鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量控制

馮小花

1 施工前的準(zhǔn)備

1.1 鉆孔灌注樁施工方案的審核

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、地質(zhì)報(bào)告、現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果，審查施工方案的編制依據(jù)、施工工藝流程、技術(shù)指標(biāo)、安全措施等內(nèi)容是否符合要求。根據(jù)工程土質(zhì)情況、樁基直徑、樁長(zhǎng)選用合適的機(jī)械，唐河大橋設(shè)計(jì)為8跨 25m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后連續(xù)箱梁橋面結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)度為 206m，上部結(jié)構(gòu)采用裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)橋墩柱式墩、灌注樁基礎(chǔ);橋臺(tái)采用肋板臺(tái)，灌注樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)樁徑為1.5m，樁長(zhǎng)為40m。工程地質(zhì)為河床1m～5m為粘土和亞粘土，以下5m～15m為淤泥質(zhì)土，中間夾有 3m～5m中粗砂夾層，16m～20m為中砂層，21m～48m含粗砂約 10%的亞粘土。根據(jù)橋位所在的地質(zhì)情況，采用回旋鉆機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)?，F(xiàn)以GPS100型回旋鉆機(jī)成孔為例，其主要施工工藝流程為:場(chǎng)地平整→孔位測(cè)定→護(hù)筒埋置→鉆機(jī)就位→開(kāi)鉆成孔→提鉆→第一次清孔→檢孔→鋼筋籠吊放→下導(dǎo)管→第二次清孔→水下混凝土灌注→提拔導(dǎo)管→成樁。

1.2 根據(jù)施工方案檢查施工準(zhǔn)備情況

檢查灌注樁使用水源，泥漿循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置沉淀池、泥漿池;導(dǎo)管應(yīng)檢查其出廠(chǎng)合格證并做水密性承壓試驗(yàn);灌注混凝土的料斗尺寸應(yīng)與方案中初灌量的要求相符合;原材料應(yīng)按規(guī)范要求嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，杜絕不合格材料使用于工程;督促承包商按照一放二復(fù)的測(cè)量程序?qū)嵤┓艠訌?fù)核工作，確保樁位的偏差符合規(guī)范要求;鉆機(jī)就位前，檢查護(hù)筒埋設(shè)高度、位置是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;鉆機(jī)就位后，檢查其水平、穩(wěn)固情況;鉆桿應(yīng)保持鉛垂線(xiàn)，成孔時(shí)應(yīng)適當(dāng)抽檢進(jìn)、出泥漿指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)時(shí)及時(shí)調(diào)整;施工單位須配備專(zhuān)職記錄人員，及時(shí)記錄成孔過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，記錄必須真實(shí)、準(zhǔn)確。

1.3 埋置護(hù)筒

本橋護(hù)筒采用鋼板制作，滿(mǎn)足堅(jiān)固、耐用、不易變形、不漏水、裝卸方便并能重復(fù)使用的要求。護(hù)筒直徑為 1.5m，每節(jié)長(zhǎng)度為2m。

護(hù)筒的作用:1)固定樁位，并作鉆孔導(dǎo)向;2)保護(hù)孔口，防止孔口土層坍塌;3)隔離孔內(nèi)孔外表層水，并保持孔內(nèi)水位高出施工水位以穩(wěn)定孔壁。

護(hù)筒埋置需注意的事項(xiàng):1)護(hù)筒平面位置埋設(shè)準(zhǔn)確，偏差不大于50mm，護(hù)筒頂部標(biāo)高應(yīng)高出地下水位和施工水位1.5 m～2.0m。護(hù)筒溢漿口應(yīng)高出地面 0.2m～0.3m，護(hù)筒底應(yīng)低于施工最低水位，一般低于0.1m～0.3 m即可。本橋護(hù)筒埋置深度為 3m。2)制備泥漿。根據(jù)本橋所在位置的實(shí)際情況，擬在 0號(hào)臺(tái)、1號(hào)墩、3號(hào)墩和4號(hào)墩、6號(hào)墩和7號(hào)墩之間的位置修建三個(gè)泥漿池。泥漿最好采用優(yōu)質(zhì)純粘土或膨潤(rùn)土;若沒(méi)有好的純粘土或膨潤(rùn)土，或者遠(yuǎn)運(yùn)都困難，可摻配少量添加劑改善泥漿的性能。泥漿在鉆孔中的作用:在孔內(nèi)產(chǎn)生較大的靜水壓力，可防止坍孔;泥漿向孔外土層滲漏，在鉆進(jìn)過(guò)程中，因鉆頭的作用，孔壁表面形成一層膠泥，具有護(hù)壁作用，同時(shí)將孔外水流切斷，能穩(wěn)定孔內(nèi)水位;泥漿比重大，具有挾帶鉆渣作用，利于鉆渣排出。泥漿比重在1.05～1.10之間，由于本樁基于粘土及砂層相間的土層中，采用粘土作泥漿，泥漿比重為1.10左右。粘度在16 Pa/s～25Pa/s，含砂率不大于 4%。3)安裝鉆機(jī)。鉆機(jī)是鉆孔、吊放鋼筋籠、灌注混凝土的支架。在鉆孔過(guò)程中，成孔中心必須對(duì)準(zhǔn)樁位中心，鉆機(jī)必須保持平穩(wěn)，不發(fā)生位移、傾斜和沉陷。鉆機(jī)安裝就位時(shí)，應(yīng)詳細(xì)測(cè)量，底座用枕木墊實(shí)塞緊，并在鉆進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常檢查。

