提高鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量的研究

寧平行

（廣西建工第一建筑工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001）

0 引言

樁基礎(chǔ)承擔(dān)著重要的作用，既可以增強(qiáng)地基抗沉降能力和豎向承載力，還能夠達(dá)到改善基礎(chǔ)形式的目的。橋梁建設(shè)中設(shè)計(jì)樁基礎(chǔ)，根據(jù)工程地質(zhì)地形條件，結(jié)合工程的情況，確定結(jié)構(gòu)類型和所需的材料，進(jìn)而保障樁的性能，發(fā)揮樁基礎(chǔ)的價(jià)值。從樁基礎(chǔ)施工作業(yè)環(huán)節(jié)入手，嚴(yán)格控制清孔、鋼筋籠和混凝土等施工工序，保障橋梁樁基礎(chǔ)的質(zhì)量達(dá)到要求，促使基礎(chǔ)的價(jià)值得到發(fā)揮。

1 工程概況

以上林縣北歸大道三期（澄州路尾-蓮花山御府小區(qū)）改擴(kuò)建工程為例，橋?yàn)榭缭匠谓O(shè)，本橋橋跨布置為13m+23.26m+13m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全橋分四幅設(shè)置，正交，橋梁起點(diǎn)樁號(hào)K0+075.500，橋梁終點(diǎn)樁號(hào)K0+134.500，橋梁全長59m，全橋一聯(lián)。下部構(gòu)造：橋墩為柱式墩、樁基礎(chǔ)；0#橋臺(tái)為重力式U型橋臺(tái)、承臺(tái)樁基礎(chǔ)，3#橋臺(tái)為輕型橋臺(tái)、樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)情況如下：①橋墩為柱式墩、樁基礎(chǔ)；樁徑?1500mm，樁長18~26m共20根。②0#橋臺(tái)為U型橋臺(tái)、承臺(tái)樁基礎(chǔ)，樁徑?1400mm共20根，3#橋臺(tái)為樁柱式橋臺(tái)、樁基礎(chǔ)，樁徑?1400mm共10根。③樁基礎(chǔ)按摩擦樁設(shè)計(jì)，要求樁基長度不小于設(shè)計(jì)樁長。④鉆孔灌注樁施工采用沖擊成孔工藝，泥漿護(hù)壁。鉆孔灌注樁施工時(shí)應(yīng)該跳樁施工，確保相鄰樁施工距離不小于3.0m。⑤樁基主筋采用?25HRB400熱軋帶肋鋼筋，混凝土采用C30水下混凝土。

2 鉆孔灌注樁的技術(shù)特點(diǎn)

本次工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)的重難點(diǎn)如下。

（1）場地有較厚卵石層跟含砂粉質(zhì)黏土，河道常年流水，樁基施工容易塌孔。針對場地情況，施工準(zhǔn)備加長鋼護(hù)筒、黏土、水泥、片石回填，以滿足及機(jī)械作業(yè)正常合理需要。

（2）工期緊，項(xiàng)目將組織足夠的機(jī)械及人員保質(zhì)保量情況下?lián)屭s工期，以達(dá)到甲方要求。

（3）該項(xiàng)目周邊交通便利，利于施工的組織。但對于上下班高峰期，可能道路會(huì)存在擁堵，會(huì)對材料的運(yùn)輸，如商品混凝土供應(yīng)，造成一定影響。針對此問題，考慮備選商品混凝土公司，以及提前做好混凝土需求計(jì)劃。

（4）成孔沉渣控制，本項(xiàng)目樁類型為主體工程樁沉渣須控制在50mm以內(nèi)，且項(xiàng)目地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜（斜巖、破碎巖、溶洞等地質(zhì)類型較多）不利于沉渣控制，項(xiàng)目將采取二次清孔，清孔完成后及時(shí)澆注樁身混凝土。

（5）因場地內(nèi)填土層較厚且多為卵石、含砂粉質(zhì)黏土，無法正常成孔，施工過程中需用震動(dòng)錘下長護(hù)筒配合旋挖機(jī)才能成孔，護(hù)筒長度根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況而定。

3 灌注樁成樁的施工工序

3.1 護(hù)筒埋設(shè)

樁位鉆進(jìn)至2.0m左右時(shí)需要進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)工作，測量孔深的基準(zhǔn)點(diǎn)為護(hù)筒頂標(biāo)高。護(hù)筒直徑應(yīng)比樁孔直徑大200mm，護(hù)筒頂端高出地面0.3m，護(hù)筒埋設(shè)的傾斜度控制在1%以內(nèi)，護(hù)筒埋設(shè)偏差不超過30mm。一般使用2m長護(hù)筒進(jìn)行施工，如果局部土質(zhì)較差需要長護(hù)筒施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場需求進(jìn)行定制。

