淺談鉆孔灌注樁的施工質量控制

劉興波

0 引言

隨著高層建筑的不斷增多,鉆孔灌注樁基礎的應用日趨廣泛。特別是嵌巖鉆孔灌注樁要求樁底無沉渣,樁底混凝土與基巖必須有良好的接觸,才能充分發揮端承作用。就目前國內采用較多的泥漿護壁鉆孔灌注樁施工方法而言,有如何檢驗成孔后孔底沉渣、成樁后運用小應變檢測樁底沉渣及沉渣的處理等問題。本文將從實際應用出發加以論述。

1 質量控制要點

鉆孔灌注樁施工的主要工序是：測量定樁位→護筒埋設→鉆機就位→鉆孔→終孔→第一次清孔→下放鋼筋籠→接入導管→第二次清孔→澆筑混凝土。每個步驟環環相扣,相互影響,都不容忽視。樁基施工質量問題主要有以下幾方面：

1)測量放線錯誤,使整個建筑錯位或樁位偏差過大;

2)成孔中斷,出現漏漿、塌孔、卡鉆或掉鉆頭等現象;

3)成樁后出現沉渣超厚、鋼筋籠錯位變形嚴重和偏斜露筋、混凝土離析、樁身夾泥、縮頸、斷樁、鋼筋籠上浮、樁頂標高不足等問題。

作為工程技術人員,必須熟悉工藝流程、掌握質量控制標準,對可能會發生的質量問題及解決辦法有一定的預見性。只有把握關鍵環節,重視薄弱環節,提高工程質量才能起到事半功倍的效果。樁基質量取決于勘察、設計、施工等許多因素,關于樁基設計承載力確定以及樁基檢測評定等問題本文暫不探討,在這里僅從施工、監理控制的角度,討論幾個施工過程中關鍵環節的質量控制。

2 前期工作的監控

在實際工作中,前期工作的控制是最有效的控制手段。由于鉆孔灌注樁施工的隱蔽性及工序的不可逆轉性,前期工作的監控尤為重要,因此必須重視施工前各方的準備工作,對可能出現的問題(如噪聲、振動對周圍環境的影響等)做好充分準備,以備應急。對不同的施工方法其效率和質量有很大差異時,應從施工方法著手進行預先控制。

3 施工組織設計的審查

施工組織設計應根據施工單位自身人員、設備等實際情況編寫,要注意細化、量化和可操作性。審查時要認真關注其關鍵環節、關鍵部位的施工方案及質量控制措施,如垂直度控制、終孔巖質鑒別、清孔、水下混凝土澆筑等以及可能出現的雨季、冬季施工措施。同時應考慮供電、供水、商品混凝土供應、現場道路情況。此外,還必須審查其施工管理制度、崗位責任制、質檢制度等。施工前,必須要劃分好每臺鉆機的施工區域,編好施工流向圖,確保在相鄰混凝土灌注完畢的樁旁施工。其安全距離不小于3D(D為樁直徑),最小時間間隔不少于36 h。

4 成孔質量控制

在鉆機定位時要保證水平,需要檢查以下三個方面：

1)鉆機塔架滑輪組中心、回轉盤中心、樁位標記是否在同一鉛垂線;

2)回轉盤上縱橫兩個方向水平尺上的是否完全居中;

3)鉆機下的枕木是否穩定牢固,否則應采取擴大樁機支撐面積使樁機穩固。

鉆孔過程中,要隨時注意校驗鉆架及鉆桿的垂直度和水平情況。發現傾斜,應當注意,查明原因,及時處理。嚴禁強行將鋼筋籠壓入,否則會造成鋼筋籠傾斜。在澆筑混凝土后出現露筋、無保護層現象時,應要求進行復鉆糾偏,并在新驗收成孔質量后再吊放鋼筋籠,保證下放順利。

5 清孔檢驗標準

鉆孔灌注樁不論采用正循環還是反循環方法施工,孔內泥漿中均含有泥團、石屑、砂粒等成分。在清孔過程中必須控制其含量和粒徑。另外,在混凝土灌注前可用大于2 kg重錘掛在側繩上,放至孔底,上下反復提放,靠手感判斷沉渣的存在與否。一般情況下,重錘與孔底的撞擊聲清晰,手感無粘滯,可判斷為無沉渣。若0.05 mm以上粒徑的顆粒不存在時,則首次混凝土料在一定沖擊力下,可以排除孔底表層泥漿浮渣,使混凝土與基巖有良好的結合,確保端承效果。

