橋梁鉆孔灌注樁施工及檢測

劉青峰

（山西省公路工程質(zhì)量檢測中心，山西 太原 030006）

橋梁鉆孔灌注樁施工及檢測

劉青峰

（山西省公路工程質(zhì)量檢測中心，山西 太原 030006）

圪塔河中橋是榆次龍白—祁縣城趙高速公路在榆次北田鎮(zhèn)鞏村東約500 m處跨越圪塔河而設(shè)。此橋采用3～20 m裝配式預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，橋梁中心樁號為K24+748，右前夾角為90°，全橋1連；下部結(jié)構(gòu)采用柱式臺、柱式墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。設(shè)計樁長按小樁號到大樁號順序為：43～47～50～43 m,其直徑Φ1 500 mm，為摩擦端承樁，樁基施工完畢后，對其24根樁進行了“聲波透射法”無破損檢測，樁的完整率達到100%。

鉆孔灌注樁；施工；檢測

1 工程概況

圪塔河中橋是為榆次龍白—祁縣城趙高速公路在榆次北田鎮(zhèn)鞏村東約500 m處跨越圪塔河而設(shè)。此橋采用3～20 m裝配式預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，橋梁中心樁號為K24+748，右前夾角為90°，全橋1連；下部結(jié)構(gòu)采用柱式臺、柱式墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范

（1）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG—2003）。

（2）《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2004）。

（3）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004）。

（4）《公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D61—2005）。

（5）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041—2000）。

（6）《公路橋梁抗震設(shè)計細則》（JTG/T BO2—01—2008）。

（7）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTG D63—2007）。

（8）《公路工程水紋勘測設(shè)計規(guī)范》（JTG C30—2002）。

（9）《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（JTD D81—2006）。

（10）《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細則》（JTD/T D81—2006）。

（11）《公路橋梁板式橡膠支座》（JT/T4—2004）。

（12）《公路橋梁伸縮裝置》（JT/T327—2004）。

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）汽車荷載等級：公路-I級。

（2）橋梁凈寬：凈 -15.50。

（3）環(huán)境條件：I。

（4）地震動峰值加速度：0.2 g。

（5）設(shè)計洪水頻率：1/100。

1.3 地形、地貌

橋址位于沖積傾斜平原區(qū)，微地貌為一條黃土沖溝，整體地形平坦、開闊，表層分部Q4沖積物。

1.4 設(shè)備配置

①SD205短螺旋鉆機1臺；②3PSL-300泥漿泵1臺；③徐工25 T吊車1臺；④砼運輸車7 m34臺。

1.5 技術(shù)要求

①樁基孔底必須達到設(shè)計標(biāo)高；②孔底沉淀不大于0.3 m；③導(dǎo)管埋置深度宜控制在2～6 m；④樁基為C25水下混凝土；

⑤樁基成樁和成型按《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》進行驗收。

2 質(zhì)量控制和施工工藝

本工程屬于水下鉆孔灌注樁，其樁孔內(nèi)施工過程無法觀察，易發(fā)生樁孔斜、樁底沉淀過厚、斷樁、鋼筋籠上拔、露筋，樁頂砼質(zhì)量差、疏松、夾泥等現(xiàn)象。

2.1 鋼護筒埋設(shè)與樁位偏差

《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，鉆孔灌注樁樁位偏差：群樁100 mm、排架樁允許50～100 mm，因為上部結(jié)構(gòu)荷載作用在基礎(chǔ)承臺的位置是不變的，樁基偏位后，樁的實際受力狀態(tài)發(fā)生變化，要達到原設(shè)計受力狀態(tài)非常困難，即使采用加大基礎(chǔ)底梁或承臺等補救措施，也難以達到設(shè)計要求，造成樁的可靠性降低、工程造價增加、工期延長的后果。為了減少樁位偏差，將樁的中心用全站儀引至樁旁木樁上，然后埋設(shè)鋼護筒，護筒中心與樁中心重合。護筒用6 mm厚鋼板卷制成，其內(nèi)徑比鉆孔大200 mm為1.7 m，長度為2 m，護筒周圍下部（1/2）用C15混凝土穩(wěn)固，護筒上口高出地面300 mm，以防雜物落入孔內(nèi)。然后將4個木樁點引至護筒并作出標(biāo)記，量出4個標(biāo)記至中心點的距離，用此方法，在鉆機就位中為保證鉆頭中心與樁位中心重合起著關(guān)鍵作用。

