橋梁鉆孔灌注樁施工及檢測(cè)

劉青峰

（山西省公路工程質(zhì)量檢測(cè)中心，山西 太原 030006）

橋梁鉆孔灌注樁施工及檢測(cè)

劉青峰

（山西省公路工程質(zhì)量檢測(cè)中心，山西 太原 030006）

圪塔河中橋是榆次龍白—祁縣城趙高速公路在榆次北田鎮(zhèn)鞏村東約500 m處跨越圪塔河而設(shè)。此橋采用3～20 m裝配式預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，橋梁中心樁號(hào)為K24+748，右前夾角為90°，全橋1連；下部結(jié)構(gòu)采用柱式臺(tái)、柱式墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)按小樁號(hào)到大樁號(hào)順序?yàn)椋?3～47～50～43 m,其直徑Φ1 500 mm，為摩擦端承樁，樁基施工完畢后，對(duì)其24根樁進(jìn)行了“聲波透射法”無破損檢測(cè)，樁的完整率達(dá)到100%。

鉆孔灌注樁；施工；檢測(cè)

1 工程概況

圪塔河中橋是為榆次龍白—祁縣城趙高速公路在榆次北田鎮(zhèn)鞏村東約500 m處跨越圪塔河而設(shè)。此橋采用3～20 m裝配式預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，橋梁中心樁號(hào)為K24+748，右前夾角為90°，全橋1連；下部結(jié)構(gòu)采用柱式臺(tái)、柱式墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范

（1）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG—2003）。

（2）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60—2004）。

（3）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62—2004）。

（4）《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D61—2005）。

（5）《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041—2000）。

（6）《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T BO2—01—2008）。

（7）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63—2007）。

（8）《公路工程水紋勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG C30—2002）。

（9）《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTD D81—2006）。

（10）《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTD/T D81—2006）。

（11）《公路橋梁板式橡膠支座》（JT/T4—2004）。

（12）《公路橋梁伸縮裝置》（JT/T327—2004）。

1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）汽車荷載等級(jí)：公路-I級(jí)。

（2）橋梁凈寬：凈 -15.50。

（3）環(huán)境條件：I。

（4）地震動(dòng)峰值加速度：0.2 g。

（5）設(shè)計(jì)洪水頻率：1/100。

1.3 地形、地貌

橋址位于沖積傾斜平原區(qū)，微地貌為一條黃土沖溝，整體地形平坦、開闊，表層分部Q4沖積物。

1.4 設(shè)備配置

①SD205短螺旋鉆機(jī)1臺(tái)；②3PSL-300泥漿泵1臺(tái)；③徐工25 T吊車1臺(tái)；④砼運(yùn)輸車7 m34臺(tái)。

1.5 技術(shù)要求

①樁基孔底必須達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高；②孔底沉淀不大于0.3 m；③導(dǎo)管埋置深度宜控制在2～6 m；④樁基為C25水下混凝土；

⑤樁基成樁和成型按《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行驗(yàn)收。

2 質(zhì)量控制和施工工藝

本工程屬于水下鉆孔灌注樁，其樁孔內(nèi)施工過程無法觀察，易發(fā)生樁孔斜、樁底沉淀過厚、斷樁、鋼筋籠上拔、露筋，樁頂砼質(zhì)量差、疏松、夾泥等現(xiàn)象。

2.1 鋼護(hù)筒埋設(shè)與樁位偏差

《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，鉆孔灌注樁樁位偏差：群樁100 mm、排架樁允許50～100 mm，因?yàn)樯喜拷Y(jié)構(gòu)荷載作用在基礎(chǔ)承臺(tái)的位置是不變的，樁基偏位后，樁的實(shí)際受力狀態(tài)發(fā)生變化，要達(dá)到原設(shè)計(jì)受力狀態(tài)非常困難，即使采用加大基礎(chǔ)底梁或承臺(tái)等補(bǔ)救措施，也難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，造成樁的可靠性降低、工程造價(jià)增加、工期延長(zhǎng)的后果。為了減少樁位偏差，將樁的中心用全站儀引至樁旁木樁上，然后埋設(shè)鋼護(hù)筒，護(hù)筒中心與樁中心重合。護(hù)筒用6 mm厚鋼板卷制成，其內(nèi)徑比鉆孔大200 mm為1.7 m，長(zhǎng)度為2 m，護(hù)筒周圍下部（1/2）用C15混凝土穩(wěn)固，護(hù)筒上口高出地面300 mm，以防雜物落入孔內(nèi)。然后將4個(gè)木樁點(diǎn)引至護(hù)筒并作出標(biāo)記，量出4個(gè)標(biāo)記至中心點(diǎn)的距離，用此方法，在鉆機(jī)就位中為保證鉆頭中心與樁位中心重合起著關(guān)鍵作用。

