實(shí)例探析鐵路橋梁施工中鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用

鉆孔灌注樁被廣泛運(yùn)用于鐵路工程中，憑借其優(yōu)良的承載能力，可以顯著提升橋梁、房屋等工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)應(yīng)的施工難度較小，可以大幅提升施工效率。在我國(guó)鐵路網(wǎng)快速擴(kuò)張的大背景下，鉆孔灌注樁的作用也逐步凸顯了出來，在長(zhǎng)期發(fā)展中已經(jīng)具備了大直徑、長(zhǎng)深度的特征。對(duì)此必須不斷完善相關(guān)技術(shù)體系，切實(shí)保證橋梁基礎(chǔ)安全、可靠，為我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)健康發(fā)展保駕護(hù)航。

1  鉆孔灌注樁技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用情況

自20世紀(jì)60年代我國(guó)成昆鐵路修建成功后，鉆孔樁基礎(chǔ)得到了越加廣泛的應(yīng)用，目前經(jīng)由近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，水中鉆孔灌注樁逐步走向成熟，并且已在諸多水文地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)成功建設(shè)了大樁徑、超長(zhǎng)鉆孔樁基礎(chǔ)。

在本文所探討的南京長(zhǎng)江二橋項(xiàng)目中，將群樁作為橋梁的主墩結(jié)構(gòu)，單個(gè)圍堰均設(shè)置了21根樁基，且規(guī)格均為φ3.0m，長(zhǎng)為83m、113m，下達(dá)基巖；2005年建成的東海大橋是我國(guó)第一座外海大橋，采用了大口徑超深鉆孔灌注樁施工工藝，主通航孔鉆孔樁直徑2500、樁長(zhǎng)110m；2010年建成的石武客專鄭州黃河公鐵兩用橋主橋樁徑1.5~2.0m、樁長(zhǎng)80~95m，為確保松軟的粉、細(xì)砂層成樁質(zhì)量，鋼護(hù)筒采用6m高導(dǎo)向架一次下放就位；2014年建成的貴廣鐵路北江特大橋243#、244#主墩各采用了18根鉆孔灌注樁，樁徑3.0m、樁長(zhǎng)116~122.5m，施工水深12~17m。

總之，在橋梁建設(shè)中，水下橋基施工直接影響整座橋梁質(zhì)量與安全，就近年來鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用廣泛性來看，加強(qiáng)對(duì)其的相關(guān)研究具有必要性。

2  鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工方法

2.1  施工準(zhǔn)備工作

1）開工前，全面掌握設(shè)計(jì)文件，明確所需施工規(guī)范，做好技術(shù)交底；

2）組建測(cè)量隊(duì)，精確開展樁位、高程測(cè)設(shè)、放樣等工作；進(jìn)場(chǎng)后測(cè)量工程師與技術(shù)人員開展接樁復(fù)測(cè)，主要樁位設(shè)護(hù)柱，加密臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)；

3）根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)要求安排原材料進(jìn)場(chǎng)，做好抽檢工作，確保原材料質(zhì)量滿足要求，同時(shí)做好分類堆放保存；

4）根據(jù)設(shè)計(jì)文件與現(xiàn)場(chǎng)情況，科學(xué)確定水下灌注混凝土配比。

2.2  施工一般程序

鉆孔灌注樁施工工藝一般流程如圖1所示。

圖1 鉆孔灌注樁施工工藝一般流程

2.3  常用的鉆進(jìn)方法與施工平臺(tái)、深水圍堰

2.3.1  常用鉆進(jìn)方法

1）正、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆  

正循環(huán)  利用高壓將泥漿泵壓入孔底，底部鉆頭回轉(zhuǎn)時(shí)擊土層或巖石，在泥漿循環(huán)過程中將鉆渣帶出護(hù)筒，經(jīng)過濾凈化后的泥漿可重復(fù)循環(huán)利用;反循環(huán)  泥漿從鉆桿外流入井孔，借助真空泵、空氣吸泥機(jī)等吸出鉆渣，由于鉆桿內(nèi)徑比井孔更小，故鉆桿內(nèi)泥水上升速度要快于正循環(huán)，在橋梁鉆孔樁施工中應(yīng)用較多。

