橋梁工程鉆孔灌注樁基礎(chǔ)質(zhì)量控制研究

汪健江，雷文凱，鄭其虎

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，云南 昆明 650201)

0 前 言

某大橋樁基施工地質(zhì)復(fù)雜，為了確保樁基順利成孔，施工單位采用了旋挖鉆和沖擊鉆相結(jié)合的成孔工藝。不僅要加強(qiáng)樁基成孔質(zhì)量控制，而且要確保各個施工工序質(zhì)量的優(yōu)化。施工人員應(yīng)懂得施工要點(diǎn)，并做好現(xiàn)場技術(shù)、安全和質(zhì)量交底工作。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)

鉆孔灌注樁施工技術(shù)較為常見，在實(shí)際的施工過程中，施工人員需要依據(jù)不同的工程圖紙，對現(xiàn)場展開全方位的地質(zhì)勘察，并利用有關(guān)機(jī)械在制定的位置進(jìn)行鉆孔。在土層中鉆出具有一定規(guī)格的圓孔，依據(jù)現(xiàn)實(shí)需求合理排列圓孔。在孔內(nèi)將制作好的鋼筋籠放入，而后再灌入混凝土。有效地應(yīng)用鉆孔灌注樁技術(shù)，能夠在外部的介入下，進(jìn)一步延長橋梁的使用壽命，牢固橋梁使用質(zhì)量，為人們的安全出行提供保障。鉆孔灌注樁施工流程如圖1所示。

圖1 鉆孔灌注樁工藝流程圖

2 鉆孔灌注樁施工常見質(zhì)量問題分析

2.1 地基承載能力不足

在鉆孔灌注樁施工技術(shù)開展期間，公路橋梁整體穩(wěn)定性會受到灌注樁施工周圍地基承載力水平的影響。而一旦工程現(xiàn)場的地基承載力不足，那么會影響整個公路橋梁工程結(jié)構(gòu)。在鉆孔灌注樁施工技術(shù)實(shí)施的時(shí)候，因樁底土質(zhì)較為松軟，因此，其周圍的承載力比較弱，這樣鉆孔灌注樁樁底豎向的承載力也會降低。而且當(dāng)樁底是密度較低的砂層的時(shí)候，也會降低其地基的承載力，進(jìn)而影響公路橋梁施工質(zhì)量。

2.2 縮孔問題

施工人員在實(shí)際應(yīng)用鉆孔灌注樁技術(shù)中，若控制不好可能會出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象，這種現(xiàn)象發(fā)生是由樁孔周圍塑性較大而引起的，再加上樁孔周圍土體中的水含量相對比較高，在實(shí)際鉆孔的過程中，其孔壁容易發(fā)生回縮，并且當(dāng)鉆孔完成之后，實(shí)際的孔徑比設(shè)計(jì)的孔徑要小，所以會影響后續(xù)的施工。需要注意的是，在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工時(shí)，一旦出現(xiàn)塑形回縮，那么就一定會發(fā)生縮孔現(xiàn)象。

2.3 鋼筋籠上浮

公路橋梁在施工中會經(jīng)常出現(xiàn)鋼筋籠上浮問題，導(dǎo)致這種問題發(fā)生的原因有兩個：①在灌注混凝土的時(shí)候，鋼筋籠和底部之間的距離過小，這樣在澆筑混凝土的時(shí)候，給鋼筋籠產(chǎn)生了一定的沖擊力，進(jìn)而使得鋼筋籠出現(xiàn)上浮現(xiàn)象；②澆筑混凝土過程中，由于導(dǎo)管埋深比較大，且混凝土灌注的時(shí)間又比較長，從而使得導(dǎo)管上升無法及時(shí)上升，從而最終導(dǎo)致鋼筋籠上浮現(xiàn)象的發(fā)生。

3 橋梁工程鉆孔灌注樁基礎(chǔ)質(zhì)量控制方法

3.1 成孔質(zhì)量的控制

3.1.1 鉆孔前的質(zhì)量控制

1)施工人員首先需要了解現(xiàn)場地質(zhì)信息，仔細(xì)勘察各個地質(zhì)數(shù)據(jù)并統(tǒng)計(jì)分析。充分掌握地質(zhì)資料，而后制定針對性的鉆井方案。與此同時(shí)，施工人員要結(jié)合施工現(xiàn)場的控制點(diǎn)，將開挖位置和中心坐標(biāo)標(biāo)注出來，選擇合理的鉆機(jī)類型和功率，做好完善的鉆孔前的準(zhǔn)備。保證一定的鉆機(jī)扭矩，并確保鉆桿直徑應(yīng)適當(dāng)偏大。鉆頭應(yīng)選擇直徑小于設(shè)計(jì)樁徑的50 mm,錐尖角度要選擇超出120°的，而導(dǎo)管的選擇等也要符合實(shí)際灌注樁的要求。

2)施工人員對施工現(xiàn)場展開全方位的清理，并對鉆機(jī)的安裝進(jìn)行夯實(shí)，有效地避免其在工作的過程中出現(xiàn)傾斜或下沉。尤其是對河道軟土地、淤泥和島嶼回填的處理，必須進(jìn)一步提高處理質(zhì)量。當(dāng)密實(shí)度高于80%的時(shí)候，則不容易出現(xiàn)塌孔。

