試論市政工程中鉆孔灌注樁施工工藝的要點

李海斌

（太原市政建設集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

各類深基礎形式中，混凝土鉆孔灌注樁應用最為廣泛，能夠適用于多種復雜的地質條件，如軟土、富水含砂地質以及巖溶地質等，其基本工藝流程為機械鉆孔、安放鋼筋籠、灌注混凝土，成樁后能夠顯著提升地基承載力。同時，混凝土鉆孔灌注樁施工機械化程度高、施工效率高、周期短，相較于預制樁整體施工成本更低。目前，混凝土鉆孔灌注的施工技術以及相關質量檢測技術已較為成熟，并且大量的工程實踐也證明了混凝土鉆孔灌注樁的優越性，但是在具體施工過程中仍要加強對關鍵施工環節的控制以及對施工質量的管理。

1 鉆孔灌注樁的主要優缺點

鉆孔灌注樁的主要優勢體現在如下5 點：①鉆孔灌注樁的適用地質條件較廣，不僅可以廣泛應用于軟土地區，在硬土地區也可以應用，而且實施效率較高。②鉆孔灌注樁在樁孔的選擇上，其樁徑及樁長都是比較靈活的，相應承載力的取值范圍比較大。③鉆孔灌注樁的樁身抗彎性能較好，使鉆孔灌注樁能夠承受較大的荷載。④鉆孔灌注樁一般為非擠土樁，擠土效應較小。⑤鉆孔灌注樁的施工工藝成熟，施工條件要求簡單，對施工機械的要求更低，一般施工機械水平完全可以滿足使用需要，不需要額外準備過多的機器即可以完成施工。

鉆孔灌注樁的主要缺點：首先，在橋梁工程項目施工時，由于不同土層受到的影響因素不同，施工過程中面對的情況比較復雜，因此，很有可能發生擴徑、縮徑、斷樁等鉆孔灌注樁身質量缺陷。其次，當鉆孔灌注樁用作端承樁時，如果基巖是持力層，則很難控制鉆孔灌注樁端承樁的樁底沉渣，這對于基樁承載力的發揮有較大的影響。另外，鉆孔灌注樁的樁身側壁泥皮質量較難保證，一旦側壁泥皮質量不過關，就會顯著降低基樁的側阻力，對整個建筑物的基礎造成巨大影響[1]。最后，對于坡地及持力層坡度較大的樁，施工中會發生滑樁現象；鉆孔灌注樁的泥漿護壁在施工過程中會對周邊的環境有一定影響。

2 鉆孔灌注樁施工工藝要點

2.1 鋼筋籠加工檢測

項目單位應在已經硬化好的鋼筋場所提前預制施工所需的鋼筋籠。每套鋼筋籠預制完成后，應交由專業的質檢員進行檢測，確保其質量達標后，交由監理工程師審批，審批通過后，運送至施工現場。質檢員檢驗鋼筋籠，檢查項目包含主筋搭接焊的同心度、焊接飽滿度、焊接長度、鋼筋骨架長度、直徑大小、保護層厚度、聲測管順直度等。還必須如實記錄所有檢查數據，以便日后查閱。

2.2 護筒的制作和埋設

在公路橋梁工程施工中，為了使鉆孔灌注樁能夠垂直鉆孔，同時避免在孔口周圍施工時產生較強的荷載和沖擊力而導致孔洞塌陷，必須在鉆孔前安裝鋼護筒。護筒埋設時，先根據護筒的大小用挖掘機挖出相應的坑。使用旋挖機鉆孔時，必須保證鉆孔超過鉆頭直徑20cm，護筒的長度需根據水位情況與樁位處地質情況進行綜合考慮后確定。護筒頂部與地面之間保持0.3m以上的距離，以保證孔內泥漿面始終高于孔外水位。護筒埋設樁位的允許偏差要小于5cm，埋設斜度小于1%。當灌注樁的混凝土強度占設計強度比例超過25%時，可拆卸護筒。

2.3 鉆機安裝和定位

在鉆孔灌注樁施工過程中，鉆機是關鍵的施工設備，它的質量及性能會對施工效率產生較大的影響，對此，施工者應對鉆機安裝及定位加以關注。正式進行施工前，應讓專業工作者對有關的流程和技術方案開展科學分析，接著根據施工地點的具體狀況來明確鉆機的位置和實際安裝流程，確保精準安裝，防止產生偏移及傾斜的問題，全面突顯鉆機對鉆孔灌注樁施工的作用。若是鉆機類型存在差異，那么對應的安裝方式也是不同的，應根據自身性能開展全面分析，若運用鉆塔鉆孔機開展施工，應根據鉆孔機動力及周圍的地籠，以此明確鉆桿的位置，接著結合實際狀況運用千斤頂來開展調整。

