大直徑超長灌注樁施工質量控制措施

袁 艷 萍

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

1 概述

鉆孔灌注樁是橋梁建設上常用的一種深基礎形式，具有成樁質量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應性強、環保的技術優勢。隨著我國橋梁事業的快速發展，對橋梁樁基承載力要求越來越高，樁長越來越長，直徑越來越大，大直徑超長樁得到了越來越廣泛的應用。

大直徑灌注樁樁長長，施工難度大，施工中質量控制難度大，容易導致事故頻發，嚴重影響橋梁工期，造成工程經濟損失。做好大直徑超長鉆孔灌注樁的施工質量控制，確保成樁質量和工程經濟效益。

在某高速公路跨河大橋設計中，通車后的橋梁車輛通行量大，流動荷載大，為合理的將橋面荷載傳遞，橋梁樁基礎決定采用大直徑超長樁，以便于將荷載可靠的傳遞給土層深處持力層中。橋址地質條件復雜，地質為砂類土(砂礫、卵石為主)，地下水源豐富，地層松散，設計的樁身直徑1.8 m，樁長72 m，穿越多個地質土層，施工中質量控制難度較大，確保樁身垂直度和混凝土質量是施工中的難點。

2 施工要點

大型橋梁樁基礎施工具有極高的技術難度。在本項目中，樁身長72 m，深度相對較高，地下水含水層主要為粉土和砂土，鉆孔中易發生鎖孔、塌孔現象。混凝土澆筑量較大，包含水下混凝土澆筑，對施工質量要求高，垂直度允許偏差控制在樁長1%內，樁位控制在±10 mm內，孔深+300 mm內，應采取有效措施確保樁身成樁質量。

2.1 施工準備

1)鉆機選型。根據對地質、水文條件、孔深、孔徑等因素，選擇合適鉆機，本項目采用KP3500型全液壓轉盤式鉆機，鉆頭選用短螺旋鉆頭，堅硬巖采用短螺旋勘巖鉆頭破巖，旋挖鉆頭出碴。

2)施工放樣。遵循“由整體到局部”原則，先放樣墩位，再由墩位控制樁放樣樁位。本項目要求樁的縱橫允許偏差不大于5 mm，在樁前后左右距中心2 m處設置護樁，以便于供隨時進行中心和標高檢測。要注意保護測量控制樁，防止樁位變動。

2.2 鉆孔施工

1)泥漿制備。在大直徑樁成孔施工中，由于設計的樁徑大，成孔作業中容易出現塌孔等事故。在成孔作業中，關鍵在于采取一定比例的泥漿進行護壁。本項目中，泥漿由水、膨潤土、添加劑組成，泥漿比重控制在1.2～1.4。在鉆進作業中，要注意泥漿比重調整，以防止塌孔。

2)護筒埋設。本項目中，為確保成孔質量，采用雙層鋼護筒。鋼護筒用10 mm鋼板卷制，要求外護筒內徑比樁徑大50 cm，內護筒內徑比樁徑大20 cm，在護筒上中下部位各焊一道箍筋。埋設護筒(如圖1所示)時，先開挖外護筒位置，從護筒四周分層回填夯實粘土，護筒埋置高度高出地面30 cm和穩定后的承壓水2.0 m以上，周圍回填夯實粘土處理。

3)鉆機鉆進。本項目中，橋址地表土比較松散，為避免鉆機出現位移或沉陷，要求將機位壓實后再鋪設厚度20 mm鋼板，以保證鉆機垂直穩固。在鉆機就位(如圖2所示)后，將樁中心位置根據護樁使用拉十字線法定出，鉆頭準確對準中心點，要求誤差控制在2 cm內。對于鉆進作業中的傾斜度及孔位偏差控制，通過該鉆機自身數控系統進行。在鉆孔接近設計標高時，用測量繩進行校正，防止鉆孔深度過淺或超深。

本工程地質條件復雜，在鉆進中應根據不同土層選擇進尺和轉速，以免出現擴孔或塌孔等。在黏土層鉆孔時，要依據“低檔慢速、優質泥漿、大泵量”的原則進行鉆進。在細砂層鉆進時，要依據“輕壓、低檔慢速、大泵量、稠泥漿”的原則進行鉆進，將進尺控制在0.5 m/h內。對于在護筒底口部位及不同地層交界部位進行鉆進時，為避免出現擴孔、塌孔和偏斜孔等質量問題，要依據“低檔慢速、小進尺”的原則進行鉆進，將進尺控制在0.5 m/h內。在鉆進作業中，應先慢后快，待導向部分全部進入地層后方可快速鉆進。

4)清孔。鉆進到設計深度時，及時檢查孔深及沉渣厚度，將鉆斗放至孔底旋轉將虛渣清除。清孔后，再次進行孔深、孔位及垂直度檢測，符合設計要求后即可進行下道工序施工，將等待時間盡量縮短，以免渣土重新沉淀。不得用加深孔深來代替清孔。