2.2 泥漿的調(diào)和使用技術(shù)要求

（1）鉆孔泥漿一般由水、黏土（或彭潤(rùn)土）和添加劑按適當(dāng)配合比配制而成，其性能指標(biāo)見表1。

（2）直徑大于2.5 m的大直徑鉆孔灌注樁對(duì)泥漿的要求較高，泥漿的選擇應(yīng)根據(jù)鉆孔的工程地質(zhì)情況、孔位、鉆機(jī)性能、泥漿材料等條件確定。在地質(zhì)復(fù)雜，覆蓋層較厚，護(hù)筒下沉不到巖層的情況下，宜使用丙烯酰胺即PHP泥漿，此泥漿的特點(diǎn)是不分散、底固相、高黏度。

2.3 鉆孔施工

（1）一般要求。①鉆孔機(jī)就位前，應(yīng)對(duì)鉆孔各項(xiàng)準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查；②鉆孔時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)資料繪制的地質(zhì)刨面圖，選用適當(dāng)?shù)你@機(jī)和泥漿；③鉆機(jī)安裝后的低座和頂端應(yīng)平穩(wěn)，在鉆進(jìn)中不應(yīng)產(chǎn)生位移或沉陷，否則應(yīng)及時(shí)處理；④鉆孔作業(yè)應(yīng)分班連續(xù)進(jìn)行，填寫鉆孔施工記錄，交接班時(shí)應(yīng)交待鉆進(jìn)情況及下一班注意事項(xiàng)。應(yīng)經(jīng)常對(duì)鉆孔泥漿進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)，不合格要求時(shí)，應(yīng)隨時(shí)改正。應(yīng)經(jīng)常注意地層變化，在地層變化處均應(yīng)撈取渣樣，判明后記入記錄表中并與地質(zhì)刨面圖核對(duì)。

注：①地下水位高或其流速大時(shí)，指標(biāo)取低限；

②地質(zhì)狀態(tài)較好，孔徑或孔深較小的取低限，反之取高限；

③在不易坍塌的黏質(zhì)土層中，使用推鉆、沖抓、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，可用清水提高水頭（≥2 m）維護(hù)孔壁；

④若當(dāng)?shù)厝狈?yōu)良黏土，遠(yuǎn)遠(yuǎn)膨潤(rùn)土亦很困難，調(diào)制不出合格泥漿時(shí)，可摻用添加劑改善泥漿性能，各種添加劑摻量可按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》附錄C-1選?。?/p>

⑤泥漿的各種性能指標(biāo)測(cè)定方法見《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》附錄C-2。

（2）鉆孔灌注樁鉆進(jìn)的注意事項(xiàng)。①開鉆時(shí)均勻慢速鉆進(jìn)，待導(dǎo)向部位或鉆頭全部進(jìn)入地層后，方可加速鉆進(jìn)；②采用、反循環(huán)鉆孔（含潛水鉆）均應(yīng)采用減壓鉆進(jìn)，即鉆機(jī)的主吊鉤始終要承受部分鉆具的重力，而孔底承受的的鉆壓不超過鉆具重力之和（扣除浮力）的80%；③用全護(hù)筒鉆進(jìn)時(shí)，為使鉆機(jī)安裝平正，壓進(jìn)的首節(jié)護(hù)筒必須豎直。鉆孔開始后應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)護(hù)筒水平位置和豎直線，如發(fā)現(xiàn)偏移，應(yīng)將護(hù)筒拔出，調(diào)整后重新壓入鉆進(jìn)。

2.4 清孔

（1）清孔要求。①鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)對(duì)孔深、孔徑進(jìn)行檢查，符合6.8.3的要求后方可清孔；②清孔方法應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、鉆進(jìn)方法、機(jī)具設(shè)備條件和地層情況決定；③在調(diào)入鋼筋骨架后，灌注水下混凝土之前，應(yīng)再次檢查孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)和孔底沉淀厚度，如超過規(guī)定，應(yīng)進(jìn)行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。

（2）清孔時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)。①清孔方法有換漿、抽漿、掏渣、空壓機(jī)噴射、砂漿置換等，可根據(jù)具體情況選擇使用；②不論采用何種方法清孔，在清孔排渣時(shí)，必須注意保持孔內(nèi)水頭，防止塌孔；③無論采用何種方法清孔，清孔后應(yīng)從孔底提出泥漿試樣，進(jìn)行性能指標(biāo)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合表2的規(guī)定。灌注水下混凝土前，孔底沉淀土厚度應(yīng)符合表2的規(guī)定；④不得加深鉆孔深度的方式代替清孔。