2.4 鋼筋籠施工

在鉆孔灌注樁施工過程中，鋼筋籠是非常關鍵的部分，具體開展施工操作時，其中包含的內容和環節非常復雜。對此，應使用專業的制作平臺，實現構件的有效制作，以確保構件質量滿足工程的實際標準。在開展焊接工作過程中，應全面根據規定標準來完成，防止錯誤操作對工程整體質量造成不良影響。一般情況下，對于制作價簽的距離，應盡可能地掌控在2~3m，基于支座架上放置完成的主筋。為確保鋼筋籠后續作業有序完成，應基于加工結束之后，對其開展定期檢查及管理工作，強化鋼筋籠的養護，防止因為外部因素的作用而產生質量問題。

2.5 鉆進成孔

沖擊鉆機運行時，鉆機的底座和頂端均要保持水平、穩定的狀態，按鉆進標準進行兩個鄰孔的鉆進，經檢查，確認相鄰鉆孔的混凝土抗壓強度超2.5MPa 后具備鉆進的條件，以此來保證鄰孔孔壁的穩定性。鉆進過程中加強監控，若有位移、沉陷現象，隨即暫停鉆進作業，查明原因并處理。孔內無水時，直接灌注泥漿即可；孔內有水時，先投入黏土再用沖擊錐處理，全程做多次的小沖程沖擊造漿。鉆孔過程中，操作人員及時檢查孔內水位，始終超出地下水位1.55～2.0m 并在鋼護筒頂面以下0.3m 內。鉆進深度范圍內的巖層特性存在差異，以地質特性為參考調整鉆頭沖程，在特定地質條件下完成沖擊鉆進作業[2]。例如，鉆進深度內存在黏土層和淤泥層時，以1.0～2.0m 的中沖程沖擊。操作人員頻繁檢查泥漿指標，存在泥漿損耗或土層特性發生變化時，隨即補充泥漿，并在既有作業參數的基礎上加以調整。以進尺速度為準，操作人員靈活收放主鋼絲繩，每次鉆進時鋼絲繩保持拉緊狀態，不可少放或多放。鉆頭的最大沖程始終在0.6m 以內，具體根據巖層性質做適度的調整。于鋼絲繩上以噴紅色油漆的方法設置長度標志，作為鉆進的參照基準，以便更加精準地鉆進成孔。

2.6 聲測管安裝

公路橋梁橋墩鉆孔樁的樁長度一般超過40m，所有樁基均采用聲波透射法檢測。每根樁基需在樁底埋設3 根聲測管，無鋼筋籠段，與聲測管相對應的樁主筋與加強箍筋必須延伸到樁底，以便于對聲測管進行固定。固定的主筋中有一根為接地鋼筋，需要做相應標記。聲測管安裝的技術要求主要包括以下3 個方面：①聲測管為金屬材質，通常內徑應超過40mm、壁厚大于4mm。聲測管運至施工場地后，必須嚴格檢查其韌性、強度和剛度，符合要求后才可使用。②主筋內側采用綁扎形式固定，確保聲測管在保持垂直的前提下相對平行。間隔一個定位鋼筋骨架焊接一個聲測管定位環，定位環直徑應超過聲測管外徑10mm，聲測管應使用套管互相連接。③聲測管的上端加蓋、下端封閉，管中不能出現任何雜物。兩個聲測管相連處應保持光滑，不能漏水。另外，聲測管需要保持高度一致，超過樁頂面最少30cm。在檢測過程中，接受檢驗的樁基混凝土強度應高于設計強度的70%，樁身強度要高于15MPa。檢測工作完成后，需要徹底清理鋼管中的水，同時注入水泥砂漿，規定填充的水泥砂漿必須比樁身混凝土強度高[3]。

2.7 混凝土灌注施工

保證鉆孔與安裝合適之后，觀察導管通暢情況，再繼續開展灌注樁施工。在正式開展施工建設之前，應先對混凝土開展攪拌作業。為提升其和易性，應使用絮凝型減水劑進行施工。

（1）細骨料細度模數要處于2.4~2.8，粗骨料粒徑保證為4.75~37.5mm。結合配合比試驗等，確定和易性與凝結情況。水泥初凝通常要超過2h。充分控制拌和時間，在常規時間上增加1.5 倍。并且，檢測沉淀層厚，判斷是否滿足相關要求。

（2）通過噴射手段對孔底進行噴射，并保證連續噴射3~5min，確保沉渣全部懸浮，在第一時間開展混凝土灌注作業，繼而加強灌注效果，使其滿足樁基質量標準。制作導管，應該著重把握的是，導管要盡可能堅固，內壁沒有局部凹凸情況。實施承壓、水密等試驗時，全面查看導管質量和規格。在此過程中，重視水壓力選取，要超過井孔水深1.3 倍。在灌入至底部之后，應該落實好該項工作，也就是探測混凝土面高度。據此管控埋深，使其維持在2~6m，灌注要避免中途停工。

