論橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)與質(zhì)量控制措施

成 敏

新疆北新路橋集團(tuán)股份有限公司

論橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)與質(zhì)量控制措施

成 敏

新疆北新路橋集團(tuán)股份有限公司

作為橋梁結(jié)構(gòu)最終的受力構(gòu)件，鉆孔灌注樁因其良好的適應(yīng)性、較低的成本以及簡(jiǎn)單的操作等特點(diǎn)在現(xiàn)代公路橋梁施工中得到了廣泛應(yīng)用。受其自身屬性的影響，鉆孔灌注樁施工過(guò)程處于地下隱蔽狀態(tài)，其施工技術(shù)復(fù)雜，工序連接緊密，質(zhì)量控制難度較大，稍有不慎便會(huì)造成斷樁、夾雜以及縮頸等病害發(fā)生，對(duì)樁身承載力與完整性造成影響。鑒于此，筆者基于理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用，以及對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的參考，就橋梁工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)與質(zhì)量控制措施進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，意于規(guī)范施工工藝，提高施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行。

橋梁工程；鉆孔灌注樁；施工技術(shù)；質(zhì)控措施

1 鉆孔灌注樁工藝流程

場(chǎng)地準(zhǔn)備→測(cè)量放線→護(hù)筒埋設(shè)→泥漿制備→鉆機(jī)就位、鉆進(jìn)→清孔→成孔驗(yàn)收→鋼筋籠制作、吊裝→導(dǎo)管安放→二次清孔→混凝土灌注→成樁檢測(cè)。

2 鉆孔灌注樁施工（技術(shù)）要點(diǎn)

2.1 護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒的主要功能是保持孔內(nèi)水頭高度（要求高于地下水位），增加孔內(nèi)靜水壓力，以防孔內(nèi)流砂與坍塌現(xiàn)象發(fā)生，另外，其還具有地表水隔離、孔口地面保護(hù)、樁孔位置固定及鉆頭導(dǎo)向等作用。護(hù)筒要求堅(jiān)固耐用無(wú)漏水，一般由3～5mm鋼板卷制，高2～4m，內(nèi)徑大于設(shè)計(jì)樁徑200～400mm。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)應(yīng)高出水面100cm～200cm或地面30cm，且埋深不得小于1m，傾斜度≤1%，平面偏差≤50mm。

2.2 泥漿制備

泥漿稠度應(yīng)根據(jù)鉆孔方法與地質(zhì)情況綜合而定，過(guò)稀影響排渣能力與護(hù)壁效果，過(guò)稠消弱鉆頭沖擊（對(duì)于沖擊鉆）功能，影響鉆進(jìn)速度。泥漿制備以優(yōu)質(zhì)粘土和膨潤(rùn)土為首要選擇，其各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)下表1：

表1 鉆孔灌注樁泥漿指標(biāo)表

2.3 鉆進(jìn)施工

護(hù)筒埋設(shè)完成復(fù)位無(wú)誤后架設(shè)鉆機(jī)，控制對(duì)中誤差≤50mm，并安放牢固無(wú)晃動(dòng)、傾斜、位移。鉆進(jìn)施工過(guò)程中速度應(yīng)從慢到快、力度應(yīng)由小到大的鉆進(jìn)。需要注意的是，下鉆過(guò)程中對(duì)泥漿泵開(kāi)啟時(shí)間需嚴(yán)格控制，約在鉆頭距離孔底50～80mm時(shí)方可允許啟動(dòng)，最好在沖洗液先循環(huán)2min后再啟動(dòng)鉆機(jī)，并在鉆進(jìn)過(guò)程中控制好鉆進(jìn)速度。

鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)鉆進(jìn)土質(zhì)需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣，當(dāng)土質(zhì)泥砂量較大時(shí)，說(shuō)明為透水性較大的淤泥夾砂層，此時(shí)需要加入適量粘性土（或膨潤(rùn)土)提升泥漿稠度做好護(hù)壁工作；當(dāng)為較好粘土層時(shí)，可適量灌入清水，利用孔內(nèi)自造泥漿達(dá)到護(hù)壁效果，但均需控制泥漿比重在1.1～1.3范圍內(nèi)。

