灌注樁孔徑檢測系統在津滄高速公路改造工程鉆孔灌注樁施工中的應用

胡小旭

摘 ?要： 橋梁工程基礎施工是整個橋梁工程中極其重要的一部分，基礎的質量將會直接影響到整座橋梁的工程質量。本項目采用鉆孔灌注樁基礎，鉆孔灌注樁的成孔質量將直接影響最終樁基的工程質量，由于樁基礎深埋在地表以下，在施工過程中，受地質條件的影響，控制橋梁樁基礎質量的難度在一定程度上大大增加，因此，本文通過研究得出鉆孔灌注樁孔徑檢測系統對樁基成孔檢測能夠提高鉆孔灌注樁施工質量。

關鍵詞： 成孔質量 ? ? 樁基質量 ? ?孔徑檢測系統

1 ?工程概況

津滄高速公路改造工程位于天津市中心城區西南部，全線共設菱形互通式立交2座、分離式立交2座、主線跨河中橋2座及輔道跨河中橋2 ? 座，橋梁總長度1189m。津滄高速公路改造工程樁基形式選用的是鉆孔灌注樁。下部結構有樁基443根。樁基的直徑分別為1m，1.2m，1.5m。樁長分別為，（36m—55m）不等。

2 ?津滄項目鉆孔灌注樁成孔質量常見問題

鉆孔是灌注樁施工中的一個重要環節，如果控制不好很可能會出現各種各樣的問題，將直接影響樁基成品質量。施工過程中常見的問題有：

（1）塌孔，鉆孔過程中常見問題之一，施工過程中泥漿比重不合適或者成孔以后經過很長時間還沒有開始灌注那么就有可能出現塌孔，但是從樁基開鉆一直到灌注結束我們都無法直接判斷出樁孔有沒有塌孔。

（2）縮徑，鉆孔過程中常見問題之一，由于地質原因、泥漿性能欠佳、鉆頭經過磨損導致樁孔局部孔徑小于設計孔徑。

（3）垂直度不滿足設計要求，傾斜過大，鉆桿不垂直，鉆進過程中鉆機出現傾斜情況都有可能導致樁孔垂直度不滿足設計要求。

樁基成孔容易出現的這些問題是影響樁基成孔質量的重要因素，因此能夠準確找出這些問題，就可以分析出產生問題的原因從而解決這些問題。保證樁基施工質量。

3 ?灌注樁成孔檢測系統的組成及特性

3.1 ?灌注樁成孔檢測系統的組成（如圖1所示）：

（1）JJC-1EG型地面控制箱。

（2）JJY-6型孔徑/井斜測量探管。

（3）JC-100型自動排纜絞車及井口滑輪。

3.2 ?本系統的主要特點

井下測量探管完全數字化，采用排纜絞車，孔徑/井斜探管合二為一方便測量，孔徑測量誤差控制在±5mm，地面控制箱采用工控機，操作簡單。抗干擾能力強，測量精度高。

3.3 ?操作系統主要技術指標和參數

（1）孔徑測量范圍：φ500mm～φ1600mm

（2）孔徑測量誤差：≤±5mm

（3）垂直度檢測：

① 測量范圍：0°～10°

② 分辨率：0.01°

③ 測量誤差：≤±0.1°

3.4 ? 絞車指標

電纜長度（深度）：100m（可根據現場實際要求配置）;電纜拉力：≥350kg（拉斷力650kg）;絞車速度：10m/min;深度指示誤差：≤1‰;絞車重量：50kg;電機功率：550w;體積（長*寬*高）：600mm*450mm*350mm;手搖高度600mm;控制方式：倒順開關;排纜方式：自動排纜與手搖功能相結合。

3.5 ?工作溫度及濕度要求

測量探管：0°C ～50 °C;地面儀器：-10°C ～45 °C;相對濕度：<85%。

3.6 ?整機工作電源

AC（220V±10%）、50HZ。

4 ?灌注樁成孔檢測系統的操作方法

4.1 ?施工現場布置

（1）妥善放置井口架，將井口滑輪置于鉆孔中心并且固定，

（2）絞車的安置以及排纜口應正對井口架中心線上且離井口一定距離，稍遠一點較好。

（3）利用帶漏電保護開關的拖線盤將交流220V電源引至測量地點。注意電源應該有良好接地，如果接地不佳，可將儀器自帶接地棒置于泥漿池內，并將引線夾在拖線盤上接地以防觸電。

