試驗(yàn)樁施工工藝及成孔質(zhì)量檢測研究
——以北京城市副中心站綜合交通樞紐工程為例

施松華

（北京城建華夏基礎(chǔ)建設(shè)工程有限公司，北京 101111）

1 引言

在道路交通工程中，進(jìn)行樁基試驗(yàn)的主要目的在于檢測成孔樁徑、垂直度、孔壁穩(wěn)定性以及相應(yīng)沉淤厚度，并與地質(zhì)資料進(jìn)行仔細(xì)核對，以此保障工藝應(yīng)用效果。同時(shí)，通過試驗(yàn)樁施工還能對實(shí)際施工流程、施工工藝以及設(shè)備選擇等進(jìn)行調(diào)整，并根據(jù)相應(yīng)試驗(yàn)過程以及成孔質(zhì)量明確成孔工藝、護(hù)壁泥漿濃度以及后注漿參數(shù)等，以此實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)施工工藝、流程等的優(yōu)化，確保實(shí)際施工質(zhì)量效果。

2 工程概況

北京城市副中心站綜合交通樞紐工程位于北京市通州區(qū)潞城鎮(zhèn)楊坨村副中心0101街區(qū)。試驗(yàn)段樁基位于場區(qū)的東南角，在二期基坑內(nèi)進(jìn)行，且不影響后期實(shí)體工程施工。工程設(shè)計(jì)標(biāo)高±0.00相當(dāng)于絕對標(biāo)高22.533 m，場地地表絕對高程為20.95 m，樁頂標(biāo)高為16 m，空鉆深度為4.95 m?；炷恋燃墸孛嬉陨喜糠植捎肅60，地面以下采用C40，樁身混凝土保護(hù)層厚度為50 mm。主筋連接采用直螺紋機(jī)械連接，鋼筋籠連接采用雙螺套連接。

3 試驗(yàn)樁施工及成孔質(zhì)量檢測分析

3.1 鋼筋籠施工

結(jié)合案例工程實(shí)際情況，在進(jìn)行鋼筋加工的過程中，為保障工程順利推進(jìn)，減少對周圍環(huán)境的影響，將鋼筋加工區(qū)域設(shè)置在試樁區(qū)的東北角，遠(yuǎn)離居民區(qū)，實(shí)際鋼筋加工區(qū)占地1300 m2。鋼筋加工環(huán)節(jié)主要包括鋼筋清理、切斷、箍筋彎曲成型以及碼放4個(gè)環(huán)節(jié)。在鋼筋連接施工過程中，應(yīng)保障絲頭和連接套絲扣干凈、無損，其中，直螺紋接頭擰緊力矩值見表1。然后進(jìn)行主筋安裝、箍筋安裝、注漿管安裝以及吊點(diǎn)施工。在主筋的安裝過程中，應(yīng)計(jì)算好主筋間距，并做好標(biāo)記工作；在箍筋的安裝過程中，應(yīng)控制好不同規(guī)格鋼筋籠的加密區(qū)間距；在注漿管的安裝過程中，應(yīng)確保注漿管布置均勻，保障其頂部高于地面約300 mm，并且管口封閉良好；在吊點(diǎn)的施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量，并結(jié)合工件情況合理設(shè)置吊點(diǎn)[1]。試驗(yàn)段總鋼筋用量為456.014 t，共計(jì)有效用時(shí)298 h，平均每小時(shí)加工鋼筋量為1.53 t。根據(jù)不同型號樁進(jìn)行分析可知，沒根鋼筋籠鋼筋體量越大，大直徑鋼筋占比越大，鋼筋籠加工工效越高。

表1 直螺紋接頭擰緊力矩值

3.2 旋挖鉆成孔施工

此次試驗(yàn)樁成孔采用的是泥漿護(hù)壁工藝，旋挖鉆進(jìn)成孔。整個(gè)旋挖鉆成孔施工主要包括樁位測放、埋設(shè)護(hù)筒、鉆機(jī)就位以及鉆進(jìn)成孔4個(gè)步驟。案例工程采用了泥漿護(hù)壁成孔方式，在孔口位置設(shè)置護(hù)筒，護(hù)筒埋設(shè)高度應(yīng)至少高于施工地面300 mm，護(hù)筒壁厚10 mm，在完成護(hù)筒埋設(shè)后，需要使用十字樁對其中心位置進(jìn)行檢驗(yàn)，確保偏差在50 mm以內(nèi)方可進(jìn)行后續(xù)施工。此外，還應(yīng)保障護(hù)筒垂直度偏差小于1/300，以此確保旋挖鉆成孔施工質(zhì)量[2]。而影響鉆進(jìn)成孔功效的主要因素在于成孔設(shè)備的選用，通過對不同鉆孔設(shè)備成孔效率進(jìn)行試驗(yàn)分析，得到設(shè)備成孔效率情況（見表2）。

