鉆孔灌注樁的施工質量控制

馮小花

1 施工前的準備

1.1 鉆孔灌注樁施工方案的審核

根據設計圖紙、地質報告、現行規范標準以及現場勘查結果，審查施工方案的編制依據、施工工藝流程、技術指標、安全措施等內容是否符合要求。根據工程土質情況、樁基直徑、樁長選用合適的機械，唐河大橋設計為8跨 25m預應力混凝土先簡支后連續箱梁橋面結構，總長度為 206m，上部結構采用裝配式部分預應力混凝土連續箱梁，下部結構橋墩柱式墩、灌注樁基礎;橋臺采用肋板臺，灌注樁基礎，設計樁徑為1.5m，樁長為40m。工程地質為河床1m～5m為粘土和亞粘土，以下5m～15m為淤泥質土，中間夾有 3m～5m中粗砂夾層，16m～20m為中砂層，21m～48m含粗砂約 10%的亞粘土。根據橋位所在的地質情況，采用回旋鉆機進行施工作業。現以GPS100型回旋鉆機成孔為例，其主要施工工藝流程為:場地平整→孔位測定→護筒埋置→鉆機就位→開鉆成孔→提鉆→第一次清孔→檢孔→鋼筋籠吊放→下導管→第二次清孔→水下混凝土灌注→提拔導管→成樁。

1.2 根據施工方案檢查施工準備情況

檢查灌注樁使用水源，泥漿循環系統應設置沉淀池、泥漿池;導管應檢查其出廠合格證并做水密性承壓試驗;灌注混凝土的料斗尺寸應與方案中初灌量的要求相符合;原材料應按規范要求嚴把質量關，杜絕不合格材料使用于工程;督促承包商按照一放二復的測量程序實施放樣復核工作，確保樁位的偏差符合規范要求;鉆機就位前，檢查護筒埋設高度、位置是否滿足設計要求;鉆機就位后，檢查其水平、穩固情況;鉆桿應保持鉛垂線，成孔時應適當抽檢進、出泥漿指標，發現超標時及時調整;施工單位須配備專職記錄人員，及時記錄成孔過程中的各項參數，記錄必須真實、準確。

1.3 埋置護筒

本橋護筒采用鋼板制作，滿足堅固、耐用、不易變形、不漏水、裝卸方便并能重復使用的要求。護筒直徑為 1.5m，每節長度為2m。

護筒的作用:1)固定樁位，并作鉆孔導向;2)保護孔口，防止孔口土層坍塌;3)隔離孔內孔外表層水，并保持孔內水位高出施工水位以穩定孔壁。

護筒埋置需注意的事項:1)護筒平面位置埋設準確，偏差不大于50mm，護筒頂部標高應高出地下水位和施工水位1.5 m～2.0m。護筒溢漿口應高出地面 0.2m～0.3m，護筒底應低于施工最低水位，一般低于0.1m～0.3 m即可。本橋護筒埋置深度為 3m。2)制備泥漿。根據本橋所在位置的實際情況，擬在 0號臺、1號墩、3號墩和4號墩、6號墩和7號墩之間的位置修建三個泥漿池。泥漿最好采用優質純粘土或膨潤土;若沒有好的純粘土或膨潤土，或者遠運都困難，可摻配少量添加劑改善泥漿的性能。泥漿在鉆孔中的作用:在孔內產生較大的靜水壓力，可防止坍孔;泥漿向孔外土層滲漏，在鉆進過程中，因鉆頭的作用，孔壁表面形成一層膠泥，具有護壁作用，同時將孔外水流切斷，能穩定孔內水位;泥漿比重大，具有挾帶鉆渣作用，利于鉆渣排出。泥漿比重在1.05～1.10之間，由于本樁基于粘土及砂層相間的土層中，采用粘土作泥漿，泥漿比重為1.10左右。粘度在16 Pa/s～25Pa/s，含砂率不大于 4%。3)安裝鉆機。鉆機是鉆孔、吊放鋼筋籠、灌注混凝土的支架。在鉆孔過程中，成孔中心必須對準樁位中心，鉆機必須保持平穩，不發生位移、傾斜和沉陷。鉆機安裝就位時，應詳細測量，底座用枕木墊實塞緊，并在鉆進過程中經常檢查。

2 鉆進成孔

鉆機就位前，應對鉆孔前的各項準備工作進行檢查，包括機具設備的檢查和維修。根據地質資料，每墩繪制鉆孔地質剖面圖，掛在鉆機臺上，以便對每個鉆孔的不同土層選用適當的鉆頭、調整鉆進速度和合適的泥漿。鉆機就位后，應認真調平對中，要求轉盤中心同鉆架上的起吊滑輪在同一鉛垂線上。鉆進開始時，應低速慢進，當達到一定深度時，可采用中速鉆進，但遇砂層時，應放慢鉆速，并適當提高泥漿稠度。利用鉆錐不斷地提錐、落錐旋轉反復沖擊孔底及調土層，把土層中粘土泥砂擠向孔壁或打成碎渣，鉆渣懸浮于泥漿中，并通過泥漿泵的循環作用，使鉆渣溢出。嚴格控制和保持孔內水頭穩定，高出地下水位或施工水位 2m以上，以增加0.2 kg/cm2以上的靜水壓力，保護孔壁穩固。這樣，可以降低護壁泥漿液比重，減少泥漿消耗，并能提高鉆孔進尺速度。根據實驗資料和鉆孔實踐經驗，正循環鉆孔，泥漿液比重采用1.15，反循環鉆孔，泥漿液比重采用1.1時，可以使鉆孔樁施工獲得滿意的結果。在鉆進過程中要經常檢查，如稍有傾斜或位移，應及時糾正，使成孔后的鉛垂度不超過 1/100。

