淺析橋梁樁基施工質(zhì)量控制措施

■鄭流強

(福建省高速公路養(yǎng)護工程有限公司，福州 350018)

1 工程概況

高屯大橋為福建省松溪（閩浙界）至建甌高速公路A2 合同段橋梁，全長667.5m，橋?qū)?6m。橋梁樁基總數(shù)為50 根，樁基直徑均為2.0m，樁長為19m～22m,端承樁設(shè)計，持力層為弱風(fēng)化巖層。橋址區(qū)地貌為良田耕地區(qū)，地形平坦開闊，起伏較小，地面高程55.3～57.6m。

2 施工準備階段控制措施

2.1 原材料質(zhì)量檢查

（1）混凝土材料檢查，質(zhì)量應(yīng)符合以下要求：

①水下混凝土水泥強度在42.5MPa 以上，初凝時間不小于2.5h；

②粗集料應(yīng)為卵石或級配良好的碎石，粗集料最大粒徑為31.5mm，且不得大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8 及鋼筋最小凈距的1/4；

③細集料宜采用級配良好的中砂；

④摻緩凝劑或粉煤灰等材料時，其技術(shù)條件和摻用量應(yīng)符合規(guī)范要求，且必須得到監(jiān)理工程師的批準。

（2）按常規(guī)要求對鋼筋、鋼筋接頭進行自檢。

2.2 混凝土配合比設(shè)計

水下混凝土的配制要求較高，既要保證混凝土的強度和耐久性，又要保證混凝土在灌注時的順利進行。最大水灰比不宜超過0.55，水泥用量不宜小于275kg/m2，最大氯離子含量0.3%，最大堿含量3.0kg/m2，含砂率宜采用0.4～0.5?；炷涟韬臀飸?yīng)具有良好的和易性，在運輸和灌注過程中應(yīng)無顯著離析、泌水現(xiàn)象。灌注時應(yīng)保持足夠的流動性，其坍落度宜為18～22cm。首批灌注的混凝土初凝時間不得早于基樁全部混凝土灌注完成時間，否則應(yīng)加入緩凝劑。在開工前28d 進行混凝土配合比設(shè)計及試配試驗，合格后報送試驗監(jiān)理工程師審批，同時第三方試驗檢測機構(gòu)應(yīng)對承包人的混凝土配合比設(shè)計進行復(fù)核驗證試驗，驗證合格后報總監(jiān)辦審批后使用。

2.3 施工機械安排

施工機械主要是鉆機、砼拌和機、發(fā)電機、砼澆筑機械等。施工用機械的數(shù)量、性能、規(guī)格型號等作詳細登記造冊，對于不能保證施工技術(shù)要求的機械決不能使用，按照“三集中”的要求，混凝土材料使用拌和站集中拌和。鉆孔設(shè)備應(yīng)適合施鉆地質(zhì)條件，且在數(shù)量上滿足合同和工程進度的需要。

2.4 施工測量放樣

測量工程師對的測量放樣所用的基線控制樁以及高程控制點進行復(fù)測，并對樁位進行逐樁復(fù)核。

2.5 開工申請報告

在完成施工前準備工作后申報開工，開工申請報告包括：施工組織設(shè)計、施工方案，材料、機械準備情況，質(zhì)量、安全、環(huán)保保證措施，施工進度計劃等。應(yīng)特別注意鉆孔工藝及混凝土灌注工藝，必須確保灌注樁鉆孔與灌注達到質(zhì)量要求，經(jīng)監(jiān)理工程師通過嚴格審核后確認具備開工條件，才同意開工。

3 鉆孔灌注樁施工階段的工藝控制措施

鉆孔灌注樁施工主要包括定位、鉆孔、清孔、安放鋼筋籠、灌注混凝土等工序。由于軟土地基地質(zhì)條件差異較大,施工工序較多,施工條件較差,所以施工中常會產(chǎn)生一些質(zhì)量缺陷。這些質(zhì)量缺陷主要包括坍孔、縮頸、鋼筋籠上浮、散架、混凝土離析、露筋、樁頂混凝土標高不到等。

3.1 定位

由于鉆機整機重量較大，安裝時盡可能拆散，分別吊到平臺組裝就位，利用千斤頂進行調(diào)整、固定，使鉆頭中心與鋼護筒頂面中心偏差不大于5cm，拉好風(fēng)纜繩，將鉆頭吊起，放入護筒內(nèi)，便可以開始沖擊鉆進。

3.2 開孔

開鉆時先在孔內(nèi)投入粘土，用沖擊錐以小沖程反復(fù)沖擊造漿。開孔及整個鉆進過程中，始終保持孔中水位，并低于護筒頂面30cm 防止溢出，除渣后補水。砂礫層采用濃泥漿、小沖程、高頻率反復(fù)沖砸，使孔壁堅實不坍不漏。砂及卵石層開孔或鉆進時，可按1∶1 比例投入粘土和小片石（粒徑不大于15cm），用沖擊錐以小沖程反復(fù)沖擊，使泥膏、片石擠入孔壁。必要時須重復(fù)回填反復(fù)沖擊2～3 次。在鉆孔前制備泥漿。在樁位附近設(shè)置制漿池、沉淀池和貯漿池。制備泥漿時，應(yīng)按照以下指標控制，見表1：

