淺談混凝土灌注樁施工控制及技術(shù)

李衛(wèi)明

摘 要： 鉆孔灌注樁屬于隱蔽工程，作為現(xiàn)代建筑工程中常用的基礎(chǔ)形式；但是由于鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下環(huán)境中進(jìn)行與完成的，施工過(guò)程容易出現(xiàn)質(zhì)量事故，且施工過(guò)程無(wú)法直接觀察獲得質(zhì)量情況，必須重視施工過(guò)程監(jiān)控；施工中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題將直接影響到整個(gè)樁的質(zhì)量，甚至造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故。

關(guān)鍵詞： 鉆孔灌注樁；控制技術(shù)

1、引言

由于灌注樁一般屬于隱蔽工程，不容易保證其質(zhì)量，且內(nèi)部質(zhì)量無(wú)法觀察，若成樁后進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)收，因費(fèi)用和工期所限都不現(xiàn)實(shí)。因此，在施工中把它當(dāng)作一項(xiàng)關(guān)鍵性工程看待，加強(qiáng)施工過(guò)程管理，把握和分析施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的問(wèn)題，必須從施工過(guò)程中的每一道工序抓起，嚴(yán)格控制、嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，將一切不良隱患消除在成樁之前，以過(guò)程控制來(lái)保證施工質(zhì)量。

2、混凝土灌注樁施工控制技術(shù)

水下混凝土灌注樁工程的施工通常采用導(dǎo)管法進(jìn)行施工。是在泥漿護(hù)壁的樁孔中，混凝土拌和物在一定的落差壓力作用下，通過(guò)密封連接的導(dǎo)管進(jìn)入到初期灌注的混凝土下面，頂托著初期灌注的混凝土及其上面的泥漿逐步上升，形成連續(xù)密實(shí)的混凝土樁身。導(dǎo)管法施工技術(shù)要求非常嚴(yán)格，為使水下混凝土灌注樁施工質(zhì)量得以保證，必須要從施工設(shè)備、成孔質(zhì)量、護(hù)壁泥漿、鋼筋籠制作安裝、混凝土配制、灌注工藝等幾方面加以控制，才能保證灌注樁的施工質(zhì)量。

2.1.施工設(shè)備的控制

砼灌注樁要求施工不能間斷，這就對(duì)施工設(shè)備質(zhì)量提出了嚴(yán)格要求，混凝土灌注所需施工設(shè)備、機(jī)具要求配套并且性能完好。這是保證灌注水下混凝土質(zhì)量的前提。施工現(xiàn)場(chǎng)備用發(fā)電機(jī)數(shù)量充足，要保證工地的備用發(fā)電機(jī)性能良好，足以應(yīng)付施工過(guò)程中可能發(fā)生的電網(wǎng)斷電情況，這樣可以防止灌注時(shí)間延誤，避免造成斷樁事故。 注意混凝土拌和機(jī)類型的選擇，宜選用大容量拌和機(jī)，在數(shù)量上可以保證混凝土的連續(xù)灌注。對(duì)混凝土拌和機(jī)在每次使用前都應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真的檢查維修。導(dǎo)管是灌注水下混凝土的重要工具，其直徑大小要根據(jù)灌注強(qiáng)度要求進(jìn)行選擇。要求導(dǎo)管應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度、且密封性良好，管壁光滑、導(dǎo)管平直，無(wú)穿孔裂紋，導(dǎo)管接口處應(yīng)有彈性墊圈密封。如果導(dǎo)管接頭密封不嚴(yán)，焊縫破裂，水從接頭或焊縫中浸入會(huì)引起事故，因此施工之前必須要進(jìn)行水密、承壓和接頭抗拉試驗(yàn)。 儲(chǔ)料斗、漏斗、溜槽以及其他有關(guān)灌注機(jī)具使用前都應(yīng)進(jìn)行檢查，以保證施工安全和施工質(zhì)量。 同時(shí)，儲(chǔ)料斗的大小要滿足首次封底混凝土存儲(chǔ)數(shù)量的要求。