2 鉆進(jìn)成孔

鉆機(jī)就位前，應(yīng)對(duì)鉆孔前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查，包括機(jī)具設(shè)備的檢查和維修。根據(jù)地質(zhì)資料，每墩繪制鉆孔地質(zhì)剖面圖，掛在鉆機(jī)臺(tái)上，以便對(duì)每個(gè)鉆孔的不同土層選用適當(dāng)?shù)你@頭、調(diào)整鉆進(jìn)速度和合適的泥漿。鉆機(jī)就位后，應(yīng)認(rèn)真調(diào)平對(duì)中，要求轉(zhuǎn)盤(pán)中心同鉆架上的起吊滑輪在同一鉛垂線(xiàn)上。鉆進(jìn)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)低速慢進(jìn)，當(dāng)達(dá)到一定深度時(shí)，可采用中速鉆進(jìn)，但遇砂層時(shí)，應(yīng)放慢鉆速，并適當(dāng)提高泥漿稠度。利用鉆錐不斷地提錐、落錐旋轉(zhuǎn)反復(fù)沖擊孔底及調(diào)土層，把土層中粘土泥砂擠向孔壁或打成碎渣，鉆渣懸浮于泥漿中，并通過(guò)泥漿泵的循環(huán)作用，使鉆渣溢出。嚴(yán)格控制和保持孔內(nèi)水頭穩(wěn)定，高出地下水位或施工水位 2m以上，以增加0.2 kg/cm2以上的靜水壓力，保護(hù)孔壁穩(wěn)固。這樣，可以降低護(hù)壁泥漿液比重，減少泥漿消耗，并能提高鉆孔進(jìn)尺速度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料和鉆孔實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，正循環(huán)鉆孔，泥漿液比重采用1.15，反循環(huán)鉆孔，泥漿液比重采用1.1時(shí)，可以使鉆孔樁施工獲得滿(mǎn)意的結(jié)果。在鉆進(jìn)過(guò)程中要經(jīng)常檢查，如稍有傾斜或位移，應(yīng)及時(shí)糾正，使成孔后的鉛垂度不超過(guò) 1/100。

成孔注意事項(xiàng):

1)在易塌方的地層，水頭控制在 1.8m以上，并適當(dāng)加大泥漿比重，經(jīng)常檢查孔內(nèi)水位和泥漿比重。2)鉆進(jìn)過(guò)程中，起落鉆頭不宜過(guò)猛或驟然變速，防止撞孔，為保證成孔的垂直度，鉆桿不能全部放松，任鉆頭自由轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)始終保持 20%～30%的拉力。3)淤泥質(zhì)粘土、亞粘土及粉土采用不同的鉆速、鉆壓和泥漿比重。4)鉆孔過(guò)程中，始終保持孔內(nèi)外的水位差和泥漿濃度，以起到護(hù)壁固壁作用，防止坍孔。5)鉆孔過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常檢查孔內(nèi)有無(wú)異常情況，鉆架有無(wú)傾斜，各部連接是否松動(dòng)。6)鉆孔完成后，對(duì)孔徑孔深進(jìn)行檢查，孔底鍋形部分不計(jì)入孔深，合格之后進(jìn)行清孔，主要采用換漿法清孔，用新鮮的泥漿換除孔內(nèi)含有沉渣的泥漿，以確?？變?nèi)沉淀小于容許范圍，不允許以加深孔深的辦法代替清孔。

3 清孔及吊放鋼筋籠

3.1 清孔

為保證鉆孔樁質(zhì)量和提高支承能力，在灌注樁體混凝土之前，對(duì)已鉆成的樁孔必須進(jìn)行清孔。清孔的方法:換漿清孔。鉆孔完成后不再進(jìn)尺，繼續(xù)循環(huán)換漿清渣，直至達(dá)到清理沉渣滿(mǎn)足要求。另外還有抽漿清孔和換漿清孔的方法，根據(jù)實(shí)際情況采用適合的方法。

清孔注意的要點(diǎn):1)必須保持孔內(nèi)水頭高度，保持靜水壓力不變，保護(hù)孔壁穩(wěn)固;2)灌注混凝土前孔底沉淀厚度不大于設(shè)計(jì)規(guī)定;3)不得用加深孔底的方法代替清孔。

