人工挖孔灌樁施工過程與質量控制技術研究

劉長喜

摘要：本文以工民建施工為研究對象，結合某鐵路立交特大橋的人工挖空灌注樁施工為背景，論文首先分析了該工程的地質情況，進而探討了工程質量控制的措施，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：灌注樁 挖孔 質量 控制

中圖分類號：TB21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（a）-0022-02

橋梁工程中橋梁樁基極為關鍵，橋梁樁基由于深埋在地表下，再加上多數施工區(qū)域地下水較高，因而樁基的質量安全一直都難以控制，況且樁基質量將直接影響橋梁的整體質量。在實際工作中，承包商關于樁基礎的施工工藝流程，對施工進度和施工質量、安全的控制，關系到整個工程項目質量目標的實現?，F以某高速公路跨鐵路立交特大橋的人工挖孔灌注樁為例，談談人工挖孔灌注樁工程質量控制。

1 工程概述

某高速公路項目路線全長84.40km，全線設置6處互通立交、服務區(qū)1處、停車區(qū)2處。主線采用四車道高速公路標準建設，設計速度100km/h，初步設計總概算為37.2億元，建設工期36個月。某立交特大橋全長1087m，采用4×30+5×30+3×40+5×30+5×30+5×30+4×30+5×30橋跨組合，鐵路上跨部分采用40m箱梁方案，其余采用30m預應力連續(xù)T梁。下部結構采用柱式墩，樁基礎。本橋建設工期為18個月。

2 工程計劃與材料控制

跨鐵路立交特大橋是第三合同段的關鍵工程，它控制著第三合同段施工總工期，關系到高速公路大隨段主線的貫通，技術含量與施工難度相對較大。施工隊伍進場時間為2009年7月份，根據合同文件與業(yè)主要求，為確保2010年8月份橋梁上部結構全部完成，年底全線拉通，因此在2010年4月底前跨鐵路立交特大橋樁基施工任務必須全部完成。據隨州地區(qū)氣候特點，該地區(qū)12月份氣溫降低幅度較大，最低溫度可達-10℃，為保證樁基混凝土施工避開低溫氣候，要求承包商采取倒排工期，合理安排有限的時間。原材料的進場必須嚴格經過試驗檢測程序，杜絕不合格原材料進入施工現場。

3 施工過程的質量安全控制

3.1地質情況

近期新構造運動較為明顯，具有震蕩性和掀斜性特點，主要表現為境內白堊～下第三系地層的傾斜和沿陸水河各級階地的發(fā)育，橋址區(qū)位于地殼相對穩(wěn)定區(qū)塊。出露基巖為白堊系公安寨組砂巖，巖層產狀121°＜28°?？玷F路立交特大橋跨越廣水河，平均河床寬120m，夏季暴雨期最大過洪流量500s/m3左右，冬季枯水期最小流量在0.5s/m3以下。橋址區(qū)地表水、地下水水質均較好，對混凝土無腐蝕性。鑒于以上地質情況，承包商經過分析，并通過試挖，提出采用人工挖孔，經批準后采用人工挖孔。

挖孔時，要特別注意施工安全。本合同段內跨越河流為廣水河，沿線溝渠、池塘、山間沖溝等地表水系較發(fā)育，挖孔工人必須配有安全帽、安全繩、并搭設掩體。提取土渣的吊桶、吊鉤、鋼絲繩、卷揚機等機具時，經常檢查。井口圍護高出地面200～300mm，防止土、石、雜物落入孔內傷人。挖孔工作暫停時，孔口必須罩蓋。挖孔時，跟蹤監(jiān)測，如孔內的二氧化碳含量超過0.3%，或孔深超過10m時，采用機械通風。挖孔斜樁挖掘時容易坍孔，采用預制鋼筋混凝土護筒分節(jié)下沉護壁。

