鉆孔灌注樁施工方法及質量控制實例

【摘 要】 龍崗河干流綜合治理一期工程鉆孔樁標段通過一系列先進的施工方法和質量保證措施，達到了設計效果，取得了良好的經濟效益。

【關鍵詞】 水下混凝土；灌注樁；

1、概述

1.1 工程概況

龍崗河干流綜合治理一期工程鉆孔樁標段是整個龍崗河干流綜合治理的重要組成部分。工程位于龍崗區龍城和龍崗街道境內圳埔嶺村；工程主要內容為在龍崗河圳埔嶺段兩岸施工鉆孔灌注樁擋墻，本工程中圳蒲嶺下游河道拓寬段支護樁533.2m，其中左岸114.8m，右岸418.4m。采用支護樁支護，支護樁采用鉆孔及沖孔樁等支護方案。根據工期進度和現狀施工場地的要求，將基坑支護樁分成3個施工段段施工。灌注樁直徑為1.5m，樁中心間距為1.2m，共計289根。

本標段河道兩岸工業廠房較多，場地較平整，地面高程36～37m，河底高程約29m，現狀河兩岸均有砌石擋墻護岸，擋墻高度7～8m，右岸由于附近居民和工廠在堤岸上倒垃圾，大部分岸墻已掩埋，而垃圾漸向河向推進，堵塞河道，河床至此寬度不足20m。

1.2 工程地質及水文地質條件

本施工段地層巖性從上至下為：①第四系人工堆積層（Q4S）：主要是河岸填土，以素填土為主，其成分主要為砂巖風化土回填，多夾有砂巖強風化巖塊；少部分為雜填土回填，含建筑磚塊、砼塊，表層堆填生活垃圾。河岸填土層厚一般5～7m，最大層厚13m，多為松散狀，成分和密實，均勻性差異較大，標貫1～12擊，平均7.6擊，動力觸探擊數，1～11擊，平均3.7擊。此外堤岸基礎多見有填石，少部分堤岸有石籠或拋石壓腳。②第四系沖洪積層：巖性較多，巖性有沖填土、淤泥、淤泥質土、粉質粘土、砂質粘土、粘土、各類砂層等。巖性不均勻，層位不穩定，分布最多的砂礫石層和粉質粘土層。③第四系殘積層：位于河流沖洪積層下部，分布不連續，母巖有砂巖、大理巖，風化后性狀不一，砂巖風化后為粉質粘土狀，原巖結構基本可見。大理巖風化后為含碎石粉質粘土，原巖結構模糊不清。一般均很濕，可塑狀。④石炭系下統測水組上段（Cc1）地層：巖性為砂巖，局部含泥質、炭質，紫紅色為主，鉆孔僅見全風化和強風化巖，主要分布在干流起點一帶。全風化呈粉質粘土狀，具可塑性，多夾巖塊，強風化多呈土夾石狀，巖塊含量一般30%～40%左右，無強度，手可折斷。⑤石炭系下統石磴子組地層（Cs）：巖性有灰巖、大理巖?；規r要分布在圳埔嶺橋以上河段，以淺灰色為主，部分為角礫狀灰巖及大理巖化灰巖。大理巖主要分布在圳埔嶺橋以下河段，灰白、乳白色，取芯長時間暴露后泛黃?；規r和大理巖多見弱風化，全風化較少，而強風化層基本缺失。全風化呈粉質粘土狀，多含有少量碎巖塊，可塑。弱風化巖較堅硬，溶蝕現象比較發育，一般見溶洞0.5～1.0m，偶見2m的溶洞，多有充填物。

