鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制策略

謝丹

（中國土木工程集團(tuán)有限公司，北京100038）

1 工程概況

拉各斯-伊巴丹鐵路項(xiàng)目（拉伊鐵路項(xiàng)目），起訖里程CK0+000～CK156+800，全長156.8 km，為雙線鐵路工程。其中，擬建DK63橋梁起訖里程DK63+572～DK63+899.12，橋長327.12 m，跨越谷地。橋梁結(jié)構(gòu)方面，孔跨類型為10～32 m簡支梁，樁基采用的是鉆孔灌注樁。

2 施工工藝流程

本工程鉆孔灌注樁的施工流程為：現(xiàn)場整理（平整）→孔位測放→護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→第一次清孔→鋼筋籠下放→下導(dǎo)管→第二次清孔→水下混凝土澆筑→提拔導(dǎo)管成樁。

3 鉆孔灌注樁施工的質(zhì)量控制

3.1 護(hù)筒護(hù)設(shè)

護(hù)筒是鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵裝置，具有導(dǎo)向定位、防止孔口坍塌雙重作用。在埋設(shè)護(hù)筒時，需高出地面0.5 m；同時，還要高出施工水位或地下水位1.5～2.0 m，以規(guī)避水損害。

護(hù)筒埋置深度視現(xiàn)場地質(zhì)條件而定。其中，砂類土中埋置深度不少于2 m，粉土及黏性土中埋置深度不少于1 m。當(dāng)在旱地施工時，為維持護(hù)筒的穩(wěn)定性，需在其周邊回填黏土，分層壓實(shí)。

另外，護(hù)筒平面中心偏差不可超過5 cm，傾斜度小于1%，否則需調(diào)整護(hù)筒[1]。

3.2 鉆孔施工

3.2.1 控制泥漿性能

泥漿性能取決于多個方面，主要包含相對密度、黏度、含砂率、膠體率、泥皮厚、靜切力及失水率等。而具體的控制要求為：在成孔施工中需加強(qiáng)檢測與控制，并合理應(yīng)用泥漿，從而盡可能地規(guī)避孔底沉渣過量、縮徑、擴(kuò)徑等質(zhì)量問題。

3.2.2 控制孔底沉渣

鉆孔灌注樁在水下施工中，樁底沉渣厚度不可超過100 mm。但具體至實(shí)際施工環(huán)境時，會出現(xiàn)樁底沉渣過量的情況。究其原因，則與泥漿性能不達(dá)標(biāo)有關(guān)，而這主要體現(xiàn)在泥漿密度和黏度兩個方面。

因此，要加強(qiáng)對泥漿密度和黏度的控制，具體需視現(xiàn)場地下水位以及地層穩(wěn)定情況而定，并采取有效的控制措施：

1）第一次清孔時，應(yīng)持續(xù)補(bǔ)充新鮮泥漿，通過該部分泥漿的注入，置換孔內(nèi)原有的泥漿。

2）進(jìn)入第二次清孔環(huán)節(jié)時，則采用泵吸循環(huán)的作業(yè)方法清孔。

3）此后，應(yīng)對終孔做全面的驗(yàn)收，將孔底沉渣量控制在許可范圍內(nèi)。

3.2.3 控制孔壁坍塌

孔壁坍塌一般與泥漿黏度不足、護(hù)壁效果較差等原因有關(guān)。為有效規(guī)避該類問題，施工中需注重如下幾點(diǎn)：

1）施工人員要熟悉工程地質(zhì)報告，明確鉆孔深度范圍內(nèi)的地質(zhì)類型以及具體的特性。

2）有效埋設(shè)鋼護(hù)筒，維持孔口排水的順暢性。

3）安裝鋼筋籠要加強(qiáng)防護(hù)，避免鋼筋籠與孔壁磕碰；同時，采取焊接措施，以確保鋼筋籠可被精準(zhǔn)置于孔的中心位置并維持穩(wěn)定。

4）遇穩(wěn)定性不足的地層時，需注重對換漿時間的控制，通常可在第二次清孔環(huán)節(jié)換漿，適時澆筑混凝土。

3.2.4 控制縮徑

清孔效果差（沉渣厚度過大）、施工所用泥漿的含泥塊數(shù)量較多、拔管速度過快等均會導(dǎo)致樁頂周邊夾泥，進(jìn)而影響保護(hù)層的厚度（存在實(shí)際厚度不足的情況）；另外，當(dāng)孔中水頭下降時，在此變化下孔壁的靜水壓力會明顯不足，從而迫使局部孔壁土層因缺乏穩(wěn)定性而脫落。諸如前述現(xiàn)象，均容易誘發(fā)縮頸現(xiàn)象。為避免這一問題，可采取如下3項(xiàng)措施：

