澄海外砂大橋改造工程鉆孔灌注樁成樁工藝探討

王少波

摘要：由于橋梁鉆孔灌注樁屬于隱蔽工程,成樁過(guò)程中間環(huán)節(jié)多,在施工過(guò)程中往往容易出現(xiàn)質(zhì)量事故，對(duì)此，為了確保成樁質(zhì)量，最大程度防止坍孔、斷樁等質(zhì)量事故的發(fā)生，本文結(jié)合澄海外砂大橋改造工程樁基施工情況，詳細(xì)介紹了鉆孔灌注樁在成樁過(guò)程中所采取的一系列技術(shù)保證措施，以供業(yè)內(nèi)各位同行共同參考借鑒。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；鉆孔灌注樁；成樁工藝；技術(shù)要求

1 工程概述

國(guó)道324線(xiàn)澄海路段是連接閩粵兩省的國(guó)家主干道公路，澄海外砂大橋是該路段公路大橋之一。現(xiàn)有外砂大橋是1989年由汕頭市公路主管部門(mén)籌資建造的寬翼式鋼筋混凝土T形梁橋，橋面全寬16米，橋長(zhǎng)694.04米。改造后橋面全寬34米，與原橋跨徑相同。工程合同總價(jià)為3466.7088萬(wàn)元，工程于2004年9月19日開(kāi)工，2006年4月9日完工，實(shí)際工期約19個(gè)月，比合同工期(20個(gè)月)提前完工。其中，全橋共有樁基172根，經(jīng)無(wú)破損檢測(cè)其中Ⅰ類(lèi)樁109根，占63.4%，Ⅱ類(lèi)樁63根，占36.6%，無(wú)Ⅲ類(lèi)以下樁基，樁基檢測(cè)率達(dá)到100％。為進(jìn)一步驗(yàn)證樁基砼成樁質(zhì)量，施工過(guò)程中共抽芯檢測(cè)其中3根樁基，分別為3號(hào)墩C樁、10號(hào)墩B樁、34號(hào)墩B樁、檢測(cè)結(jié)果均為Ⅱ類(lèi)樁。

2 成孔質(zhì)量控制

鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進(jìn)行的，其施工過(guò)程無(wú)法觀察，成樁后也不能進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)收。施工中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都將直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度，甚至給投資者造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。因此，要求基礎(chǔ)施工隊(duì)伍在施工技術(shù)措施上要落實(shí)，并加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，密切注意抓好施工過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，力爭(zhēng)將隱患消除在成樁之前。因此在施工前要認(rèn)真熟悉設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)施工、驗(yàn)收規(guī)范，核查地質(zhì)和有關(guān)灌注樁方面的資料，對(duì)灌注樁在施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的一些問(wèn)題進(jìn)行分析后制訂出施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收實(shí)施方案和每根樁的施工記錄，以便有效地對(duì)樁基施工質(zhì)量加以控制。而成孔是混凝土灌注樁施工中的一個(gè)重要部分，其質(zhì)量如控制得不好，則可能會(huì)發(fā)生塌孔、縮徑、樁孔偏斜及樁端達(dá)不到設(shè)計(jì)持力層要求等，還將直接影響樁身質(zhì)量和造成樁承載力下降。因此，在成孔的施工技術(shù)和施工質(zhì)量控制方面應(yīng)著重做好以下幾項(xiàng)工作。

2.1 確保樁身成孔垂直度

這是灌注樁順利施工的一個(gè)重要條件，否則鋼筋籠和導(dǎo)管將無(wú)法沉放。為了保證成孔垂直精度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)采取擴(kuò)大樁機(jī)支承面積使樁機(jī)穩(wěn)固，經(jīng)常校核鉆架及鉆桿的垂直度等措施。

2.2 泥漿護(hù)壁技術(shù)

泥漿護(hù)壁是鉆孔灌注樁施工技術(shù)關(guān)鍵之一。泥漿護(hù)壁的好壞直接關(guān)系到鉆孔灌注樁的質(zhì)量。泥漿護(hù)壁按土層的性質(zhì)可以用原土造漿，即鉆孔時(shí)直接注人清水使之與原位的粘土混合成護(hù)壁泥漿，也可用人工制備的泥漿。在砂層、砂夾層等易塌孔的土層中鉆孔，應(yīng)采用人工制備的特殊泥漿。

