公路工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制分析

袁 鋒

（廊坊市交通技術(shù)咨詢監(jiān)理公司，河北廊坊 065000）

0 引言

隨著工程建設(shè)的不斷發(fā)展，公路工程項(xiàng)目日益增多。鉆孔灌注樁作為使用廣泛的施工技術(shù)，在公路工程施工中得以廣泛應(yīng)用。在鉆頭鉆進(jìn)后，將鋼骨架放置在鉆孔中，利用鉆孔中的導(dǎo)管直接在孔內(nèi)完成混凝土灌注，從而形成圓柱形樁基礎(chǔ)。鉆孔灌注樁技術(shù)成本低，適用性強(qiáng)[1]。某公路工程A 標(biāo)段中某處出現(xiàn)軟土地質(zhì)，經(jīng)現(xiàn)場勘測和專家討論后，決定采用鉆孔灌注樁對其進(jìn)行施工。

1 施工準(zhǔn)備工作

公路工程基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工開始前，應(yīng)做好前期準(zhǔn)備工作。在前期階段應(yīng)充分掌握施工現(xiàn)場工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況，充分了解地下管線布局等信息，對施工過程中所需原材料與機(jī)械設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量檢查。施工開始前，需確保相關(guān)技術(shù)文件與施工方案編制全部完成并通過審核，混凝土配合比設(shè)計(jì)完成并通過審批，施工技術(shù)人員及操作人員全部到位，并進(jìn)行技術(shù)交底，還要對工程質(zhì)量、安全、工期與環(huán)保等要求充分明確[2]。施工場地準(zhǔn)備過程中，應(yīng)確保施工場地平整，同時(shí)要保證樁基所在位置的整潔度，對場地內(nèi)雜物進(jìn)行清理，開展鉆孔樁樁位放樣，可以采用全站儀坐標(biāo)法對樁位坐標(biāo)加以明確，并做出相應(yīng)的標(biāo)記。

2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒在鉆孔灌注樁施工過程中的作用主要包括固定樁孔位置、保護(hù)孔口、隔離地表水、防止塌孔與提高孔內(nèi)水壓力等，并對鉆頭進(jìn)行有效導(dǎo)向。護(hù)筒的制作材料一般包括鋼材與鋼筋混凝土材料兩種，應(yīng)根據(jù)工程具體需求作出合理選擇，在護(hù)筒上部應(yīng)設(shè)置1～2 個(gè)溢漿孔。護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)確保大于鉆孔樁設(shè)計(jì)直徑200 mm，其中在采用旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆孔時(shí)護(hù)筒內(nèi)徑大于鉆頭直徑200 mm；采用沖擊鉆鉆孔時(shí)，護(hù)筒內(nèi)徑大于鉆頭直徑400 mm。護(hù)筒的埋設(shè)過程中，埋設(shè)深度一般在1～2 m，還應(yīng)充分考慮公路設(shè)計(jì)要求以及樁位的水文地質(zhì)條件。為了防止孔口周圍受到水浸導(dǎo)致塌孔，護(hù)筒頂面應(yīng)超過地面0.2～0.5 m，高度上應(yīng)滿足孔內(nèi)泥漿面高度要求。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)可以采用挖埋、錘擊、振動(dòng)、加壓等埋設(shè)方法，埋設(shè)過程中應(yīng)避免孔口的開裂與傾斜問題，埋設(shè)結(jié)束后要對孔口周圍進(jìn)行分層填壓夯實(shí)。

3 泥漿制備

鉆孔灌注樁施工過程中，采取泥漿護(hù)壁對于提升樁基施工質(zhì)量具有顯著效果。鉆孔過程中根據(jù)具體的造孔方法和地質(zhì)情況采用不同比重的泥漿，泥漿性能對成孔至關(guān)重要。進(jìn)行泥漿制備時(shí)，需要對泥漿的組成成分進(jìn)行準(zhǔn)確控制。泥漿的制備原料主要包括水、黏土與添加劑。其中制備用水的pH 值應(yīng)在7～8 之間，并控制好雜質(zhì)含量。相對密度在1.1～1.5 范圍內(nèi)。添加劑可以選擇純堿、栲膠液等，能夠起到促進(jìn)顆粒分散、防止凝聚下沉、降低黏度等作用。制備過程中水土比例通常在1∶1 左右。泥漿制備完成后應(yīng)做好比重、黏度與含砂量的檢測，確保符合工程要求。黏度上一般地層應(yīng)在16～20 s，松散地層為18～28 s。