3)施工人員需要依據(jù)樁的直徑確定筒體的直徑，確保筒體的軸線應(yīng)與樁身中心位置齊平，且最大程度地降低偏差數(shù)值，傾斜角度也要小于1%。一般來說，使用的護(hù)筒直徑會超出樁徑20 cm左右，高出原地30 cm以上。在護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，施工人員必須要嚴(yán)格按照規(guī)范操作，確保施工工藝落實(shí)到位。通過預(yù)先埋設(shè)鋼護(hù)筒，能夠有效地保障成孔垂直度，并將樁徑控制在合理范圍內(nèi)，同時(shí)能夠有效避免地下水深入到孔中，保持內(nèi)外水平衡。在實(shí)際的施工過程中，施工人員應(yīng)保證鋼護(hù)筒的埋設(shè)和樁的中心點(diǎn)基本重合，如圖2所示。將偏差控制在50 mm以內(nèi)，垂直度的誤差也不要超出1%。結(jié)合不同的施工場地情況，決定不同的埋設(shè)深度，但是必須要確保護(hù)筒底部和周圍的土體接觸密實(shí)，上部可以適當(dāng)高出地面約0.3～0.5 m，如果有承壓水，還要高出水位2 m[1]。

圖2 護(hù)筒定位與埋設(shè)圖

4)施工人員在制作泥漿之前，對于旋挖鉆孔，需要先將黏土敲碎，在泥漿池中鉆開回轉(zhuǎn)式鉆孔，制成泥漿。沖擊鉆削時(shí)，將破碎的黏土直接放入擋土管中，用沖擊錘填充黏土形成泥漿，然后鉆孔。將多余的泥漿泵入井外的泥漿池并儲存，這樣能夠更加快捷方便地在任何時(shí)間段向洞中補(bǔ)充泥漿，具體如表1所示[2]。

表1 不同地層中泥漿的指標(biāo)

5)施工人員在鉆孔施工之前，需要確保鉆頭中心和筒體標(biāo)記樁的中心點(diǎn)在同一位置，使得鉆桿處于垂直狀態(tài)，在鉆進(jìn)的過程中，要密切關(guān)注實(shí)際情況，并及時(shí)調(diào)整鉆頭水平位置和垂直度。

3.1.2 控制鉆孔過程中的質(zhì)量

1)首先施工人員需要檢查現(xiàn)場設(shè)備情況，例如鉆架四角是否呈水平狀態(tài)，鉆頭中心位置是否準(zhǔn)確等。而后控制好鉆孔的進(jìn)尺速度，將鉆渣全部排除。在實(shí)際的操作過程中，要合理控制泥漿的稠度，充分發(fā)揮其護(hù)壁作用，且保持護(hù)筒內(nèi)的水頭高度在一定位置。用泥漿護(hù)壁，嚴(yán)格控制孔內(nèi)的水頭穩(wěn)定，保證其不會發(fā)生失誤偏差。施工人員要充分調(diào)動操作經(jīng)驗(yàn)，在正循環(huán)鉆孔的時(shí)候，泥漿液的比重為1.15，反循環(huán)鉆孔的時(shí)候，泥漿液的比重為1.1。施工人員需要控制鉆孔施工過程中的速度，一開始的鉆孔速度應(yīng)緩慢進(jìn)行，并動態(tài)化對泥漿指數(shù)的變化進(jìn)行測試，以能夠及時(shí)調(diào)整鉆孔泥漿濃度。同時(shí)，施工人員依據(jù)泥漿排放量，調(diào)整鉆井的速度，避免產(chǎn)生負(fù)壓孔。

2)當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件和設(shè)計(jì)地質(zhì)剖面不一樣的時(shí)候，施工人員需要第一時(shí)間上報(bào)相關(guān)部門，并制定出針對性的整改措施，避免后續(xù)施工出現(xiàn)問題。

3)施工人員盡可能多地選擇減壓鉆井的方法，這樣能夠有效減少斜井、彎曲孔和擴(kuò)孔的情況，確保鉆頭的壓力值能夠在總重量的60%及以上。施工人員需要不定時(shí)地檢查鉆頭磨損情況，積極更換新的鉆頭。

4)施工人員應(yīng)仔細(xì)檢查鉆孔管，檢查樁身是否出現(xiàn)傾斜，以能夠及時(shí)修正。

5)施工人員需要檢查深度和終孔，并以此作為最終的井高依據(jù)。

3.1.3 控制鉆孔后質(zhì)量

施工人員應(yīng)檢查鉆孔各項(xiàng)指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并將井眼清洗干凈，應(yīng)用相對密度較低的泥漿或者是清水壓入明孔中。注意鉆孔內(nèi)的泥漿表面應(yīng)當(dāng)保持在地下水位1.5～2.0 m及以上，這樣才能夠有效避免井壁坍塌。