泥漿的作用是護(hù)壁、攜砂、冷卻鉆頭和潤(rùn)滑，其中護(hù)壁和攜砂是主要的。注入干凈泥漿的比重應(yīng)控制在1.1左右，泥漿稠度過(guò)大會(huì)影響鉆進(jìn)速度，而泥漿過(guò)稀則不利于護(hù)壁和排渣。排出泥漿的比重應(yīng)控制在1.2-1.4左右;當(dāng)穿過(guò)砂夾卵石層或容易塌孔的土層時(shí)排出泥漿的比重可增大至1.3-1.5。泥漿除控制比重外，還應(yīng)定期測(cè)定它的粘度。在不同的土層中鉆孔，泥漿粘度要求是不同的，在混有砂土的淤泥層中，合適的泥漿粘度為20-23 Pa.s；在砂土中為23一45 Pa.s；在沙礫層中大于45 Pa.s。

2.3 確保樁位、樁頂標(biāo)高和成孔深度。

在護(hù)筒定位后及時(shí)復(fù)核護(hù)筒的位置，嚴(yán)格控制護(hù)筒中心與樁位中心線(xiàn)偏差不大于50mm，并認(rèn)真檢查回填土是否密實(shí)，應(yīng)保持護(hù)筒位置穩(wěn)定，以防鉆孔過(guò)程中發(fā)生漏漿的現(xiàn)象。在施工過(guò)程中自然地坪的標(biāo)高會(huì)發(fā)生一些變化，為準(zhǔn)確地控制鉆孔深度，在樁架就位后及時(shí)復(fù)核底梁的水平和樁具的總長(zhǎng)度并作好記錄，以便在成孔后根據(jù)鉆桿在鉆機(jī)上的留出長(zhǎng)度來(lái)校驗(yàn)成孔達(dá)到深度。

雖然鉆桿到達(dá)的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔時(shí)泥漿比重控制不當(dāng)，或在提鉆具時(shí)碰撞了孔壁，就可能會(huì)發(fā)生坍孔、沉渣過(guò)厚等現(xiàn)象，這將給第二次清孔帶來(lái)很大的困難，有的甚至通過(guò)第二次清孔也無(wú)法清除坍落的沉渣。因此，在提出鉆具后用測(cè)繩復(fù)核成孔深度，如測(cè)繩的測(cè)深比鉆桿的鉆探小，就要重新下鉆桿復(fù)鉆并清孔。

為有效地防止塌孔、縮徑及樁孔偏斜等現(xiàn)象，除了在復(fù)核鉆具長(zhǎng)度時(shí)注意檢查鉆桿是否彎曲外，還根據(jù)不同土層情況對(duì)比地質(zhì)資料，隨時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)速度，并描繪出鉆進(jìn)成孔時(shí)間曲線(xiàn)。當(dāng)鉆進(jìn)粉砂層進(jìn)尺明顯下降，在軟粘土鉆進(jìn)最快200m/min左右，在細(xì)粉砂層鉆進(jìn)都是15m/min左右，兩者進(jìn)尺速度相差很大。鉆頭直徑的大小將直接影響孔徑的大小，在施工過(guò)程中要經(jīng)常復(fù)核鉆頭直徑，如發(fā)現(xiàn)其磨損超過(guò)10mm就要及時(shí)調(diào)換鉆頭。

2.4 清孔施工

清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣則是影響灌注樁承載能力的主要因素之一。清孔則是利用泥漿在流動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能沖擊樁孔底部的沉渣，使沉渣中的巖粒、砂粒等處于懸浮狀態(tài)，再利用泥漿膠體的粘結(jié)力使懸浮著的沉渣隨著泥漿的循環(huán)流動(dòng)被帶出樁孔，最終將樁孔內(nèi)的沉渣盡量排除干凈。清孔方法主要有換漿、抽漿、掏渣、空壓機(jī)噴射和砂漿置換等。不論采用何種清孔方法，在清孔排渣時(shí)，必須注意保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔。灌注樁成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，應(yīng)充分利用鉆桿在原位進(jìn)行第一次清孔，直到孔口返漿比重持續(xù)小于1.10-1.20，清孔后孔底殘留的沉渣厚度，對(duì)于支承樁不得大于l00mm，對(duì)于摩擦樁不得大于300mm。通常清孔分兩次進(jìn)行，既在鉆孔結(jié)束后清孔一次，待鋼筋籠、導(dǎo)管安放完畢后再清一次孔。第二次清孔后應(yīng)馬上進(jìn)行水下混凝土的灌注工作，中間耽擱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。