1）在鉆孔環(huán)節(jié)，適配合適尺寸的鉆頭。

2）鉆孔過程中加強(qiáng)對地層地質(zhì)特性的分析，并結(jié)合實(shí)際情況對泥漿密度做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3）成孔時加強(qiáng)清孔，且需要按照“清渣而不清泥”的方式操作。

3.3 混凝土澆筑施工的質(zhì)量控制

3.3.1 控制混凝土坍落度

有效控制混凝土的坍落度可以有助于保證混凝土的澆筑性、連續(xù)性及密實(shí)性。通常來說，坍落度以18～20 cm為宜。此外，現(xiàn)場工作人員要加強(qiáng)與拌和站人員的聯(lián)系，以生產(chǎn)出適量的混凝土，從而確保首批混凝土的數(shù)量可以滿足埋深要求[2]。

3.3.2 控制導(dǎo)管埋深的控制

嚴(yán)格控制每次卸掉導(dǎo)管的長度，且該部分需要與新澆混凝土上升高度相對應(yīng)。在混凝土澆筑施工全過程中，導(dǎo)管埋深需穩(wěn)定在2～6 m。因此，每次下料后，均要及時測量以便確定混凝土面的上升高度，根據(jù)該數(shù)據(jù)計(jì)算導(dǎo)管埋深，進(jìn)而確定應(yīng)當(dāng)拆除的管節(jié)長度。除此之外，全程要做好數(shù)據(jù)記錄工作，從而為后續(xù)質(zhì)量分析提供參考。

3.3.3 鋼筋籠上浮的控制

混凝土在澆筑時將產(chǎn)生頂托力，其會迫使鋼筋籠上浮，從而影響混凝土澆筑施工效果。對此，可通過如下方法規(guī)避鋼筋籠上浮問題：

1）將鋼筋骨架上端在孔口處與護(hù)筒穩(wěn)定連接，同時適當(dāng)加大導(dǎo)管底口與鋼筋籠底端的間距，通過此方法可以減小鋼筋籠所受的頂托力。

2）隨混凝土澆筑工作的持續(xù)開展，待混凝土面進(jìn)入鋼筋籠一定深度后，開始向上提升導(dǎo)管，并全程控制導(dǎo)管的埋深，使其穩(wěn)定在2～6 m。由于導(dǎo)管埋深過大會易導(dǎo)致鋼筋籠向上浮起，因此施工人員在發(fā)現(xiàn)該問題后需及時拆除部分導(dǎo)管，再小幅度地上下活動導(dǎo)管；在該方式下，每向上提升一次導(dǎo)管后，導(dǎo)管均有一定的抽吸作用，從而使鋼筋籠回落；按照此方法操作多次后，可以使鋼筋籠有效回落至指定位置，從而恢復(fù)正常澆筑施工狀態(tài)。

3.3.4 樁頂質(zhì)量的控制

要有效地控制樁頂質(zhì)量，可采取以下兩項(xiàng)措施：

1）做全面的清孔處理，要求孔口無泥塊返出；對于長度較大的樁體，需要測量重錘的質(zhì)量。

2）在混凝土澆筑施工環(huán)節(jié)，若孔口流出濃度較大的泥漿或是泥塊，則向其中插入自來水管并注水，目的在于通過水的注入稀釋泥漿或是沖散泥塊，由此減小孔口的壓力。該項(xiàng)工作不僅可以使混凝土更易上翻，還可以便于混凝土面測量工作的開展。

