橋梁鉆孔灌注樁的施工質量控制

吳勝婕

摘要：鉆孔灌注樁是樁基礎中常見的一種形式，廣泛應用于房屋建筑、橋墩基礎的施工，其具有施工速度快、噪聲小、承載力大等優(yōu)點。但鉆孔灌注樁施工環(huán)節(jié)較多，容易出現樁位偏差過大、孔底沉渣偏多、埋管、鋼筋保護層不足、樁體砼離析、斷樁、樁爛心等質量問題。這些質量問題往往使成樁難以滿足設計要求，且補救困難，因而嚴格控制鉆孔灌注樁的施工質量是整個施工過程中的一個重要環(huán)節(jié)。

關鍵詞：橋梁鉆孔灌注樁；施工質量控制

中圖分類號：TU71文獻標識碼：A

工程案例

某工程基本情況：主引橋1座，全長567.194m，共分5跨；匝道橋4座，總長1517.769m。據鉆探勘察報告，橋梁施工場地土層自上而下依次為雜填土，粘土，淤泥質粘土，淤泥質粉質粘土，粉質粘土，含粘性土粉砂，粉質粘土，粘土，粉質粘土，細砂，粉質粘土，中砂，粉質粘土，粘土，粉砂。工程所采用樁基礎主要為直徑φ1200mm的鉆孔灌注樁，平均設計樁長為60m，混凝土的設計強度為C25。

2、鉆孔灌注樁施工過程前的質量控制

在準確放樣的前提下埋設護筒，埋設護筒的方法和要求，《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTJ041-89）（以下簡稱《規(guī)范》）已作出了較詳細的規(guī)定。如果鉆孔是在陸地上進行的，則一般采用挖坑法，比較簡單易行；如果鉆孔在水上進行，則護筒埋設采用錘擊打入的方法，比較快捷穩(wěn)妥，前提條件是均要在護筒上口作好樁中心標記，以便鉆機對中。鉆孔對中過程中，比較易忽視的就是鉆機底座的水平問題，這在一般成套設備中因為有液壓調整裝置，問題不大，只要注意就行了；而在自制的鉆孔設備中，由于沒有水平調整裝置，再加上有時在水上搭設平臺，平臺本身即與水平面不平行，致使鉆桿夾具無法保持水平，引起鉆桿的不垂直，從而影響灌注樁的垂直性。盡管此時鉆頭中心與護筒所標設的樁中心重合，而實則樁位已偏斜。因此在對位及鉆孔過程中，均應觀測調整鉆機的水平和垂直度。

在該工程主引橋鉆孔灌注樁施工中的某樁，出現了護筒外壁冒水，引起地基下沉，護筒傾斜和移位，造成了鉆孔偏斜。通過檢查，發(fā)現原因是埋設護筒時周圍的土體不夠密實，護筒水位差太大所致，經過及時調整，才使工程得以順利進行。造成護筒壁冒水的主要原因有這幾種：埋設護筒的周圍土體不夠密實，或護筒水位差太大，或鉆頭起落時碰撞。 其防治措施有：在埋筒時應選用最佳含水量的粘土分層夯實，在護筒的適當高度開孔，使護筒內保持1.01.5米的水頭高度，鉆頭起落時，應防止碰撞護筒，發(fā)現護筒冒水時，應立即停止鉆孔，用粘土在四周填實加固，若護筒嚴重下沉或移位時，則應重新安裝護筒。3、灌注樁施工中的質量控制及防治

3.1成孔后孔底沉渣量的控制

該工程某號灌注樁施工完成后，樁設計承載力為2000kN，實施荷載試驗時，當外荷載加至1400kN，樁就出現大量沉降，經施工人員多方面證實是因為樁端沉渣量過多，導致該樁失效，亦影響其它樁的評定?？椎壮猎怯绊憳冻休d能力的重要因素，有關規(guī)范規(guī)定，水下灌注樁樁底沉渣厚度對端承樁不得超過100mm、磨擦樁為300mm，但在施工過程中，常有不少灌注樁的樁底沉渣仍滿足不了此要求，其原因，主要是由于泥漿性能不符合要求，影響鉆孔灌注樁成樁質量的泥漿的性能指標主要是比重和粘度，若泥漿過稀，則攜渣能力不夠，若泥漿過稠，則孔壁會形成一層厚厚的泥皮，無形之中減少了樁徑。泥漿的比重、粘度應根據地下水位高低和地層穩(wěn)定情況等進行確定，如地下水位較高，容易坍塌，泥漿比重、粘度可大些，但不宜過大，比重以1.1～1.2、粘度為18～25s為宜。鉆孔結束后，監(jiān)理人員應要求施工單位在進行一次清孔的同時必須不斷地補充新鮮泥漿，將孔內含砂量大、性能差的泥漿置換出來；二次清孔時宜采用泵吸反循環(huán)清孔，若采用正循環(huán)清孔，要排出巖渣和泥團，須加大泥漿比重和粘度，且清孔的速度要慢。鉆孔完畢后監(jiān)理人員必須對終孔進行驗收，根據鉆桿和鉆頭或測繩的總長度和上部剩余長度檢查終孔深度；要嚴格檢測鉆桿和鉆頭或測繩長度的準確性，杜絕以超深來抵消孔底淤積。

