深厚淤泥覆蓋層區(qū)域鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制措施

程 慶，康學(xué)亮

中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001

1 工程概況

廣東中山某橋梁所處位置為原采石場遺留采石坑區(qū)域，該區(qū)域地勢較低，大部分樁基位于積水坑中，水坑最深處可達(dá)7m。為了保證樁基的正常施工，在水坑內(nèi)回填土作為臨時(shí)施工便道及樁基作業(yè)平臺。橋梁下部為直徑1.8m和2.2m的鉆孔灌注樁，按設(shè)計(jì)要求樁基進(jìn)入中風(fēng)化巖滿足入巖深度和最小樁長的要求，其中左幅2#～4#、右幅2#～5#位于回填區(qū)域，回填厚度約8m，樁徑為1.8m，樁長為20～27m，地質(zhì)情況依次為回填土石混合料、淤泥質(zhì)土、中風(fēng)化巖、微風(fēng)化巖，樁基成孔方式為沖擊鉆成孔。

2 施工質(zhì)量問題

淤泥的主要特性是天然含水率高于液限，孔隙比多大于1.0，干密度小，壓縮性特別高，強(qiáng)度極低，常處于流動(dòng)狀態(tài)，其特性較特殊，造成鉆孔灌注樁成孔比較困難，也容易造成泥漿護(hù)壁坍塌。由于大橋的樁徑為1.8m，樁長為20～27m，從鉆孔到成樁施工周期長，對泥漿護(hù)壁要求較高。同時(shí)，施工過程中容易出現(xiàn)護(hù)筒下沉、鉆機(jī)移位和傾斜、樁位偏移、縮頸、擴(kuò)孔、塌孔等現(xiàn)象。

3 施工質(zhì)量控制措施

（1）施工場地。大橋部分樁基以回填作為臨時(shí)施工便道和作業(yè)平臺，回填底部地質(zhì)條件差，鉆機(jī)無法直接就位，在樁基施工范圍內(nèi)用碎石填筑當(dāng)作施工平臺。由于護(hù)筒埋設(shè)較困難，選擇在施工平臺底部填筑1～2m厚碎石墊層，碎石墊層底部選用透水性較好的砂性土填筑3～4m，作業(yè)平臺填筑露出水面80cm。待具備碾壓條件時(shí)開始分層碾壓施工，碾壓3～4遍，并自然沉降，趨于穩(wěn)定后開始鉆孔施工。該工程按此要求控制，施工期間實(shí)現(xiàn)了鉆機(jī)就位穩(wěn)定，鉆孔過程鉆機(jī)不偏移、不傾斜，以保證鉆孔垂直度。但由于廣東沿海降雨頻繁，且施工區(qū)域地勢偏低，降雨容易積水，施工平臺受到雨水浸泡和沖擊鉆震動(dòng)影響容易造成開裂、沉降等不穩(wěn)定的情況，從而造成鉆機(jī)傾斜和偏位。為此，在施工前將鉆機(jī)底架墊平并在左右兩側(cè)設(shè)置條形鋼支撐平臺保持其穩(wěn)定，施工過程中在護(hù)筒四周設(shè)置護(hù)樁，每天拉線繩對中檢查，從而減少了鉆機(jī)的傾斜和偏位，確保了樁身垂直度。在孔樁施工前要保證每個(gè)墩位使用一臺鉆機(jī)并且“隔樁跳打”。

（2）護(hù)筒選用與埋設(shè)。大橋回填淤泥覆蓋層厚度約8m，采用短護(hù)筒，容易造成護(hù)筒變形、下沉。為了阻止淤泥層進(jìn)入孔內(nèi)，防止出現(xiàn)塌孔、縮頸等質(zhì)量缺陷問題，結(jié)合實(shí)際情況，該橋鋼護(hù)筒選用最長4～6m的鋼護(hù)筒。為了控制護(hù)筒位置準(zhǔn)確，埋設(shè)時(shí)采用振動(dòng)錘振動(dòng)下壓的方法進(jìn)行施工，振壓過程中在護(hù)筒頂設(shè)置多個(gè)觀測點(diǎn)，同時(shí)設(shè)置復(fù)核樁。復(fù)合樁采用鋼板和鋼筋加工，鋼板底部設(shè)置壓入式鋼筋，以便很好地與地面連接，防止人為晃動(dòng)變形。施工過程中用全站儀檢測其垂直度，保證傾斜度不大于1%。