6 采用小應變測樁技術判斷樁底沉渣

反射波法小應變測樁技術,是以一維波動理論為基礎的。樁頂入射波與樁底反射波,在樁底不同介質條件下的關系為：

其中,vr為反射波波速;vi為入射波波速;Zl為樁身阻抗;Zz為樁底介質阻抗。

沉渣是鉆孔過程中鉆機切削和孔壁塌落的巖土,主要是砂、礫石和碎巖等,而沉淤則是比重大、稠度大的劣質泥漿由于空孔時間過長沉淀而成的流塑狀混合物,沉淤的厚度往往大于沉渣,沉渣與沉淤均在樁底形成軟弱隔層,能導致端承力喪失殆盡。沉淤的控制主要是提高泥漿質量和減少空孔時間。采用反循環成孔要比正循環成孔對沉渣的清除效果好。灌注前抽吸2 min左右,一方面抽出一定的沉淤,可基本上將孔底沉渣清除干凈。另一方面泥漿的抽吸作用導致一部分沉渣、沉淤上浮,而且短時間內不會沉淀。此時灌注混凝土,混凝土墜落的巨大沖擊力還能濺出最后殘余的部分沉渣。

7 垂球法測定孔底沉渣

目前通常使用垂球法測定孔底沉渣,此工作應由施工單位有經驗的人員測定,監理人員也要復測核實。測繩使用前應浸水用鋼尺復核,測錘應從導漿管外側下入孔中,反復提動,放位。第二次清孔時應做好混凝土澆灌準備工作以保證在停止清孔后30 min進行混凝土澆筑,超過30 min應重新進行清孔、重新測定孔底沉淤。另外,第二次清孔結束后應保持孔內水頭高度,以防止塌孔或縮頸。

另外,還應注意孔深與孔徑的一些問題。例如,一般施工隊常用的測繩一經水泡就會出現收縮現象,有的收縮量可達1 cm/m左右,測50 m的孔就會產生0.5 m左右的誤差,導致孔深測量有誤達不到設計深度,以及在湖、塘、溝、谷與河漫灘地段新近沉積應經常檢查混凝土的和易性及坍落度,注意觀察導管小于設計要求,樁的截面縮小,導致鋼筋籠下放困難、無保護層、樁的抗壓彎能力削弱或喪失等問題,實際上降低了樁的可靠度。鉆頭直徑的大小將直接影響孔徑的大小,在施工過程中要經常復核鉆頭直徑,如發現其磨損超過10 mm就要及時調換鉆頭。

8 混凝土澆筑

一般使用混凝土的原材料、配合比、坍落度的控制很重要,現場應注意混凝土應具有良好的和易性,坍落度宜控制在18 cm～22 cm之間。混凝土的坍落度也是灌注樁的一個關鍵指標,如果坍落度偏大,水下澆筑容易產生離析現象;如果坍落度偏小,首先易堵管,即混凝土灌注不下的現象,另外,由于此時混凝土與套管間存在著較大摩擦力,致使套管提升時混凝土與鋼筋一起上浮。混凝土首次灌注時,應檢查導管是否暢通以及是否安裝隔水塞(球),導管下端距孔底300 mm～400 mm為宜。第一批混凝土量應能令導管埋入混凝土1 m以上,監理工程師應根據樁徑予以核定。混凝土初灌后應注意觀察孔口翻漿情況是否良好。應倡導施工單位使用大體積混凝土沖擊灌注法,和初斗一樣,每一斗灌注都是將混凝土在大斗中積蓄夠量,出料口直接插入導管,然后打開活門一次連續沖擊下去,其優點如下：

1)功能大,沖擊力強。在巨大瞬時沖力的作用下,混凝土的向上頂升力和側向擠壓力就有了保證,樁的摩阻力和樁身混凝土密實性都得以提高;

2)首斗混凝土灌注沖力大,沉渣、沉淤被濺開,樁端與持力層能較好地結合,確保了端承力的發揮;

3)灌注時間短,樁身段骨料分布均勻,樁身段強度能得到保證。混凝土灌注時,吊車司機的配合也至關重要。

9 結語

鉆孔灌注樁施工時必須堅持“嚴細、快速”的原則,樁施工的每一道工序都是隱蔽的,為下一道工序所覆蓋,而且任何一道工序出現問題,都將帶來嚴重后果。為消除隱患,在施工過程中必須多方把關。嚴格控制施工的各道工序,特別是關鍵控制點,嚴格按照設計及施工規范進行,監理工程師應該根據鉆孔灌注樁施工工藝流程對施工過程進行合理有效的控制,及時收集、整理、儲存與質量有關的各種信息資料,作為對樁基質量控制和評估的依據。

為了不斷提高鉆孔灌注樁的質量,還應加強現場管理與協調,管理以人為本,完善制度,提高和完善管理水平,增強每個工序人員的責任心,調動積極性,減少問題,及時發現問題及時快速處理,避免因管理脫節而造成人為的工程質量問題。

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