4 鉆孔灌注樁施工中常見問題的處理方法

鉆孔施工條件復(fù)雜，存在諸多干擾因素，易出現(xiàn)卡管、導(dǎo)管進(jìn)水、串孔等問題，因此需要采取有效的處理方法[3]。

4.1 卡管的處理方法

一般情況下，卡管的主要原因包括：（1）混凝土的性能較差；（2）缺乏足夠的和易性和流動性，難以在施工中離析；（3）導(dǎo)管進(jìn)水，而在外部水體的作用下，導(dǎo)致混凝土離析；（4）施工期間機(jī)械設(shè)備異常，難以連續(xù)澆筑混凝土，部分混凝土在管中停留時間較長。對此，處理方法主要有3種：

1）若卡管位置接近地面，利用鋼筋直接沖搗即可。

2）在導(dǎo)管外以焊接的方式增設(shè)鐵板，隨著導(dǎo)管的下落，設(shè)置在該處的鐵板將與其他卡座發(fā)生撞擊，此時也可以起到疏通的作用。

3）適度錘擊導(dǎo)管法蘭。

4.2 導(dǎo)管進(jìn)水的處理方法

發(fā)生首次澆筑時混凝土用量不足、導(dǎo)管提升量過大等情況時，均會出現(xiàn)導(dǎo)管進(jìn)水問題。對此，主要可采取如下處理方法：

1）用導(dǎo)管作為吸管，采用空管吸泥的方法將內(nèi)部已經(jīng)澆筑的混凝土有效吸出，此后再次澆筑施工。

2）對于表面混凝土未初凝的情況，需要將導(dǎo)管重新插入混凝土中，啟用泥漿泵，利用該裝置將聚積在管內(nèi)的泥漿抽出，此后再次澆筑；而對于表面混凝土已經(jīng)初凝的，則需視為廢樁處理。

4.3 串孔的處理方法

串孔的主要原因在于：相鄰孔混凝土澆筑結(jié)束后，混凝土的強(qiáng)度不足，引發(fā)串孔；鄰孔正處于鉆進(jìn)施工狀態(tài)（若已成孔但尚未開展?jié)仓鳂I(yè)，此時也會串孔）。而串孔的處理方法有：

1）合理協(xié)調(diào)工序，鄰孔混凝土澆筑結(jié)束且其具有足夠的抗壓強(qiáng)度后，才可組織下一孔的鉆進(jìn)作業(yè)。

2）存在待澆筑的孔時，不可在其周邊鉆孔，若有則需隨即停止。

3）因工期安排或是其他原因必須同時澆筑混凝土和鉆孔時，則需保證兩孔相距達(dá)到5 m及以上，以減小干擾。

4.4 樁頂冒水的處理方法

在水下澆筑混凝土的過程中，如果混凝土澆筑導(dǎo)管速度過快，就會很容易把空氣堵在導(dǎo)管中，并在混凝土內(nèi)形成液體。而液體所形成的氣泡在其自身浮力的作用下，會在混凝土內(nèi)緩慢上升：一部分液體上升時只形成通道，能夠最終消失；另一部分液體會在上升到一定高度時，由于液體浮力與阻力接近，因此氣泡便滯留在樁身內(nèi)，最終形成樁身孔洞及通道。在截樁后，樁身內(nèi)殘余的高壓氣體會因阻力釋放而沿樁身的通道釋放出來，此時便會出現(xiàn)樁頂冒水的現(xiàn)象。

針對這一現(xiàn)象，可采取的處理方法有3種：

1）對所有存在冒泡樁的樁頂部鉆一個直徑約10 mm的孔，孔的深度約為100 mm，內(nèi)埋一根直徑約為5 mm的引流管，引流管長度為70 mm左右。

2）引流管外壁與混凝土之間用專用的膠水填充，且需不透水，從而讓冒出的液體從引流管流出。

3）在澆筑底板混凝土前，用專用的塞子堵塞引流管出口后，澆筑底板混凝土。以防混凝土底板滲水。當(dāng)出現(xiàn)可能性情況時(如滲水部分小于1 m)，也可將樁頂滲水部分混凝土鑿去，再用混凝土重新澆筑，但混凝土抗壓強(qiáng)度等級應(yīng)比原樁混凝土強(qiáng)度等級高一級（通常應(yīng)大于C40）。

5 結(jié)語

鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量關(guān)系到鐵路橋梁的全部工程，因此采取有效的質(zhì)量控制措施極具必要性。因此，在實(shí)際操作過程中，要針對具體的工程特點(diǎn)采取不同的鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制措施，從而有效保障施工安全與施工質(zhì)量。