4 鉆孔及清孔施工

4.1 鉆孔

在鉆孔施工開始前，應(yīng)事先安裝好鉆架與鉆機(jī)。鉆架要有足夠的強(qiáng)度，并保證鉆孔過程中成孔中心能夠?qū)?zhǔn)樁位中心，同時(shí)保持鉆架的穩(wěn)定性，避免施工過程中出現(xiàn)沉降或位移。鉆架安裝就位后，應(yīng)將底座用枕木塞實(shí)，頂部采用纜風(fēng)繩進(jìn)行固定。鉆孔施工技術(shù)可以根據(jù)施工工藝分為沖擊鉆機(jī)鉆孔、全套管沖抓成孔、正循環(huán)鉆孔、反循環(huán)鉆孔、旋挖鉆機(jī)鉆孔等技術(shù)類型。具體施工過程中應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件對成孔方式與所用設(shè)備作出合理選擇[3]。

鉆孔施工過程應(yīng)根據(jù)施工工藝的差別選用不同的質(zhì)量控制方法。例如，在應(yīng)用沖擊鉆成孔技術(shù)時(shí)，需要采用低錘密擊施工方法，保持孔內(nèi)泥漿面穩(wěn)定，并采用必要措施防止擾動(dòng)孔壁，造成塌孔、卡鉆等事故。每鉆進(jìn)4～5 m 應(yīng)進(jìn)行一次驗(yàn)孔，同時(shí)在更換鉆頭前以及容易發(fā)生縮孔位置也應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)孔并記錄。沖孔時(shí)如果出現(xiàn)斜孔、塌孔等情況，應(yīng)在處理完成后才能繼續(xù)進(jìn)行施工。而在應(yīng)用正、反循環(huán)鉆孔時(shí)，應(yīng)根據(jù)泥漿循環(huán)情況控制鉆進(jìn)速度，并保持鉆機(jī)穩(wěn)定。在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行孔底沉渣厚度測量，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)。設(shè)計(jì)未作要求的情況下，按照規(guī)范要求執(zhí)行，端承型樁沉渣厚度控制在100 mm 以內(nèi)；摩擦型樁沉渣厚度控制在300 mm 以內(nèi)。

4.2 驗(yàn)孔與清孔

開展驗(yàn)孔工作時(shí)，需將測量繩捆綁于栓孔器頂部，并利用鋼絲將栓孔器放入井底下方，在栓孔器到達(dá)井底后通過米尺對樁基中心與鋼絲間距離進(jìn)行測量，再除以測繩讀數(shù)求出孔斜率。其中，要利用鋼尺確定樁基平面位置，確保孔中心平面位置不超過50 mm；傾斜度＜1；孔徑應(yīng)大于設(shè)計(jì)樁徑，孔深超過設(shè)計(jì)深度50 mm 以上。在驗(yàn)孔合格后可以采用換漿法進(jìn)行清孔工作，向孔內(nèi)壓入比重為1.03～1.10 的泥漿，對原有泥漿進(jìn)行置換，并保證置換后泥漿黏度在17～20 s，膠體率＞98。置換過程一般需要3～5 h，最后應(yīng)對比重進(jìn)行檢測，確保含砂率＜2。清孔完成后需要立即進(jìn)行鋼筋籠下放施工。

5 鋼筋籠制作與安裝

為了保證鋼筋籠在運(yùn)輸和吊放過程中不產(chǎn)生變形，在鋼筋籠制作過程中，為每道加強(qiáng)箍筋處設(shè)置三角撐。鋼筋籠四周設(shè)置非金屬定位裝置，以確保保護(hù)層厚度滿足要求。而長樁鋼筋籠加工完成后需對鋼筋籠進(jìn)行分節(jié)、分類編號。