2.5 鋼筋籠制作質(zhì)量和吊放

鋼筋籠制作前首先要檢查鋼材的質(zhì)保資料，檢查合格后再按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求驗(yàn)收鋼筋的直徑、長(zhǎng)度、規(guī)格、數(shù)量和制作質(zhì)量。在驗(yàn)收中還要特別注意鋼筋籠吊環(huán)長(zhǎng)度能否使鋼筋準(zhǔn)確地吊放在設(shè)計(jì)標(biāo)高上，這是由于鋼筋籠吊放后是暫時(shí)固定在鉆架底梁上的，因此，吊環(huán)長(zhǎng)度是根據(jù)底梁標(biāo)高的變化而改變，所以應(yīng)根據(jù)底梁標(biāo)高逐根復(fù)核吊環(huán)長(zhǎng)度，以確保鋼筋的埋入標(biāo)高滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在鋼筋籠吊放過(guò)程中，應(yīng)逐節(jié)驗(yàn)收鋼筋籠的連接焊縫質(zhì)量，對(duì)質(zhì)量不符合規(guī)范要求的焊縫、焊口則要進(jìn)行補(bǔ)焊。同時(shí)，要注意鋼筋籠能否順利下放，沉放時(shí)不能碰撞孔壁；當(dāng)?shù)醴攀茏钑r(shí)，不能加壓強(qiáng)行下放，因?yàn)檫@將會(huì)造成坍孔、鋼筋籠變形等現(xiàn)象，應(yīng)停止吊放并尋找原因，如因鋼筋籠沒(méi)有垂直吊放而造成的，應(yīng)提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，則要求進(jìn)行復(fù)鉆糾偏，并在重新驗(yàn)收成孔質(zhì)量后再吊放鋼筋籠。鋼筋籠接長(zhǎng)時(shí)要加快焊接時(shí)間，盡可能縮短沉放時(shí)間。

3 成樁質(zhì)量控制

在混凝土灌注時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土攪拌時(shí)間和混凝土坍落度的控制。因?yàn)榛炷翑嚢钑r(shí)間不足會(huì)直接影響混凝土的強(qiáng)度，混凝土坍落采用18cm-20cm，并隨時(shí)了解混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋人深度。導(dǎo)管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m-4m，不宜大于5m和小于1m，嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。當(dāng)灌注至距樁頂標(biāo)高8m-10m時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坍落度調(diào)小至12cm-16cm，以提高樁身上部混凝土的抗壓強(qiáng)度。在施工過(guò)程中，要控制好灌注工藝和操作，抽動(dòng)導(dǎo)管使混凝土面上升的力度要適中，保證有程序的拔管和連續(xù)灌注，升降的幅度不能過(guò)大，如大幅度抽拔導(dǎo)管則容易造成混凝土體沖刷孔壁，導(dǎo)致孔壁下墜或坍落，樁身夾泥。在灌注過(guò)程中必須每灌注2－3m左右測(cè)一次混凝土面上升的高度，確定每段樁體的充盈系數(shù)。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，由于橋梁鉆孔灌注樁的整個(gè)施工過(guò)程屬于隱蔽工程，因此，其成樁過(guò)程往往存在著較多的不確定因素，但是，無(wú)論如何，若想對(duì)鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量進(jìn)行有效控制，其關(guān)鍵還在于人。因此，本人認(rèn)為，凡是從事樁基施工的現(xiàn)場(chǎng)管理人員必須要有一顆高度負(fù)責(zé)的心，從思想上提高警惕，從意識(shí)上加強(qiáng)管理，貫徹“以防為主”的質(zhì)量方針，對(duì)樁基施工各個(gè)環(huán)節(jié)要充分重視并做到精心組織，只有這樣樁基的成樁質(zhì)量才能得到有效保證。

參考文獻(xiàn)

[1]何斌.對(duì)橋梁樁基耐久性問(wèn)題的探討[J].公路交通技術(shù).2003年02期.

[2]史佩棟.《樁基工程手冊(cè)》.人民交通出版社.2008年8月.