2.5 灌注水下混凝土

（1）鋼筋骨架的制作、運(yùn)輸及吊裝就位的技術(shù)要求。①鋼筋骨架的制作應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求和《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》第10章的有關(guān)規(guī)定；②長(zhǎng)樁骨架宜分段制作，分段長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)吊裝條件確定，應(yīng)保證不變形，接頭應(yīng)錯(cuò)開；③應(yīng)在骨架處側(cè)設(shè)置控制保護(hù)層厚度的墊塊，其間距豎直向?yàn)? m，橫向圓周不得少于4處。骨架頂端應(yīng)設(shè)置吊環(huán)；④骨架入孔一般用吊機(jī)。無吊機(jī)時(shí)，可采用鉆機(jī)鉆架、灌注塔架。起吊應(yīng)按骨架長(zhǎng)度的編號(hào)入孔；⑤鋼筋骨架的制作和吊放的允許偏差為：主筋間距±10 mm；箍筋間距±20 mm；骨架外徑±10 mm；骨架傾斜度±0.5%;骨架保護(hù)層厚度±20 mm；骨架中心平面位置20 mm；骨架頂端高程±20 mm，骨架地面高程±50；⑥變截面樁鋼筋骨架吊放按設(shè)計(jì)要求施工。

表2 鉆、挖孔成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（2）灌注水下混凝土?xí)r應(yīng)配備的主要設(shè)備及備用設(shè)備。①灌注水下混凝土的攪拌機(jī)能力，應(yīng)能滿足樁孔在規(guī)定時(shí)間內(nèi)灌注完畢。灌注時(shí)間不得長(zhǎng)于首批混凝土初凝時(shí)間。若估計(jì)灌注時(shí)間長(zhǎng)于首批混凝土初凝時(shí)間，則應(yīng)摻入緩凝劑；②水下灌注混凝土的泵送機(jī)具宜采用混凝土泵，距離稍遠(yuǎn)的宜采用混凝土攪拌運(yùn)輸車。采用普通汽車運(yùn)輸時(shí)，運(yùn)輸容器應(yīng)嚴(yán)密堅(jiān)實(shí)，不漏漿、不吸水，便于裝卸，混凝土不應(yīng)離析；③水下混凝土一般用鋼導(dǎo)管灌注，導(dǎo)管內(nèi)徑為200～350 mm，視樁徑大小而定。導(dǎo)管使用前進(jìn)行水密承壓和接頭試驗(yàn)，嚴(yán)謹(jǐn)用壓試壓。

2.6 灌注水下混凝土的技術(shù)要求

①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（≥1.0）和填充導(dǎo)管底部的需要；②混凝土拌和物運(yùn)至灌注地點(diǎn)，應(yīng)檢查其均勻性和坍落度等，如不符合要求，應(yīng)進(jìn)行第2次拌和，2次拌和后仍不符合要求時(shí)，不得使用；③首批混凝土拌和物下落后，混凝土應(yīng)連續(xù)灌注；④在灌注過程中，導(dǎo)管的埋置深度宜控制在2～6 m；⑤灌注過程中，應(yīng)經(jīng)常測(cè)探井孔內(nèi)混凝土的位置，及時(shí)地調(diào)整導(dǎo)管埋深；⑥為防止鋼筋骨架上浮，當(dāng)灌注的混凝土頂面距離鋼筋骨架低部1 m左右時(shí)，應(yīng)降低混凝土的灌注速度。當(dāng)混凝土拌和物上升到骨架低口4 m以上時(shí)，提升導(dǎo)管，使其低口高于底部2 m以上，即可恢復(fù)正常灌注速度；⑦灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)高出一定高度，一般為0.5～1.0 m，以保證混凝土強(qiáng)度，多余部分接樁前必須鑿除，殘余樁頭應(yīng)無松散層。

3 樁基“聲波透射法”無破損檢測(cè)

樁基工程屬于地下隱蔽工程，在鉆孔施工的整個(gè)過程中，因受到地質(zhì)土層的變化，設(shè)計(jì)樁徑、樁孔底部沉渣厚度、樁孔的垂直度偏差、施工方法、施工工藝、施工機(jī)具、施工管理等因素的影響，使砼灌注樁存在著不少工程質(zhì)量隱患問題，例如沉渣、夾泥、斷樁、縮頸、偏斜等，顯然樁的實(shí)際承載力值往往離散性很大，并非是個(gè)定值。所以，用少數(shù)的樣本試樁得出的承載力，難于代表整體。為此，我們對(duì)此工程24根樁全部進(jìn)行了“聲波透射法”無破損檢測(cè)。