本工程地下水類型以第四系松散巖類孔隙水為主，砂礫石層是河道沿線的主要含水層，分布較連續、厚度大，同時砂礫石層也是強透水性地層。地下水接受河流地表水或兩岸地下水的補給，向下游排泄，河床內地下水與河水相同，兩岸地下水位則高于河水位1～3m?，F龍崗河沿岸工廠、企業較多，生產和生活污水大部分未經處理直接排放河內，造成河水、地下水污染嚴重。在河道沿線取4組地下水樣和2組河水樣，水化學類型主要為HCO3-.SO42--Ca2+型和HCO3--Ca2+型，地下水和地表水一般對砼和鋼結構均具有弱腐蝕性。

2、工程測量

2.1 測量難點

（1）由于受到沉降、收縮等影響，設置的測量點位會發生變化影響測量精度。

（2）施工條件的影響：在基坑施工階段基坑的位移及沉降對軸線控制樁的留設影響較大，必須每次復核無誤后方可引測。

2.2 總體思路

在制定技術方案之初，我們分析和研究了國內有關工程。本工程將采用科學的測控技術，先進的測量儀器，嚴格的復核校正手段來保證施工測量精度。

2.3 平面控制

通過甲方提供的控制點的坐標，測放出擬建支護樁中心點，并用紅油漆作好三角作為控制點的標識?？刂茦稇ㄔ诨娱_挖線以外，比較穩定且便于架設經緯儀的位置。在控制點樁位用混凝土保護，并用紅油漆作好測量標記。在樁中心點處用淺顏色東西做好標記。以便樁機能準確的找到樁位。

2.4 測量依據

（1） 國家地方現有規范。

（2） 業主提供的有關測量資料和實物，設計資料及相關技術文件、施工規范等。

2.5 測量準備

施工測量準備工作包括圖紙的審核，測量定位依據點的交接與校核，人員的組織及測量儀器的選擇、檢定與校核，測量方案的編制、論證與數據準備，工程重點、難點的分析與應對措施。

2.6 主要測量儀器及性能

2.7 布設原則及精度

1 平面控制先從整體考慮，遵循先整體、后局部，高精度控制低精度的原則。

2 軸線控制網的布設根據設計總平面圖、現場施工平面布置圖等進行。

3 控制點選在通視條件良好、安全、易保護的地方。

4 平面控制網的精度技術指標必須符合表5-3的規定：

5 控制樁位必須用混凝土保護，地面以上設醒目的圍護欄桿，防止施工機具車輛碰壓，見下圖。

2.8 支護樁工程測量

本工程的支護樁基采用鉆孔樁、沖孔樁，其定位測量方法：首先，根據樁位圖計算出所有樁的中心坐標；其次，復測布設的總平面控制網；以復測后的平面控制點作為測量依據，支護樁控制線由基坑內退5m線作為控制線，運用全站儀極坐標法放樣出樁的中心點。高程測量：首先，復測總控制網點的高程；然后，按照《工程測量規范》（GB50026-2007）所規定的二級水準測量的要求，把控制點的高程引測到基坑支護樁中線的頂面。

2.9 測量注意事項

1盡量避免雨中進行測量作業，如確需在雨中進行測量作業時，應打傘遮儀器主機及棱鏡等，避免雨淋；雨季測量作業完畢必須先對儀器表面水汽擦干、晾干或吹干后放入儀器箱內，保證儀器的準確性；

2夏季空氣潮濕，備好防潮箱；在進行二等水準測量等精密測量作業時，應避開地面蒸汽大的時間段，減少地面蒸汽引起的視線誤差；

3高溫氣候下作業需用遮陽傘遮擋儀器，避免高溫影響測量精度；

4三級風以上不利于儀器施工測量，三級風力以下作業時隨時觀察儀器水準氣泡的變化。

5沖孔灌注樁施工工藝

施工工藝流程：

樁位放樣→沖樁機就位→埋設護筒→挖循環泥漿池→泥漿制備→沖擊機成孔→泥漿護壁→二次清孔→鋼筋籠制作→鋼筋籠起吊→下放鋼筋籠→灌注混凝土→鑿樁頭→ 質量檢測

3、施工方法及質量控制

3.1 樁位放樣

平整場地后，進行樁位放樣，在樁位處澆混凝土，埋鋼筋標注樁的中心點，并對每條樁編號，將編號寫在混凝土上。樁位誤差不大于2cm。測量工作面標高，確定打樁深度。樁位放好后，請監理工程師復核。