孔內巖石須爆破時，采用淺眼爆破法，嚴格控制炸藥用量，并在炮眼附近加強支撐和護壁，防止震塌孔壁。當樁底進入傾斜巖層時，樁底應鑿成水平狀或臺階形。孔內經爆破后，先通風排煙，經檢查無有害氣體后，施工人員方可下井繼續(xù)作業(yè)。挖孔達到設計深度以后，再清除孔底松土、沉渣、雜物；如地質復雜，應用鋼釬探明孔底以下地質情況，并報經監(jiān)理人復查認可后方可灌注混凝土。

3.1.1孔深

先復查護筒頂固定位置的標高，按設計樁底標高反推鉆孔應達到的深度?？咨顧z測時，以孔壁邊緣的深度為準，因鉆機鉆頭呈錐形，中部比邊緣相差50cm左右。按邊緣不同的位置測取3點，取平均值。其次，及時復核測繩上的深度標志，標志在施工過程中因經常檢測來回發(fā)生移動，檢測前后用標準鋼尺予以校核，保證實際孔深不小于設計值。

3.1.2孔位

護筒埋設位置的準確是關鍵，實際操作時，要求在埋設護筒的同時，在護筒周圍將護筒分中埋設護樁。鉆孔成孔后，通過護樁檢測孔位，偏差允許值控制在平面位置小于5cm，傾斜度小于1%范圍內。

3.1.3孔徑

在鉆孔之前，按樁徑要求制作驗孔器，驗孔器中間長度為孔徑的4～6倍，兩頭錐體長度分別為孔徑的0.5倍，通過觀察驗孔器在孔內的下沉順利程度，排除孔壁突出孤石或縮孔等現象。

3.2鋼筋籠制作與吊裝質量控制

鋼筋在各種試驗均符合要求的前提下，才允許批量進場，制作的鋼筋籠鋼筋型號、根數、長度必須嚴格符合設計要求；鋼筋間距，鋼筋的綁扎與焊接質量按《公路橋涵施工技術規(guī)范》JTJ041-2000第10條進行檢查，檢查頻率符合《公路工程質量檢驗評定標準》JTJ071-98第6.12條。根據跨鐵路立交特大橋樁長較長的特點，為避免鋼筋籠過長在吊裝時發(fā)生變形，鋼筋籠采取分二節(jié)制作，就地焊接的方法。為避免焊接接口位于樁彎矩最大處，經計算分節(jié)長度控制為：18.0m樁接頭位于7～9m處；24.0m樁接頭位于10～12m處，同時不允許接頭處于同一截面，相鄰鋼筋接頭中心間距不小于35d，且不小于50cm。上下兩節(jié)鋼筋籠主筋焊接時，位置對準，鋼筋軸心一致，焊接為雙面焊，焊長5d控制。鋼筋籠入孔后，按檢測孔位方法檢測鋼筋籠的居中，要求鋼筋籠的軸線與樁軸線一致。鋼筋籠吊裝質量必須達到：中心偏位小于5cm，頂面標高±10mm，并固定鋼筋籠，防止在混凝土灌注過程中上浮。

3.3鉆孔灌注樁混凝土工程質量控制

由于孔底及孔壁滲入的地下水，其上升速度較大（>6mm/min），所以在本項目采用水下灌注混凝土樁的方法。水下混凝土灌注是人工挖孔灌注樁最后一道關鍵性的工序，其施工質量的優(yōu)劣直接影響樁本身的質量，控制灌注混凝土的施工質量，在施工過程中嚴把“三關”（如圖1）。

