鉆孔灌注樁技術在某橋梁樁不良地質施工分析

文｜廣東省建筑工程機械施工有限公司 劉均

前言

鉆孔灌注樁技術具有噪音低、無擠土效應、對四周環境影響小等特點，目前已普遍應用在房屋及公路橋梁領域建設當中。由于鉆孔灌注樁施工中大部分都需要在水下進行，不能直接觀察，成樁后只能通過聲測動測檢測, 如出現斷樁等質量病害無法修復，施工過程中稍有不慎，會對質量和工期、成本產生極大影響，因此，需要對施工場地的地質條件及周圍情況仔細分析研究，確定合適的鉆孔樁施工方案。

對施工中易出現的質量病害做好質量預控制措施，并做好樁基完成后的相關檢測工作，確保樁基工程質量達標。

一、工程簡介

潯峰崗某高架段橋梁樁基礎工程，出入段線高架段設計里程為CK0+072.5～CK0+400，全長327.5m。出入段線高架段上部結構采用預應力混凝土連續梁為結構形式，出入段線高架段下部結構：墩頂采用花瓣型，樁基采用54根Φ1.5m鉆孔灌注樁。

二、施工地質條件及對策分析

本工程所在地位于廣州潯峰崗盡端西側700m處，山前路以北的山谷內，

1、地貌單元主要屬山間盆地，場地地形起伏較大，場地分布較多的魚塘，低谷丘陵植被豐茂。鉆孔樁基礎進入較深的強風化、中風化、微風化巖層，同時工程位于巖溶發育地帶，鉆孔成孔是橋梁施工的難點。

2、根據場區地質情況，鉆孔樁施工過程中會遇到河湖相沉積的淤泥、淤泥質土層，該土層分布在山谷間的魚塘內屬淺部流塑～軟塑軟土，本場地軟土層分布范圍小，厚度較薄，軟土震陷影響較小，因此成樁過程中應注意縮徑，或井口地面震陷，必要時采取技術措施防止孔壁塌陷。

三、鉆孔灌注樁施工過程分析

1、本工程主要施工工藝流程

場地準備→樁位放樣→埋設護筒→鉆機就位→沖孔→清孔→下鋼筋籠→安裝導管和砼料斗→灌注水下砼→砼養護→拆除護筒→清樁頭→樁身超聲波檢查→驗收。

2、成孔施工質量控制措施

在灌注樁施工過程中，成孔是質量控制的重點之一。如質量不達標，會出現塌孔、縮徑、樁孔偏斜及樁長達不到設計持力層要求等問題, 樁身質量和樁承載力不能滿足施工要求。

在施工中要注意事項如下：

（1）隔孔施工。

鉆孔樁施工時，由于是先成孔后成樁，樁四周的土體向樁身土體產生的動壓力有限。初成樁時，樁自身的混凝土強度較低，成孔是靠泥漿來平衡, 因而應通過制定合適的樁距，可有效避免坍孔和縮徑出現。

（2） 樁身成孔垂直。

樁身保持垂直，能防止樁基產生偏壓。要確保成孔垂直精度，可通過擴大樁徑、校核鉆架和鉆桿的垂直度等方法, 在成孔后下放鋼筋前進行垂直度檢測和樁經檢測。

（3）按施工要求確保樁位、樁頂標高和成孔深度。

護筒位置確定后，要對護筒進行復核，包括對標高及座標保證準確無誤， 護筒中心與樁位中心線的偏差必須控制在設計允許范圍內, 回填土要密實, 避免鉆孔過程中出現漏漿。

為保證鉆孔深度與設計要求一致，樁架位置固定后，要復核底梁水平及樁具總長度，并對復核的數據進行記錄保存。待樁成孔后通過記錄的數據，可從鉆機上鉆桿留出長度校驗成孔達到深度。

我們還要考慮以下情況出現：如果第一次清孔時，備制的泥漿比重控制存在問題，或提鉆具時不小心碰撞到孔壁，會出現坍孔、沉渣過厚等情況，在這種情況下，會造成第二次清孔和清除坍下沉渣帶來困難。要避免上述質量問題，應在保證復核鉆具長度準確和鉆桿不能彎曲，同時應根據施工中現同土層情況及時調整鉆進速度，做好相關數據記錄。

（4）制作鋼筋及吊放。

進行制作鋼筋籠前，應先對鋼材進行檢驗， 內容包括鋼筋的規格型號、長度、直徑、數量和制作質量；并要求鋼筋籠吊環長度必須能讓鋼筋吊放到設計預定高度上。并依照底梁標高復核吊環長度, 保證鋼筋的埋入標高符合設計要求。如發現產品質量不能滿足設計與施工需要，應立即棄用。

（5）制備泥漿及第二次清孔。

在進行水下混凝土灌注前，要做好制備泥漿和二次清孔工作。這二項工作是確保鉆孔樁工程質量的關鍵工序。

為保證灌注樁承載能力，必須進行第二次清孔，把孔底沉渣清除干凈，所以在施工中必須嚴格按要求進行制備泥漿，確保泥漿粘度測定為17～20min; 含砂率控制在 6%以內 ; 膠體率要達 90%或以上等，并由專門采取泥漿制備。