3.2 制漿鉆孔

沖孔鉆機(jī)的護(hù)壁泥漿采用從場外拉成品泥漿，如果現(xiàn)場粘土造漿的稠度達(dá)不到要求，可向泥漿中加入燒堿，提高泥漿黏度，起到更好的護(hù)壁效果。泥漿的護(hù)壁泥漿可經(jīng)泥漿池凈化后重復(fù)利用。表1為泥漿制備技術(shù)指標(biāo)。

表1 泥漿制備技術(shù)指標(biāo)

（1）泥漿制作。泥漿材料制作的質(zhì)量關(guān)系到工程施工的效果，因此需要做好嚴(yán)格控制，貫徹精細(xì)化理念，做好每個(gè)細(xì)節(jié)和要點(diǎn)的把控。正是制作泥漿材料之前，需要做好材料相關(guān)性能的測定工作，通過組織開展試驗(yàn)的方式，明確各類材料的使用比例，確定最佳的配合比，為后續(xù)的制作工作提供參數(shù)支持。為了保證材料的質(zhì)量，需要在制作時(shí)進(jìn)行一次測試，掌握材料具體情況；材料正式使用前，還需要進(jìn)行試驗(yàn)分析。除此之外，鉆孔環(huán)節(jié)也要開展測試分析。如果成樁作業(yè)中出現(xiàn)了泥土比重很大的情況，則需要根據(jù)土質(zhì)條件的特點(diǎn)調(diào)制。鉆孔灌注樁施工作業(yè)期間，要求護(hù)筒內(nèi)部的泥漿面需要高出地下水位1m以上。

（2）成孔作業(yè)。完成護(hù)筒埋設(shè)，并且就為裝機(jī)之后做好相應(yīng)的檢查，全部達(dá)到要求，在開展成孔作業(yè)。具體操作方面要求低錘密擊，錘高需要控制在0.4~0.6m。根據(jù)施工的情況，及時(shí)添加片石材料。使用砂礫和粘土泥漿進(jìn)行護(hù)壁，保證孔壁的質(zhì)量達(dá)到要求。作業(yè)時(shí)，孔深達(dá)到護(hù)筒底部3~4m時(shí)，可以調(diào)整施工作業(yè)的速度，將錘提高到2~3.5m，此時(shí)開始進(jìn)行正常沖擊作業(yè)。在施工作業(yè)時(shí)，需要及時(shí)排除內(nèi)部的殘盞，按照要求每沖擊1~2m，需要進(jìn)行一次排除。需要注意的是，如果出現(xiàn)斜孔或者坍塌等情況，及時(shí)停機(jī)解決問題。黏土中鉆進(jìn)時(shí)，要使用原土造漿。如果是土層比較厚的砂土，利用膨潤土制作泥漿材料，或者在孔內(nèi)投入粘土，來保證泥漿材料的性能。整個(gè)施工作業(yè)時(shí)，必須嚴(yán)格按照技術(shù)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)做好細(xì)節(jié)要點(diǎn)的控制，切實(shí)保障施工作業(yè)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，避免出現(xiàn)各類問題，影響到施工作業(yè)的安全和質(zhì)量。成孔之后需要使用測繩，通過下掛重鐵錘的方式進(jìn)行深度的檢查，檢查無誤之后可以進(jìn)行驗(yàn)收。

（3）清孔作業(yè)。首次清孔作業(yè)時(shí)，需要根據(jù)設(shè)計(jì)的施工方案選擇正循環(huán)工藝進(jìn)行清孔處理。一次清孔使用橡膠管，根據(jù)操作規(guī)范進(jìn)行保證清孔的效果。采取兩次清孔的方式，能夠避免淤土過厚的情況發(fā)生，保證后續(xù)的鋼筋籠下放作業(yè)有序開展。當(dāng)導(dǎo)管下放之后，組織開展二次清孔作業(yè)。二次清孔泥漿比重控制在1.03~1.10，黏度控制在17Pa·s~20Pa·s，含砂率≤2%，孔底沉渣厚度≤50mm。清孔過程中，必須及時(shí)補(bǔ)給足夠的泥漿，并保持孔內(nèi)漿液面的穩(wěn)定和高度。清孔完畢后，必須在30min內(nèi)進(jìn)行灌注混凝土。對孔底沉渣進(jìn)行測量，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后進(jìn)行下道工序。