清孔一般分兩次進行。第一次清孔時，要求時間不得少于30 min，采用循環換漿法，即讓鉆頭繼續在原位放慢速度空鉆。在清孔過程中，為保持漿面穩定，應及時進行稀泥漿補給。循環清孔方向根據樁端持力層的土質合理確定，粉砂層使用正循環清孔，對碎石、卵礫石層、巖層則使用反循環清孔。第二次清孔時，則采用導管清孔法。由于孔徑較大，為確保徹底清孔，須使用電動葫蘆左右移動導管及前后移動平臺。清孔作業結束后，采用吊錘法進行沉渣厚度測定。

清孔后，應盡快吊裝鋼筋籠，以減少成孔閉置時間。成孔后不能進行下一次施工時，在孔口蓋上鋼筋網及鐵板蓋，設置安全警示標牌，防止人員、機具等墜入孔內。

2.3 鋼筋籠制作及安裝

大直徑超長灌注樁鋼筋籠控制是保證樁基施工安全質量的關鍵因素。

大直徑灌注樁鋼筋籠鋼筋規格及數量遠遠超過普通灌注樁，且樁長長，一般可采用孔口鋼筋籠對接，也可采用整體制作，須綜合考慮制作、運輸、安裝等環節的操作性。本項目采用整體制作，以保證鋼筋籠整體性，不出現扭曲變形。為保證每根樁的施工質量，預埋3根超聲波檢測管，下端用鋼板封底焊接，不得漏水，澆筑混凝土前在管內灌滿水，上口用塞子塞住。

鋼筋籠吊裝(如圖3所示)前，在鋼筋籠上、下端及中部每隔2 m～4 m在同一截面上對稱設置四個鋼筋“耳環”，確保鋼筋籠與孔壁保持設計保護層厚度。吊放入孔時，下落速度要均勻，切勿撞擊孔壁。入孔后，牢固定位，以免在澆筑中發生掉籠或浮籠現象。

因鋼筋籠重量較大，吊裝時速度相對較慢，可充分利用時間在鋼筋籠吊裝的同時進行清孔，減少等待時間。鋼筋籠吊裝符合設計要求后，須盡快進行樁身混凝土澆筑。當來不及進行澆筑作業的，則須進行安全警示標牌掛設，并使用鐵板覆蓋。

2.4 水下混凝土澆筑

澆筑作業連續進行，一次性整體澆筑成型，中途不得中斷，應盡量縮短灌注時間。在大直徑鉆孔樁混凝土澆筑過程中，水下灌注混凝土是關鍵工序，由于澆筑時間長、難度大，須嚴格進行澆筑過程控制，避免出現堵管、頂管、頂面混凝土初凝等問題。在混凝土上升后，阻力逐漸增大，應采取有效措施杜絕堵管、導管滲漏等現象，防止斷樁事故發生。

在水下混凝土澆筑作業中，為確保混凝土澆筑密實度，須采取有效措施防止混凝土離析。在本項目施工中，采用的導管使用直徑300 mm的無縫鋼管制成(見圖4)，上下兩節為一端帶螺絲導管與中間節連接，導管內壁應光滑、順直。采用的導管中間節兩端均有帶螺絲導管互相連接，中間長度為2 m～4 m，下端節長度為5 m，各管節內徑應大小一致，偏差控制在±2 mm內。為便于進行料斗高度調節，要求料斗下配長0.5 m上端節。在導管外壁逐節編號并標明長度，配備總數20%～30%備用導管。導管分組吊放，底口距孔底高度控制在30 cm～40 cm。導管頂部用螺栓連接料斗，使料斗與導管形成整體，料斗不宜太高，以免影響混凝土運輸車直接對準料斗灌注混凝土。

大直徑超長樁澆筑混凝土會產生較大的水化熱，影響樁身混凝土質量。采用緩凝混凝土，適量加入粉煤灰及減水劑、緩凝劑等，以降低混凝土水化熱。進行混凝土質量控制，須符合緩凝要求，進行施工配合比控制，進行混凝土拌和時間、坍落度、和易性等參數控制，必要時返回處理或廢棄。混凝土坍落度控制在18 cm～22 cm(見圖5)。

在澆筑(如圖6所示)過程中，為確保導管在混凝土中的一定埋深(本項目要求2 m～6 m)，要設專人進行混凝土面位置和導管埋深監測。

在混凝土澆筑作業中，一邊進行混凝土澆筑，一邊進行導管提升和拆除。為確保混凝土經常處于流動狀態，導管要進行上下倒插，能有效提高混凝土密實度。在孔口返漿不好或不返漿時，通過先下后上提動導管或使用振動器，保證管內混凝土通暢。為確保樁頂混凝土質量，在樁頂設計標高處超灌0.5 m～1.0 m。

在本項目中，成樁后的大直徑超長鉆孔灌注樁樁身均達到A類樁標準。

3 結語

大直徑超長灌注樁在大型橋梁和高層建筑中得到了越來越廣泛的應用,但隨著樁身越來越長，施工難度越來越大，做好施工中的質量控制，采取有效措施提高成樁質量就尤為重要。

在大直徑超長灌注樁施工中，由于樁長較長，與普通灌注樁施工有較大區別。一般施工難點在于護筒下沉、泥漿質量、鉆孔及混凝土灌注方面，應采取防塌孔及防鉆頭掉落等措施，多方面采取有效措施，保證樁基承載力達到設計要求，確保施工質量。