表2 不同設(shè)備成孔效率情況

3.3 泥漿置換施工

案例工程中使用了臥式葉片攪拌機(jī)，進(jìn)行泥漿制備，每次攪拌時(shí)間為8 min，并在拌和好之后，將其放置在儲(chǔ)存區(qū)域內(nèi)將其靜置24 h以上，使其充分膨化，確保保障后續(xù)施工質(zhì)量效果。在實(shí)際鉆進(jìn)成孔的過程中，應(yīng)確保泥漿灌注及時(shí)，并確保泥漿液面高度始終比護(hù)筒標(biāo)頂?shù)图s0.5 m，同時(shí)，高于地下水位約1 m，以此避免鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)塌陷的情況。在鉆孔施工完畢之后，還需要從孔底將泥漿導(dǎo)出，并在孔口位置及時(shí)補(bǔ)充新鮮的泥漿，在完成泥漿置換施工之后，需要對泥漿進(jìn)行檢測，保障其相關(guān)參數(shù)符合工程要求之后，方可進(jìn)行后續(xù)施工作業(yè)。

實(shí)際鉆進(jìn)施工過程中，容易形成泥皮，而且地下水或者雨水等也很可能會(huì)混入泥漿中，進(jìn)而對灌注樁質(zhì)量造成不良影響，甚至出現(xiàn)坍塌情況，因此，必須加強(qiáng)對泥漿質(zhì)量的管控，其質(zhì)量控制要點(diǎn)包括以下方面：

1）加強(qiáng)對泥漿性能的檢測，以此確保相關(guān)指標(biāo)均符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并對其進(jìn)行采樣試驗(yàn)，在確保其質(zhì)量達(dá)標(biāo)之后，方可進(jìn)行后續(xù)施工。

2）在實(shí)際進(jìn)行鉆孔灌注樁施工的過程中，應(yīng)確保灌注泥漿的高度位于護(hù)筒頂面下方0.5 m，地下水位線上方1 m位置，并在灌注過程中做好高度控制工作。

3）在實(shí)際灌注施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)對泥漿性能的控制，如黏度、比重、失水率等，一旦發(fā)生質(zhì)量問題，要及時(shí)采取有效處理措施。

4）為保障樁基質(zhì)量，避免出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，應(yīng)盡量采用大比重泥漿進(jìn)行施工，并在完成鉆孔之后，使用小比重泥漿進(jìn)行置換，將泥漿比重控制在1.15以下，同時(shí)保障孔內(nèi)泥漿均勻。

3.4 水下混凝土澆筑施工

水下混凝土澆筑施工主要包括導(dǎo)管下放和混凝土澆筑2個(gè)主要環(huán)節(jié)。根據(jù)案例工程實(shí)際情況，選擇直徑為25 cm的導(dǎo)管作為混凝土灌注導(dǎo)管，同時(shí)確保導(dǎo)管壁厚在3 mm以上。在實(shí)際進(jìn)行灌注前，應(yīng)對導(dǎo)管進(jìn)行試拼、試壓，并通過水密性試驗(yàn)檢驗(yàn)其密封性和水壓力。此外，需要注意的是，應(yīng)加強(qiáng)對導(dǎo)管下設(shè)長度的控制，結(jié)合灌注樁孔深情況，將導(dǎo)管下端與孔底之間的距離控制在300～500 mm，并確保導(dǎo)管埋深在2～6 m，同時(shí)，還要在孔外預(yù)留長約500 mm的導(dǎo)管，以便后續(xù)灌注施工。

