m的鉆孔灌注樁，摩擦樁設計，樁長均為68m。根據《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650—2020）要求，對工程地質和水文地質特別復雜的鉆孔灌注樁，宜在施工前進行工藝試樁，以獲取和驗證相關設計參數的合理性以及施工工藝的可靠性，因此在2#墩承臺北側位置開展試樁施工。

1.1 設計參數

根據該橋梁工程主橋2#墩樁基設計圖紙和實際鉆進情況，選取上游側第1排第2列為首根工程樁，試樁的樁徑為2.5m，樁長為69m，樁頂標高為47.500m，樁位地面標高為57.233m，主筋采用HRB400φ32mm鋼筋，主筋間距為22.9cm，箍筋采用HRB400?12mm、?16mm鋼筋，混凝土設計強度等級為水下C30。

1.2 水文地質條件

根據SQKHJ-ZK01勘探孔顯示的地質情況，從上到下依次為圓礫、強風化泥灰巖、中風化泥灰巖、中風化泥巖，樁基地質勘探孔地質分層情況如表1所示。該項目影響水系主要為該河流，近年來最高水位為64.75m，最低水位為62.395m，年平均水位為62.7m。

表1 樁基地質勘探孔地質分層情況

2 施工技術

2.1 泥漿制備

試樁采用反循環回旋鉆機施工，配備2個泥漿池，分別為鉆渣池和泥漿循環池，單個泥漿池大小為鉆孔灌注樁方量的1/15。泥漿制漿原料采用膨潤土、水和外加劑，膨潤土有較好的分散懸浮性和造漿性，相對密度低、黏度好、泥皮薄、穩定性強、固壁能力高以及鉆具回轉阻力小等特點。為提高護壁效果，通過加入適量的工業碳酸鈉和丙烯酰胺（PHP）絮凝劑，能夠提高泥漿的膠體率、黏度和穩定性，同時降低泥漿的失水率和含砂率，使泥漿護壁效果更好。

2.2 泥漿循環及凈化處理

鉆孔樁所用泥漿采取集中拌制、集中供應方式。鉆進過程中，泥漿通過泥漿分離器進行泥沙分離，泥漿回流至泥漿箱內，通過泥漿箱回流至孔內，分離出的泥沙進入鉆渣箱內，通過泥漿車運輸至指定地點處理。

2.3 鋼護筒施工

根據地勘資料，地層從上到下依次為圓礫、強風化泥灰巖，中風化灰巖和中風化泥巖。為防止鉆進過程中塌孔及泥漿外漏，采用鋼護筒進行護壁。經計算鋼護筒長度取27m，沉入地下27m，鋼護筒內徑為800mm，壁厚16mm。每根護筒重量為20.7t。

該項目鋼護筒施工所選用的機械為YZ400型振動錘和85t履帶吊，施打鋼護筒下放，下放到位后引入旋挖鉆機鉆孔至強風化泥灰巖。根據規范要求護筒中心與設計樁位中心的平面位置偏差不超過50mm，同時鋼護筒垂直度不得超過1%。

2.4 成孔施工

根據地質勘探結果及樁基的參數，同時考慮鉆機的鉆進能力和施工效率，采用型號為ZJD-4000回旋鉆機作為首樁的主要鉆孔設備，其性能參數詳見表2。

表2 ZJD-4000回旋鉆鉆機性能參數

鉆孔施工采用旋挖鉆和回旋鉆相結合的成孔工藝。旋挖鉆早期于護筒施打過程中鉆進至強風化泥灰巖頂面，待護筒施打完成后更換為回旋鉆?；匦@使用直徑為2.5m的四翼刮刀鉆頭進行鉆進，鉆進過程中持續向孔內注入泥漿。為提高鉆孔效率，保證護壁效果，在鉆進過程中不斷調整泥漿比重。不同的地層應采用不同性能指標的泥漿進行護壁，泥漿的各項指標見表3。

表3 強風化泥灰巖層鉆進過程中泥漿性能指標

鉆進成孔分為2個階段，分別為：旋挖鉆鉆孔階段和回旋鉆鉆孔階段。鉆孔施工應密切關注地質變化，地質變化節點處應加密渣樣的收集，每2m留樣一次；地質變化處加密至每1m留樣一次，同時密切關注泥漿指標并及時調整。

（1）旋挖鉆鉆孔階段（+41.434～+66.934）：此階段地層分布為粉砂層、卵石層、圓礫層和強風化泥灰巖層。采用旋挖鉆結合直徑為2.5m的截齒鉆頭進行鉆進，當孔底高程為+41.434時，鉆渣第一次呈現灰白色餅狀，結合地勘資料可判定此時已進入強風化泥灰巖，護筒內的覆蓋層已全部掏除完畢，旋挖鉆鉆孔結束。