（4）電纜快速接頭中兩只“0”型圈應抹少許黃油，再與孔徑/井斜探管連接，注意4芯航空插頭的槽與鍵一定要對齊才能擰緊螺母。（如圖2所示）

（5）連接井下探管、絞車、地面控制箱（工控機）。

4.2 ?儀器連接方法

連接電源線、接地線、光脈沖插座與絞車的光電脈沖發生器連接、絞車插座與絞車電纜集流環插座連接、電纜的快速接頭與井下探管連接。絞車的電源線必須連接至帶漏電保護開關的電源。工控機電源的開關順序：先插上電源后打開工控機電源，工控機自動啟動，進入系統，關機時要先關閉工控機操作系統，再關閉工控機電源開關，強行直接關閉工控機電源將損壞工控機。

4.3 ?具體操作步驟

（1）垂直度檢測

①垂直度檢測使用孔徑/井斜測量探管。

②將絞車快速密封接頭與孔徑/井斜測量探管對接，并將測量探管放入井口。

③開動絞車下放測量探管，當電纜上提前標記的5m長度特殊標志下到鉆進深度起算面時停止下放，孔徑/井斜測量探管默認為5m。

④打開地面控制箱電源。

⑤并打開JJC-1EG型灌注樁孔徑檢測系統軟件，從軟件主菜單窗口進入資料設置窗口，建立工程后（如已建立則跳過）輸入檢測樁號、設計孔深、設計孔徑和檢測人，并選擇垂直度檢測后按確定按鈕進入垂直度檢測窗口。

⑥如果孔深有誤請在設計孔深輸入框中輸入正確值，單位為米。

⑦按開始測量按鍵，輸入深度顯示值預置為5.00（與步驟c電纜上特殊標志對應，一般采用彩色防水膠帶標記）。

⑧在此深度作井斜儀頂角零度值校驗。

⑨當測量探管穩定后，按測頂角值按鈕，如數據穩定（可多次按測頂角值按鈕）請按存頂角值按鈕保存當前的孔深度值和頂角值數據，儀器將第一點測量位置修正為0度。

⑩下放測量探管至下一個測量位置（一般每間隔5m測量一次，現場實際檢測考慮節省時間在不影響檢測結果情況下可以每10m測量一次）。

?循環執行以上二條，直至孔底測量完最后一個數據后按停止測量按鈕。

?井下測量探管下放深度應在到達孔底前2m終止，以免較厚的泥漿影響測量結果。

?測量結束時，軟件將最后一個測點值順延到終孔深度。

?軟件將自動計算偏心距、垂直度、存儲垂直度測量資料。

?按孔徑檢測按鈕可直接進入孔徑檢測窗口。

（2）孔徑檢測

①如果先測量垂直度請在完成垂直度檢測后按孔徑檢測按鈕轉至孔徑檢測窗口并從第f步開始執行。

②將絞車快速密封接頭與孔徑測量探管對接，并將孔徑測量探管放入井口。

③開動絞車下放測量探管，當電纜上特殊標志下到鉆進深度起算面時停止下放，默認為5m。

④打開地面控制箱電源。

⑤打開JJC-1EG型灌注樁孔徑檢測系統軟件，從軟件主單窗口進入資料設置窗口，建立工程（如已建立則跳過）輸入檢測樁號、設計孔深、設計孔徑和檢測人，并選擇孔徑檢測后按確定按鈕進入孔徑檢測窗口。

⑥按開始測量按鈕，輸入當前測量探管的深度和終止深度（默認3m）。

⑦此時孔徑文本框出現孔徑數值，其值約為開腿盒的直徑。

⑧開動絞車下放測量探管，此時將顯示深度的變化。當測量探管到達孔底時，絞車電纜就會松弛，適當上提測量探管將電纜收緊繃直。

⑨再適當放松電纜，并在井口手動快速上提電纜，泥漿的阻力將使開腿盒與測量腿脫開，測量腿隨即自動彈開并貼住孔壁。

⑩在測量腿未打開前，孔徑框中顯示測量腿束縛狀態孔徑值，當測量腿彈開時顯示值將大于束縛狀態孔徑值（注意當孔底泥漿太厚時，測量腿擴張不到孔壁，測量孔徑值就可能小于設計值），如果仍然顯示為測量腿束縛狀態孔徑值請重復上述操作直至測量腿打開。測量腿打開狀態如圖3所示。