2.2 泥漿的調(diào)和使用技術(shù)要求

（1）鉆孔泥漿一般由水、黏土（或彭潤土）和添加劑按適當(dāng)配合比配制而成，其性能指標(biāo)見表1。

（2）直徑大于2.5 m的大直徑鉆孔灌注樁對泥漿的要求較高，泥漿的選擇應(yīng)根據(jù)鉆孔的工程地質(zhì)情況、孔位、鉆機性能、泥漿材料等條件確定。在地質(zhì)復(fù)雜，覆蓋層較厚，護筒下沉不到巖層的情況下，宜使用丙烯酰胺即PHP泥漿，此泥漿的特點是不分散、底固相、高黏度。

2.3 鉆孔施工

（1）一般要求。①鉆孔機就位前，應(yīng)對鉆孔各項準(zhǔn)備工作進行檢查；②鉆孔時，應(yīng)按設(shè)計資料繪制的地質(zhì)刨面圖，選用適當(dāng)?shù)你@機和泥漿；③鉆機安裝后的低座和頂端應(yīng)平穩(wěn)，在鉆進中不應(yīng)產(chǎn)生位移或沉陷，否則應(yīng)及時處理；④鉆孔作業(yè)應(yīng)分班連續(xù)進行，填寫鉆孔施工記錄，交接班時應(yīng)交待鉆進情況及下一班注意事項。應(yīng)經(jīng)常對鉆孔泥漿進行檢測和試驗，不合格要求時，應(yīng)隨時改正。應(yīng)經(jīng)常注意地層變化，在地層變化處均應(yīng)撈取渣樣，判明后記入記錄表中并與地質(zhì)刨面圖核對。

注：①地下水位高或其流速大時，指標(biāo)取低限；

②地質(zhì)狀態(tài)較好，孔徑或孔深較小的取低限，反之取高限；

③在不易坍塌的黏質(zhì)土層中，使用推鉆、沖抓、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進時，可用清水提高水頭（≥2 m）維護孔壁；

④若當(dāng)?shù)厝狈?yōu)良黏土，遠遠膨潤土亦很困難，調(diào)制不出合格泥漿時，可摻用添加劑改善泥漿性能，各種添加劑摻量可按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》附錄C-1選??；

⑤泥漿的各種性能指標(biāo)測定方法見《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》附錄C-2。

（2）鉆孔灌注樁鉆進的注意事項。①開鉆時均勻慢速鉆進，待導(dǎo)向部位或鉆頭全部進入地層后，方可加速鉆進；②采用、反循環(huán)鉆孔（含潛水鉆）均應(yīng)采用減壓鉆進，即鉆機的主吊鉤始終要承受部分鉆具的重力，而孔底承受的的鉆壓不超過鉆具重力之和（扣除浮力）的80%；③用全護筒鉆進時，為使鉆機安裝平正，壓進的首節(jié)護筒必須豎直。鉆孔開始后應(yīng)隨時檢測護筒水平位置和豎直線，如發(fā)現(xiàn)偏移，應(yīng)將護筒拔出，調(diào)整后重新壓入鉆進。

2.4 清孔

（1）清孔要求。①鉆孔深度達到設(shè)計標(biāo)高后，應(yīng)對孔深、孔徑進行檢查，符合6.8.3的要求后方可清孔；②清孔方法應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求、鉆進方法、機具設(shè)備條件和地層情況決定；③在調(diào)入鋼筋骨架后，灌注水下混凝土之前，應(yīng)再次檢查孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)和孔底沉淀厚度，如超過規(guī)定，應(yīng)進行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。