3.1 檢測(cè)儀器、設(shè)備及方法

①儀器：為國產(chǎn)聲波探測(cè)儀，采集、記錄、顯示系統(tǒng)為一體，攜帶輕便、操作緊湊、測(cè)量精度高、用作機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，是目前檢測(cè)樁基完好率較為理想的儀器；②設(shè)備：手錘3.5～4.5 kg；手持錘，2.5 kg左右尼龍頭力棒，以30 cm落距敲擊，敲擊時(shí)用力應(yīng)均勻，且短促有力；檢測(cè)的過程可概括為三大運(yùn)行系統(tǒng)：激振、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理；③通過信息處理設(shè)備得出樁的檢測(cè)結(jié)果。

3.2 砼灌注樁檢測(cè)結(jié)果

（1）樁基混凝土：混凝土波數(shù)與試塊強(qiáng)度fce有良好的相關(guān)性和一致性，處于正態(tài)分布，樁基砼強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)C25要求。

（2）樁基承載力：樁的極限承載力設(shè)計(jì)為2.6 MN，其被檢測(cè)的24根樁基，全部大于2.6 MN，合格率為100%。

（3）樁身完整性：未發(fā)現(xiàn)鋼筋籠露筋、偏位現(xiàn)象。

綜上所述，對(duì)圪塔河工程的樁基施工得出如下結(jié)論，樁身完整性良好，樁基砼分布均勻，28天砼強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，樁基承載力全部達(dá)到設(shè)計(jì)要，個(gè)別樁基砼強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)要求。經(jīng)驗(yàn)收評(píng)為優(yōu)質(zhì)工程。

4 結(jié)論

（1）選擇機(jī)型：在機(jī)型選擇上，我們集思廣益，結(jié)合工地的實(shí)際情況，對(duì)所選機(jī)型慎重考慮和認(rèn)真研究，實(shí)事求是地聽取了專家的意見，定下決心選用了SD205短螺旋鉆機(jī)1臺(tái)，通對(duì)過24根樁的施工實(shí)踐，證明所選機(jī)型是正確的。其優(yōu)點(diǎn)如下，鉆進(jìn)速度快，在黏土層尤為明顯，在鉆進(jìn)中擴(kuò)孔小，準(zhǔn)確地保證了樁身垂直度符合設(shè)計(jì)要求，其鉆進(jìn)速度平穩(wěn)，振動(dòng)力極小，不易塌孔。

（2）改良設(shè)備：鉆進(jìn)到中、粗砂層中時(shí)，鉆頭磨損較厲害，將鉆頭的端焊合金刀具，從而加固和改進(jìn)了鉆頭，提高了鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度。

（3）工作認(rèn)真：樁位控制采用全站儀放線定位法，并采用不同的方法反復(fù)進(jìn)行復(fù)核，確保了樁位偏移符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。24根樁開挖后，未發(fā)現(xiàn)有移位、錯(cuò)位現(xiàn)象，數(shù)成列、橫成行，鉆孔機(jī)就位整平后，采用橫豎水平尺反復(fù)校正，通過2 m護(hù)筒導(dǎo)向，確保了樁基良好的垂直度。

Bridge Drill Hole Filling Pile Construction and Examination

Liu Qingfeng

The mound of Ta River intermediate axle is Yuci Long Baizhi the Qi county Zhaohighway east the Tian Town secure village an approximately 500 meter place spanning mound of Ta River supposes north Yuci.This bridge uses 3-20m assembly type pre-stressed tong continual box Liang,the bridge center station number is K24+748,before the right,included angle is 90 degrees，entire bridge 1st company；The substructure uses column Taiwan,the column pillar,the foundation uses the drill hole irrigation pile foundation.The design pile long according to the small station number to the big station number order is:43～47～50～43m,its diameter φ1 500 mm,to rub the end bearing pile，after the pile foundation construction finished,to its 24 piles carries on“the sound wave transmission method”the non-breakage examination，the pile percentage of head rice has achieved 100%.

drills hole the filling pile；construction；examine

U 443.15+4

A

1000-8136(2011)08-0051-03

劉青峰，男，1976年生，山西靜樂人，畢業(yè)于北京交通大學(xué)，助理工程師。