3.2 沖樁機就位

護筒埋設結束后將沖孔機就位， 樁機的安裝和移動采用吊機陸上吊安的方法。場地平整堅實，沖孔機擺放平穩，沖錘與樁中心偏差控制在±15mm以內，沖孔機底座用鋼管支墊，防止沖機移位，沖孔機擺放就位后對機具及機座穩固性等進行全面檢查，用水平尺檢查鉆機擺放是否水平，傾斜率小于1%，吊線檢查沖孔機擺放是否正確。

3.3 埋設護筒

為保證樁機的垂直作業和防止樁機、鉆具等孔口周邊的荷載及沖擊力造成塌孔，需安裝護筒。護筒采用8mm厚鋼板制作，內徑比樁直徑大20cm，上開一個或兩個溢漿口。埋設護筒時護筒坑比護筒大40～50cm，周邊及底部用粘土回填夯實，防止滲透。護筒埋深1.5～2.0m。埋護筒方法可采用挖埋法，埋護筒時，在樁位挖坑將護筒埋入坑口，一般宜高出地面30-40cm，或高出地下水位1.5m以上，使孔內泥漿面保持高于孔外水位或地面，并須使內水頭經常穩定以利護壁。要求護筒中心與樁位中心線偏差不得大于50mm。護筒與孔壁之間用粘土分層填實，以防地面水流入，又能固定護筒。當灌注樁混凝土達到設計強度的25%以后，方可拆除護筒。

3.4 挖循環泥漿池

現場設置兩處大的泥漿池，泥漿池尺寸為深2.5m，尺寸為6×7m，共能提供200m3的泥漿。從沉淀池到樁孔位挖設導漿溝，導漿溝內挖設沉淀槽，以利于泥漿的沉淀使用。在泥漿循環使用過程中，要不斷地打撈泥漿池內的沉渣，使泥漿的比重、粘度等各項指標均保持在良好的狀態。棄渣隨土方外運至指定棄土點，每天產生的廢漿要用2臺全封閉泥漿運輸車，晚間外運至指定的棄漿點棄用。

3.5 泥漿制備

泥漿以自然造漿為主，如施工需要泥漿供應不足時，選用高塑性黏土或膨潤土粉末人工造漿，泥漿控制比重1.1-1.3左右。泥漿泵設專人看管，對泥漿的質量和漿面高度隨時測量和調整，保證濃度合適，停鉆時及時補充泥漿，隨時清除沉淀池中的雜物，保持純漿液循環供應不中斷，防止塌空和埋鉆。

3.6 沖擊機成孔

本工程鉆孔樁主要遇到以下土層，其中有淤泥質土層、卵石層等不良地層，不同土層泥漿比重、沖程、沖擊頻率參考表3

在沖孔過程中被沖碎的石渣，一部分和泥漿擠入孔壁空隙中，大部分清除出外。在開孔階段，盡量使石渣擠密孔壁而不掏渣。當沖至4-5m深度以后，則要開始掏渣，大約每臺班掏一次，每次約4-5桶，要及時加水保持孔內水位的高度以防坍孔。每次掏渣，用塑料袋裝渣的樣品，并注明掏渣樁號、時間、樁長度范圍。

3.7 泥漿護壁

在鉆進過程中，應隨時補充泥漿，調整泥漿比重。利用泥漿夾帶被鉆頭削碎的土顆粒不斷從孔底溢出孔口，達到連續鉆進連續排土，且加固保護孔壁，防止地下水滲入面造成坍孔。在易坍孔的砂土和較厚的夾砂層中成孔中時，應設置循環泥漿池和泥漿泵，用比重為1.1-1.3的泥漿護壁；在穿過砂礫石層時，應提高泥漿比重至1.3-1.4。