2.2.成孔質(zhì)量的控制

2.2.1.隔孔施工程序。

鉆孔灌注樁是先成孔，然后在孔內(nèi)成樁。成孔階段是依靠泥漿來(lái)平衡的，且在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工時(shí)會(huì)使周圍的土體松動(dòng)。故采取較適應(yīng)的樁距以防止塌孔和縮頸。

2.2.2.孔的垂直度。

鉆孔灌注樁的垂直度是保證基礎(chǔ)承載力和圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、建筑尺寸準(zhǔn)確性的重要一環(huán)。產(chǎn)生斜孔或彎曲狀孔的原因主要是：

1）. 鉆機(jī)安裝就位穩(wěn)定性差，鉆機(jī)作業(yè)時(shí)振動(dòng)或鉆桿彎曲所致；

2）. 地面軟弱或軟硬不均勻時(shí)；

3）. 土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其他硬物等情形。

對(duì)于這些情況，施工前必須認(rèn)真做好準(zhǔn)備，首先將場(chǎng)地夯實(shí)平整，軌道枕木宜均勻著地；在不均勻地層中鉆孔時(shí)，采用自重大和鉆桿剛度大的鉆機(jī)。進(jìn)入不均硬層、斜狀巖層和碰到孤石時(shí)，鉆速要減慢。另外安裝導(dǎo)正裝置也是防止孔斜的一種辦法。

2.2.3.確保成孔深度。

鉆孔的深度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，往往也影響灌注樁的承載力。在施工過(guò)程中要在場(chǎng)地附近設(shè)好水準(zhǔn)點(diǎn)，并且每間隔一段時(shí)間進(jìn)行校核，確保水準(zhǔn)點(diǎn)的精度在規(guī)范誤差范圍以內(nèi)，護(hù)筒埋設(shè)好后及時(shí)進(jìn)行測(cè)量，并做好記錄，與圖紙的設(shè)計(jì)高程對(duì)應(yīng)計(jì)算出準(zhǔn)確的孔深。

2.2.4.確保清孔質(zhì)量。

清孔則是利用泥漿在流動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能沖擊樁孔底部的沉渣，使沉渣中的巖粒、砂粒等處于懸浮狀態(tài)，再利用泥漿膠體的粘結(jié)力使懸浮著的沉渣隨著泥漿的循環(huán)流動(dòng)被帶出樁孔，最終將樁孔內(nèi)的沉渣清干凈。灌注樁成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，應(yīng)充分利用鉆桿在原位進(jìn)行第一次清孔，，直到孔口返漿比重持續(xù)小于1. 10～1. 20 ，測(cè)得孔底沉渣厚度小于50 mm，即抓緊吊放鋼筋籠和沉放混凝土導(dǎo)管。清孔后和灌注水下混凝土前應(yīng)檢測(cè)孔底的沉渣厚度。不符合要求時(shí)應(yīng)重新清孔直至沉渣厚度符合要求為止。 2.3.泥漿護(hù)壁的控制

從泥漿在混凝土鉆孔樁施工中的護(hù)壁和清孔作用可以看出，泥漿的制備和清孔是確保鉆孔灌注樁質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)鉆孔灌注樁所處的不同地質(zhì)條件。在鉆孔灌注樁施工過(guò)程中必須嚴(yán)格進(jìn)行工藝控制，選用高塑性粘土或膨潤(rùn)土拌制泥漿，并根據(jù)施工機(jī)械、工藝及穿越土層的條件進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

2.3.1泥漿護(hù)壁成孔時(shí)，宜采用孔口護(hù)筒，護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，護(hù)筒中心與樁位中心的偏差不得大于50mm。護(hù)筒內(nèi)徑大于鉆頭直徑100mm。護(hù)筒的埋設(shè)深度：在黏性土中不宜小于1.0m；砂土中不宜小于1.5m，其高度尚應(yīng)滿足孔內(nèi)泥漿面高度的要求；采用旋挖鉆機(jī)施工時(shí)護(hù)筒的埋設(shè)深度不宜小于2.5m。受水位漲落影響或水下施工的鉆孔灌注樁，護(hù)筒應(yīng)加高加深，必要時(shí)應(yīng)打入不透水層。