由于清孔時利用大功率的泥漿泵翻騰底部沉渣形成上升力，并利用泥漿的浮力將沉渣排出。因此檢查沉渣厚度前須關閉泥漿泵切斷排渣動力，并等待510min使底部較大顆粒的沉渣沉積，再使用測錘檢測沉渣厚度。由于使用原土造漿，泥漿的膠體率相對較差，會在較短時間內使泥漿懸浮顆粒沉淀增大沉渣厚度。應在清孔結束30分鐘之內灌注混凝土，否則應重新檢測沉渣厚度，不符合要求的須重新清孔排渣。建議泥漿檢測順序依次為：關閉泥漿泵－測泥漿比重－測含砂率－測粘度－測沉渣厚度。

3.2孔壁坍塌控制

3.2.1、泥漿護壁技術

沖擊鉆孔，沖抓鉆孔和回轉鉆削成孔等均可采用泥漿護壁施工技術。

該施工技術的過程是：場地平整→泥漿制備→埋設護筒→鋪設工作平臺→安裝鉆機并定位→鉆進成孔→清孔并檢查成孔質量→下放鋼筋籠→灌注水下混凝土→拔出護筒→檢查質量。

泥漿護壁是鉆孔灌注樁施工技術關鍵之一。泥漿護壁的好壞直接關系到鉆孔灌注樁的質量。泥漿護壁按土層的性質可以用原土造漿，即鉆孔時直接注人清水使之與原位的粘土混合成護壁泥漿，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，應當用人工制備的特殊泥漿。在該工程某小橋的鉆孔灌注樁施工過程中，大量的粘土從樁底排出來，經質檢人員檢測后，與清水混合成護壁泥漿，這樣一來，既經濟，又可就地取材，大大加快了工程的進度。泥漿的作用是護壁、攜砂、冷卻鉆頭和潤滑，其中護壁和攜砂是主要的。注入干凈泥漿的比重應控制在1.1g/cm3左右，泥漿稠度過大會影響鉆進速度，而泥漿過稀則不利于護壁和排渣。排出泥漿的比重應控制在1.21.4 g/cm3左右；當穿過砂夾卵石層或容易塌孔的土層時排出泥漿的比重可增大至1.31.5 g/cm3。泥漿除控制比重外，還應定期測定它的粘度。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2023s；在砂土中為2345s；在沙礫層中大于45s。

3.2.2、孔壁坍塌控制

孔壁坍塌一般是因預先未料到的復雜的不良地質情況、鋼護筒未按規(guī)定埋設、泥漿粘度不夠、護壁效果不佳、孔口周圍排水不良或下鋼筋籠及升降機具時碰撞孔壁等因素造成的，易造成埋、卡鉆事故，應高度重視并采取相應措施予以解決。監(jiān)理人員首先應認真審閱場地工程地質勘察報告，對地層情況做到心中有數；其次必須嚴格要求施工單位按規(guī)定埋設鋼護筒，保證孔口排水良好，下設鋼筋籠及升降機具要防止偏斜；再者，在特殊地層鉆進應要求采用優(yōu)質沖洗液護壁，同時也可采用正循環(huán)鉆進、反循環(huán)排渣的作法來抑制不穩(wěn)定段地層的坍塌；最后，在不穩(wěn)定地層中，換漿不要過早，可在下完鋼筋籠后進行二次清孔時替換掉高比重泥漿后，要督促施工單位及時灌注混凝土，減少沉渣時間，以保證樁身質量。

3.3、擴徑和縮徑控制

擴徑、縮徑都是由于成孔直徑不規(guī)則出現擴孔或縮孔及其它不良地質現象引起的，擴孔一般是由鉆頭振動過大、偏位或孔壁坍塌造成的，縮孔是由于鉆頭磨損過甚、焊接不及時或地層中有遇水膨脹的軟土、粘土泥巖造成的。縮徑會減少樁的豎向承載力，而擴徑會增加成本，必須采取有力措施予以控制。為避免擴徑的出現，監(jiān)理人員應檢查鉆機是否固定、平穩(wěn)，要求減壓鉆進，防止鉆頭擺動或偏位，在成孔過程中還應要求徐徐鉆進，以便形成良好的孔壁，要始終保持適當的泥漿比重和足夠的孔內水位，確保孔內泥漿對孔壁有足夠的壓力，成孔尤其是清孔后應督促施工單位盡快灌注水下混凝土，盡可能減少孔壁在小比重泥漿中的浸泡時間；為避免縮徑的出現，鉆孔前監(jiān)理人員應詳細了解地質資料，判別有無遇水膨脹等不良地質條件的土層，如有應要求施工單位應采用失水率＜3～5 ml／30 min的優(yōu)質泥漿進行護壁，經常對鉆頭的直徑進行校正，鉆頭直徑一般比所需成孔直徑小20～25 mm為宜。

