水下澆筑混凝土旋挖灌注樁施工技術及質量控制研究

周澤君

摘要：本文以坦桑尼亞匝道橋護壁水下澆筑混泥土旋挖灌注樁施工技術為研究對象，簡單介紹旋挖灌注樁施工的特點，原理，還有對質量控制的注意事項等進行相關論述，希望可以有效提高旋挖灌注樁在水下澆筑混泥土作業時的施工技術與施工質量。

關鍵詞：灌注樁施工;技術研究;控制質量

旋挖灌注樁施工技術在水運工程中廣泛應用。相比其他施工作業而言更敏感，在旋挖灌注樁施工的事前，事中，事后三個階段的施工技術都需要進行質量控制工作。

一、旋挖灌注樁施工的相關介紹

（一）旋挖灌注樁施工的簡介

大橋引道和既有城市港區主干道交叉處匝道橋下穿行道路的兩側墻壁原設計是預制混凝土板安裝在上行道路的加筋土外面，但是由于東非國家沒有預制加筋土擋墻預制板的廠家，我們給咨詢和業主建議在費用不增加的情況改設計成旋挖灌注樁加鋼筋混凝土面墻。灌注樁一般是指旋挖鉆機施工的樁型，也叫旋挖鉆孔灌注樁。旋挖灌注樁的水下澆筑混泥土施工作業的難度系數大，技術目的性強，施工時要嚴格按照相關的技術標準執行，成樁速度較快，因此可以節省更多的人工成本。

（二）旋挖灌注樁的施工原理

旋挖灌注樁與其它樁基技術最大的不同之處在于成孔工藝的差別，旋挖灌注樁的成孔工藝是采用靜態的泥漿護臂鉆斗取土，這是一種無需沖洗進行介質循環的鉆孔技術，使用這種鉆孔技術為了保護孔壁穩定，在鉆孔前一定要注入優質的泥漿做穩定液。優質泥漿的準備是嚴格按照規范和設計用水、當地的黏土、膨潤土、工業用堿按照達市大學實驗室提供的配合制作。在施工過程中還要不斷監測泥漿的質量。旋挖灌注樁取土是依靠鉆桿與鉆頭的自身重量切入土層，遇到硬土時在自身重力不足的情況下，則是通過加壓油缸進行加壓，將斗齒強行的切入土中完成取土工作，在取完土后快速提起到地面，取出的土最終依靠重量和機械斗翻轉自動排出。

二、旋挖灌注樁的施工特點

（一）根據項目486根直徑800mm樁，施工時間為56天的工期要求，項目組確定采用從當地租賃兩臺寶峨（Bauer）BG 40旋挖鉆機，該機型的自動化程度很高，它是全液壓驅動型的機械設備，主要是由計算機設備控制，能夠精準的確定鉆孔位置，出現位置偏差能夠第一時間進行校正，成孔的質量優質。相較于其他的樁基技術它的成孔速度更快。

（二）旋挖灌注樁的伸縮鉆桿除了可以增加壓力與回轉力，還可以利用自身的伸縮特點實現鉆頭快速升降工作，讓卸土的速度更快，提高鉆進效率，減少等待所需的時間，提高工作效率。鉆頭取出的土暫時堆積后由運輸車轉運到合同指定的棄土區。

（三）旋挖灌注樁的施工現場更干凈，環保效益更優質。旋挖灌注樁是利用鉆頭旋挖取土，再利用鉆頭進行卸土，工程中使用的泥漿目的是為了護壁，并不是用于排蹅工作，且工程中產生的泥漿可以存到泥漿池反復利用，不會造成較大的損失，可以大幅減少排污費用。

（四）旋挖灌注樁的適應力更強，能夠適用于各種土質，例如淤泥，沙土，粘土，卵石層等地質都能使用，這是因為使用的機械設備履帶底盤承載，在施工現場移動更方便，鉆孔的定位更加精準、快速。

（五）旋挖灌注樁的安全保障更高，機械設備本身自帶柴油動力，無需其他能源供應，很好的解決了非洲國家施工現場常見的電力短缺等問題，并且可以杜絕電纜過多造成安全事故，保障施工人員的人身安全。

三、旋挖灌注樁施工質量控制

（一）旋挖灌注樁施工質量控制流程

1、事前控制工作

從國內來的專業設計人員在設計施工圖紙前要到現場進行勘測工作，對現場的地址和水文條件進行核對。設計圖紙要進行交底于圖紙會審，設計人員要向施工負責人和現場技術負責人說明設計圖紙的具體情況，要確保施工圖紙準確無誤后才可交接給施工作業人員。還要對原材料進行取樣實驗室檢驗，所有材料合服規定要求。

施工開始前要制定詳細的施工方案（METHOD STATEMENT FOR CONSTRUCTION OF BORED CAST IN-SITU PILES）提交給咨詢工程師批準。

2、事中控制工作

事中控制工作主要包括鉆機就位控制，泥漿制備質量控制，成孔過程質量控制以及鋼材質量控制，鋼筋籠就位質量控制，水下混凝土澆筑質量控制。鉆機就位控制可以分為放線定位，工程師驗線與開鉆前校鉆，確定后需要項目咨詢工程師簽字確認開鉆。開鉆前，用鉆機吊相應的鋼護筒就位并壓入土中1～2m深。

按照合同使用的英國規范（BS）規定：泥漿制備控制要求粘度測定32～50s，含砂率不可高于4%，工業純堿摻量為泥漿體積的0.3%～0.5%左右，Ph值控制在8～10之間，泥漿比重<1.15g/CM3。在下放鋼筋籠之前要對泥漿關鍵指標進行測試，鉆孔質量控制則是要在成孔后逐一排查，發現不符合的及時更改，合格后方可下放鋼筋籠。