3.8 二次清孔

鉆孔達到設計要求深度后，應盡量把孔底沉渣撈清，以免影響樁的承載力。當用沖孔機成孔進，可吊入清孔導管，用水泵壓入清水，用清水換漿。第一次清孔采用正循環清孔。清孔方法為，將鉆具提高20-50m，采用大泵量泵泵入性能指標符合要求的新泥漿，并維持正循環30min以上，直到清除孔底沉渣且使孔壁泥質、泥漿含砂量小于8％為止，泥漿比重小于1.25，粘度不大于28s。用測錘測出長度與鉆孔深度值確定，孔底沉渣厚度小于200mm。

其次，因樁孔有較厚的松散易坍土層，清孔后不能立即終孔，而在孔內下入鋼筋籠，安裝好灌漿導管后施行二次清孔作業，第二次清孔方式采用反循環清孔，以使混凝土灌注前孔底沉渣厚度不大于200mm，保證混凝土成樁質量。

3.9 鋼筋籠制作

（1）根據設計，計算箍筋用料長度、主筋分布段長度，將所需鋼筋GT-4/10鋼筋調直機調直后用GW40鋼筋切斷機切割機成批切好備用。由于切斷待焊的主筋、箍筋、繞筋的規格尺寸不盡相同，注意分別擺放，防止錯用。切割鋼筋禁止用焊機燒割。

（2）在鋼筋圈制作臺上制作箍筋并按要求焊接。樁身主筋連接應采用焊接連接，并滿足《鋼筋焊接及驗收規程》JGJ18的規定。

（3）主筋采用2725，螺旋箍筋采用10@150，加強筋為18@2000。由于場地限制，鋼筋籠分兩段制作，吊裝時焊接。分段制作的鋼筋籠長度，以鋼筋定長為宜，但不短于6.0m。

（4）將支撐架按2m的間距擺放在同一水平面上對準中心線，然后將配好定長的主筋平直擺放在焊接支撐架上。

（5）將箍筋按設計要求套入主筋并保持與主筋垂直，進行點焊。

（6）鋼筋籠定位耳筋由14鋼筋制作，在每道加強筋分四個方向焊接于主筋上。鋼筋保護層為80mm，為確保保護層厚度，鋼筋籠保護層采用在籠外側對稱安設80mm厚混凝土綁塊，間隔2米設一道，每一道分四個方向設置。

（7）將制作好的鋼筋籠穩固放置在平整的地面上，防止變形。

3.10 鋼筋籠起吊

鋼筋籠制作完成后， 鋼筋籠骨架安裝采用汽車吊，本工程每段鋼筋籠最大重量1.5t，最長段為12米，采用浦沅QY16型16t汽車吊1臺（吊車技術參數見下表），起吊高度為16米，工作半徑3米，將鋼筋籠吊裝至孔口，在孔口進行連接。為了保證骨架起吊時不變形，對于長骨架，起吊前應在加強骨架內焊接十字支撐，以加強其剛度。采用兩點吊裝時，第一吊點設在骨架的下部，第二點設在骨架長度的中點到上三分點之間。對于長骨架，起吊前應在骨架內部臨時綁扎兩根杉木桿以加強其剛度。起吊時，先提第一點，使骨架稍提起，再與第二吊同時起吊。待骨架離開地面后，第一吊點停吊，繼續提升第二吊點。隨著第二吊點不斷上升，慢慢放松第一吊點，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊點，檢查骨架是否順直，如有彎曲應整直。當骨架進入孔口后，應將其扶正徐徐下降，嚴禁擺動碰撞孔壁。然后，由下而上地逐個解去綁扎杉木桿的綁扎點及鋼筋十字支撐。當骨架下降到第二吊點附近的加強箍接近孔口，可用型鋼等穿過加強箍筋的下方，將骨架臨時支承于孔口，孔口臨時支撐應滿足強度要求。