（2）清孔時應(yīng)注意事項。①清孔方法有換漿、抽漿、掏渣、空壓機噴射、砂漿置換等，可根據(jù)具體情況選擇使用；②不論采用何種方法清孔，在清孔排渣時，必須注意保持孔內(nèi)水頭，防止塌孔；③無論采用何種方法清孔，清孔后應(yīng)從孔底提出泥漿試樣，進行性能指標(biāo)試驗，試驗結(jié)果應(yīng)符合表2的規(guī)定。灌注水下混凝土前，孔底沉淀土厚度應(yīng)符合表2的規(guī)定；④不得加深鉆孔深度的方式代替清孔。

2.5 灌注水下混凝土

（1）鋼筋骨架的制作、運輸及吊裝就位的技術(shù)要求。①鋼筋骨架的制作應(yīng)符合設(shè)計要求和《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》第10章的有關(guān)規(guī)定；②長樁骨架宜分段制作，分段長度應(yīng)根據(jù)吊裝條件確定，應(yīng)保證不變形，接頭應(yīng)錯開；③應(yīng)在骨架處側(cè)設(shè)置控制保護層厚度的墊塊，其間距豎直向為2 m，橫向圓周不得少于4處。骨架頂端應(yīng)設(shè)置吊環(huán)；④骨架入孔一般用吊機。無吊機時，可采用鉆機鉆架、灌注塔架。起吊應(yīng)按骨架長度的編號入孔；⑤鋼筋骨架的制作和吊放的允許偏差為：主筋間距±10 mm；箍筋間距±20 mm；骨架外徑±10 mm；骨架傾斜度±0.5%;骨架保護層厚度±20 mm；骨架中心平面位置20 mm；骨架頂端高程±20 mm，骨架地面高程±50；⑥變截面樁鋼筋骨架吊放按設(shè)計要求施工。

表2 鉆、挖孔成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（2）灌注水下混凝土?xí)r應(yīng)配備的主要設(shè)備及備用設(shè)備。①灌注水下混凝土的攪拌機能力，應(yīng)能滿足樁孔在規(guī)定時間內(nèi)灌注完畢。灌注時間不得長于首批混凝土初凝時間。若估計灌注時間長于首批混凝土初凝時間，則應(yīng)摻入緩凝劑；②水下灌注混凝土的泵送機具宜采用混凝土泵，距離稍遠的宜采用混凝土攪拌運輸車。采用普通汽車運輸時，運輸容器應(yīng)嚴(yán)密堅實，不漏漿、不吸水，便于裝卸，混凝土不應(yīng)離析；③水下混凝土一般用鋼導(dǎo)管灌注，導(dǎo)管內(nèi)徑為200～350 mm，視樁徑大小而定。導(dǎo)管使用前進行水密承壓和接頭試驗，嚴(yán)謹(jǐn)用壓試壓。

2.6 灌注水下混凝土的技術(shù)要求

①首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管首次埋置深度（≥1.0）和填充導(dǎo)管底部的需要；②混凝土拌和物運至灌注地點，應(yīng)檢查其均勻性和坍落度等，如不符合要求，應(yīng)進行第2次拌和，2次拌和后仍不符合要求時，不得使用；③首批混凝土拌和物下落后，混凝土應(yīng)連續(xù)灌注；④在灌注過程中，導(dǎo)管的埋置深度宜控制在2～6 m；⑤灌注過程中，應(yīng)經(jīng)常測探井孔內(nèi)混凝土的位置，及時地調(diào)整導(dǎo)管埋深；⑥為防止鋼筋骨架上浮，當(dāng)灌注的混凝土頂面距離鋼筋骨架低部1 m左右時，應(yīng)降低混凝土的灌注速度。當(dāng)混凝土拌和物上升到骨架低口4 m以上時，提升導(dǎo)管，使其低口高于底部2 m以上，即可恢復(fù)正常灌注速度；⑦灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計高出一定高度，一般為0.5～1.0 m，以保證混凝土強度，多余部分接樁前必須鑿除，殘余樁頭應(yīng)無松散層。

3 樁基“聲波透射法”無破損檢測

樁基工程屬于地下隱蔽工程，在鉆孔施工的整個過程中，因受到地質(zhì)土層的變化，設(shè)計樁徑、樁孔底部沉渣厚度、樁孔的垂直度偏差、施工方法、施工工藝、施工機具、施工管理等因素的影響，使砼灌注樁存在著不少工程質(zhì)量隱患問題，例如沉渣、夾泥、斷樁、縮頸、偏斜等，顯然樁的實際承載力值往往離散性很大，并非是個定值。所以，用少數(shù)的樣本試樁得出的承載力，難于代表整體。為此，我們對此工程24根樁全部進行了“聲波透射法”無破損檢測。