（2）回旋鉆鉆進成孔階段（+21.500～+41.434）：此階段地質為強風化泥灰巖、中風化泥灰巖及中風化泥巖，旋挖鉆鉆進結束后鉆機更換為ZJD-4000回旋鉆機，標準鉆桿為每節3m，鉆頭有效長度為5.05m，機高0.9m，采用直徑2.5m的四翼刮刀的鉆頭緩慢鉆進直至成孔。在鉆進過程中留存好渣樣并向孔內補充過濾后的泥漿使孔壁堅實，不坍不漏。

在鉆進成孔達到設計標高后，進行第一次清孔。成孔一次清孔的泥漿性能如表4所示。清孔后采用已校驗的專用鋼絲測繩測得孔深88.53m，判定沉渣厚度滿足要求。

表4 成孔一次清孔的泥漿性能指標

2.5 鋼筋籠的制作與安裝

試樁的鋼筋籠主筋為HRB400?32鋼筋，箍筋采用HRB400?12、?16鋼筋。鋼筋按施工圖布置：其中主筋的間距為22.9cm，箍筋加密段的間距為10cm，箍筋非加密段的間距為20cm。鋼筋籠利用長線胎架法分節同槽加工制作，胎架間距2m，以保證鋼筋籠整體的垂直度滿足要求。每節鋼筋籠兩端主筋的接頭進行錯位布置，并且同一連接區內鋼筋接頭數量在50%以內。

2.6 成樁施工

2.6.1 導管安裝

鋼筋籠下放到位后，利用履帶吊將水密試驗合格后的導管下放。為防止下放過程中導管接頭勾掛鋼筋骨架，導管應置于孔位中心。導管下放前檢查導管清潔度和密封圈的完好性。在導管下放的過程中使用專門的吊具和導管固定架，對導管進行逐段吊裝接長并且保證垂直下放，直至將導管下放至離孔底30～40cm處。

2.6.2 二次清孔

樁基導管安裝到位后，采用測繩和測深錘對沉渣厚度進行檢測，測繩在使用前需經過檢定后的鋼尺進行復核標定。根據終孔深度來計算孔底的沉渣厚度并且檢查泥漿指標是否滿足要求，如果孔內沉渣和泥漿指標不能滿足要求，則應立即進行二次清孔，二次清孔后的泥漿指標詳見表4。清孔后，用測繩法測量孔深，與終孔時的孔深進行比較，檢驗沉渣厚度是否滿足規定值。若沉渣厚度大于規定值，則要繼續清孔，直到符合要求為止。

2.6.3 混凝土澆筑

試樁施工混凝土采用1#混凝土拌和站自拌C30混凝土，通過試驗得出混凝土配合比滿足要求?；炷翝仓饕譃閮蓚€階段。

第一個階段，混凝土首封施工：混凝土封底采用拔塞法施工，采用混凝土罐車+6.0m3的小集料斗連續澆筑施工。首批混凝土澆筑完成后，立即測量導管的埋深，其埋深不得小于1m。

第二個階段，混凝土澆筑：在首封混凝土灌注成功后，剩余樁基混凝土應連續灌注不得中斷。在混凝土灌注過程中，應隨時測量混凝土面的高度，并正確計算導管埋入混凝土深度，導管的埋深應控制在2～6m的范圍內，當導管埋深超過此范圍時應及時拆卸導管。當灌注混凝土超過樁頂標高0.5～1.0m時，即停止灌注并及時拆除灌注導管。

3 質量檢驗

3.1 成孔質量檢測

按設計要求對每根試樁成孔的質量進行檢測。根據《公路工程質量檢驗評定標準第一冊土建工程》（JTG F80/1—2017）的規定，試樁的孔徑、孔形及傾斜度和孔底的沉淀厚度采用YT-U70（120）型超聲波檢測儀進行檢測。根據檢孔報告可知：鉆孔實測平均樁徑2.58m＞2.5m；實測垂直度0.23%＜0.5%；實測孔深89.8m，有效孔深為89.8-1.25（錐形鉆尖）=88.55m，成孔的各項指標均滿足設計和規范要求，首樁成孔效果較好。

3.2 混凝土質量檢驗

根據規定對C30水下混凝土配合比進行檢測，經檢測，其7d抗壓強度為38.2MPa，28d抗壓強度為45MPa，所用配合比滿足設計和規范要求。首樁澆筑前，在現場對混凝土的工作性能進行檢測，經檢測混凝土的坍落度為210mm，擴展度為580mm，其工作性能良好。

3.3 成樁質量檢驗

試樁直徑為2.5m，長度為69m，采用聲波透射法進行檢測，檢測結果良好且樁身完整，樁身的混凝土強度高于設計強度的70%，并且樁身強度不低于15MPa，滿足設計和規范要求。

4 結論

通過試樁，可得出以下結論：

（1）該次試裝檢驗了成樁過程的各個施工工序，取得了重要的施工參數，可以指導后續樁基的施工。

（2）試樁的順利進行表明項目部施工資源配置（包括管理人員、施工人員及施工機具設備）滿足項目部試樁施工需求。

（3）通過聲波透射法檢測試樁，判定樁身完整，為I類樁，樁身混凝土強度滿足設計規范要求，可為類似項目施工提供參考。