2.3.2.除能自行造漿的黏性土層外，均應(yīng)制備泥漿。泥漿制備應(yīng)選用高塑性黏土或膨潤(rùn)土。泥漿應(yīng)按照設(shè)計(jì)配合比拌制，制備泥漿的性能指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2.3.3.泥漿護(hù)壁應(yīng)符合下列規(guī)定：

1）、正、反循環(huán)鉆機(jī)施工期間護(hù)筒內(nèi)的泥漿面應(yīng)高出地下水位1.0m以上，在受水位漲落影響時(shí)，泥漿面應(yīng)高出最高水位1.5m以上；旋挖鉆機(jī)施工期間護(hù)筒內(nèi)的泥漿面宜高出地下水位3.0m以上；

2）、在清孔過(guò)程中，應(yīng)使用經(jīng)沉淀處理或新制備的優(yōu)質(zhì)泥漿置換孔內(nèi)未達(dá)標(biāo)的泥漿；

3）、在容易產(chǎn)生泥漿滲漏的土層中應(yīng)采取投擲黏土土塊、加大泥漿相對(duì)密度等維持孔壁穩(wěn)定的措施。endprint

2.4.鋼筋籠制作安裝的控制

混凝土灌注樁的鋼筋籠制作場(chǎng)地應(yīng)平整、堅(jiān)硬。鋼筋籠制作時(shí)宜采用對(duì)中支架，鋼筋籠整體吊裝時(shí)應(yīng)采取有效措施防止鋼筋籠變形。

2.4.1鋼筋籠制作質(zhì)量。

鋼筋籠制作前首先要檢查鋼材的質(zhì)保資料，然后進(jìn)行取樣試驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行鋼筋籠制作施工。同時(shí)，還要特別注意鋼筋籠吊環(huán)長(zhǎng)度能否使鋼筋準(zhǔn)確地吊放在設(shè)計(jì)標(biāo)高上，由于吊環(huán)長(zhǎng)度隨底梁標(biāo)高的變化而改變，所以應(yīng)根據(jù)底梁標(biāo)高逐根復(fù)核吊環(huán)長(zhǎng)度，以確保鋼筋的埋入標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4.2鋼筋籠吊放。

在鋼筋籠吊放過(guò)程中，應(yīng)逐節(jié)驗(yàn)收鋼筋籠連接焊縫的質(zhì)量，對(duì)質(zhì)量不符合規(guī)范要求的焊縫、焊口則要進(jìn)行補(bǔ)焊。在下放時(shí)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔位中心，一般采用正反旋轉(zhuǎn)緩慢的逐步下沉。

2.5.混凝土原材料及配合比的控制

水下混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、耐久性、工作性能和所用原材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和相應(yīng)規(guī)范的規(guī)定。為確保成樁質(zhì)量，要嚴(yán)格檢查驗(yàn)收進(jìn)場(chǎng)原材料質(zhì)保書(shū)（水泥出廠合格證、化驗(yàn)報(bào)告、砂石化驗(yàn)報(bào)告），如發(fā)現(xiàn)試樣與質(zhì)保書(shū)不符，應(yīng)立即取樣進(jìn)行復(fù)查，選用原材料要重點(diǎn)注意以下幾點(diǎn)：

2.5.1.水泥一般選用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，初凝時(shí)間宜不早于3h，宜選用標(biāo)號(hào)在42.5的水泥。所選的水泥品種應(yīng)通過(guò)初凝時(shí)間和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。要注意水泥的用量要達(dá)到規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

2.5.2粗骨料宜選用堅(jiān)硬的卵礫石和碎石，應(yīng)優(yōu)先采用符合要求的卵石。骨料最大粒徑不應(yīng)大于導(dǎo)管直徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4，同時(shí)粒徑在40mm以內(nèi)。粗骨料的級(jí)配應(yīng)保證混凝土具有良好的和易性。細(xì)骨料宜采用級(jí)配良好的中、粗砂?；炷恋暮奥室话銥?0%～50%，水灰比宜采用0.5～0.6。

