淺析橋梁工程施工中鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制

徐海峰

【摘 要】在橋梁工程施工中，鉆孔灌注樁因其對各種土層的適應(yīng)性強，無擠土效應(yīng)，承載力高等優(yōu)點，在基礎(chǔ)工程中發(fā)揮了重要作用，得到了廣泛應(yīng)用。但是鉆孔灌注樁施工作業(yè)工序較多，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將直接影響整個工程的質(zhì)量和進度，甚至造成巨大的經(jīng)濟損失，影響建筑物的安全使用。本文通過對鉆孔灌注樁施工工藝的闡述，分析了影響樁基成孔、成樁質(zhì)量的主要因素，并對施工過程中的質(zhì)量控制措施提出見解。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程；鉆孔灌注樁；施工工藝；質(zhì)量控制

1、引言

鉆孔灌注樁可以穿越各種土質(zhì)復(fù)雜或軟硬變化較大的土層（如各類黏土、砂土、碎礫石土、風(fēng)化巖及多夾層的巖層），對地基進行加固處理，其對承載力的適應(yīng)范圍廣（300～20000kN），因而在橋梁基礎(chǔ)工程中得到廣泛應(yīng)用。

但由于樁基施工的環(huán)節(jié)較多，技術(shù)要求高，工藝較復(fù)雜，施工過程無法觀察，因此任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將直接影響到整個工程的質(zhì)量和進度，甚至造成巨大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響。

因此，在橋梁工程施工中，要求樁基施工隊伍在技術(shù)措施上要落實到位，加強細節(jié)管理，重視施工過程中每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，力爭將隱患消除在成樁之前。

因此，在開工前要認真熟悉設(shè)計圖紙及有關(guān)技術(shù)規(guī)范、驗收標準，核查地質(zhì)資料，對鉆孔樁在作業(yè)過程中可能會發(fā)生的問題進行分析，細化質(zhì)量檢驗標準、具體實施方案和隱蔽工程施工的控制措施，以便有效地對樁基礎(chǔ)施工過程進行質(zhì)量管理。避免出現(xiàn)較大質(zhì)量病害，如塌孔、斷樁、混凝土離析、夾層、樁長不足等嚴重質(zhì)量事故。本文從以下幾方面探討樁基工程質(zhì)量控制的要點。

2、鉆孔樁基本工藝流程

測放軸線→機架就位組裝→埋設(shè)護筒→造漿鉆孔→清孔→鋼筋籠安放→下導(dǎo)管→灌注混凝土→拆除護筒→成樁→樁頭處理（圖1）

3、成孔質(zhì)量控制

成孔是灌注樁施工中的一個重要部分，其質(zhì)量如控制得不好，則可能會發(fā)生塌孔、縮徑、樁孔偏斜及樁端達不到設(shè)計持力層要求等，還將直接影響樁身質(zhì)量和造成樁基承載力下降。因此，在成孔的施工技術(shù)和施工質(zhì)量控制方面應(yīng)從以下幾項工作著手。

3.1采取隔孔施工方法

鉆孔灌注樁是先成孔，然后在孔內(nèi)成樁，周圍土移向樁身土體對樁產(chǎn)生動壓力。尤其是在成樁初始，樁身混凝土的強度很低，且鉆孔灌注樁的成孔是依靠泥漿來平衡的，根據(jù)設(shè)計圖紙，如樁的間距較密，在充分研究后，可采取隔孔跳打的方法施工，采取較合適的樁距對防止坍孔和縮徑是一項穩(wěn)妥的技術(shù)措施。

3.2樁身成孔垂直度

這是鉆孔樁順利施工的一個重要條件，否則鋼筋籠和導(dǎo)管將無法沉放。為了保證成孔垂直精度滿足設(shè)計要求，應(yīng)采取擴大樁機的支承面積，確保樁機穩(wěn)固，在施工過程中經(jīng)常用吊垂法校核鉆架及鉆桿的垂直度，并在成孔后下放鋼筋前用探孔器進行檢測。

3.3樁位、樁頂標高和成孔深度

1）通過鉆桿在鉆機上的留出長度來校驗成孔深度：由于施工時土體自然地坪的標高存在一定的高差，施工前，對場地先進行平整，為準確地控制鉆孔深度，在樁架就位后就及時復(fù)核底梁的水平和樁具的總長度并作好記錄，以便在成孔后根據(jù)鉆桿在鉆機上的留出長度來校驗成孔深度是否達到設(shè)計要求。