3.4、導管埋深控制

導管底端在混凝土面以下的深度是否合理關系到成樁質量，必須予以嚴格控制。監(jiān)理人員應要求施工單位在開澆時，料斗必須儲足一次下料能保證導管埋入混凝土達1.0m以上的混凝土初灌量，以免因導管下口未被埋入混凝土內造成管內反混漿現象，導致開澆失敗；在澆注過程中，要經常探測混凝土面實際標高、計算混凝土面上升高度、導管下口與混凝土面相對位置，及時拆卸導管，保持導管合理埋深，嚴禁將導管撥出混凝土面，導管埋深一般應控制在1～6 m，過大或過小都會在不同外界條件下出現不同形式的質量問題，直接影響灌注樁的質量。

3.5、鋼筋籠上浮控制

鋼筋籠的尺寸及焊接質量。下鋼筋籠之前應檢查保護塊是否安放到位，核對每節(jié)鋼筋籠的長度。嚴格控制鋼筋的焊接質量。冬季施工時氣溫較低，焊接質量會受影響(鋼筋脆性增大)，故應特別重視。

在灌注混凝土前，鋼筋籠自重與懸吊力形成平衡狀態(tài)，在混凝土灌注過程中，由于下列原因引起鋼筋籠上浮：①鋼筋籠在孔口固定不牢固或提升導管用力過猛，將鋼筋籠鉤掛；②混凝土面到達鋼筋籠底面時，導管埋深過淺，灌注量過大或混凝土面超過鋼筋籠底一定高度時，導管埋深過大；③混凝土質量差，對于易離析、坍落度損失大的混凝土，都易使鋼筋籠上浮，解決的辦法是操作要正確、確?；炷临|量及加快混凝土灌注。另外，監(jiān)理人員還應要求施工單位做好如下控制措施：①在鋼筋籠上加壓重物，并在上端加焊4根較粗鋼筋（20以上）固定在鋼護筒頂部施工平臺上；②用細鋼筋在鋼筋籠上加焊防浮倒刺；③當混凝土上升至鋼筋籠底部附近時，小步提升導管以保持較小的埋管深度（≥1．5 m），并稍稍減緩混凝土的灌注速度。

3.6、樁頭質量控制

有關規(guī)范規(guī)定當鑿除樁頂浮漿層后，應保證設計的樁頂標高及樁身混凝土質量。在鉆孔灌注樁施工中，要想保證樁頭的質量，必須控制好最后一次灌注量，樁頂不得偏低，鑿出浮漿高度后必須保證暴露的樁頂混凝土達到設計強度值，這就要求灌注混凝土的高度要超過樁頂標高。在實際施工中，超灌量控制不當是經常存在的問題，超灌量過大，造成浪費，超灌量不足，樁質量不能得到滿足。另外，在開挖樁頭檢測時發(fā)現，由于樁頂混凝土與孔內泥漿有直接接觸，里面有時會裹有泥砂和浮漿等雜質，對樁頭質量產生極大影響。監(jiān)理人員必須重視影響樁頭質量的因素，要求施工單位采取如下控制措施：①嚴格成孔工藝，清孔徹底，采用正確的水下混凝土灌注工藝，使鉆渣、泥皮被頂起至樁頂，在樁頭形成較厚的浮漿層；②施工中應測準混凝土上升面標高；③應確定合理的超灌量，根據浮漿層厚度及樁頂標高附近的工程地質情況，宜取0．5～1．0 m的超灌高度；④清孔泥漿要滿足要求，灌注混凝土前，要進行孔底泥漿取樣，孔底50 cm范圍內的泥漿比重≤1．25、粘度≤28 s；⑤在混凝土灌注過程中，盡量少上下活動導管，導管埋深要在1～6 m范圍。

4、結論

鉆孔灌注樁的整個施工過程屬隱蔽工程項目，而且在橋梁工程中其質量的控制非常關鍵。鉆孔灌注樁的整個施工過程屬隱蔽工程項目，而且在橋梁工程中其質量的控制非常關鍵。在組織鉆孔灌注樁施工的關鍵幾個工作是施工方法確定、施工機械的選型、施工現場的布置、鉆孔、清孔和灌注水下混凝土。因此，應隨時做好各項技術指標和技術參數的檢測工作，及時發(fā)現各個環(huán)節(jié)可能出現的質量問題，根據不同情況及時采取相應的防治措施，有效的控制施工過程前后的一些通病，只有這樣，灌注樁的施工質量才能得到有效的控制。

參考文獻：

[1]樁基工程手冊［M］.[2]樁基工程技術［M］.[3]公路工程質量檢驗評定標準（JTJ.071）.[4]公路橋梁鉆孔樁（下冊）.[5]公路橋涵施工技術規(guī)范（JTJ041）.[6]淺談鉆孔灌注樁的施工監(jiān)理[J].[7]淺談樁基礎施工質量管理[J].