在完成導(dǎo)管設(shè)置，確保其滿足實(shí)際施工要求之后，方可進(jìn)行混凝土灌注施工。為進(jìn)一步保障混凝土灌注質(zhì)量，需要加強(qiáng)對混凝土材料配合比的控制，相較于普通混凝土的配制，用于水下施工的混凝土，和易性應(yīng)相對更好，因此，為保障施工質(zhì)量效果，需要試驗(yàn)確定混凝土的配合比，混凝土相關(guān)指標(biāo)要求見表3。在實(shí)際進(jìn)行混凝土灌注施工的過程中，在導(dǎo)管口設(shè)置漏斗進(jìn)行灌注，并保障第一次灌注后能夠覆蓋導(dǎo)管底口至少1.5 m的高度，將導(dǎo)管埋深控制在2～6 m。最后，還需要加強(qiáng)對最后一次混凝土灌注量的控制，應(yīng)將超灌高度控制在0.8～1.0 m，并留取相應(yīng)混凝土試塊，以便控制混凝土施工質(zhì)量。

表3 混凝土相關(guān)指標(biāo)要求

3.5 后注漿施工

后注漿施工是基礎(chǔ)柱施工工藝應(yīng)用過程中的重要環(huán)節(jié)，在實(shí)際施工過程中，需要先做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，并按照設(shè)計(jì)水灰比進(jìn)行水泥漿液的制備，然后再將其儲(chǔ)存至指定位置，并將注漿泵與樁身壓漿管連接到一起，然后開泵放氣，再關(guān)閉排氣閥試壓清水，在確保注漿管道干凈通暢之后，進(jìn)行漿液壓注，最后進(jìn)行樁基質(zhì)量檢測。在鋼筋籠下放過程中，應(yīng)確保鋼筋籠對準(zhǔn)相應(yīng)孔位，然后均勻緩慢地下放鋼筋籠，防止鋼筋籠與孔壁之間發(fā)生不良碰撞，當(dāng)鋼筋籠下放到指定位置后，需要核對鋼筋籠的高度，確保其與設(shè)計(jì)標(biāo)高相同，然后做好固定工作，保障壓漿系統(tǒng)安全穩(wěn)固。

在制漿環(huán)節(jié)，根據(jù)案例工程要求，本次試驗(yàn)采用P·O42.5級普通硅酸鹽水泥，其配料誤差應(yīng)控制在±5%以內(nèi)。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對水泥漿液攪拌時(shí)間的控制，不同攪拌機(jī)由于其性能和攪拌速度不同，因此，攪拌時(shí)間也存在一定差異，對于普通設(shè)備而言，攪拌時(shí)間應(yīng)在3 min以上，若使用的是高速攪拌機(jī)，其攪拌時(shí)間應(yīng)在30 s以上。此外，為保障材料質(zhì)量，應(yīng)通過相應(yīng)試驗(yàn)，合理確定攪拌開始到水泥漿液投入使用之間，通常情況下，漿液保留時(shí)間應(yīng)在4 h以內(nèi)。

在注漿過程中，應(yīng)按照先樁側(cè)后樁端，先上方后下方的順序進(jìn)行注漿施工，并在成樁2 h之后，進(jìn)行清水劈裂操作，觀察壓力表數(shù)值，若壓力值明顯下降，則說明混凝土成功貫通，此時(shí)停止注水，并測量注水量。并在成樁7 d后30 d之前，進(jìn)行水泥漿液注入施工，并對注入流量進(jìn)行控制。壓漿質(zhì)量檢測時(shí)，應(yīng)確保注漿量符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，或者壓漿量不低于設(shè)計(jì)壓漿量的80%且泵壓值達(dá)到2 MPa[3]。不同樁徑的注漿情況見表4。

表4 注漿情況分析

4 結(jié)語

旋挖鉆孔灌注樁施工本身工藝流程較為復(fù)雜，相關(guān)技術(shù)要求較高，為保障實(shí)際施工質(zhì)量效果，確保該技術(shù)作用得到充分發(fā)揮，需要進(jìn)行試驗(yàn)樁施工，并對成孔質(zhì)量進(jìn)行檢測控制。經(jīng)過上述研究分析，結(jié)合相應(yīng)施工時(shí)間和功效要求，確定了旋挖鉆成孔施工工藝，對于樁徑為1 m的樁基，選用成孔設(shè)備的型號為TR360F；對于樁徑為1.2 m地樁基，選用成孔設(shè)備的型號為YR550C-80M；對于樁徑為2.4 m的樁基，選用成孔設(shè)備的型號為BG40。此外，試驗(yàn)樁施工要點(diǎn)環(huán)節(jié)還包括鋼筋籠施工、泥漿置換、水下混凝土澆筑以及后注漿施工等。相信通過試驗(yàn)樁施工，能夠?qū)崿F(xiàn)對施工工藝的進(jìn)一步優(yōu)化與調(diào)整，有效保障實(shí)際成孔質(zhì)量。