3.3 鋼筋籠制作吊裝

鋼筋籠在現(xiàn)場制作，主筋與加強(qiáng)筋全部焊接，螺旋筋與主筋采用隔點(diǎn)焊加固，鋼筋籠制作符合設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)符合下個(gè)表規(guī)定。制作好的鋼筋籠，即進(jìn)行逐節(jié)驗(yàn)收，合格后掛牌存放，注明樁號(hào)、樁長。為保持主筋的保護(hù)層厚度，鋼筋籠外圈骨架上焊接一段直徑16mm的鋼筋彎制而成的定位筋（長度57㎝），沿樁長間距不大于2m，沿周長安設(shè)不少于4處，保護(hù)層定位筋確保鋼筋籠保護(hù)層厚度為65mm。鋼筋籠焊接，單面焊10d，焊縫高度≥0.3d，焊縫寬度≥0.7d。兩段籠子應(yīng)保持順直，同截面接頭不得超過配筋的50%，間距錯(cuò)開，不少于35d。鋼筋焊接完好后，應(yīng)緩慢下放入孔內(nèi)，嚴(yán)禁砸籠，鋼筋籠一次吊裝放入孔內(nèi)。導(dǎo)管在孔口連接處應(yīng)牢固，設(shè)置密封圈，吊放時(shí)，應(yīng)使位置居中，軸線順直，穩(wěn)定沉放，避免卡掛鋼筋籠和刮撞孔壁，吊放至離孔底約20~30cm。

3.4 混凝土生產(chǎn)澆筑

混凝土車攪拌運(yùn)輸：混凝土坍落度控制在18～22cm；采用混凝土攪拌車泵送。

水下混凝土澆筑：澆筑前，對不同直徑、深度的樁孔分別計(jì)算出混凝土澆筑初灌量。施工中要保證澆筑初灌量。澆筑時(shí)導(dǎo)管埋深控制在2～6m，拆管前專人測量孔內(nèi)混凝土面，并做記錄，澆筑混凝土接近樁頂標(biāo)高時(shí)，應(yīng)控制最后一次澆筑量，確保樁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。若在灌注混凝土過程中，發(fā)現(xiàn)混凝土有跑漏現(xiàn)象，則只能繼續(xù)澆筑混凝土，直接灌至設(shè)計(jì)要求。

試塊制作：澆筑施工作業(yè)時(shí)，需要隨機(jī)抽取混凝土制作為試塊，并且進(jìn)行質(zhì)量的檢測。本次工程施工作業(yè)中要求每根樁制作一組試塊，在12h之后拆模并且進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在整個(gè)操作過程中，嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，避免出現(xiàn)誤差或者其他問題。當(dāng)樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%之后，需要將打樁廢棄的土清除掉。在清運(yùn)工作中，必須做好規(guī)范化控制保證不擾動(dòng)基底土，防止形成橡皮土。通過嚴(yán)格檢測分析，掌握混凝土施工的質(zhì)量，分析存在的質(zhì)量問題，提出解決措施。

4 提高鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量的措施

4.1 明確常見問題的處理措施

以往的工程施工常見問題如下。

（1）塌孔。對于塌孔問題的防范，需要結(jié)合具體情況采取針對性的應(yīng)對措施[1]。如果地質(zhì)情況比較復(fù)雜，使用泥漿材料護(hù)壁難以成孔，則需要采用泥漿護(hù)壁加長護(hù)筒工藝，干成孔也可以用高壓噴射注漿法，根據(jù)工藝優(yōu)缺點(diǎn)對比選擇；在土質(zhì)松散或較厚砂層成孔施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)地層狀況控制好機(jī)械鉆孔速度，尤其是土質(zhì)松散或進(jìn)入砂層時(shí)不應(yīng)空鉆；提升鉆具速度也不宜過快；要嚴(yán)格控制好泥漿比重和泥漿質(zhì)量；如成孔自然造漿質(zhì)量達(dá)不到施工規(guī)定要求，應(yīng)進(jìn)行人工造漿；保證泥漿粘度為18~25s，含砂率＜6%，泥漿比重控制在1.1~1.15之間，在土質(zhì)松散或砂層較厚部位加大至1.2~1.3；同時(shí)，加強(qiáng)對泥漿質(zhì)量的監(jiān)督檢查。鋼筋籠安裝下沉?xí)r籠頂設(shè)置雙根吊筋保證籠體垂直，防止碰撞孔壁引起塌孔。補(bǔ)救方法：發(fā)生塌孔時(shí)首先要控制好孔內(nèi)泥漿漿位，適當(dāng)加大泥漿比重護(hù)壁，塌孔嚴(yán)重時(shí)及時(shí)用粘性土回填高出塌孔部位上部1~2m處，待孔內(nèi)沉淀和孔壁穩(wěn)定后重新清孔；如塌孔發(fā)生在鋼筋籠安裝已下沉至孔內(nèi)，應(yīng)及時(shí)將其提起，將孔內(nèi)塌陷的沉渣清理干凈后再安放鋼筋籠。

