水下混凝土鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制研究

劉亞濤

摘 要：鉆孔灌注樁目前在公路橋梁和城市建設(shè)中應(yīng)用極為普遍，也非常具有施工優(yōu)勢。地下水較為豐富、地質(zhì)堅(jiān)硬且復(fù)雜的地段都會(huì)優(yōu)先采用機(jī)械鉆孔樁工藝進(jìn)行樁基施工。鉆孔灌注樁屬于隱蔽工程，成樁過程比較復(fù)雜，施工難度較大，施工過程中容易出現(xiàn)各種問題，施工期間應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格管控，才能有效地保證樁基施工質(zhì)量。因此，本文主要分析了鉆孔灌注樁的施工工藝、施工要點(diǎn)、常見問題及處理措施。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁;鉆孔;清孔;鋼筋籠;水下混凝土

中圖分類號：U445.54文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）08-0103-03

Research on Construction Quality Control of Underwater Concrete Bored Piles

LIU Yatao

（Gezhouba Group Test and Inspection Co.， Ltd.，Yichang Hubei 443000）

Abstract： Bored piles are currently widely used in highway bridges and urban construction， and they also have construction advantages. Where groundwater is rich， and the geology is hard and complex， mechanical pile drilling is preferred for pile foundation construction. Bored cast-in-situ piles are hidden projects， the pile forming process is relatively complicated， and the construction is difficult， and various problems are prone to occur during the construction process， strict management and control should be performed during construction to effectively ensure the quality of pile foundation construction. Therefore， this paper mainly analyzed the construction technology， construction points， common problems and treatment measures of bored piles.

Keywords： bored cast-in-situ pile;drilling;clearing hole;reinforced cage;underwater concrete

隨著我國公路事業(yè)的飛速發(fā)展，橋梁樁基工程的重要性日益凸顯。因適應(yīng)性強(qiáng)，鉆孔灌注樁應(yīng)用越來越普遍，施工質(zhì)量尤為關(guān)鍵，水下鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量不易控制，施工過程中應(yīng)從各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行管控，加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量。

1 施工工藝及施工要點(diǎn)

1.1 鉆孔施工

灌注樁鉆孔施工前，先將需要施工的樁位進(jìn)行測量放樣，同時(shí)對前后左右的樁位進(jìn)行方向性大致放樣。放樣完成后，對施工場地進(jìn)行認(rèn)真規(guī)劃、開挖、平整，規(guī)劃時(shí)要充分考慮到鉆機(jī)如何擺放、泥漿池位置、沉渣池位置、下鋼筋籠吊機(jī)位置、灌注混凝土道路等[1]。

樁位中心點(diǎn)用全站儀精準(zhǔn)測量，核對樁位的縱橫向間距后，用十字的方式選擇最佳位置進(jìn)行護(hù)樁定位，護(hù)樁必須打入土里且牢固無松動(dòng)，同時(shí)避免碰撞導(dǎo)致產(chǎn)生位移。護(hù)樁設(shè)置完成后，開挖對護(hù)筒進(jìn)行埋設(shè)，護(hù)筒應(yīng)超出原地面30 cm，周邊需要用土夾石對其夯實(shí)平整，避免護(hù)筒下沉或坍塌造成二次埋設(shè)。護(hù)筒施工完成后，進(jìn)行二次精準(zhǔn)測量，再擺放機(jī)架，調(diào)整鉆頭中心點(diǎn)與測量放好的中心點(diǎn)重合，機(jī)架的四個(gè)受力點(diǎn)必須穩(wěn)定、無晃動(dòng)、搖擺、下沉現(xiàn)象，保證鉆孔傾斜度符合設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求。

鉆孔開始時(shí)，適當(dāng)控制鉆進(jìn)速度，機(jī)架受力后，要再次復(fù)核校正鉆頭中心線，待鉆進(jìn)超出護(hù)筒底1 m左右且土質(zhì)穩(wěn)定后，按照正常速度鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中應(yīng)每1～2 h檢測一次泥漿指標(biāo)，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。每鉆進(jìn)2～3 m，對孔徑、孔深、垂直度進(jìn)行檢查，并注意土層的變化，留取渣樣，及時(shí)核對設(shè)計(jì)圖紙地質(zhì)資料。