成孔注意事項:

1)在易塌方的地層，水頭控制在 1.8m以上，并適當加大泥漿比重，經常檢查孔內水位和泥漿比重。2)鉆進過程中，起落鉆頭不宜過猛或驟然變速，防止撞孔，為保證成孔的垂直度，鉆桿不能全部放松，任鉆頭自由轉動，應始終保持 20%～30%的拉力。3)淤泥質粘土、亞粘土及粉土采用不同的鉆速、鉆壓和泥漿比重。4)鉆孔過程中，始終保持孔內外的水位差和泥漿濃度，以起到護壁固壁作用，防止坍孔。5)鉆孔過程中，應經常檢查孔內有無異常情況，鉆架有無傾斜，各部連接是否松動。6)鉆孔完成后，對孔徑孔深進行檢查，孔底鍋形部分不計入孔深，合格之后進行清孔，主要采用換漿法清孔，用新鮮的泥漿換除孔內含有沉渣的泥漿，以確保孔內沉淀小于容許范圍，不允許以加深孔深的辦法代替清孔。

3 清孔及吊放鋼筋籠

3.1 清孔

為保證鉆孔樁質量和提高支承能力，在灌注樁體混凝土之前，對已鉆成的樁孔必須進行清孔。清孔的方法:換漿清孔。鉆孔完成后不再進尺，繼續循環換漿清渣，直至達到清理沉渣滿足要求。另外還有抽漿清孔和換漿清孔的方法，根據實際情況采用適合的方法。

清孔注意的要點:1)必須保持孔內水頭高度，保持靜水壓力不變，保護孔壁穩固;2)灌注混凝土前孔底沉淀厚度不大于設計規定;3)不得用加深孔底的方法代替清孔。

3.2 吊放鋼筋籠

清孔完畢，經測深、孔徑和豎直度檢查符合要求后，即進行插放鋼筋籠。鋼筋籠的尺寸、制作、電焊質量嚴格按設計圖紙和“技術規范”的要求。

鋼筋籠在岸上集中分節預制，每節長度7m～8m，設專人負責，確保鋼筋骨架的幾何尺寸和綁扎質量。為保證在運輸過程中不變形，鋼筋籠內用十字支撐加固。鋼筋籠用汽車吊或鉆機吊入孔內，在孔內焊接接長，并保持上下節在一條軸線上。鋼筋籠下到設計標高后，用鋼筋將其與護筒或平臺連接牢固，防止鋼筋籠發生掉籠或浮籠現象。插放鋼筋籠要認真對中，保證樁壁混凝土保護層的厚度及鋼筋籠標高符合設計要求。

4 灌注水下混凝土

鋼筋籠插放完畢，經測深檢查孔底沉淀物符合要求后，安裝導管，可進行水下混凝土灌注工作。采用直升導管法，導管內徑為30 cm的鋼管，壁厚4mm，每節2m，另有調整節，長度0.5m～1.0m，根據孔深確定導管長度。導管在使用前要對其規格、質量和拼接構造進行閉水和承壓試驗。要求閉水試驗時的壓力應不小于灌注混凝土時導管壁可能承受的最大壓力。導管兩端用法蘭盤及螺栓連接，并墊橡皮圈保證不漏水。在澆筑混凝土前必須檢查導管的密封性，確保導管密封不滲水。

灌注混凝土時，在漏斗頸部設置一個隔水木球栓，下面墊一層塑料布，球栓由細鋼絲繩栓住掛在橫梁上，當混凝土在漏斗內貯存滿時，即把木球栓向上拔出，此時混凝土壓著塑料布墊層與水隔絕，并擠走導管內的水，使漏斗內的混凝土順利地通過導管并從導管底部流出，向四周和上面擠開，減少了混凝土與水的接觸，以保證水下混凝土的質量。

導管插入鉆孔內，下口離孔底0.2m～0.3m，上口通過提升機掛在專設的型鋼橫梁上并與貯存混凝土的漏斗連接，形成一條灌注水下混凝土的作業線。漏斗用鋼制，漏斗加儲料槽其大小應能滿足在孔底將導管埋入混凝土大于 1m高的容量。

當混凝土數量備足后，及時剪球封底，灌注應連續進行，不得間斷。混凝土的運送采用混凝土輸送車或輸送泵送到樁位，進行水下混凝土的灌注時，必須連續進行，不得中途中斷，導管接頭不得漏水或進空氣;提升導管時，不得搖動，要維持孔內靜水狀態，要保證導管底部埋入混凝土不少于 2m～6m，并不得進水。灌注完成后的鉆孔樁樁頂應比設計高度至少高出 50 cm，以便截除樁頭軟弱層混凝土后，能保證截面處混凝土具有良好的質量。澆筑過程中，孔內溢出的泥漿引流至泥漿池內，經處理再利用，廢漿按工程師指定運到廢漿地點及適宜地方。

5 結語

隨著我國交通基礎設施建設的快速發展，鉆孔灌注樁作為一種基礎形式以其適應性強、成本適中、施工簡便等特點仍將被廣泛地應用于公路橋梁及其他工程領域。灌注樁屬于隱蔽工程，由于影響灌注樁施工質量的因素很多，對其施工過程每一環節都必須要嚴格要求。按質量標準進行檢查，合格后立即清孔、安放鋼筋籠、灌注混凝土。

[1] 彭朝發.鉆孔灌注樁施工質量分析與控制案例[J].山西建筑，2010，36(16):210-211.