淺談高速鐵路鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制要點

羅志新

1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→施工場地平整→樁位放樣→埋設(shè)鋼護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)、取樣→成孔驗收→測量孔深、斜度→第一次清孔→安裝鋼筋籠(及超聲波探測管)→鉆機(jī)移位下導(dǎo)管→第二次清孔→監(jiān)理工程師檢查合格→灌注水下混凝土→成樁檢測。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 施工機(jī)具的選擇

對于不同的地質(zhì)條件，其選擇使用的成孔機(jī)具有很大差別。沖擊鉆鉆機(jī)適用于砂土層、碎(卵)石層或巖石層等，鉆頭一般采用十字形實心鉆頭，其直徑必須保證樁的設(shè)計直徑，一般與設(shè)計樁徑相同，鉆頭形狀應(yīng)對稱。

2.2 場地平整

在旱地時，應(yīng)清除雜物、換除軟土、平整壓實;在水中時，應(yīng)采用筑島圍堰法或搭設(shè)工作平臺進(jìn)行施工，其應(yīng)能承受施工作業(yè)時所有靜、活荷載。

2.3 護(hù)筒埋設(shè)

鉆孔前應(yīng)設(shè)置堅固、不漏水的孔口護(hù)筒，內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭大約40 cm，護(hù)筒頂面宜高出施工水位或地下水位2 m，還應(yīng)滿足孔內(nèi)泥漿面的高度要求，在旱地或筑島時還應(yīng)高出施工地面0.5 m，護(hù)筒埋置深度還應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定要求。

3 鉆機(jī)就位的控制

1)鉆機(jī)安裝的基本要求是水平、穩(wěn)固、三點(鉆頭、設(shè)計樁位中心、護(hù)筒中心)一垂線，這樣才能保證樁的垂直度和樁位偏差符合要求，安裝完畢后要用水平尺和測錘校驗。由于鉆孔灌注樁施工節(jié)奏快，鉆機(jī)安裝容易馬虎，常因未墊實、墊穩(wěn)，而在開鉆后很快發(fā)生傾斜。發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)立即停鉆，重新調(diào)平或排除故障后再繼續(xù)施工，否則必定造成斜孔。2)為防止由于沖擊振動導(dǎo)致臨孔孔壁坍塌或影響鄰孔已澆筑混凝土強(qiáng)度，應(yīng)待鄰樁混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa后方可開鉆。

4 泥漿的調(diào)制和使用

1)實踐證明泥漿是鉆孔灌注樁施工質(zhì)量好壞的重要環(huán)節(jié)，必須從嚴(yán)控制。泥漿一般采用水、黏土(或膨潤土)和添加劑按適當(dāng)比例配制而成。在施工中應(yīng)注意檢測泥漿的各項指標(biāo)，尤其是比重和粘度這兩項最直觀、最重要的指標(biāo)。2)泥漿的品質(zhì)能否調(diào)節(jié)好，除與現(xiàn)場管理人員的經(jīng)驗和水平有關(guān)外，關(guān)鍵在于能否及時清理泥漿池溝中的沉淀物。3)泥漿循環(huán)系統(tǒng)由泥漿池、泥漿槽、泥漿泵及蓄漿池組成。泥漿可由護(hù)筒頂口經(jīng)出漿管流出，經(jīng)過泥漿槽，鉆碴沉淀，流入蓄漿池，再次沉淀后，再由泥漿泵吸入孔內(nèi)。鉆孔采用優(yōu)質(zhì)黏土造漿。4)在制漿和鉆孔的過程中，試驗人員要經(jīng)常檢測泥漿的各項指標(biāo)，使之符合鉆孔要求，不合格應(yīng)及時調(diào)整。為及時排除孔內(nèi)鉆渣，提高鉆孔效率，泥漿循環(huán)系統(tǒng)中采用先進(jìn)的泥漿處理器。

5 鉆孔施工

1)開始造孔時，宜采用小沖程，使成孔堅實、豎直、圓順，對繼續(xù)鉆孔起導(dǎo)向作用。鉆進(jìn)深度超過鉆頭全高加沖程后，方可進(jìn)行正常沖擊，沖程以2.0 m～3.0 m為宜。2)鉆進(jìn)時起落鉆頭速度要均勻，不得過猛或驟然變速，以免碰撞孔壁或護(hù)筒，或因提速過快而造成負(fù)壓引起坍孔。3)在鉆進(jìn)過程中，必須勤松繩，防止打空錘。要勤清渣，使鉆頭經(jīng)常沖擊新鮮地層。鉆進(jìn)時，應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭轉(zhuǎn)向裝置，使鉆頭在鉆進(jìn)中能自由轉(zhuǎn)動。4)在鉆孔排渣、提鉆頭除土或因故停鉆時，應(yīng)保持孔內(nèi)具有規(guī)定水位和要求的泥漿比重和粘度。處理孔內(nèi)事故或因故停鉆，必須將鉆頭提出孔外，并對孔口加蓋。5)終孔時，需對樁孔的孔深、孔徑、傾斜度進(jìn)行檢測，符合要求才能終孔，否則需繼續(xù)。