2.4 清孔

實(shí)施清孔的主要目的為清除孔底沉渣（或沉淀層），確保樁體承載能力，對(duì)于沉渣厚度（一般采用錘球結(jié)合手感判定）的控制，摩擦樁、端承樁、抗拔（壓）樁分別為不大于100mm、50mm與200mm。清孔一般分兩步實(shí)施，即成孔后進(jìn)行第一次清孔，鋼筋籠與導(dǎo)管安裝完成后進(jìn)行第二次清孔，常用方法有淘渣法、抽漿法與換漿法，清孔應(yīng)快速連續(xù)，其過(guò)程需保持孔內(nèi)水頭高度，以防因低于地下水位而發(fā)生塌孔。清孔完成后泥漿指標(biāo)：泥漿比重≤1.1，含砂率≤6%，膠體率≥90%，粘度17～20s。

2.5 導(dǎo)管安裝

導(dǎo)管宜選內(nèi)徑20～35cm的無(wú)縫鋼管，單節(jié)長(zhǎng)度2～5m，使用前必須進(jìn)行（接頭）抗拉、承壓以及水密試驗(yàn)，水密試驗(yàn)水壓應(yīng)≥最大孔深壓力的1.3倍，承壓試驗(yàn)水壓應(yīng)≥Pmax（管壁可能承受的最大壓力）?，F(xiàn)場(chǎng)連接安裝時(shí)應(yīng)確保密封圈完好、接頭嚴(yán)密、順直，安裝長(zhǎng)度應(yīng)經(jīng)實(shí)測(cè)孔深計(jì)算確定，并控制端頭距離孔底30～50cm，以便首灌混凝土封底。

2.6 混凝土灌注

2.6.1 混凝土性能參數(shù)

①混凝土攪拌。為確保混凝土具有良好的流動(dòng)性與保水性，在按配合比將各原材料倒入料斗后，攪拌加水分三步實(shí)施，即開(kāi)始攪拌時(shí)加入30%的水，拌合均勻后再加入60%的水，最后在攪拌后期視情況（根據(jù)砂、石含水率適當(dāng)調(diào)整）加入剩余10%的水，需要注意的是：第三次加水完成后須在60～90s內(nèi)出料；②初凝時(shí)間控制。對(duì)于普通混凝土而言，其初凝時(shí)間為3～5h，該條件只能滿足淺孔、小樁徑灌注需求，而深樁一般在5～7h的灌注時(shí)間，因此需適量（試驗(yàn)確定用量）加入緩凝劑延長(zhǎng)初凝時(shí)間不小于8h；③坍落度控制。為避免堵管、夾雜、斷樁等現(xiàn)象發(fā)生，水下混凝土應(yīng)加強(qiáng)對(duì)坍落度的控制，一般為180～200mm，具體應(yīng)根據(jù)成孔深度、灌注氣溫、導(dǎo)管埋深、混凝土標(biāo)高以及導(dǎo)管內(nèi)徑綜合而定，導(dǎo)管內(nèi)徑≤25cm時(shí)坍落度取值200mm，導(dǎo)管內(nèi)徑＞25cm時(shí)取值180mm。

2.6.2 混凝土灌注

水下混凝土灌注分為首次灌注、連續(xù)灌注及后期灌注三步實(shí)施。①首次灌注混凝土用量需根據(jù)樁孔直徑、泥漿比重以及導(dǎo)管底端距離孔底距離綜合而定，灌注過(guò)程中為消除灌注阻力、混凝土用量及和易性等因素的影響而造成導(dǎo)管堵塞或泥漿離析現(xiàn)象，可采用拉動(dòng)導(dǎo)管、提升起重力度、晃動(dòng)料斗等方式進(jìn)行調(diào)整；②連續(xù)灌注時(shí)如若出現(xiàn)間歇現(xiàn)象，則應(yīng)拉動(dòng)導(dǎo)管并檢查孔門返漿情況，待返漿停止后繼續(xù)灌注；③進(jìn)入后期灌注過(guò)程時(shí)，由于孔內(nèi)壓力逐漸減小，致使混凝土密度出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，因此可采用落差調(diào)整的方式提升混凝土密實(shí)度與均勻性。

另外，混凝土灌注過(guò)程中導(dǎo)管埋深（埋入混凝土深度）應(yīng)以2～6m為宜，且最小不得小于1m；導(dǎo)管應(yīng)勤提勤拆，控制提管速度在3m/min左右；混凝土灌注高度應(yīng)比設(shè)計(jì)樁頂高出至少50cm，以此確保樁頭破除后樁頂混凝土密實(shí)無(wú)雜質(zhì)。