（3）灌注施工期間，應該把握以下要點：杜絕拌和物溢出的情況，如果發生，應及時調整。重視混凝土下降及水位情況。按照相關要求進行導管提升，應該使軸線處于居中處，并均速提升。精準掌握拆除時間，要確保拆除時間低于15min，并且將管節保存到位（及時清洗、堆好）。混凝土面上升至骨架部位，應盡量避免被頂托上升。在灌注至標高時，管控攪拌量。灌注完成，凝結之前，挖掉多余樁頭，樁頭需保留100mm，低于200mm。在灌注時，樁要留取2 組試件；樁長超過20m 的，要留取3 組；在樁徑較大、澆筑過久時，要留取4 組。

3 鉆孔灌注樁施工質量控制對策

3.1 施工準備環節

在混凝土鉆孔灌注樁施工準備環節，為確保施工質量，需要重點做好以下4 個方面工作。

（1）做好技術準備工作，包括熟悉施工圖紙和施工工藝等，尤其是做好鉆孔施工、鋼筋籠制作、吊裝以及混凝土灌注施工等關鍵施工節點的技術交底工作，確保施工人員掌握施工要點。

（2）做好物資準備工作，包括施工材料和機械設備等。混凝土鉆孔灌注樁施工不僅需要大量混凝土和鋼材，同時也需要多種機械設備協同施工，因此在施工前需要確保各項材料準備充分，各種機械設備準確就位且性能良好，這直接關系到后續的施工進度與施工質量。

（3）做好施工組織工作，包括施工過程中的技術管理、質量監管以及安全管理等，明確各崗位職責，確保各個崗位各司其職、高效配合。

（4）做好試成孔工作，充分、詳細記錄相關數據，包括泥漿比、承載性能以及混凝土灌注時間等，為后續正式施工活動提供參考依據[4]。

3.2 強化材料質量的管控工作

在開展鉆孔灌注樁施工時，其中運用的原材料質量，會對工程施工效率和結構質量造成較大的影響，目前我國大部分施工團隊都缺乏對材料質量的管控，不能確保材料質量的性能滿足工程的實際標準。對此，有關工作者應提高對材料質量的管控力度。正式進行施工前，應先對材料質量和價格開展科學選擇，對多方面因素開展全面分析，選用高性價比的材料，唯有如此，才能確保施工材料的性能滿足工程的標準，并允許其進入施工場地。

3.3 確保清孔工作完成度

清孔是鉆孔灌注樁施工中非常關鍵的一個步驟。因為如果沉積物發生堆積，勢必會在施工過程中造成樁體承載能力的下降，對工程質量造成影響，對工程安全性產生威脅。對孔內進行清理一般需要進行兩次，通常是在鉆孔完成之后首先進行第一輪清理，然后在吊放鋼筋之后，再進行第二次清孔，以保證清孔的效果。因此，對于相關施工規范中泥漿的控制指標：含砂率不超過6%；膠體率不低于90%等，在鉆孔灌注樁的施工過程中需要嚴格把控，如果沒有就地取材，則需要經過專門進行的泥漿配合比設計，一般采用高塑性泥漿以及膨潤土，并且需要嚴格按照施工機械、工藝流程和穿越土層條件進行配合比設計。

3.4 鋼筋籠上浮控制

混凝土灌注期間產生頂托力，此類力的作用迫使鋼筋籠上浮。為此，采取如下控制措施：將鋼筋籠上端在孔口處與護筒穩固連接，為減小鋼筋籠的頂托力，還需保證導管底口與鋼筋籠底端有較大的間距；隨灌注的進行，灌入量逐步增加，混凝土進入鋼筋籠后適當提升導管，將導管埋深穩定在2～6m；若由于導管埋深過大而引起鋼筋籠上浮現象，現場作業人員及時發現問題，盡快起拔拆除部分導管，再沿上下方向適當活動導管，在此過程中每進行一次導管提升作業后，均有一定的抽吸作用，抽吸會促進鋼筋籠的自然回落，根據回落情況做多次的運動，直至鋼筋籠完全回落到位為止；檢測并控制混凝土的坍落度，利用優質的混凝土進行施工，其中導管底口上混凝土的坍落度不可過小[5]。

3.5 開展質量驗收工作

為了確保該項施工技術能夠充分發揮出自身的優點，在驗收時一定要嚴格控制工程各個部分的質量，確保建筑工程整體的作業質量。例如，在檢查的過程中，施工人員應該開展認真全面的檢查工作，針對成孔的直徑以及灌注樁的硬度都要進行明確的檢查，在確保符合我國標準并且質量較為良好的情況下，才能夠開展后續的工作活動。施工單位的驗收人員針對這一問題，一定要提高重視程度，畢竟工程質量驗收工作會關系到工程后期的接收情況。

4 結語

若想從根本上控制好建筑工程中鉆孔灌注樁施工質量，首先就要了解鉆孔灌注樁施工技術的內涵以及優勢，并且從施工準備、埋設護筒以及配備泥漿等多個方面進行分析，獲得施工過程中的有效控制。