2）沖擊鉆

工程選用的是沖擊式鉆機(jī)設(shè)備，同時(shí)引入卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行輔助作業(yè)。具體為：首先需要將鉆頭提升至一定高度，而后基于自由下落的形式將鉆頭垂落至土層，以此起到?jīng)_擊的作用，此時(shí)部分碎渣與泥漿將會(huì)在壓力的作用下進(jìn)入孔壁，基于泥漿循環(huán)的方式將其排出。在此方法實(shí)際應(yīng)用中，不同地層宜選用不同鉆頭，如：對(duì)于碎石類土層結(jié)構(gòu)而言，應(yīng)采用十字形鉆頭為佳；而對(duì)于砂礫石結(jié)構(gòu)而言，應(yīng)采用管形鉆頭為佳。

3）旋挖鉆

旋挖鉆的適用范圍十分廣，可根據(jù)不同土質(zhì)條件合理選擇相應(yīng)的鉆頭，常見的有短螺旋型、巖心螺旋型等。具體方式為：基于桅桿的導(dǎo)向作用可以實(shí)現(xiàn)鉆桿的下落，此時(shí)鉆頭通過回轉(zhuǎn)的方式對(duì)巖土進(jìn)行破碎處理，此過程鉆頭將隨之鉆入，而后提出孔外，并以此順序進(jìn)行循環(huán)作業(yè)。

2.3.2  常用施工平臺(tái)

在鐵路橋梁工程中，鉆孔灌注樁施工必須要嚴(yán)格根據(jù)經(jīng)濟(jì)、工期、技術(shù)等諸多因素，合理搭建水上鉆孔平臺(tái)，主要分為浮動(dòng)式、固定式兩種：

1）浮動(dòng)式施工平臺(tái)  常用于船只以及舟橋浮箱的搭建作業(yè)中，其占用面積大、可承載荷載較小，但是施工快捷、方便。

2）固定式施工平臺(tái)  此平臺(tái)可進(jìn)一步分為樁柱式、圍堰式2種，前者分為鋼管樁單獨(dú)搭設(shè)平臺(tái)、打入的鋼護(hù)筒配合鋼管樁搭設(shè)平臺(tái)兩種，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；后者具有優(yōu)良的承重性能，此時(shí)鋼箱以及圍堰均是主要的承重結(jié)構(gòu)。

2.3.3  常用深水橋梁基礎(chǔ)圍堰

近年來，鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工常面臨深水作業(yè)的情況，其主要關(guān)鍵在于防水、防土、防沖刷，防水圍堰的施作必不可少，不同的橋梁地質(zhì)、水文、施工條件等均存在較大差異，常用的有鋼板樁圍堰、鋼壁圍堰、鋼吊箱圍堰等，應(yīng)對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行分析而做出針對(duì)性選擇。

3  實(shí)例探析鐵路橋梁施工中鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用

3.1  工程概況

本項(xiàng)目為新建成都至貴陽(yáng)鐵路樂山至貴陽(yáng)段站前工程CGZQSG-8標(biāo)段，起止里程D1K217+648.586~D4K252+265，全長(zhǎng)34.367km，其中雙線特大橋9145.92m/9座，大橋1539.18m/6座，中橋253.98m/3座，框架橋27.15m/1座。本標(biāo)段橋梁基礎(chǔ)根據(jù)地質(zhì)條件采用鉆孔樁基礎(chǔ)、挖孔樁基礎(chǔ)和明挖基礎(chǔ)。

3.2  鉆孔灌注樁技術(shù)方案

在本文的項(xiàng)目中鉆孔灌注樁是橋梁的核心基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，樁徑涉及范圍廣，有φ100cm、φ125cm、φ150cm這3種形式。根據(jù)樁孔的分布、本標(biāo)段地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)樁徑、樁長(zhǎng)等情況，鉆孔樁基礎(chǔ)可采用沖擊鉆、旋挖鉆鉆進(jìn)。