3 鉆孔灌注樁質(zhì)量控制措施

3.1 樁孔縮徑控制

樁孔縮徑一般發(fā)生于軟塑狀亞黏土地層中，其控制措施為：①采用與鉆孔直徑匹配的鉆頭，并以氣舉反循環(huán)工藝實(shí)施鉆孔，泥漿護(hù)壁利用不分散、高黏度、低失水率與低固相的膨潤(rùn)土實(shí)施；②鉆進(jìn)過(guò)程利用低鉆壓、中轉(zhuǎn)速成孔，并實(shí)時(shí)控制進(jìn)尺深度；③結(jié)合試樁工藝孔徑檢測(cè)與鉆進(jìn)參數(shù)匹配情況對(duì)正式鉆進(jìn)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；④如若發(fā)生縮徑，可通過(guò)對(duì)泥漿性能指標(biāo)提高與失水率降低的方式穩(wěn)定孔壁，同時(shí)在縮徑段實(shí)施多次掃孔，確保成孔直徑符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 防堵管、斷樁控制

（1）堵管一般因氣堵現(xiàn)象導(dǎo)致，在混凝土滿管下落時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土（或泥漿）面至導(dǎo)管口的空氣被壓縮，當(dāng)導(dǎo)管外泥漿壓力與混凝土壓力處于平衡狀態(tài)時(shí)便會(huì)出現(xiàn)氣堵現(xiàn)象。氣堵現(xiàn)象的防治措施為：首批混凝土灌注時(shí)，在泥漿面以上的導(dǎo)管中間需開(kāi)孔排氣，當(dāng)首批混凝土滿管下落時(shí)，空氣可從孔口排出，以此消除堵管現(xiàn)象。

（2）斷樁主要是因?qū)Ч苈裆畈粔蛟斐桑?dāng)導(dǎo)管拔出混凝土面或?qū)Ч馨螖鄷r(shí)，便因形成泥漿隔層而出現(xiàn)斷樁?？刂拼胧簩?shí)時(shí)記錄導(dǎo)管埋深，同時(shí)利用攪拌站澆筑方量校核測(cè)深錘所測(cè)混凝土面高程，確保導(dǎo)管埋深始終保持在4m（保守埋深）以上；對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行逐根試壓以及接頭抗拉試驗(yàn)，確保導(dǎo)管整體強(qiáng)度滿足要求。

3.3 混凝土質(zhì)量控制

（1）終孔前嚴(yán)格進(jìn)行清孔，確保泥漿指標(biāo)滿足規(guī)范要求；（2）盡量保證各項(xiàng)工序連續(xù)作業(yè)，嚴(yán)格控制混凝土流量與下放速度，保持均勻的流量和流速。盡量縮短混凝土灌注間歇時(shí)間，如因不可避免因素出現(xiàn)短時(shí)間（0.5～1h）停灌，采用泵送灌注時(shí)應(yīng)在儲(chǔ)料斗內(nèi)儲(chǔ)滿混凝土，同時(shí)間隔10min泵送兩個(gè)行程，以此減少混凝土泌水率；（3）混凝土導(dǎo)管不宜埋置過(guò)深（在確保安全埋深前提下），拆除導(dǎo)管應(yīng)迅速及時(shí)，做到勤測(cè)勤拆；（4）合理選擇混凝土配合比，力求和易性、穩(wěn)定性、可翻動(dòng)性以及自密性表現(xiàn)良好。

4 結(jié)語(yǔ)

基于以上論述，本文以技術(shù)的角度對(duì)鉆孔灌注樁施工工藝進(jìn)行了論述，并有針對(duì)性的提出了質(zhì)量控制措施，為我國(guó)公路橋梁的發(fā)展提供了技術(shù)性保障。在此特別說(shuō)明：由于鉆孔灌注樁鋼筋籠制作與吊裝施工技術(shù)系統(tǒng)、過(guò)程復(fù)雜以及安全因素較多，短篇幅難以論述完整，因此本文就此部分未進(jìn)行相關(guān)分析，以留下次進(jìn)行專題研究。

[1]張二娟.公路橋梁鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制[J].科學(xué)之友,2012(7).

[2]武忠權(quán).鉆孔灌注樁水下澆筑混凝土施工事故分析與處理[J].建筑安全,2011(2):96～97.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.12.082