由于本工程地層較軟，單靠原來的土制漿能力較弱，需要增強泥漿黏結力,護壁所用泥漿主要成分膨潤土為主，并加上純堿、CMC等外摻劑,通過水混合配制成漿。見表1。

表1 泥漿的配合比及性能指標

圖1 鉆孔樁水下混凝土澆注示意圖

沉放導管的連接必須緊密牢固, 避免產生漏氣漏漿影響灌注。為保證樁基工程質量，在進行混凝土灌注前要用導管進行第二次清孔，把孔內原土泥漿沉渣清除。待孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規范要求后, 要及時開展水下混凝土的灌注工作。（見圖1）

3、成樁質量控制措施。

為避免出現“斷樁”情況，水下混凝土要連續澆注，并一次性完成整條樁的澆筑作業。

為此，必須保證首批和后續混凝土具有良好的和易性和足夠的初凝時間。成樁質量是否達標，也是確定樁基礎工程質量的重要指標之一。

具體包括樁孔的位置、深度、樁身混凝土的質量、垂直度及樁徑等內容。

（1） 原材料。

用于成樁的施工材料如水泥、砂石、水質等均需要有合格證，檢驗報告等，如檢查與施工要求不符，需要復檢，確保材料合格才能進入施工環節。本工程主要材質要求如下：

水泥：細度大，泌水性差和收縮率較小。

①砂：中砂，細度模數控制在2.10～2.80之間；砂粒要圓滑，石英含量應要高。

②碎石：級配良好，最大粒徑要滿足泵送及鋼筋間距要求。

③外加劑：能與所選用的水泥有良好的親和性，和延長初凝時間

（2） 施工配合比控制。

本工程主要是通過導管進行灌注水下混凝土，為有效減少混凝土的離析現象, 要制定良好的配合比。

施工現場的配合比要根據施工材料如水泥、砂、石、含水率的不同而調配。攪拌混凝土前要對配合比進行復驗，制作試件，記錄相關數據。

(3) 灌注混凝土注意事項

進行灌注混凝土時應注意控制攪拌時間，使混凝土強度達標。同時，要適度控制混凝土坍落度，以15cm～20cm較為合適，及時檢查導管的埋入深度是否達到預定位置，以及混凝土面的標高是否與預定設計一致，這樣做可有效減小斷樁、夾泥、堵管等情況出現。

4、防止孔壁塌陷、地面沉陷技術措施

根據場區地質情況，鉆孔樁施工過程中會遇到淺部流塑～軟塑軟土，因此成樁過程中應注意縮經，或井口地面震陷，將采取以下技術措施防止孔壁塌陷、地面沉陷。

（1）卡錘、掉鉆

結合本工程地質實際情況，在所在區域進行沖擊鉆成孔時，應在區域頂面以上部位的孔徑按設計樁徑基礎上增大20cm，并通過導向圈進行沖孔。

鉆至此區域巖層時，及時檢測剩余厚度，不斷補充片石等。

以小沖程、慢進尺進行。

（2）沖孔進度

沖孔進尺控制在80cm/h，提鉆高度控制在50～80cm左右。

（3）防止斜孔

沖擊鉆成孔過程中，如發現巖面傾斜。應用小硬片石找平巖面，用小沖程鉆進，鉆進過程中防止斜孔、卡鉆出現。如傾斜度過大時，需灌注砼，等砼強度達到施工要求時再進行鉆進。

（4）地表沉陷塌陷

地表塌陷，容易出現塌孔。引起掉鉆、埋鉆。當地表出現地表下陷情況時，先要作片石加粘土將孔口回填，把下陷地表填平，重新沖孔。

四、樁基的檢測。

按規范要求，對樁身混凝土的抗壓強度進行檢測, 每樁試件組成為 2- 4 組，28 天抗壓強度不小于設計要求。

當樁基混凝土達28 天強度后，要對樁基完整性、單樁承載力等進行檢測，確保樁的質量符合施工要求。對樁基實施檢測，樁基嚴禁有夾層、斷樁, 要對總樁數5%的樁進行抽芯檢查，如發現質量問題要及時解決。

圖2 樁基檢測波形圖

本工程采用超聲波法對樁基質量進行檢測，埋入3 根聲測管采用超聲波平測法，進行檢測。檢測間距0.85m。

檢測后，得出檢測波形見圖2。

透過上圖表明，波形圖整體呈完整狀態，波幅變化不明顯。沒有出現異常情況，分析表明，這次鉆孔樁施工，質量完好，沒有出現斷裂、離析、縮頸等質量病害，樁基具有較好的完整性，經檢測，本工程所有樁均達I類樁，施工質量符合要求。

五、結束語

在上述工程施工過程中，我們根據工程所處不良地質的實際情況，制定正確的質量控制和處理措施，解決了相關技術難題，所灌注的樁，質量良好，其施工經驗值得同類工程借鑒。

通過實踐，本人認為，由于鉆孔灌注樁施工過程中受施工工藝、施工水平及水下灌注不能直觀控制等因素影響，必須對施工過程中每一工序進行嚴格控制，減少質量病害的發生。