（2）溶洞。橋梁工程施工中溶洞問題較為常見，在作業(yè)中可以采取回灌的方法進(jìn)行處理。根據(jù)作業(yè)的要求，下導(dǎo)管到孔底回灌混凝土，發(fā)揮混凝土的作用封堵裂隙，在鉆進(jìn)操作時(shí)跟進(jìn)鋼套管到巖層內(nèi)，加固土層，避免土層溶洞塌孔。對于巖層下溶洞，可以回填片石粘土進(jìn)行處理。

4.2 做好質(zhì)量影響因素的控制

從影響鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量的因素出發(fā)，采取針對性的應(yīng)對措施，保障工程的建造效益目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐中，可采取以下5種措施。

（1）人為因素。構(gòu)建完善的鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量管理制度，細(xì)化分解人員的職責(zé)與任務(wù)，使其可以認(rèn)真落實(shí)各項(xiàng)工作，保障成樁的質(zhì)量。對參與作業(yè)的人員，采用VR技術(shù)或者三維動(dòng)畫技術(shù)等，圍繞成樁施工技術(shù)應(yīng)用方法，進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高人員的操作水平，高效化落實(shí)各項(xiàng)工作。

（2）機(jī)具。對使用的機(jī)器設(shè)備，事前進(jìn)行全面保養(yǎng)和檢查，消除其對鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量的影響。做好機(jī)械設(shè)備運(yùn)行環(huán)節(jié)的監(jiān)測和檢查，及時(shí)掌握設(shè)備存在的問題，保障成樁的質(zhì)量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。除此之外，做好供電保障工作，為機(jī)械設(shè)備提供充足的電力[2]。

（3）材料。對成樁作業(yè)使用的材料，進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，杜絕使用低劣材料造成樁質(zhì)量問題。項(xiàng)目質(zhì)量管理工作人員要做好樁工程施工全過程的質(zhì)量監(jiān)督管理，及時(shí)掌握材料的情況，排除潛在的風(fēng)險(xiǎn)和隱患，保障樁工程的質(zhì)量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

（4）環(huán)境。作業(yè)前對樁基礎(chǔ)施工現(xiàn)場進(jìn)行處理，達(dá)到成樁作業(yè)的質(zhì)量要求，保障灌注混凝土樁的施工質(zhì)量。作業(yè)時(shí)做好環(huán)境的檢查，全面排除潛在的風(fēng)險(xiǎn)和隱患，避免引發(fā)質(zhì)量問題。

（5）方法。樁基礎(chǔ)施工作業(yè)前，對采用的施工技術(shù)進(jìn)行分析，落實(shí)技術(shù)交底制度，并且組織開展人員培訓(xùn)，提高樁施工作業(yè)的水平，保障樁基礎(chǔ)施工的效益目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，建造高質(zhì)量的橋梁[3]。

4.3 完善樁質(zhì)量檢測的工作

樁工程施工質(zhì)量的控制，做好質(zhì)量檢測分析，具有重要的意義。檢測工作的要求如下。

（1）根據(jù)水下混凝土澆注記錄表，檢查灌注情況。

（2）檢查灌注混凝土過程中預(yù)留試塊抗壓強(qiáng)度。

（3）樁施工完成后采用超聲波檢測樁身質(zhì)量，另隨機(jī)抽取樁進(jìn)行靜載試驗(yàn)。

（4）將樁各項(xiàng)詳細(xì)資料整理歸檔。在樁工程施工作業(yè)期間，組建專門的檢測技術(shù)小組，配置充足的檢測人力資源，負(fù)責(zé)鉆孔灌注樁成樁施工全過程的監(jiān)督檢查，排除潛在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和隱患，保障樁工程的質(zhì)量。結(jié)合樁基礎(chǔ)檢測采用的技術(shù)和方法，對樁基礎(chǔ)質(zhì)量檢測人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高業(yè)務(wù)能力水平，保障鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量管理高效化落實(shí)，發(fā)揮檢測的質(zhì)量管理價(jià)值。

5 結(jié)語

綜上所述，鉆孔灌注樁成樁的質(zhì)控控制，需要結(jié)合以往的工程經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)樁施工常見的問題，結(jié)合項(xiàng)目自身的實(shí)際情況，提出針對性的控制措施，做好成樁過程的質(zhì)量控制，保障作業(yè)的質(zhì)量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。通過全面嚴(yán)格控制，落實(shí)質(zhì)量檢測工作，切實(shí)保障樁質(zhì)量目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。