當(dāng)樁基對(duì)應(yīng)的水深高度不超過2m時(shí)，宜采用草袋圍巖筑島施工的方式；當(dāng)超出2m而不大于3m時(shí)，宜采用鋼板樁圍巖的施工方式。新壩雙線特大橋施工時(shí)，5號(hào)、40號(hào)、51號(hào)墩基礎(chǔ)采用鋼板樁圍堰；4號(hào)、6號(hào)、41號(hào)、42號(hào)、50號(hào)墩基礎(chǔ)采用編織袋圍堰。橋梁樁基施工泥漿沉淀后外運(yùn)至棄土場(chǎng)，及時(shí)按設(shè)計(jì)要求施工棄土場(chǎng)支擋防護(hù)[2]。

3.3  巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁施工措施

巖溶地區(qū)鉆孔樁施工是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)工程，文章僅以此為例進(jìn)行著重分析。在本工程鉆孔灌注樁施工過程中，應(yīng)對(duì)不同巖溶發(fā)育情況擬定了6種處理方法：

1）已探明較小封閉型溶洞：鉆孔前注漿加固；

2）未探明巖隙：鉆孔時(shí)孔內(nèi)泥漿面緩慢下降時(shí)，使用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土+5%CMC外加劑+鋸木灰，沖程控制在1~1.5m，堵住巖石裂隙，防止泥漿漏失；

3）未探明小溶洞：鉆孔時(shí)孔內(nèi)泥漿面快速下降時(shí)，使用小片石+粘土（1：1）回填，使用小沖程，并做好補(bǔ)水；

4）較大封閉型溶洞：孔口附近備足塊石、粘土、水泥等，洞頂打穿后若出現(xiàn)漏漿的情況，應(yīng)立即填堵，以免塌孔；

5）單級(jí)串通型溶洞：以規(guī)格為12mm厚的鋼板為原材料，對(duì)其進(jìn)行加工從而形成雙護(hù)筒，其中大護(hù)筒需要跟進(jìn)至溶洞頂巖石，而小護(hù)筒則需要跟進(jìn)至溶洞下方0.5m處。

6）多級(jí)串通型溶洞：采用多級(jí)護(hù)筒跟進(jìn)方法。

3.4  其他技術(shù)措施

1）注漿凝固后方可沖擊成孔，等待時(shí)間約10d；

2）沖孔前做好相關(guān)備用工作，包括：粘土、水泥、片石等，若出現(xiàn)泥漿泄露的情況，可在第一時(shí)間封堵，確保沖鉆順利進(jìn)行；

3）選用優(yōu)質(zhì)泥漿，適當(dāng)摻入水泥、燒堿、鋸末，提高泥漿膠體率，保證懸浮能力良好；

4）當(dāng)巖面傾斜較大時(shí)，鉆頭擺動(dòng)撞擊護(hù)筒或孔壁，對(duì)此可回填片石，孔底出現(xiàn)一個(gè)平臺(tái)后正常沖孔；

5）對(duì)于靠近巖溶的區(qū)域，需要采用輕錘沖擊的方式進(jìn)行施工，并提升泥漿密度，以此避免卡鉆等現(xiàn)象。

4  結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鉆孔灌注樁作為目前鐵路橋梁主要基礎(chǔ)型式之一，其施工質(zhì)量對(duì)橋梁的安全至關(guān)重要。在工程實(shí)踐中，應(yīng)充分考慮到鉆孔所處的地質(zhì)條件以及樁基深度選擇鉆進(jìn)方法，并合理確定鉆頭、鉆速等，需要做好全面的質(zhì)量檢測(cè)工作，具體需要涉及到準(zhǔn)備、成孔、灌注等各個(gè)工程環(huán)節(jié)之中，合理應(yīng)對(duì)各種地質(zhì)問題，切實(shí)保證橋梁整體質(zhì)量可靠。

本文來源：《城市住宅》：http://k2057.cn/w/kj/12544.html