1.2 成孔、清孔施工

鉆到孔底設(shè)計(jì)高程后，對孔深、孔徑、傾斜度技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢查，并進(jìn)行第一次清孔。清孔時(shí)保持水頭高度為1.5～2 m，同時(shí)控制好泥漿指標(biāo)，避免因泥漿相對密度下降導(dǎo)致塌孔事故，不得以加深鉆孔深度的方式來加快清孔進(jìn)度。提前準(zhǔn)備好探籠，當(dāng)清孔泥漿比重達(dá)到1.2左右時(shí)進(jìn)行最終驗(yàn)收，合格后進(jìn)行鋼筋籠施工。

1.3 鋼筋籠施工

鋼筋籠必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行加工，制作好的鋼筋籠應(yīng)具有一定的剛性，保證在運(yùn)輸、吊裝過程中不致產(chǎn)生變形。制作好的鋼筋籠檢查驗(yàn)收合格后方可使用。

按照設(shè)計(jì)圖紙對聲測管進(jìn)行布置和安裝。聲測管是為檢測樁基質(zhì)量是否合格而布置的，在聲測管安裝過程中，一定要用液壓鉗將接頭處壓牢固，并用膠布多纏繞幾圈，防止泥漿進(jìn)入和接頭脫落。應(yīng)每間隔2 m左右將聲測管用鐵絲固定到鋼筋主筋上，防止上浮、脫落、移位、變形等造成無法正確檢測。

下放鋼筋籠期間，當(dāng)?shù)觞c(diǎn)與孔內(nèi)泥漿快接觸時(shí)，應(yīng)停止下放。先抽清水將所有聲測管灌滿，再用聲測管管蓋將其蓋嚴(yán)實(shí)，并用鐵絲捆綁牢固，防止在澆筑過程中泥漿進(jìn)入管內(nèi)。聲測管施工完成后，對鋼筋籠進(jìn)行精確定位。采用護(hù)樁的十字交叉點(diǎn)，移動(dòng)鋼筋籠使其中心點(diǎn)與護(hù)樁的十字交叉點(diǎn)重合[2]。再將鋼筋籠四個(gè)方向用短鋼筋焊接牢固支撐到護(hù)筒內(nèi)壁，使其鋼筋籠吊裝到位后位置不發(fā)生改變。樁基施工平臺應(yīng)仔細(xì)計(jì)算開挖至樁基鋼筋籠的設(shè)計(jì)頂高程，精確定位，減小樁基偏位概率，提高施工質(zhì)量。

鋼筋籠吊裝完成后，立即進(jìn)行導(dǎo)管安裝并二次清孔，待孔底沉渣厚度、含砂率及泥漿比重滿足后即可進(jìn)行水下混凝土灌注。導(dǎo)管安裝時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)壁和法蘭表面須清理干凈，接頭處應(yīng)放置密封圈，保證密封性。導(dǎo)管安裝位置在孔的中間，軸線順直，安裝時(shí)穩(wěn)步沉放，避免鋼筋骨架卡掛和碰撞孔壁，導(dǎo)管接頭必須敲打嚴(yán)實(shí)，防止脫落。根據(jù)孔深，提前計(jì)算導(dǎo)管用量，下口離孔底25～40 cm即可，上口根據(jù)實(shí)地情況自行調(diào)整。

1.4 水下混凝土灌注

灌注水下混凝土是鉆孔樁施工最重要的環(huán)節(jié)。準(zhǔn)備澆筑之前，對孔底沉渣、泥漿比重和含砂率進(jìn)行測定。如沉渣厚度超厚，采用噴射法向孔底噴射混凝土，使其沉渣懸浮后立即灌注。灌注水下混凝土的坍落度要保持在18～22 cm，使?jié)仓^程更加順暢。卸料時(shí)，設(shè)專門人員指揮倒車，防止撞擊導(dǎo)致事故發(fā)生。當(dāng)澆筑料斗裝滿后打開料斗閥門，混凝土沖擊塑料球至孔底，受泥漿浮力作用，上浮后取出，同時(shí)混凝土罐車盡快放料，保證沖底良好。