表1 泥漿性能指標范圍

正常鉆進時，我們根據(jù)經(jīng)驗在施工過程中應(yīng)該注意以下事項：

沖程大小和泥漿稠度應(yīng)按通過的土層情況掌握。當通過砂、砂礫石或含砂量較大的卵石層時，采用1m～2m 的中、小沖程，并加大泥漿稠度，反復(fù)沖擊使孔壁堅實，防止坍孔。當通過含砂低液限粘土等粘土層時，因土層本身可造漿，應(yīng)降低輸入的泥漿稠度，并采用1m～1.5m 的小沖程，防止卡鉆、埋鉆。當通過堅實卵石層及漂石、基巖之內(nèi)土層時，可采用4m～5m 的大沖程，使卵石、漂石或基巖破碎。如果表面不平整，應(yīng)先投入粘土、小片石，將表面填平，再用十字鉆錐進行沖擊鉆進，防止發(fā)生斜孔、坍孔事故。在任何情況下，最大沖程不超過6m，防止卡鉆、沖壞空壁或使孔壁不圓。為正確提升鉆錐的沖程，在鋼絲繩上幫紅布長度標志。在除渣后或因其他原因停鉆后再次開鉆時，應(yīng)由低沖程逐漸加大到正常沖程以免卡鉆。除渣后應(yīng)及時向孔內(nèi)添加粘土或清水或泥漿以維護水頭高度。一次不可投入粘土過多，以免粘錐、卡錐。

3.3 檢孔

鉆進中采用檢孔器檢孔。檢孔器用鋼筋籠做成，其外徑等于設(shè)計孔徑，長度等于孔徑的4～6 倍。每鉆進4m～6m，接近及通過易縮孔土層或更換鉆錐前，開始檢孔。用新鑄或新焊補的鉆錐時，應(yīng)先用檢孔器檢孔到底后，才可放入新鉆錐鉆進。不可用加重壓、沖擊或強插檢孔器等方法檢孔。當檢孔器不能沉到原來鉆達的深度，或大繩（拉緊時）的位置偏移護筒中心時，應(yīng)考慮可能發(fā)生了彎孔、斜孔或縮孔等情況，如不嚴重時，可調(diào)整鉆機位置繼續(xù)鉆孔。不得用鉆錐修孔，以防卡鉆。

3.4 鉆孔 （包括清孔）事故的預(yù)防

斜孔、偏孔預(yù)防：做好鉆機精確定位和調(diào)平工作，使鋼繩、錐頭、護筒、樁位在同一條豎直線上，施工過程中經(jīng)常用全站儀檢查。通過有效控制，樁基傾斜度均滿足設(shè)計要求。鉆孔過程中未發(fā)生塌孔梅花樁等事故。

3.5 清孔

當孔深達到設(shè)計標高后，注意事項：當自檢合格達到規(guī)范要求后，報請監(jiān)理工程師檢驗，并從孔底提取泥漿試樣，進行性能指標測試。清孔后泥漿指標：相對密度1.03～1.10;粘度17～20Pa·s;含砂率＜2%;膠體率＞98%。沉淀厚度不大于設(shè)計規(guī)定。清孔完成后，應(yīng)立即準備澆注水下樁基混凝土。

3.6 終孔檢查

利用設(shè)置于孔口的臨時水準點為基點，用經(jīng)檢校合格的鋼尺測出基底標高，并用卷揚機鋼繩通過孔口中心位置下標準檢孔器檢孔。以上各項均滿足規(guī)范要求后，報請監(jiān)理工程師驗收。監(jiān)理工程師檢查合格簽字后即可進行下一道工序。

3.7 鋼筋籠及導(dǎo)管安放

鋼筋籠下放安裝時應(yīng)特別注意按設(shè)計圖或規(guī)范要求加焊鋼筋定位筋，同時鋼筋籠在孔口拼接完成后放入孔內(nèi)后應(yīng)將鋼筋籠頂面固定，以保證其平面位置。鋼筋籠下放過程中，要嚴防與孔壁碰撞，確保豎直下放，為防止鋼筋籠在砼澆注過程中上浮，在鋼筋籠底部加焊“十”字筋。鋼筋骨架的制作和吊放的允許偏差為：主筋間距±10mm；箍筋間距±20mm；骨架外徑±10mm；骨架傾斜度±0.5%；骨架保護層厚度±20mm，骨架中心平面位置20mm；骨架頂端高程±20mm，骨架底面高程±50mm。導(dǎo)管采用直徑30 厘米無縫鋼管，接頭用旋絲加密封圈連接。導(dǎo)管在使用前應(yīng)進行必須的水密性試驗與接頭抗拉試驗，確保無誤后方可使用。