（3）根據(jù)地層調(diào)整泥漿比重和鉆進(jìn)速率。在不同地質(zhì)層要根據(jù)現(xiàn)場施工的實(shí)際情況調(diào)整泥漿比重和鉆進(jìn)速率。在淤泥層部位鉆進(jìn)時(shí)，地層較軟弱，將泥漿比重調(diào)整至1.4～1.5g/cm3范圍，降低鉆進(jìn)速率，并保持泥漿循環(huán)通暢，使泥漿能更有效地護(hù)壁，防止孔壁失穩(wěn)造成塌孔、縮頸等情況。進(jìn)入中風(fēng)化巖層后，為減少孔底沉渣和清孔時(shí)間，將泥漿比重調(diào)整至1.2～1.4g/cm3范圍并加快鉆進(jìn)速度。

（4）合理調(diào)試泥漿指標(biāo)，提高清孔質(zhì)量。鉆孔灌注樁成孔的關(guān)鍵是泥漿在孔壁內(nèi)形成的泥皮。泥皮形成的原因是泥漿相對密度大于水的相對密度，泥漿的靜水壓力比水大，在靜水壓力的作用下泥漿在孔壁上形成，其作用在于阻隔孔內(nèi)外滲流，保護(hù)孔壁，避免塌孔造成質(zhì)量事故，特別是在清孔過程中深厚淤泥層能有效地防止孔壁收縮，避免形成質(zhì)量缺陷。

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）第9.2.7條中鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，要求清孔后泥漿比重為1.03～1.10g/cm3，但因?yàn)樵摌驑痘┕に幍牡刭|(zhì)情況為深厚淤泥層，地質(zhì)較差，清孔后泥漿比重偏小的話容易導(dǎo)致護(hù)壁不好而出現(xiàn)塌孔、縮頸等質(zhì)量缺陷，所以應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)實(shí)際情況確定泥漿比重。經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗(yàn)，清孔后泥漿比重控制在1.08～1.13g/cm3比較符合實(shí)際。成孔后的泥漿比重在1.20～1.40g/cm3范圍，而清孔后泥漿比重要控制在1.08～1.13g/cm3，要想在孔內(nèi)沉渣排至沉淀池之后將泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)順利調(diào)試合格，首先要在排渣過程中緩慢加水調(diào)試泥漿比重，將孔內(nèi)沉渣清理完畢后更換泥沙分離器進(jìn)行排砂，排砂過程中也要加水，加水量要大于排渣過程中的加水量，泥沙分離器排砂效率很高，待泥漿完成2個(gè)循環(huán)后便可以基本達(dá)到要求，注水量控制得恰當(dāng)?shù)脑捘酀{的各項(xiàng)指標(biāo)也能達(dá)到要求。因?yàn)樵撉蹇追椒ㄊ桥旁c泥漿調(diào)試同步進(jìn)行，加快了清孔效率，所以需要安排責(zé)任心比較強(qiáng)的工人把握好各道工序時(shí)間進(jìn)行操作。

（5）把控鋼筋籠制作與安裝質(zhì)量，采取加固與防護(hù)措施。為了確保鋼筋籠成型后有足夠的強(qiáng)度和剛度，鋼筋籠每2m焊接加勁箍，保護(hù)層耳筋在每個(gè)加勁箍周圍均勻布置4個(gè)，焊在主筋上。鋼筋籠的加勁箍采用單面焊、主筋跟螺旋筋采用梅花點(diǎn)焊。在運(yùn)輸和吊放鋼筋籠的過程中，為避免鋼筋籠變形，吊點(diǎn)應(yīng)對稱，使鋼筋籠吊起時(shí)呈鉛直狀態(tài)。同時(shí)，在鋼筋籠的每個(gè)加勁箍內(nèi)裝一個(gè)可拆卸的十字形臨時(shí)加勁架，在鋼筋籠吊放入孔后再拆除。為了防止淤泥層在清孔的過程中不穩(wěn)定而造成縮頸、塌孔等質(zhì)量缺陷，保證鋼筋籠的保護(hù)層厚度，鋼筋籠的制作除了要保證規(guī)格型號、尺寸、數(shù)量，還需要在淤泥層區(qū)域（4～8m）設(shè)置1mm厚鐵皮包裹鋼筋籠。此時(shí)，保護(hù)層耳筋加密設(shè)置，由每2m布置4個(gè)變?yōu)槊?m布置8個(gè)，使用鉛絲將鐵皮固定在保護(hù)層耳筋上。