3.2 吊放鋼筋籠

清孔完畢，經(jīng)測(cè)深、孔徑和豎直度檢查符合要求后，即進(jìn)行插放鋼筋籠。鋼筋籠的尺寸、制作、電焊質(zhì)量嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙和“技術(shù)規(guī)范”的要求。

鋼筋籠在岸上集中分節(jié)預(yù)制，每節(jié)長(zhǎng)度7m～8m，設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)，確保鋼筋骨架的幾何尺寸和綁扎質(zhì)量。為保證在運(yùn)輸過(guò)程中不變形，鋼筋籠內(nèi)用十字支撐加固。鋼筋籠用汽車(chē)吊或鉆機(jī)吊入孔內(nèi)，在孔內(nèi)焊接接長(zhǎng)，并保持上下節(jié)在一條軸線(xiàn)上。鋼筋籠下到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用鋼筋將其與護(hù)筒或平臺(tái)連接牢固，防止鋼筋籠發(fā)生掉籠或浮籠現(xiàn)象。插放鋼筋籠要認(rèn)真對(duì)中，保證樁壁混凝土保護(hù)層的厚度及鋼筋籠標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

4 灌注水下混凝土

鋼筋籠插放完畢，經(jīng)測(cè)深檢查孔底沉淀物符合要求后，安裝導(dǎo)管，可進(jìn)行水下混凝土灌注工作。采用直升導(dǎo)管法，導(dǎo)管內(nèi)徑為30 cm的鋼管，壁厚4mm，每節(jié)2m，另有調(diào)整節(jié)，長(zhǎng)度0.5m～1.0m，根據(jù)孔深確定導(dǎo)管長(zhǎng)度。導(dǎo)管在使用前要對(duì)其規(guī)格、質(zhì)量和拼接構(gòu)造進(jìn)行閉水和承壓試驗(yàn)。要求閉水試驗(yàn)時(shí)的壓力應(yīng)不小于灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管壁可能承受的最大壓力。導(dǎo)管兩端用法蘭盤(pán)及螺栓連接，并墊橡皮圈保證不漏水。在澆筑混凝土前必須檢查導(dǎo)管的密封性，確保導(dǎo)管密封不滲水。

灌注混凝土?xí)r，在漏斗頸部設(shè)置一個(gè)隔水木球栓，下面墊一層塑料布，球栓由細(xì)鋼絲繩栓住掛在橫梁上，當(dāng)混凝土在漏斗內(nèi)貯存滿(mǎn)時(shí)，即把木球栓向上拔出，此時(shí)混凝土壓著塑料布?jí)|層與水隔絕，并擠走導(dǎo)管內(nèi)的水，使漏斗內(nèi)的混凝土順利地通過(guò)導(dǎo)管并從導(dǎo)管底部流出，向四周和上面擠開(kāi)，減少了混凝土與水的接觸，以保證水下混凝土的質(zhì)量。

導(dǎo)管插入鉆孔內(nèi)，下口離孔底0.2m～0.3m，上口通過(guò)提升機(jī)掛在專(zhuān)設(shè)的型鋼橫梁上并與貯存混凝土的漏斗連接，形成一條灌注水下混凝土的作業(yè)線(xiàn)。漏斗用鋼制，漏斗加儲(chǔ)料槽其大小應(yīng)能滿(mǎn)足在孔底將導(dǎo)管埋入混凝土大于 1m高的容量。

當(dāng)混凝土數(shù)量備足后，及時(shí)剪球封底，灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得間斷?；炷恋倪\(yùn)送采用混凝土輸送車(chē)或輸送泵送到樁位，進(jìn)行水下混凝土的灌注時(shí)，必須連續(xù)進(jìn)行，不得中途中斷，導(dǎo)管接頭不得漏水或進(jìn)空氣;提升導(dǎo)管時(shí)，不得搖動(dòng)，要維持孔內(nèi)靜水狀態(tài)，要保證導(dǎo)管底部埋入混凝土不少于 2m～6m，并不得進(jìn)水。灌注完成后的鉆孔樁樁頂應(yīng)比設(shè)計(jì)高度至少高出 50 cm，以便截除樁頭軟弱層混凝土后，能保證截面處混凝土具有良好的質(zhì)量。澆筑過(guò)程中，孔內(nèi)溢出的泥漿引流至泥漿池內(nèi)，經(jīng)處理再利用，廢漿按工程師指定運(yùn)到廢漿地點(diǎn)及適宜地方。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式以其適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)仍將被廣泛地應(yīng)用于公路橋梁及其他工程領(lǐng)域。灌注樁屬于隱蔽工程，由于影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，對(duì)其施工過(guò)程每一環(huán)節(jié)都必須要嚴(yán)格要求。按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，合格后立即清孔、安放鋼筋籠、灌注混凝土。

[1] 彭朝發(fā).鉆孔灌注樁施工質(zhì)量分析與控制案例[J].山西建筑，2010，36(16):210-211.