3.8 樁身澆注

樁身澆注質(zhì)量的保證措施如下：

（1）在混凝土灌注前的一段時間里,須保證孔壁的穩(wěn)定性,不能有縮頸或孔壁塌落現(xiàn)象發(fā)生。為保證孔底沉渣厚度達到規(guī)范的技術(shù)要求,以免影響樁的承載力,鉆孔到設(shè)計持力層以后,要對泥漿進行循環(huán)稀釋來降低相對密度,以清除泥漿中懸浮的砂子、石渣。除此之外,還要使用真空泵通過管道伸向樁底吸走端部沉渣,要求嚴格時,在安放鋼筋籠后、下放導(dǎo)管之前仍要進行吸渣處理。

（2）吊放入孔的鋼筋籠不得碰撞壁孔,不得有變形損壞。吊放后,先將鋼筋籠在垂直位置上固定好,然后進行第二次清孔,檢測孔底的淤泥厚度,符合規(guī)定后,于0.5 h 之內(nèi)開始混凝土的灌注施工。

（3）完成鉆孔到混凝土澆灌過程的作業(yè)時間要緊湊,不宜過長;混凝土的漿體濃度要恰當,澆灌量不得低于設(shè)計值,不然會降低泥漿的置換率造成夾泥。

（4）在灌注過程中,要嚴格把握施工進度和時間,經(jīng)常地略微提升導(dǎo)管,以使混凝土均勻注入。導(dǎo)管埋入混凝土的深度一般控制在1～3 m 之間且不得小于1 m,每間隔15～20 min,要對混凝土面和導(dǎo)管沉入深度進行一次測量和校核。

（5）若施工過程中發(fā)生了混凝土堵塞導(dǎo)管的現(xiàn)象,一般是由于材料規(guī)格或配合比選取不當,或者是因為導(dǎo)管漏水漏漿導(dǎo)致管內(nèi)混凝土與管壁的摩擦力增大、流動性降低造成的,要分清原因有針對性地加以解決,切不要無控制地靠提管消除堵塞。

4 人工挖孔樁施工階段的工藝控制措施

人工挖孔樁施工主要包括定位、挖孔、安放鋼筋籠、灌注混凝土等工序。但它有一定的局限性，一般在地下水位以上的土層中，干作業(yè)成孔較為理想；在有較豐富的上層滯水或地下水的土層中，不宜選用。

5 樁身質(zhì)量的驗收

樁基質(zhì)量的檢驗內(nèi)容和方法應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定,通常檢測承載力采用樁荷試驗或大應(yīng)變動測法,而檢驗樁身質(zhì)量一般是通過對鉆芯樣實施超聲波檢測進行檢驗,抽查數(shù)量不少于總樁數(shù)的10%,若工程需要時,還可相應(yīng)增加檢驗數(shù)量直至逐根檢查，見表2。

6 其他需要注意的事項

（1）鉆孔施工原始記錄，施工人員在鉆孔灌注樁鉆進過程中做好鉆孔施工記錄，對記錄填寫不及時及填寫不準確的，及時糾正并要求施工員整改。

表2 樁基小應(yīng)變檢測結(jié)果表

（2）樁底持力層確定。為防止樁基持力層判斷不準確，在入巖時應(yīng)通知設(shè)計代表進行確認，取樣按0.5m一次抽取，并留照片。

（3）端承樁樁底沉渣厚度，在沉淀層厚度超標時，重新清孔，直到合格為止。

（4）鋼筋籠偏位，鋼筋籠保護層采用餅形高標號砂漿塊，保證鋼筋保護層達到設(shè)計要求。

（5）鋼筋籠上浮的控制。

（6）樁頂混凝土不密實或強度低的問題，為保證樁頂混凝土質(zhì)量，開盤時試驗人員嚴格做好施工配合比和塌落度試驗。

（7）實行“首件工程認可”制度，對項目重點分項工程全面實行“首件工程認可”制度。通過首件，認真對施工組織、施工方案、工藝要點、材料控制、實體與外觀質(zhì)量進行總結(jié)與完善，讓首件起到典型示范、總結(jié)提高的作用。召開了首件總結(jié)會議，總結(jié)檢查首件質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)不足，提出了改進措施，后續(xù)樁基外觀質(zhì)量得到進一步提高。

7 結(jié)束語

福建省松溪（閩浙界）至建甌高速公路A2 合同段高屯大橋于2012 年12 月建成通車，經(jīng)過2 年多的正常運營，橋梁完好，行車順暢。橋梁各項檢測指標均符合技術(shù)規(guī)范要求。質(zhì)量控制措施的開展,旨在以點帶面，推進鉆孔灌注樁通病治理工作上一臺階，進一步加強質(zhì)量控制力度，全面提升橋梁工程耐久性和安全性。