3.3.1灌注樁混凝土制備關

原材料必須經過嚴格的試驗檢測，特別是粗集料的粒徑不能大于40mm。在拌制過程中，按配合比要求，采用電子計量，控制混凝土的水灰比（0.55）坍落度（18～20cm），對坍落度達不到要求或拌和后出現離析的混凝土，必須重新拌制或作廢料處理，混凝土的輸送嚴防漏漿。應在施工前選擇取料場對原材料進行檢測合格后，分人工挖孔樁和鉆孔樁進行配合比設計，一般情況下，鉆孔樁水下混凝土的坍落度比人工挖孔樁混凝土坍落度要大，但無論何種混凝土都應滿足施工工藝的具體要求，如混凝土坍落度、初凝時間、終凝時間等，其中最重要是混凝土粘聚性和保水性一定要好。

3.3.2灌注混凝土導管檢查關

灌注混凝土導管口徑根據粗集料最大粒徑確定，導管口徑不小于最大粒徑的8倍。導管在使用前，必須嚴格經過水密、承壓和接頭抗拉試驗，避免由于水密性差，在灌注過程中產生高壓氣囊或導管接頭質量差，在拉拔過程產生導管斷裂等現象。導管底排泄端離孔底的距離，采取導管先探底后回拔的方法，控制在高度25～40cm之間。

3.3.3混凝土灌注過程檢查關

在混凝土灌注過程中，首先應控制混凝土的初灌數量，為保證首批混凝土能滿足導管初次埋置深度和填充導管底部間隙的需要，要求承包商經計算確定漏斗的最小容量外，用備用漏斗先準備一斗混凝土，讓兩斗混凝土同時灌入，確保首批混凝土數量。

混凝土的灌注是一個連續(xù)過程，不允許灌注過程中出現中途停灌現象，承包商必須有專職技術人員現場把關，經常檢測孔內混凝土面的高度，及時調整導管排泄端與混凝土面的相對位置，保證導管排泄端充分伸入先前灌注的混凝土中至少2.0m，且不超過6.0m，按灌注的混凝土數量和檢測高度雙重控制，保證灌注的混凝土頂面標高高出理論設計樁頂標高不小于80cm，并在灌注過程中及時拉拔護筒，確保混凝土灌注過程一氣呵成。

樁基混凝土灌注完成后，在混凝土終凝后應對樁基混凝土進行保養(yǎng)。橋梁工程樁基混凝土灌注完保養(yǎng)至齡期后，應對樁基質量進行檢測，目前我國對于交通工程中橋梁樁基的檢測方法普遍采用的有兩種，一是超聲波透射法；二是低應變法。低應變法由于其檢測結果精度低，目前主要用在小直徑樁或短樁的檢測。然而超聲波透射法雖然檢測成本高于低應變法，但其檢測結果準確性較高，所以在本項目全部采用超聲波透射法。由于每個環(huán)節(jié)控制較好，經檢測，第三合同段跨鐵路立交特大橋的樁基全部為Ⅰ類樁。

4 結語

由于人工挖孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進行，施工質量安全都較難控制，這就要求我們在施工前要認真熟悉設計圖紙及有關施工、驗收規(guī)范，核查地質和有關灌注樁方面的資料，對施工過程中可能會發(fā)生的一些問題進行全面分析，落實預防措施，做到科學組織，精心施工，嚴格管理，這些施工中常見問題是可以避免的。

參考文獻

[1] 李成吉.淺析人工挖孔灌注樁在施工中的應用[J].太原科技，2007（2）.

[2] 牛羨平，張林剛.淺談人工挖孔灌注樁施工工藝及安全技術措施[J].科技創(chuàng)新導報，2011（3）.

[3] 林平，張繼萍，嚴華.長豐路橋人工挖孔灌注樁施工技術[J].安徽水利水電職業(yè)技術學院學報，2006（1）.

[4] 袁定安.強流砂層人工挖孔灌注樁施工方法[J].科技創(chuàng)新導報，2006（3）.

[5] 姜東利.人工挖孔灌注樁在某高速公路工程的應用實踐[J].價值工程，2010（4）.

[6] 曲展俊.河谷及低山丘陵區(qū)公路橋人工挖孔灌注樁挖孔要點[J].科技創(chuàng)新導報，2007（12）.