鉆孔灌注樁海堤路段施工工藝及質(zhì)量控制研究

吳佳捷

（上海中咨安通工程管理股份有限公司，上海200086）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國家加大了交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。橋梁樁基礎(chǔ)是橋梁工程核心部分，由于橋梁上部結(jié)構(gòu)荷載不斷增大，鉆孔灌注樁等基礎(chǔ)形式構(gòu)成了公路橋梁工程中的基礎(chǔ)工程。鉆孔灌注樁具有承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，在公路橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。良好的基礎(chǔ)是橋梁建設(shè)成功的保障，目前我國鉆孔灌注樁施工樁長(zhǎng)可達(dá)100m 以上，如何根據(jù)不同水文地質(zhì)條件選擇合理的施工方案需要研究探討。鉆孔灌注樁施工需要把樁孔土排出地面，施工過程復(fù)雜，施工中操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致坍孔等質(zhì)量問題，需要通過實(shí)際工程總結(jié)鉆孔灌注樁施工工藝技術(shù)。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

隨著我國城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，橋梁上部結(jié)構(gòu)荷載加大給基礎(chǔ)工程施工帶來很大挑戰(zhàn)。樁基礎(chǔ)是土木建筑深基礎(chǔ)工程中應(yīng)用最多的形式，單一工藝灌注樁無法滿足發(fā)展需求，要綜合考慮多種因素選擇適合的施工技術(shù)。鉆孔灌注樁施工技術(shù)廣泛應(yīng)用，由于施工技術(shù)具有隱蔽性，研究施工技術(shù)工藝有利于提高路橋工程質(zhì)量。灌注樁技術(shù)是鋼筋籠預(yù)埋樁側(cè)，鉆孔灌注樁將結(jié)構(gòu)物的荷載傳遞到地基土持力層[1]。

樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，重點(diǎn)包括樁型選擇等，樁身設(shè)計(jì)要注意樁基沉降驗(yàn)算等問題。樁型選擇要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行合理性等方面綜合性研究。持力層選擇要考慮施工可行性要求，要選擇高強(qiáng)度的土層減少樁基沉降。樁長(zhǎng)確定應(yīng)從荷載等因素綜合考慮。由于群樁效應(yīng)對(duì)樁基承載力造成不利的影響，樁間距要根據(jù)樁的排列等因素判定。確定合適樁型后用特定單樁承載力計(jì)算公式。計(jì)算沉降時(shí)采用準(zhǔn)永久值，灌注樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注意配筋率與箍筋等問題，縱向主筋沿樁身周圍布置。

鉆孔灌注樁施工使用護(hù)筒結(jié)構(gòu)要控制其合理性，必須科學(xué)設(shè)置泥漿的配比[2]。鉆孔灌注樁施工測(cè)量放樣首先測(cè)定橋梁工程墩臺(tái)中線。施工中選擇合適的成孔形式?jīng)Q定后期成樁質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙等資料編制可行的施工方案，灌注樁機(jī)械成孔方法包括泥漿護(hù)壁樁等?，F(xiàn)代建筑中通常采用各種施工機(jī)具，鉆孔前埋設(shè)護(hù)筒固定樁位，施工部署主要根據(jù)工程的性質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行合理組織。護(hù)筒埋設(shè)首先固定樁位，設(shè)計(jì)鋼筋籠須滿足施工規(guī)范要求，選擇合適的吊放方式，根據(jù)孔深確定導(dǎo)管長(zhǎng)度[3]。我國自1983年北京建筑研究所首先研發(fā)了樁端壓力注漿樁，國外開展了向下部結(jié)構(gòu)輕型化方面的研究，鉆孔機(jī)械向新興智能化開發(fā)研究。目前灌注樁向長(zhǎng)尺寸方向發(fā)展，許多國家研發(fā)成孔機(jī)械[4]。加強(qiáng)施工技術(shù)研究，對(duì)實(shí)際工程具有重要指導(dǎo)意義。

2 鉆孔灌注樁施工工藝關(guān)鍵技術(shù)

鉆孔灌注樁技術(shù)在公路橋梁工程中廣泛應(yīng)用，施工中需要把握關(guān)鍵技術(shù)工藝。鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)主要包括護(hù)筒埋設(shè)等[5]。技術(shù)人員要做好動(dòng)態(tài)管理，鉆孔后選擇合適的清孔方式對(duì)孔洞實(shí)施清理。施工前要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行全面實(shí)地勘察，對(duì)施工方案編制依據(jù)等內(nèi)容進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，保證施工進(jìn)度不受意外情況影響。鉆機(jī)到位前檢查埋設(shè)高度是否符合設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，施工單位要設(shè)專人觀察記錄各項(xiàng)指標(biāo)。