第一車澆筑完成后，立即測量孔內(nèi)混凝土上升高度，計(jì)算底管埋置深度。灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，中途嚴(yán)禁停工。施工現(xiàn)場要備有發(fā)電機(jī)機(jī)組，聯(lián)系好應(yīng)急攪拌站，保障混凝土連續(xù)灌注。

灌注混凝土?xí)r及時(shí)進(jìn)行混凝土塌落度檢測，檢查混凝土拌合物的和易性，出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)調(diào)整施工配合比，以保證混凝土拌合物質(zhì)量，防止混凝土堵管、卡管;根據(jù)施工進(jìn)度，準(zhǔn)確計(jì)算出導(dǎo)管埋置深度，及時(shí)測量孔內(nèi)混凝土面高度，正確進(jìn)行導(dǎo)管的提升和拆除，避免導(dǎo)管離開混凝土面形成斷樁，導(dǎo)管提升時(shí)保持軸線垂直和位置居中，逐步提升。

混凝土灌注結(jié)束時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土高度減小，壓力降低，導(dǎo)管外的泥漿比重增大，混凝土頂升困難，可采取加水稀釋泥漿和人工掏漿的方式，保證混凝土灌注正常順利完成。

如鋼筋籠在灌注過程中上浮，應(yīng)采取提拔導(dǎo)管、快拔慢插的方式處理。在保證導(dǎo)管埋深的情況下，快速提升導(dǎo)管，使鋼筋籠在受到混凝土瞬間自重力的作用下沉到預(yù)定位置，然后緩慢插入。

2 施工常見問題及處理措施

2.1 漏漿、塌孔事故

漏漿主要是鉆進(jìn)期間遇到溶洞、巖層裂隙而造成的。鉆進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)排出的泥漿中不斷產(chǎn)生氣泡或者泥漿突然漏掉，說明發(fā)生了孔壁塌陷，遇到溶洞和裂隙。如發(fā)現(xiàn)孔口有水泡，返漿渣量明顯增加，鉆機(jī)負(fù)荷明顯增加，進(jìn)尺困難或者沒有進(jìn)尺，卻不及時(shí)處理，會(huì)造成鉆頭被埋或者整體塌陷而成為廢孔，引發(fā)安全事故，增加二次鉆進(jìn)的施工難度。

造成塌孔的主要原因是土質(zhì)松散，泥漿護(hù)壁不好，護(hù)筒四周未用黏土緊密填封，護(hù)筒內(nèi)水位不高，鉆進(jìn)速度較快，空鉆時(shí)間較長，成孔后長時(shí)間未澆筑或澆筑時(shí)間過長。

在松散易塌陷的地質(zhì)上施工，降低原地面高程至設(shè)計(jì)樁頂，應(yīng)適當(dāng)埋深護(hù)筒，用黏土回填護(hù)筒四周并夯實(shí)至護(hù)筒頂以下30 cm處，取優(yōu)質(zhì)泥土，提高泥漿的比重及黏度，并保持護(hù)筒內(nèi)泥漿水位高于地下水位。在鉆進(jìn)過程中，如果遇到孔內(nèi)泥漿緩慢下降，說明遇到小溶洞或裂隙，可在孔內(nèi)泥漿中加入適量水泥來加大泥漿比重繼續(xù)施工;如果遇到泥漿快速下降，說明遇到較大的溶洞和裂隙，應(yīng)立即填入黏土或土夾石繼續(xù)鉆進(jìn)，避免處理不及時(shí)造成塌孔;如果多次回填仍然大量漏漿，判明漏漿位置后，利用導(dǎo)管灌注幾立方米低標(biāo)號混凝土進(jìn)行封堵，待凝固后再繼續(xù)鉆進(jìn)。發(fā)現(xiàn)塌孔后，應(yīng)立即判斷塌孔位置并分析原因，一般采取回填黏土及土夾石的方式進(jìn)行處理，回填高度需要超出塌孔位置2 m。如果塌孔已造成護(hù)筒及機(jī)架下沉，需要全部回填后重新埋設(shè)護(hù)筒和安裝機(jī)架進(jìn)行二次施工。如果在清孔或鋼筋籠吊入過程中塌孔，應(yīng)立即停止清孔，使用鉆孔機(jī)具攪拌泥漿護(hù)壁進(jìn)行二次清孔，將塌陷的泥土清理干凈后再進(jìn)入下一道工序施工。