2.5.3.為提高和易性，混凝土中宜摻入外加劑，水下混凝土常用的外加劑有減水劑、緩凝劑和早強(qiáng)劑等，摻入外加劑前，必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，以確定外加劑的使用種類、摻入量和摻入程序。

總之，混凝土的配合比必須與導(dǎo)管灌注水下混凝土相適應(yīng)。合適的配合比應(yīng)使混凝土具有足夠的可塑性和粘聚性，易于在導(dǎo)管中流動(dòng)而又不易離析，水下混凝土施工級(jí)配比設(shè)計(jì)提高一級(jí)，坍落度為18 cm～22 cm ，擴(kuò)展度為34 cm～38 cm。而且一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)水下混凝土的強(qiáng)度高時(shí)，其耐久性也好。因而要從水泥標(biāo)號(hào)的選擇、水泥及水的用量比例、骨料的種類和性質(zhì)及摻用外加劑等幾個(gè)方面考慮來(lái)保證混凝土質(zhì)量。配合比應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)室試配?；炷翑嚢钑r(shí)間要適宜，要攪拌均勻，如混凝土攪拌和輸送過(guò)程中，出現(xiàn)不均勻或離析泌水現(xiàn)象，流動(dòng)性差時(shí)，要嚴(yán)禁使用。

2.6.灌注施工工藝的控制

灌注水下混凝土是混凝土樁施工的重要工序，是灌注樁質(zhì)量控制中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。水下澆筑混凝土是用混凝土從孔底開(kāi)始灌注，將孔內(nèi)泥漿置換出來(lái)，成為混凝土樁，澆筑過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)掌握孔內(nèi)混凝土面上升的高度及導(dǎo)管插入深度，測(cè)定每個(gè)混凝土面位置應(yīng)取兩個(gè)以上的測(cè)點(diǎn)，測(cè)繩受拉伸、濕度等因素影響，所標(biāo)長(zhǎng)度變化較大，須經(jīng)常校正。澆筑混凝土必須連續(xù)進(jìn)行，否則先澆灌進(jìn)去的混凝土達(dá)到初凝，將阻止后澆灌的混凝土從導(dǎo)管中流出。施工中，混凝土澆筑速度應(yīng)盡可能地快一些，終止?jié)仓炷燎?，須確定混凝土面的真實(shí)高度，以見(jiàn)到混凝土中的粗骨料為準(zhǔn)。

在灌注混凝土過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)注意以下幾點(diǎn)：

2.6.1鋼筋籠和鉆孔的中心要對(duì)應(yīng)，定位要準(zhǔn)確。如果是不放到孔底的鋼筋籠，要特別注意吊環(huán)、吊鉤的強(qiáng)度及牢固性。鋼筋籠吊放時(shí)要保持軸線順直，位置居中，嚴(yán)禁碰撞孔壁，以免產(chǎn)生坍孔。鋼筋籠安放到位后應(yīng)立即安設(shè)導(dǎo)管。

2.6.2注意首批混凝土量必須滿足導(dǎo)管埋深1.0m以上的需要，所以漏斗和儲(chǔ)料斗及漏斗和輸送泵的混凝土儲(chǔ)存數(shù)量要充足。首次灌注混凝土?xí)r，應(yīng)有足夠的混凝土儲(chǔ)備量。首批混凝土入孔后，水下混凝土應(yīng)連續(xù)澆注，且邊灌注混凝土邊提升導(dǎo)管，使導(dǎo)管埋深控制在2—6m范圍內(nèi)，嚴(yán)禁導(dǎo)管提出混凝土面，以防造成導(dǎo)管堵塞或斷樁。根據(jù)導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓力與管外水壓力平衡的原則，導(dǎo)管內(nèi)混凝土必須保持的最小高度為：Hd=RwHw/Rc。而管中混凝土的體積就應(yīng)為 Vd=πd2？Hd/4（d為導(dǎo)管直徑）。首批混凝土若埋深不足，混凝土下灌后不能埋沒(méi)導(dǎo)管底口，會(huì)導(dǎo)致泥水從導(dǎo)管底口進(jìn)入。如果出現(xiàn)這種導(dǎo)管入水現(xiàn)象應(yīng)立即將導(dǎo)管提出，將散落在孔底的混凝土拌合物用空氣吸泥機(jī)或抓斗機(jī)清出，然后重新下導(dǎo)管灌注。