目前鉆孔灌注樁常用施工機(jī)械包括回旋鉆機(jī)等，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定合適的施工機(jī)械。必須全面檢查鋼材性能，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況選擇合適的吊放方式?；炷凉嘧㈨殗?yán)格控制好孔底與導(dǎo)管下口距離，嚴(yán)禁在鋼筋骨架放置后進(jìn)行，確保含砂率在要求標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。導(dǎo)管埋設(shè)深度處于2～6m 之間，在卵石土等夾層中鉆孔需采用泥漿護(hù)壁，隨時(shí)進(jìn)行泥漿指標(biāo)檢測(cè)。護(hù)筒下陷原因是未考察處理地質(zhì)條件，要與技術(shù)人員組織施工圖交底，測(cè)試成孔施工現(xiàn)場(chǎng)是否平整穩(wěn)定。必須全面檢查鉆桿等相關(guān)狀況，可通過調(diào)整鉆孔架保證結(jié)構(gòu)的平衡度。根據(jù)工程樁設(shè)計(jì)要求，混凝土灌注后拔出護(hù)筒，地面上的護(hù)筒在混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)5MPa后拆除。

鉆孔灌注樁施工中要加強(qiáng)對(duì)成孔質(zhì)量的控制，要檢查鉆機(jī)定位是否穩(wěn)固，必須控制成孔深度。常用樁基檢測(cè)法分為樁身完整性與樁基承載力檢測(cè)，要選擇適合的檢測(cè)方法。樁基承載力檢測(cè)是樁基檢測(cè)的重要部分，選擇檢測(cè)方法要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況確定。工程項(xiàng)目人員按職分工，重要內(nèi)容包括終孔驗(yàn)收，清孔除渣等關(guān)鍵施工工藝，要求嚴(yán)格把控每個(gè)環(huán)節(jié)。

3 鉆孔灌注樁海堤段工程施工工藝質(zhì)量控制

港區(qū)跨線橋上跨出港輔道G 匝道，橋梁結(jié)構(gòu)為5m×35m 等高連續(xù)箱梁，標(biāo)準(zhǔn)段總寬度13.5m，道路等級(jí)參照城市次干道設(shè)計(jì)。 跨線橋樁基采用D1200mm 的灌注樁，5#橋臺(tái)下設(shè)4 根樁，0#橋臺(tái)采用28 根699m 擴(kuò)大承臺(tái)基礎(chǔ)。該區(qū)域?qū)儆诤０兜孛差愋?，拋石大小不一，填充較多粗礫砂、淤泥質(zhì)黏土等。VII3 中風(fēng)化花崗巖層地質(zhì)性質(zhì)良好，作為該工程樁基持力層。

試樁為2-2#樁基，樁身直徑1.2m，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高4.5m，要求樁端達(dá)到設(shè)計(jì)高程。施工準(zhǔn)備工作包括混凝土供應(yīng)，技術(shù)及安全交底等?；炷临|(zhì)量已經(jīng)過審核，混凝土配合比等性能經(jīng)第三方檢測(cè)符合設(shè)計(jì)要求。樁基施工用水采用自來水，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求補(bǔ)充。施工用電采用箱變（500kVA）將業(yè)主指定電源引至施工現(xiàn)場(chǎng)，采用5 芯電纜接至樁機(jī)控制電箱。項(xiàng)目經(jīng)理部對(duì)樁基施工人員進(jìn)行三級(jí)安全教育，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全隱患排查。對(duì)樁基施工隊(duì)伍就沖擊成孔進(jìn)行技術(shù)交底，主要包括施工工藝、質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等。鉆孔中隨時(shí)對(duì)孔內(nèi)泥漿的性能進(jìn)行檢測(cè)，沖孔灌注樁在終孔后，對(duì)樁孔的孔位、孔深和垂直度進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)孔底的沉淀厚度進(jìn)行檢驗(yàn)。質(zhì)量預(yù)控點(diǎn)包括樁基施工組織設(shè)計(jì)，原材料質(zhì)量等。

圖1 沖擊鉆示意圖

試樁施工重點(diǎn)環(huán)節(jié)包括準(zhǔn)備工作，護(hù)筒埋設(shè)，泥漿配置等。施工準(zhǔn)備包括場(chǎng)地準(zhǔn)備，樁位測(cè)量，機(jī)械設(shè)備檢查等工作。沖擊鉆機(jī)底座位于挖機(jī)回填場(chǎng)地上，鉆機(jī)機(jī)位前后用碎石填平并墊枕木。泥漿的性能指標(biāo)對(duì)鉆機(jī)中的護(hù)壁效果有很大的影響，根據(jù)該工程的沖孔工藝，泥漿比重為1.2～1.4，沖孔初期在孔內(nèi)加入水進(jìn)行沖擊造漿。對(duì)泥漿的性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。在沖孔前對(duì)電機(jī)旋向、摩擦離合器工作性能進(jìn)行調(diào)試，將錘頭按照十字拉線法對(duì)準(zhǔn)，開始鉆進(jìn)時(shí)適當(dāng)控制進(jìn)尺，提錘高度控制在小于1.5m。2-2#樁基處工程地質(zhì)層主要為拋石層，標(biāo)高-8.8～-9.3 處有淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，-9.8 以下為中風(fēng)化花崗巖，試樁中鉆進(jìn)2m 取樣渣留樣。入巖后每隔0.5m 取一次樣渣。沖孔中隨時(shí)注意孔內(nèi)水頭以及泥漿稠度，施工出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，采取及時(shí)回填黏土措施處理。成孔后請(qǐng)第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)成孔質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明成孔質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