聲測管按設(shè)計(jì)圖紙的位置固定在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，接頭連接采用鉗壓式連接。鋼筋籠對接好之后嚴(yán)格檢查接頭連接質(zhì)量，鋼筋籠下放過程中，應(yīng)及時(shí)拆除籠內(nèi)加固支撐。聲測管保證其完整性，重點(diǎn)檢查接頭位置是否嚴(yán)密，防止水泥砂漿和泥漿滲入管內(nèi)。在鋼筋籠安裝過程中用水管向聲測管內(nèi)注入清水。下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，檢查其平面位置并進(jìn)行固定。

6 混凝土施工

樁基鋼筋籠下放到位后，進(jìn)行二次清孔。同時(shí)，對灌注混凝土前的準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查。混凝土運(yùn)輸采用混凝土攪拌車進(jìn)行，現(xiàn)場配置混凝土料斗配合進(jìn)行灌注。灌注過程中要保持導(dǎo)管埋深，一般控制在2～6 m，終灌標(biāo)高高于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5～1 m。

6.1 首盤混凝土方量的計(jì)算

首盤混凝土方量按公式（1）進(jìn)行計(jì)算：

式中：V 是首盤混凝土所需數(shù)量（m3）；D 是樁孔直徑（m）；d是導(dǎo)管內(nèi)徑（m）；h1是管內(nèi)混凝土面高度達(dá)到埋置深度h2時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外（或泥漿）壓力所需的高度（m），即h1=HWγW/γC；HW是孔內(nèi)泥漿的深度（m）；γW是孔內(nèi)泥漿的重度（kN/m3），取值11 kN/m3；γC是混凝土的重度（kN/m3），取值24 kN/m3；h2是導(dǎo)管初次埋置深度，一般不小于1.5 m；h3是樁底至導(dǎo)管底的間距，一般為0.3～0.4 m，取值0.4 m。

6.2 導(dǎo)管試驗(yàn)及安裝

導(dǎo)管一般采用螺紋接頭導(dǎo)管加防松脫裝置，若法蘭盤接頭則要配合錐型活套使用。在安裝前進(jìn)行試壓和試拼、長度測量。進(jìn)行試壓的水壓為孔內(nèi)靜水壓的1.5 倍壓力。導(dǎo)管安裝時(shí)，導(dǎo)管位置保持樁孔中心，避免導(dǎo)管移位，對鋼筋籠和導(dǎo)管造成損壞；導(dǎo)管底部到孔底距離一般控制在0.3～0.4 m。導(dǎo)管安裝完畢，計(jì)算出導(dǎo)管底部位置，并作好記錄。對孔深及孔底沉渣厚度進(jìn)行測量，若沉渣厚度達(dá)不到相關(guān)要求，利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，直至孔底沉渣厚度符合要求。

6.3 混凝土灌注

在混凝土供應(yīng)量滿足注存量后，進(jìn)行首盤混凝土的灌注。灌注時(shí)對導(dǎo)管埋深進(jìn)行計(jì)算和測量，檢查導(dǎo)管內(nèi)是否有水。灌注過程中，根據(jù)混凝土計(jì)算并測量混凝土面的上升高度，二者進(jìn)行對比，并適時(shí)進(jìn)行拔管，同時(shí)保證導(dǎo)管埋深。混凝土面標(biāo)高以測量為主，用混凝土灌注量計(jì)算值進(jìn)行校核。導(dǎo)管的埋深一般控制在2～6 m。在每次起升導(dǎo)管前，探測一次管內(nèi)外混凝土面標(biāo)高。拔管過程中控制導(dǎo)管軸線位置處于樁孔中心，豎直向上逐步拔管。如拔管過程受阻，禁止用力拔管。可轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管，檢查導(dǎo)管接頭是否與鋼筋籠卡住。若不是則要分析找出原因，施以對策。隨著孔內(nèi)混凝土的灌注，逐節(jié)拆除導(dǎo)管，測量其長度并做好拔管記錄。

7 結(jié)束語

總之，鉆孔灌注樁技術(shù)的應(yīng)用要求滿足鋼骨架運(yùn)輸環(huán)節(jié)的安全性、護(hù)筒到位的精準(zhǔn)度。在實(shí)際施工中，包括護(hù)筒埋設(shè)、鉆孔、鋼筋籠安裝等施工環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量必須符合工程施工標(biāo)準(zhǔn)，以確保整個(gè)項(xiàng)目的施工質(zhì)量。