2.6.3首批混凝土灌注正常后，必須連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。否則先灌入的混凝土達(dá)到初凝，將阻止后灌入的混凝土從導(dǎo)管中流出，造成斷樁。同時(shí)在灌注過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常用測(cè)錘探測(cè)混凝土面的上升高度，并適時(shí)提升、逐級(jí)拆卸導(dǎo)管，保持導(dǎo)管的合理埋深。要注意正確控制導(dǎo)管埋深，埋管深度一般應(yīng)控制在2到6m，同時(shí)應(yīng)注意灌注速度。由于灌注樁不能象上部結(jié)構(gòu)施工那樣逐層振搗，而且存在一定的混凝土灌入阻力，在灌注混凝土?xí)r必須克服很大的灌入阻力以保證混凝土樁身的質(zhì)量，所以最好采用大體積混凝土沖擊灌注法。每一斗灌注要將2 m3～3 m3 混凝土在大斗中積蓄夠量，出料口直接插入導(dǎo)管，然后打開(kāi)活門一次連續(xù)沖擊下去。其優(yōu)點(diǎn)是：功能大、沖擊力強(qiáng)。在巨大的沖力作用下，混凝土的向上頂升力和側(cè)向擠壓力就有了保證，樁的摩阻力和樁身混凝土密實(shí)性都可得到保證；首斗混凝土灌注沖擊力大，沉渣、沉淤被濺開(kāi)，樁端與持力層能較好地結(jié)合，確保端承力的發(fā)揮。灌注時(shí)間短，樁身段骨料分布均勻，樁身段強(qiáng)度能得到保證。

2.6.4.為確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上應(yīng)加灌0.5～1.0m高度，待樁頂混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%時(shí)，將其鑿除。在灌注將近結(jié)束時(shí)，如出現(xiàn)混凝土頂升困難，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，將部分沉淀土掏出，使灌注工作順利進(jìn)行。在拔出最后一段長(zhǎng)導(dǎo)管時(shí)，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導(dǎo)管下形成泥心。

2.6.5.對(duì)灌注過(guò)程中從孔內(nèi)溢出的泥漿，應(yīng)引流至適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)處理，以防止環(huán)境污染。

3、結(jié)束語(yǔ)：

混凝土灌注樁是一種常見(jiàn)的基礎(chǔ)形式，在實(shí)際中有著廣泛的應(yīng)用，因此加強(qiáng)鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，對(duì)有效控制工程質(zhì)量及工程造價(jià)，有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

鉆孔灌注樁的整個(gè)施工過(guò)程屬隱蔽工程項(xiàng)目，質(zhì)量檢查比較困難，影響灌注樁施工質(zhì)量的因素很多，如地質(zhì)因素、成孔質(zhì)量、泥漿護(hù)壁、鋼筋籠的制作安裝、混凝土的配制、灌注工藝等。若稍有不慎或措施不嚴(yán)，就會(huì)在灌注中發(fā)生質(zhì)量事故，給國(guó)家財(cái)產(chǎn)造成重大損失。因此，水下混凝土灌注樁質(zhì)量的提高，需要各個(gè)環(huán)節(jié)共同協(xié)作來(lái)保證。對(duì)樁基各個(gè)施工環(huán)節(jié)要充分重視并精心組織、精心施工，掌握施工過(guò)程實(shí)際情況與施工記錄，認(rèn)真做好成孔記錄與灌注記錄，分析記錄中出現(xiàn)的機(jī)械故障及孔內(nèi)異常情況、事故等，并進(jìn)行推斷，及時(shí)消除隱患。只有這樣，混凝土灌注樁的質(zhì)量控制才能得到保證，才能確保整個(gè)工程的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》人民交通出版社 2011年08月.

[2]《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》人民交通出版社 2005年01月.

[3]《樁基工程手冊(cè)》 人民交通出版社 2008年07月 .endprint