表1 鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

表2 灌注樁鋼筋骨架制作和安裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

成孔質(zhì)量達(dá)到要求后進(jìn)行清孔，前階段先用比重大的泥漿進(jìn)行孔內(nèi)沉渣清理，使砂石粒能順利的浮出孔口，孔底沉渣厚度符合設(shè)計(jì)要求后下放鋼筋籠。鋼筋籠采用24 根HRB400Ф25 作為主筋，螺旋筋采用HRB400Ф12，鋼筋籠制作完成后經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格。2-2#樁基實(shí)際樁長(zhǎng)19.55m，兩節(jié)鋼筋籠連接采用單面焊，使用25t 汽車吊安裝鋼筋籠。2-2#樁基共安裝8 節(jié)導(dǎo)管，導(dǎo)管距孔底約40cm，灌注前將漏斗口密封。采用比重為1.05～1.10 的泥漿，撈取孔口出來沉渣。2-2#樁基預(yù)估混凝土方量為30m3，混凝土罐車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后首先進(jìn)行坍落度檢測(cè)，灌注前將混凝土運(yùn)輸車由專人指揮倒至待灌注樁旁，斗內(nèi)混凝土數(shù)量達(dá)致最大儲(chǔ)量時(shí)，首批混凝土灌注，混凝土灌注開始后保持連續(xù)進(jìn)行，正確控制導(dǎo)管的提升和拆除，灌注完成時(shí)混凝土頂面標(biāo)高為6.5m。

4 鉆孔灌注樁工程施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

試樁中出現(xiàn)沖孔漏漿等問題，針對(duì)實(shí)際情況采取相應(yīng)的處理措施。泥漿導(dǎo)流槽不規(guī)范，施工場(chǎng)地文明施工較差，在護(hù)筒頂面周圍澆筑10cm 厚的C20 混凝土，引流至沉淀池和泥漿池，確保泥漿能順利流入池內(nèi)，同時(shí)做好泥漿池的圍護(hù)工作，做好施工現(xiàn)場(chǎng)的安全文明施工工作。開挖埋設(shè)鋼護(hù)筒后回填土，由于回填土質(zhì)松動(dòng)，鋼護(hù)筒出現(xiàn)傾斜下沉。先在基底澆筑10cmC20 混凝土，標(biāo)出護(hù)筒中心位置及圓周，護(hù)筒周邊用鋼筋進(jìn)行定位固定。

表3 程控質(zhì)量檢測(cè)

通過2-2#試樁的施工，對(duì)樁基施工方案驗(yàn)證，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了存在的問題，形成樁基施工總結(jié)結(jié)論。確定樁基施工工藝是可行的，明確各項(xiàng)施工工藝參數(shù)，泥漿比重維持在1.30～1.40 之間；明確混凝土灌注數(shù)量和導(dǎo)管拆除時(shí)間的協(xié)調(diào)問題。沖孔過程中要做好現(xiàn)場(chǎng)記錄以及泥漿比重的監(jiān)控。入巖時(shí)需聯(lián)系設(shè)計(jì)勘測(cè)單位進(jìn)行確認(rèn)后方可繼續(xù)沖孔；了解了不同地質(zhì)狀況下沉渣的形態(tài)。2-2#試樁施工的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，試樁采用施工工藝合理，針對(duì)試樁過程中出現(xiàn)的問題找到原因，經(jīng)總結(jié)，試樁完成各項(xiàng)內(nèi)容達(dá)到目的。

5 結(jié)語

隨著科技的發(fā)展，建筑向高層延伸，建設(shè)場(chǎng)地淺層地基不能滿足建筑物對(duì)地基承載力的要求，需要利用地基深層堅(jiān)實(shí)土層為基礎(chǔ)持力層。深基礎(chǔ)包括樁基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻等類型，深基礎(chǔ)樁基應(yīng)用日益廣泛，鉆孔灌注樁是適應(yīng)性強(qiáng)的深基礎(chǔ)施工工藝。鉆孔灌注樁技術(shù)在路橋工程施工中得到了廣泛應(yīng)用，技術(shù)人員要總結(jié)施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，采用有效措施保障鉆孔質(zhì)量。施工方要加強(qiáng)對(duì)施工人員的培訓(xùn)考核。目前鉆孔灌注樁技術(shù)在橋梁領(lǐng)域應(yīng)用處于起步階段，技術(shù)人員要加強(qiáng)灌注樁施工工藝研究。