6 清孔及鋼筋籠加工、安放

6.1 清孔

1)通常施工采用兩次清孔來達(dá)到規(guī)定的混凝土灌注前的泥漿比重。第一次清孔是鉆進(jìn)至設(shè)計深度后直接利用泥漿泵進(jìn)行的換漿清孔工作。第一次清孔是能否達(dá)到技術(shù)要求的根本基礎(chǔ)，不能因為有第二次清孔而忽視第一次清孔的重要性，因為第一次清孔的沖力(吸力)大，清孔能力強(qiáng)，可以把絕大部分沉渣，包括較大的泥塊都返出孔外，而第二次清孔是利用截面粗的導(dǎo)管進(jìn)行，沖力(吸力)要小得多，不能承擔(dān)主要的清孔責(zé)任，因而第一次清孔一定應(yīng)達(dá)到返出的泥漿中不含有泥塊為止;第二次清孔是在下完鋼筋籠和導(dǎo)管以后利用導(dǎo)管進(jìn)行的清孔，目的是清除這段時間里從泥漿中沉淀到孔底或是被鋼筋籠撞下去的泥塊沉渣。2)清孔應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn):孔內(nèi)排出或抽出的泥漿手摸無2 mm～3 mm的顆粒，泥漿比重不大于1.1，含砂率小于 2%，粘度17 s～20 s;澆筑水下混凝土前孔底沉渣厚度，柱樁不大于5 cm，摩擦樁不大于20 cm，需特別注意不得用加深鉆孔深度的方式來替代清孔。

6.2 鋼筋籠加工、安放

1)鋼筋籠直徑應(yīng)符合設(shè)計尺寸;2)每節(jié)的長度應(yīng)根據(jù)吊裝情況確定，因為過長則吊起時易彎曲變形，過短則增加焊接時間，對成樁的質(zhì)量不利;3)制作好的鋼筋籠應(yīng)平臥堆放在平整干凈的場地，堆高不得超過兩層;4)在鋼筋籠的接長、安放過程中，始終保持骨架垂直;套筒連接，接長時保證順直度滿足要求，接頭牢固;5)鋼筋籠入孔后應(yīng)準(zhǔn)確、牢固定位，平面位置偏差不大于10 cm，底面高程偏差不大于±10 cm，在鋼筋籠上端應(yīng)均勻設(shè)置吊環(huán)或固定桿，鋼筋籠外側(cè)應(yīng)對稱設(shè)置控制鋼筋籠保護(hù)層厚度用的墊塊，按每2 m均勻布置四塊。

7 水下混凝土的灌注

1)水下混凝土灌注前應(yīng)檢查樁底的沉渣厚度與泥漿指標(biāo)。不符合要求則應(yīng)再次清孔;導(dǎo)管孔口的料斗與吊運混凝土的料斗的容量之和應(yīng)保證首批灌注混凝土的數(shù)量滿足導(dǎo)管首次埋置深度(≥1.0 m)和填充導(dǎo)管底部的需要。首批灌注混凝土的數(shù)量不足會使得先灌入孔內(nèi)的混凝土大量混雜泥漿，影響成樁質(zhì)量;2)水下混凝土灌注過程中導(dǎo)管的埋深應(yīng)在2 m～6 m，太大或太小都是不利的，埋深太大容易發(fā)生混凝土凝住導(dǎo)管的斷樁事故，埋深太淺容易沖翻孔內(nèi)混凝土頂面而將沉渣泥漿卷入，造成夾泥至斷樁，也容易發(fā)生將導(dǎo)管拔出混凝土的事故;3)水下混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，中途不得停頓，每根樁的灌注時間不應(yīng)太長，宜在混凝土初凝前灌注完成。并保證混凝土頂面灌注到樁頂設(shè)計高程以上1 m左右;4)當(dāng)混凝土灌到孔口不再返出泥漿時，說明混凝土壓力已不大于其在樁內(nèi)頂升的阻力，此時應(yīng)提升導(dǎo)管;若需提高0.5 m～1.0 m以上才能灌入混凝土，則此時應(yīng)拆除一些導(dǎo)管，減小導(dǎo)管在混凝土的埋深。

8 樁基質(zhì)量檢測

1)所有鉆孔樁樁身混凝土質(zhì)量均應(yīng)進(jìn)行低應(yīng)變動測法或超聲波檢測;2)每根樁制作混凝土試件不少于2組;3)對質(zhì)量有問題的樁，應(yīng)鉆取樁身混凝土進(jìn)行鑒定檢驗。

以上是鉆孔灌注樁施工中總結(jié)的主要工序和質(zhì)量控制要點，施工中應(yīng)引起足夠重視的，加強(qiáng)施工過程中的檢查、試驗，只有嚴(yán)格按以上控制要點進(jìn)行實施、控制，才能滿足鐵道部驗收標(biāo)準(zhǔn)等的有關(guān)要求。

[1] TZ 213-2005，客運專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S].

[2] 鐵建設(shè)[2005]160號，客運專線鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] 鐵建設(shè)[2005]160號，鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] 刁鋒平.鉆孔灌注樁施工過程中的異?，F(xiàn)象及防治措施[J].山西建筑，2009，35(6):154-156.