2.2 孔底沉渣

終孔后孔深測繩讀數(shù)錯(cuò)誤、泥漿指標(biāo)不滿足、清孔方法不正確均可造成孔底沉渣。測量孔深時(shí)，要確保探測到孔底并準(zhǔn)確讀數(shù)，采用泥漿泵換漿法進(jìn)行清孔，清孔時(shí)及時(shí)檢查泥漿比重和沉渣厚度。

鋼筋籠吊裝完成后，應(yīng)立即測量孔底沉淀物厚度，立即安裝導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔。清孔過程中，要經(jīng)常前后左右搖晃導(dǎo)管，探測孔底，直至達(dá)到澆筑條件。

2.3 鋼筋籠上浮

造成鋼筋籠上浮的主要原因?yàn)椋阂皇腔炷凉嘧⑺俣容^快，導(dǎo)管埋深太多，混凝土頂升帶動(dòng)鋼筋籠上浮;二是混凝土灌注時(shí)間過長，表面已經(jīng)初凝，與鋼筋籠具有包裹力，再次灌注時(shí)混凝土頂升造成浮籠。

在灌注混凝土的過程中，初始灌注導(dǎo)管埋深太大，易造成浮籠。每車混凝土灌注完成后，要認(rèn)真計(jì)算測量混凝土上升高度和導(dǎo)管埋置深度，導(dǎo)管埋深4 m左右即可，如超出此范圍，應(yīng)拆除多余埋深導(dǎo)管，防止浮籠，保證混凝土供應(yīng)的連續(xù)性。如因特殊情況混凝土供應(yīng)不及時(shí)，在保證導(dǎo)管埋深的情況下，要經(jīng)常上下活動(dòng)導(dǎo)管，防止初凝較快影響灌注質(zhì)量。

2.4 灌注造成斷樁

灌注封底時(shí)導(dǎo)管管口未達(dá)孔底，混凝土被泥漿稀釋，無法良好凝固，填充樁體形成斷樁。封底時(shí)，導(dǎo)管底部與孔底的距離保持在25～40 cm，快速封底。同時(shí)，對首批混凝土進(jìn)行精確計(jì)算，澆筑完成后至少對導(dǎo)管埋深1 m。如樁徑較大，現(xiàn)場至少等到2車混凝土到達(dá)現(xiàn)場后再澆筑。

混凝土坍落度小、離析或石料粒徑過大等問題造成斷樁。應(yīng)保證水下混凝土具有良好的和易性，坍落度應(yīng)控制在18～22 cm，對粒徑進(jìn)行嚴(yán)格控制，并在料斗頂部設(shè)置篩漏裝置，防止混凝土中夾雜大石塊，造成導(dǎo)管卡管無法疏通而導(dǎo)致斷樁。

導(dǎo)管埋深計(jì)算錯(cuò)誤，拔管時(shí)脫離混凝土表面或者埋管太淺，泥漿進(jìn)入導(dǎo)致斷樁。每灌完一車后，認(rèn)真計(jì)算混凝土上升高度和導(dǎo)管埋置深度，埋置深度應(yīng)控制在4 m左右，埋深大于6 m后應(yīng)及時(shí)拆管，同時(shí)埋深不能小于2 m。

導(dǎo)管接頭處未接好，密封不牢，泥漿進(jìn)入管內(nèi)與混凝土形成夾層形造成斷樁。導(dǎo)管接頭要將所有雜物清理干凈，密封圈安裝正確。絲牙公母正確對接，并用力敲緊。

導(dǎo)管埋置較深，混凝土澆筑緩慢，使得導(dǎo)管無法提出或脫落造成斷樁。灌樁之前，施工現(xiàn)場應(yīng)保證道路通暢，提前準(zhǔn)備發(fā)電機(jī)組和其他應(yīng)急機(jī)械設(shè)備等。同時(shí)，要提前準(zhǔn)備好備用攪拌站，保證混凝土灌注的連續(xù)性。導(dǎo)管最大埋深為6 m，如果大于6 m，需要拆除后再進(jìn)行灌注。