3.11 下放鋼筋籠

將吊鉤移到骨架上端，取出臨時支承，將骨架徐徐下降，骨架降至設計標高為止。將骨架臨時支撐于護筒口，再起吊第二節骨架，使上下兩節骨架位于同直線上進行焊接，連接時50%的鋼筋接頭錯開焊接，焊接采用直接電弧雙面焊，搭接長度不少于為5d，焊好后通知管理人員及監理驗收，全部接頭焊好驗收合格后就可以下沉入孔，直至所有骨架安裝完畢。并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土過程中發生浮籠現象。

（1）在下放過程中，吊放鋼筋籠入孔時應對準孔位，保證垂直、輕放、慢放入孔。入孔后應徐徐下放，不得左右旋轉，若遇障礙停止下放，查明原因進行處理，嚴禁高提猛落和強制下放。

（2）下放鋼筋籠時，要求有技術人員在場，使用吊筋以控制鋼筋籠的樁頂標高及鋼筋籠上浮等問題。鋼筋籠安裝到位，經檢查合格后，要采取措施用支撐架將鋼筋籠固定在孔口。

（3）鋼筋籠孔口放置圖5-3示：

3.12 灌注混凝土質量控制要點

（1） 導管的安裝與使用

1）導管在使用前，要檢查導管的密封性，可由壓水試驗檢查，試水壓力0.6-1.0MPa，不漏水為合格。

2）導管下入孔內必須居中，其實際長度必須做嚴格丈量，使導管底口與孔底的距離能保持在0.5m左右，第一段導管長度不應小于4m。

3）在堆放導管時，須墊平放置，不得搭架擺置。

4）在吊運導管時，不得超過5節連接一次性起吊，導管孔口連接應使用專用孔口支撐板。下放混凝土導管詳見下圖。

5）導管在使用后，應立即沖洗干凈，以備再用。

（2）首澆（初灌量）

1）開導管時下料斗內須初存的混凝土量要經計算確定，以保證完全排出導管內泥漿，并使導管出口埋深不小于0.8m的流態混凝土中，防止泥漿卷入混凝土中，加之導管底距坑底距離為0.3～0.5m，根據壓力平衡原理，計算確定混凝土初灌量。

2）在實際操作中，投入球膽，放入錐型塞，當混凝土灌滿漏斗，立即拔起塞子，同時繼續向漏斗補加混凝土，使混凝土連續澆注?；炷翝仓翱卓谝馍w，防止混凝土落入污染泥漿。

（3）混凝土灌注

1）混凝土采用商品水下C30砼，混凝土采用水下導管灌注法施工，要求混凝土有較好的和易性。坍落度取180～220mm；有較小的泌水率。泌水率為1.2%～1.8%的混凝土具有較好的粘聚性；實際施工中，控制在兩小時內析出的水分不大于混凝土體積的1.5%；有良好的流動性保持能力。

水下混凝土灌注導管：采用無縫鋼管或焊接卷管制作，直徑為250mm，法蘭盤連接，接頭處使用橡膠圈（墊）密封。導管長度一般為2m，最下端一節導管長為4～6m，不得短于4m；同時備有數節1.0m、0.5m、0.3m的短導管。

2）第一次澆灌混凝土，必須保證導管底端埋入混凝土面下不小于0.8m。

3）在完成首澆后，灌注混凝土要從漏斗口邊側溜滑入導管內，不可一次放滿，以避免產生氣囊。

4）拔管時，要準確測量和計算導管埋深后，方可拔管，嚴禁將導管提出混凝土灌注面。導管埋深宜為2～6m。

5）當混凝土面快到鋼筋籠下端時，為防止鋼筋籠上浮，當混凝土面接近和初入鋼筋籠時，應保持較大的導管埋深，放慢灌注速度，當混凝土面進入鋼筋籠后，應適當提升導管，減少埋深（不得少于2.0m）以增加鋼筋籠對導管底口下的埋置深度。