3.1 檢測儀器、設(shè)備及方法

①儀器：為國產(chǎn)聲波探測儀，采集、記錄、顯示系統(tǒng)為一體，攜帶輕便、操作緊湊、測量精度高、用作機動性強，是目前檢測樁基完好率較為理想的儀器；②設(shè)備：手錘3.5～4.5 kg；手持錘，2.5 kg左右尼龍頭力棒，以30 cm落距敲擊，敲擊時用力應(yīng)均勻，且短促有力；檢測的過程可概括為三大運行系統(tǒng)：激振、信號采集、數(shù)據(jù)處理；③通過信息處理設(shè)備得出樁的檢測結(jié)果。

3.2 砼灌注樁檢測結(jié)果

（1）樁基混凝土：混凝土波數(shù)與試塊強度fce有良好的相關(guān)性和一致性，處于正態(tài)分布，樁基砼強度滿足設(shè)計C25要求。

（2）樁基承載力：樁的極限承載力設(shè)計為2.6 MN，其被檢測的24根樁基，全部大于2.6 MN，合格率為100%。

（3）樁身完整性：未發(fā)現(xiàn)鋼筋籠露筋、偏位現(xiàn)象。

綜上所述，對圪塔河工程的樁基施工得出如下結(jié)論，樁身完整性良好，樁基砼分布均勻，28天砼強度滿足設(shè)計要求，樁基承載力全部達到設(shè)計要，個別樁基砼強度大于設(shè)計要求。經(jīng)驗收評為優(yōu)質(zhì)工程。

4 結(jié)論

（1）選擇機型：在機型選擇上，我們集思廣益，結(jié)合工地的實際情況，對所選機型慎重考慮和認真研究，實事求是地聽取了專家的意見，定下決心選用了SD205短螺旋鉆機1臺，通對過24根樁的施工實踐，證明所選機型是正確的。其優(yōu)點如下，鉆進速度快，在黏土層尤為明顯，在鉆進中擴孔小，準(zhǔn)確地保證了樁身垂直度符合設(shè)計要求，其鉆進速度平穩(wěn)，振動力極小，不易塌孔。

（2）改良設(shè)備：鉆進到中、粗砂層中時，鉆頭磨損較厲害，將鉆頭的端焊合金刀具，從而加固和改進了鉆頭，提高了鉆機的鉆進速度。

（3）工作認真：樁位控制采用全站儀放線定位法，并采用不同的方法反復(fù)進行復(fù)核，確保了樁位偏移符合設(shè)計及規(guī)范要求。24根樁開挖后，未發(fā)現(xiàn)有移位、錯位現(xiàn)象，數(shù)成列、橫成行，鉆孔機就位整平后，采用橫豎水平尺反復(fù)校正，通過2 m護筒導(dǎo)向，確保了樁基良好的垂直度。

Bridge Drill Hole Filling Pile Construction and Examination

Liu Qingfeng

The mound of Ta River intermediate axle is Yuci Long Baizhi the Qi county Zhaohighway east the Tian Town secure village an approximately 500 meter place spanning mound of Ta River supposes north Yuci.This bridge uses 3-20m assembly type pre-stressed tong continual box Liang,the bridge center station number is K24+748,before the right,included angle is 90 degrees，entire bridge 1st company；The substructure uses column Taiwan,the column pillar,the foundation uses the drill hole irrigation pile foundation.The design pile long according to the small station number to the big station number order is:43～47～50～43m,its diameter φ1 500 mm,to rub the end bearing pile，after the pile foundation construction finished,to its 24 piles carries on“the sound wave transmission method”the non-breakage examination，the pile percentage of head rice has achieved 100%.

drills hole the filling pile；construction；examine

U 443.15+4

A

1000-8136(2011)08-0051-03

劉青峰，男，1976年生，山西靜樂人，畢業(yè)于北京交通大學(xué)，助理工程師。