?開動絞車收緊電纜，按開始上測按鈕，開動絞車提升測量探管開始上測。

?軟件將自動記錄孔徑-深度曲線，直到儀器被提升到孔口為止。

?當深度值小于預置的終止深度值加3m時系統開始報警（例：預置終止深度值為5m時，系統在8m處開始報警），提醒現場人員注意安全并做好停止上提測量探管的準備。

?在終止深度到達時，停止上提測量探管，按停止測量按鈕結束測量，當深度為3m時系統自動停止記錄。

?從孔中提出測量探管，沖洗并擦干測量探管卸下電纜快速接頭，抹上黃油備用。

5 ?數據分析處理（舉例）

5.1 ?分析結論

（1）通過對檢測數據進行分析（如表1所示），我們可以確定樁孔的垂直度，樁徑（最大孔徑，最小孔徑，平均孔徑）等相關檢測指標是否符合設計要求。假如樁孔的垂直度不滿足設計要求，通過該儀器的檢測就能知道結果，可以防止安裝鋼筋籠時鋼筋籠無法完全順利安裝進去才知道樁孔垂直度不滿足設計要求。避免了鋼筋籠因為樁孔傾斜過大造成損壞。

（2）孔徑測量過程中工控機屏幕上的圖像則會顯示出孔徑變化曲線，我們可以通過圖像看出每一個位置或者每一個段落的孔徑變化，如果某一個位置或者某一個區段孔徑突然增大我們就可以判斷出此處出現塌方情況導致孔徑突然變大，分析其中究竟是地質原因還是泥漿問題從而拿出解決辦法。如果某一位置樁徑小于設計值，將進行掃孔處理，直到滿足設計為止。

（3）在津滄高速公路改造工程樁基施工中，通過對數據的分析我們發現護筒底部位置處和海泰橋樁孔在高程-15m～-19m區段出現了嚴重塌方的現象（如圖4所示），進而在日后護筒埋設和泥漿制備過程中進行處理。避免了灌注時混凝土的浪費。

6 ?儀器保養

6.1 ?儀器保養

（1）在潮濕天氣或雨天工作后，應該用電吹風把地面控制箱內部的濕氣吹干保證儀器內部的絕緣處于良好狀態，（儀器設備禁止被雨淋）。

（2）測量工作完成后測量探管和電纜必須擦洗干凈，特別是電纜快速接頭的密封圈，更需擦洗干凈并抹上黃油。如發現密封圈已有損壞，立即更換。

（3）孔徑測量探管的活動部分一定要沖洗干凈后加上機油。

（4）將所有測試使用的儀器、探管、連線等設備、配件進行清點、裝箱以備下次測量使用。測量腿不斷地壓縮和擴張讓測量腿在運動過程中將觸頭處的污點去掉。

6.2 ?注意事項

（1）陰雨天時應防止雨水淋到自動排纜絞車。

（2）防止地面控制箱及電腦淋到雨水。

（3）插、拔各插頭時，應先關閉地面控制箱的電源。

（4）若拖線盤未接地，要用接地棒接地。

結束語

在樁基施工過程中，傳統的鉆孔灌注樁成孔質量檢測手段相對來說還是具有一定的局限性，而且都是人工使用簡單的檢測工具（比如測量孔深采用測繩檢測等）去測量，檢測結果存在一定的誤差，很可能會對樁基的工程質量產生很大的影響。孔徑、孔深、沉渣厚度都是影響樁基施工質量的關鍵因素，使用灌注樁孔徑檢測系統能夠提高檢測指標數據的準確性，可靠性。

參考文獻

[1] ?公路橋涵施工技術規范.JTGT F50——2011. 北京：人民交通出版社，2011.7

[2] ?天津市高速公路施工工法.下冊.人民交通出版社股份有限公司，2017.11

[3] ?橋梁工程.中國建材工業出版社，2014.8

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