6）控制最后一次灌注量，超灌0.8m。

3.13 樁頭鑿除

（1）樁身混凝土達到設計強度后才能鑿除。

（2）不得用大錘破鑿樁頭，應使用風鎬配合人力鑿除。

（3）鑿除樁頭時，一定要按設計標高小心進行，不得崩角，不得樁頂凹凸不平。

（4）樁頂鑿除浮漿后樁頂標高處的混凝土應清潔并達到設計強度。

3.14 質量檢驗

（1）所有進場材料必須按國家有關規定，進行常規材料質量檢驗，當一旦發現材料質量不符合相關規定，將擴大檢驗比例，對完全不符合要求的材料必須清退，更換完好材料。

（2）灌注樁應進行混凝土強度檢測。

（3）灌注樁應進行抽芯和低應變樁身完整性檢測，抽芯檢測數量為總樁數的5%，低應變樁身完整性檢測數量為總樁數的20%，超聲波為總樁數5%。當低應變檢測發現Ⅲ、Ⅳ類樁之和大于抽檢樁數的20%時，應改用抽芯法在未檢樁中繼續擴大抽檢。

（4）詳細檢測方法由業主委托第三方檢測單位，制定檢測方案，我方按檢測方案要求具體實施。

4、灌注樁主要質量技術保證措施

4.1灌注樁的質量標準

（1）灌注樁用的原材料和混凝土強度必須符合設計要求和施工規范的規定。

（2）成孔深度必須符合設計要求。

（3）實際澆注混凝土量嚴禁小于計算體積。

（4）澆筑后的樁頂標高及浮漿的處理必須符合設計要求和施工規范的規定

4.2 混凝土配合比選用

混凝土配合比設計必須符合設計要求和水下混凝土的各項技術指標，混凝土配合比設計和有關試驗報告由混凝土試驗部門提供，符合要求方可采用。

4.3 鋼筋籠制安

（1）制作場地要平整，制作時先將主筋和加勁箍焊接好形成骨架，然后將螺旋筋與主筋焊接。鋼筋籠在運輸和起吊過程中，要在鋼筋籠上每隔3～4m裝上可拆卸的十字形臨時加勁架，以防止變形。

（2）對在運輸、堆放和起吊過程中發生變形的鋼筋籠，必須修復后才可使用。

4.4 水下混凝土灌注

（1）導管壁厚為3mm，直徑為250mm，直徑制作偏差不得超過2mm，采用無縫鋼管制作。導管的分節長度為1.5m、2.0m，底管長度為≥4m；

（2）導管使用前應進行試拼、試壓，試水壓力可取0.6～1.0MPa。

（3）駁接導管時，每節導管的駁接口必須加上止水密封橡膠圈，駁接導管時，要擰緊駁接螺帽，保證灌注水下混凝土過程中，導管不出現漏水現象。

（4）混凝土灌注前要進行塌落度檢驗，符合要求方可灌注，試驗、質檢員跟蹤把關，在灌注混凝土時不定時加強對坍落度的控制，混凝土坍落度采用18cm～22cm為宜，在灌注混凝土過程中嚴格測量灌注混凝土的標高和導管的埋置深度，導管的埋深應保持在2m～6m，要保證混凝土順利進行。

（5）灌注混凝土時，每根樁的留置試塊不得少于一組。

（6）施工人員必須嚴格按照設備操作規程進行施工，認真執行安全操作規程和崗位責任制。

5、結語

通過以上施工方法及質量控制措施龍崗河干流綜合治理一期工程鉆孔樁標段達到了設計效果，取得了良好的經濟效益。因此，上述施工方法及質量控制措施是值得借鑒的。