3 聲測管堵管造成無法正常樁檢

聲測管自身可能存在質(zhì)量缺陷，如有洞或破裂。在采購聲測管的過程中，要對質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，同時(shí)要出具出廠合格證和質(zhì)檢報(bào)告。到達(dá)施工現(xiàn)場后，分批分次取樣送檢，檢測合格后方可使用。在使用安裝過程中，質(zhì)檢員、施工員要嚴(yán)格把控，發(fā)現(xiàn)沙眼、裂縫、變形等可能導(dǎo)致堵管的因素則立即更換，絕不能有僥幸心理。

在施工過程中，接頭未用液壓鉗壓實(shí)，也未將聲測管綁定在主筋上，造成脫落斷開，超聲波探頭不能通過無法進(jìn)行檢測。聲測管接頭要采用液壓鉗壓實(shí)，直至壓不動(dòng)，壓完后進(jìn)行人工測試。接頭壓好后，采用膠布將接頭處多纏繞幾圈，防止?jié)B漏。同時(shí)，采用鐵絲將聲測管接頭與鋼筋籠主筋捆綁牢固，每根聲測管至少捆綁3個(gè)點(diǎn)，防止脫落和移位。

在運(yùn)輸及吊裝過程中，聲測管可能會(huì)出現(xiàn)變形。在運(yùn)輸過程中，鋼筋籠下方應(yīng)設(shè)置硬性骨架，保證其不變形。在吊裝過程中，吊車應(yīng)采用大小鉤同時(shí)起吊，如鋼筋籠一次吊裝太長，應(yīng)采取其他設(shè)備輔助，同時(shí)吊點(diǎn)應(yīng)設(shè)置合理，防止吊裝期間出現(xiàn)變形、彎曲，導(dǎo)致聲測管接頭斷開而造成堵管。

鋼筋籠吊入后未灌水，管口沒有用管蓋進(jìn)行綁扎封嚴(yán)。澆筑過程中，泥漿溢出，將管蓋推脫后進(jìn)入泥漿或混凝土，造成堵塞。吊裝鋼筋籠到護(hù)筒孔口時(shí)，應(yīng)采用清水將聲測管灌滿，同時(shí)采用管蓋將管口密封嚴(yán)實(shí)，并用鐵絲捆綁牢固，防止灌注過程中泥漿溢出的浮力將管蓋推出，導(dǎo)致堵管。

施工完成后未采取保護(hù)措施，管蓋脫落進(jìn)入雜物，在進(jìn)行樁頂開挖時(shí)，有大量泥土進(jìn)入管內(nèi)，造成堵塞，或泥漿進(jìn)入后經(jīng)長時(shí)間沉淀，管底淤泥太多。施工完成后，應(yīng)對聲測管加強(qiáng)保護(hù)，檢查管口是否密封嚴(yán)實(shí)，并設(shè)置明顯標(biāo)注。在開挖過程中，如看不到樁位，應(yīng)測量找出樁位位置，規(guī)劃好開挖范圍，再進(jìn)行開挖。大量土石方取出后，剩余樁頂上的泥土應(yīng)采取人工清理，防止開挖過程中破壞聲測管進(jìn)入泥土。如管底有淤泥，可將25PE管插入孔底攪拌，采用高壓水沖洗，直至管內(nèi)溢出清水。如管內(nèi)有泥土、小石子，可采用高壓風(fēng)吹出。

樁基檢測之前，應(yīng)提前對聲測管水位高度、有無堵管、管深度是否與樁長一致等進(jìn)行檢查。如國聲測管無法疏通，則采取鉆孔取芯的方式進(jìn)行檢測。

4 結(jié)語

機(jī)械成孔水下灌注樁應(yīng)用非常廣泛，技術(shù)成熟，但技術(shù)含量很高，整個(gè)施工過程牽涉的環(huán)節(jié)很多。樁基質(zhì)量是橋梁主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要保障，在施工過程中，要從事前、事中、事后進(jìn)行綜合管控，保證施工質(zhì)量，確保公路橋梁工程的整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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