3.2 鋼筋籠的制作和吊裝就位

1)鋼筋籠制作質(zhì)量檢查。施工人員首先需要檢查鋼筋籠的制作質(zhì)量，確保各個細(xì)節(jié)質(zhì)量控制到位。適當(dāng)?shù)卦黾蛹舻吨武摻睿@樣能夠避免其在吊裝的過程中變形。針對長度超過38 m的鋼筋籠，還要分為兩段展開安裝，且兩段的長度比例為2∶1。采用正反絲套筒連接主鋼筋，該施工方法較為簡便，否則只能夠使用幫條焊接[3]。

2)鋼筋籠吊放注意事項(xiàng)。施工人員應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整保持架的位置，確保其不會和孔壁相撞，讓保持架和樁的中心位置彼此之間能夠?qū)R。施工人員還要事先全面考慮影響因素，在施工時(shí)上下要緩慢移動，避免孔壁塌陷。

3.3 澆筑質(zhì)量的控制

1)控制澆筑前質(zhì)量。

(1)施工人員需要仔細(xì)檢查施工材料，嚴(yán)禁使用不合格的材料。特別是對澆筑混凝土灌注樁的三大原材料，必須要加強(qiáng)檢查。提前對設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)行，待檢查完畢之后再投入施工使用。

(2)為了有效地降低混凝土的失水量，施工人員可以選擇高溫季節(jié)覆蓋泵管，這樣能夠保證混凝土的沖擊力和疏浚能力。在下放鋼筋籠的時(shí)候，在鋼筋籠四周增設(shè)3～4根檢測管。

2)澆筑過程中的質(zhì)量控制。

(1)首先，施工人員需要進(jìn)行導(dǎo)管氣密性實(shí)驗(yàn)，以能夠避免下混凝土的時(shí)候?qū)Ч苈狻Ｔ诘谝慌炷恋呐渲浦校黾右欢ū壤乃嗪浚@樣能夠進(jìn)一步確保其流動性，促使其易于提升。其次，還可以加入適量的緩凝劑，該方法能夠有效解決初凝時(shí)間較早的問題。

(2)施工人員在澆筑的過程中，必須要控制管道的埋深程度，避免埋深程度過小，在混凝土中形成陷泥。一般來說，管道埋深程度為2～6 mm,這樣能夠避免樁周混凝土出現(xiàn)骨料離析和空隙的現(xiàn)象[4]。

(3)施工人員必須要控制好混凝土的混合比和坍落度。依據(jù)不同水泥類型，依據(jù)砂石料的規(guī)格和含水量，確定合理的配合比，將相關(guān)數(shù)據(jù)填寫登記。

(4)施工人員必須要控制混凝土的攪拌時(shí)間和坍落度，確保整個澆筑程序嚴(yán)格按照流程操作。泵送導(dǎo)管應(yīng)使混凝土表面適度上升，并且施工人員要注重對施工現(xiàn)場的環(huán)境保護(hù)。

(5)一般情況下，在城市內(nèi)部展開橋梁施工，通常會受到施工條件的限制，需要占道澆筑混凝土，并且混凝土澆筑還可借助泵送、吊車吊送的方法。基于此，依據(jù)不同規(guī)格情況，施工人員要采取針對性的措施。如針對混凝土方量大于30 m3以上的，主要采用泵送混凝土；針對混凝土方量小于30 m3的，主要采用吊車吊運(yùn)，以此盡快完成施工進(jìn)度[5]。

3)水下灌注。在水下混凝土的灌注過程中，不能夠中途間斷，確保導(dǎo)管的接頭不會進(jìn)入空氣或者是出現(xiàn)漏水情況。在向上提升導(dǎo)管的時(shí)候，不能夠隨意搖動，要確保導(dǎo)管底部埋入混凝土的時(shí)候不低于2 m。灌注完成之后的鉆孔樁樁頂應(yīng)當(dāng)比設(shè)計(jì)圖紙上超出0.5～1.0 m。

混凝土的初存量計(jì)算公式為：

V=πD2/4(H1+H2)+πd2/4h1

(1)

式中，V表示為灌注首批混凝土?xí)r候所需要的數(shù)量，m3；D表示為樁孔直徑，m；H1表示為樁孔底至導(dǎo)管底端的間距，通常為0.4 m；H2表示為導(dǎo)管初次埋深置的深度，m；d表示為導(dǎo)管內(nèi)徑，m；h1表示為樁孔內(nèi)混凝土達(dá)到埋置深底H2的時(shí)候，其壓力所需高度，m[6]。

4 結(jié) 語

橋梁施工鉆孔灌注施工期間，施工人員應(yīng)積極重視基礎(chǔ)質(zhì)量安全問題，針對各項(xiàng)施工流程，從多個層面著手，采取嚴(yán)格的施工質(zhì)量管理措施，不要忽視任何一個細(xì)節(jié)，嚴(yán)格按照規(guī)范操作施工流程。針對可能造成鉆孔灌注樁出現(xiàn)質(zhì)量問題的各個因素展開全面控制，進(jìn)而顯著提升鉆孔灌注樁施工質(zhì)量和效率，強(qiáng)化橋梁施工質(zhì)量。

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