下放鋼筋籠鋼筋保護層墊塊采用圓形混凝土穿在鋼筋籠的箍筋上，下放時務必垂直慢放，保證鋼筋籠完全落入孔底。鋼材質量控制則是要對鋼材現場取樣實驗，必須要確保鋼材質量合格才可繼續投入使用。

采用絲扣連接鋼導筒深入孔底隨著灌筑進程逐步提升并上下震動澆筑水下混凝土。灌筑混凝土時注意以下幾點：

2.1 灌注前首先要檢查各項小件和試塊取樣器具，比如漏斗、隔水塞、塌落度測量器具、試塊鋼模等。

2.2 灌注時采用的項目營地攪拌站的混凝土，粗骨料最大粒徑不得大于25mm，坍落度控制在18～22cm之間，擴散度為34cm～45cm。

2.3 水下混凝土必須有隔水栓封底，隔水栓應保證良好的隔水性能并能順利排出。

2.4 在確認混凝土存量備足后，即可開始灌注，借助砼重量排除導管內的泥漿，首次澆灌時，初灌量應將導管底端能一次埋入0.8～1.2m并且導管內存留的混凝土高度，足以抵制鉆孔內的泥漿侵入導管。

2.5 水下混凝土應連續澆筑，不得中途停止，水下混凝土澆筑面宜高出樁頂設計標高1.0m左右。灌注混凝土的時間盡量加快，以防混凝土進入鋼筋籠時其流動性減小;當孔內混凝土接近鋼筋籠時，應保持埋管較深，并放慢灌注進度;孔內混凝土面進入鋼筋籠l～2m后，應適當提升導管，減小導管埋置深度，增大鋼筋籠在下層混凝土中的埋置深度;在灌注將近結束時，由于導管內混凝土柱高度減小，壓力差降低，而導管外的泥漿及所含渣土的稠度和比重增大，如出現混凝土上升困難時，可在孔內加水稀釋泥漿，用泥漿泵抽出部分沉淀物，使灌注工作順利進行。

2.6 在實際澆灌混凝土過程中，要經常檢查導管埋置深度，導管埋設深度要保持在2-6m，超過6m很容易造成鋼筋籠上浮，堵管、埋管、掛鋼筋籠等現象發生，造成質量事故。導管嚴禁提出孔內混凝土上部層，起撥導管時，應先測量混凝土面高度，根據導管埋深，確定撥管節數。要勤檢查，均勻撥管。拆除后的導管放入架于中并及時清洗干凈。為防止鋼筋籠被混凝土頂托上升，應采取在孔上口吊筋固定鋼筋籠上端。

3、事后控制工作

事后控制工作則是指工程竣工后的檢測工作。如果忽略了檢測工作則會為工程的后期使用埋下安全隱患的可能性，因此檢測工作至關重要。目前檢測部門認可的適合檢測齡期為28d，施工部門要在28d后對旋挖灌注樁的施工質量進行檢測，檢測施工成果是否完整，確保施工成果完整后才可繼續投入使用。

（二）旋挖灌注樁施工質量控制要點

1、樁位控制

首先由測量工程師根據設計院提供的基準點在廠區周邊合適且穩定的位置做好控制點，根據樁位定位圖和控制點測放出鉆孔樁樁位并作好標記，再次進行復測。經復測驗收合格后方可開鉆。

2、樁斜控制

在復雜的水下，加上工程人員的操作方法不當，常常導致鉆孔傾斜。因此，在鉆機鉆進前，可以通過安裝支架作為導向，然后對中整平，以此保證孔位的精確和鉆桿的垂直。鉆機鉆進時要勻速給進，并同時測定孔斜，要保證孔斜率小于1%，孔中心偏差小于0.1m。要有專人負責監控，一旦發現孔斜過大，立即采取糾斜措施。

3、樁徑控制

要合理選擇鉆頭直徑，護筒內徑不應小于鉆頭直徑 0.1 m。在施工中，經常發生縮孔，因此需采用優質的泥漿護壁。

4、樁長控制

施工中對地面標高與各項設計高程都要搞清，正確進行換算。土層中鉆進，錐形鉆頭的起始點要準確無誤，根據不同土質情況進行調整。

5、樁頂控制

當混凝土灌注至最后一斗時，應準確探明浮漿厚度，計算調整末斗混凝土容量，水下混凝土灌注要高于設計樁頂標高為0.5m。

四、結語：

旋挖灌注樁是一種較先進工藝方法，在工程應用中具有良好經濟與環保效益，因此值得廣泛推廣。但在應用時，需要根據工程的實際情況，合理的安排施工，嚴格按照工藝要求并把控好質量控制要點，從而保證工程質量。總之，旋挖灌注樁的適用力強，抗震性佳，操作方便，設備簡單，安全保障強的優點，而且旋挖灌注樁這種施工技術讓基礎沉降與不均勻沉降大大減少，因此是當前橋梁工程中最常用的基礎形式之一。通過對旋挖灌注樁施工技術的研究，希望能夠徹底杜絕因施工質量帶來的安全事故。

參考文獻：

[1]呂廣，牛志喜，張強英.直升導管澆筑水下混凝土方法的應用及特點分析[J].河北建筑工程學院學報，2002，（05）.

[2]李筱茜.淺談鉆孔灌注樁的施工技術控制[J].河南機電高等專科學校學報，2004，（02）.

[3]張忠苗，張廣興.軟土地基鉆孔灌注樁施工參數及受力性狀統計分析[A].會議籌委會主編.第二屆全國巖土與工程學術大會論文集（下冊）[C].北京：會議籌委會印制，2006.