（6）及時(shí)灌注水下混凝土，控制混凝土灌注質(zhì)量。二次清孔后檢查孔底沉渣厚度、泥漿指標(biāo)等，符合要求后，此時(shí)因?yàn)榍蹇字竽酀{比重較低，導(dǎo)致孔內(nèi)靜水壓力由大變小，而淤泥質(zhì)軟土因其壓縮性特別高、強(qiáng)度極低，常處于流動(dòng)狀態(tài)，在孔內(nèi)靜水壓力變化的情況下泥漿護(hù)壁極其不穩(wěn)定，易出現(xiàn)護(hù)壁縮頸和塌孔等質(zhì)量缺陷，所以為了保證樁身質(zhì)量應(yīng)及時(shí)灌注水下混凝土。開始灌注混凝土?xí)r，必須保證混凝土具有良好的和易性，其強(qiáng)度、坍落度等要符合要求。因深厚淤泥層孔壁本身軟弱，若混凝土和易性不好，灌注過程中下料困難，已灌注混凝土面難以上升，就會(huì)在淤泥層蹭掉孔壁泥皮，導(dǎo)致淤泥或泥漿進(jìn)入已灌注的混凝土內(nèi)，形成夾層導(dǎo)致樁身出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。

首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管首次埋置深度1.0m以上的需要，所需混凝土數(shù)量可按式（1）計(jì)算：

式中：V為灌注首批混凝土所需數(shù)量，m3；D為樁身直徑，m；H1為樁身底部至導(dǎo)管底部間距，為0.3～0.4m；H2為首批混凝土導(dǎo)管埋深，m；d為導(dǎo)管內(nèi)徑，m；h1為樁身內(nèi)混凝土達(dá)到埋置深度H2時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外(藏泥漿)壓力所需的高度，m。

式中：Hw為樁孔內(nèi)水或泥漿的深度，m；rw為樁孔內(nèi)水或泥漿的重度，kN/m3；rc為混凝土拌和物的重度，rc=24kN/m3。

為了保證導(dǎo)管底部埋入混凝土以下2～6m，在灌注混凝土的過程中要及時(shí)通過測繩測量混凝土面距離護(hù)筒頂面的高度，計(jì)算導(dǎo)管的埋深以及需要拆除的導(dǎo)管長度。導(dǎo)管提升的過程中嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。吊放和提升導(dǎo)管時(shí)也應(yīng)該避免碰撞到鋼筋籠，造成鋼筋籠上浮。混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，不得中斷，并應(yīng)盡量加快澆筑速度。

（7）混凝土超灌。首批混凝土灌注過程中，樁身底部至導(dǎo)管底部間距為0.3～0.4m，此段范圍內(nèi)的混凝土與孔內(nèi)泥漿相互摻合形成浮漿稀釋層。首批混凝土灌注結(jié)束后，導(dǎo)管也有一定的埋深，后續(xù)灌注的混凝土向上頂升首批灌注的混凝土，首批灌注的混凝土一直保持在最上層。灌樁結(jié)束后樁頂一定范圍內(nèi)的泥漿與混凝土的混合物凝固后，形成了強(qiáng)度較低的低劣混凝土混雜層，此段范圍內(nèi)的混凝土性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，必須進(jìn)行鑿除。為了保證樁身長度及強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)際樁頂高程應(yīng)比設(shè)計(jì)樁頂高程高出0.5～1m。

4 結(jié)束語

大常山大橋共34根樁均為端承樁，其中有28根樁基處于淤泥覆蓋層區(qū)域，樁長20～27m，經(jīng)樁檢單位檢測，Ⅰ類樁占比達(dá)到95%以上（均為超聲波檢測）。淤泥地質(zhì)地區(qū)的樁基施工應(yīng)結(jié)合文章的敘述，嚴(yán)格把關(guān)每道工序，防止出現(xiàn)擴(kuò)孔、縮徑、塌孔等質(zhì)量事故，避免發(fā)生二次處理施工，這樣既能保證樁基質(zhì)量、工程進(jìn)度，又能提高經(jīng)濟(jì)效益，最終保證整個(gè)工程的質(zhì)量。