2）測繩復(fù)核成孔深度：雖然鉆桿到達的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔時泥漿比重控制不當(dāng)，或在提鉆時碰撞了孔壁，就可能會發(fā)生坍孔、沉渣過厚等現(xiàn)象，這將給第二次清孔帶來很大的困難，有的甚至通過第二次清孔也無法清除坍落的沉渣。因此，在提出鉆具后安排專人用測繩復(fù)核成孔深度，如測深比鉆桿的鉆探小，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)核鉆具長度時注意檢查鉆桿是否彎曲外，還根據(jù)不同土層情況對比地質(zhì)資料，隨時調(diào)整鉆進速度，并描繪出鉆進成孔時間曲線。當(dāng)鉆進粉砂層進尺明顯下降，在軟黏土鉆進最快0.2m/min左右，在細粉砂層鉆進控制在0.015m/min左右，兩者進尺速度相關(guān)很大。鉆頭直徑的大小將直接影響孔徑的大小，在施工過程中要經(jīng)常復(fù)核鉆頭直徑，如發(fā)現(xiàn)其磨損超過10mm就要及時調(diào)換鉆頭。

3.4清孔后泥漿指標

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時所具有的動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)，再利用泥漿膠體的黏結(jié)力使懸浮著的沉渣隨著泥漿的循環(huán)流動被帶出樁孔，最終將樁孔內(nèi)的沉渣清干凈，這就是泥漿的排渣和清孔作用。

從泥漿在混凝土鉆孔樁施工中的護壁和清孔作用，我們可以看出，泥漿的制備和清孔是確保鉆孔樁工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，對于施工規(guī)范中泥漿的控制指標：黏度測定17～20s，含砂率≤4%，比重1.10～1.20g/cm3，膠體率≥90%等。

在鉆孔灌注樁施工過程中必須嚴格控制，不能就地取材，而要專門采取泥漿制備，選用高塑性黏土或膨潤土。

4、鋼筋籠安制

鋼筋籠制作前，對進場的鋼筋取樣復(fù)試合格后，方可下料施工。根據(jù)設(shè)計圖紙制作鋼筋籠，吊裝時通過鋼筋籠的吊環(huán)長度來控制鋼筋籠的安放長度，以確保鋼筋的埋入標高滿足設(shè)計要求。

1）鋼筋籠的制作按規(guī)范要求進行，運至施工現(xiàn)場時無明顯變形。鋼筋籠頂加一道加強筋。

2）安放鋼筋籠：吊裝就位時，按制作要求，先下后上逐一吊裝焊接，吊裝時防止變形，應(yīng)逐節(jié)驗收鋼筋籠的連接焊縫質(zhì)量，對焊接不符合要求的焊縫、焊口則要進行補焊，焊接長度滿足設(shè)計規(guī)定。

鋼筋籠吊放過程中注意不要碰孔壁，以防坍孔并帶入雜物。安放高程到位后，立即用吊筋固定。

吊筋下口勾在加強筋上，上口固定在機架上。吊筋的長度根據(jù)機架平臺高程和樁頂高程確定。調(diào)整鋼筋籠中心至樁中心，用短鋼筋將其固定在鋼護筒上。

當(dāng)?shù)醴攀茏钑r，不能加壓強行下放，因為這將會造成坍孔、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，則要求進行復(fù)鉆糾偏，并在重新驗收成孔質(zhì)量后再吊放鋼筋籠。

5、安放導(dǎo)管

一般工程采用內(nèi)徑ф300mm，壁厚5mm的鋼導(dǎo)管進行灌注混凝土，使用前應(yīng)進行試拼裝、試壓，試水壓力為0.6～1.0MPa，以避免導(dǎo)管進水。導(dǎo)管連接為卡口式連接，連接處保持密封可靠。導(dǎo)管居中插入，導(dǎo)管底至孔底距離約25～40cm。

6、二次清孔

由于孔內(nèi)原土泥漿在吊放鋼筋籠和沉放導(dǎo)管這段時間內(nèi)，處于懸浮狀態(tài)的沉渣再次沉到樁孔底部，最終不能被混凝土沖擊泛起而成為永久性沉渣，從而影響樁基工程的質(zhì)量。

因此，必須在混凝土灌注前利用導(dǎo)管進行第二次清孔。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。當(dāng)孔口返漿比重及沉渣厚度符合規(guī)范或設(shè)計要求后，應(yīng)立即進行水下混凝土的灌注工作。

7、成樁質(zhì)量控制

1）為確保成樁質(zhì)量，要嚴格檢驗進場原材料的質(zhì)保書（水泥出廠合格證、化驗報告、砂石檢測報告），如發(fā)現(xiàn)實樣與質(zhì)保書不符，應(yīng)及時取樣進行復(fù)查，對不合格的材料，嚴禁用于混凝土灌注。

2）混凝土配合比設(shè)計：在進行混凝土配合比設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)季節(jié)特點、施工方法、運輸方式、運輸距離等綜合考慮，通過試驗室確定?；炷寥肟滋涠纫藶?80～220mm，含砂率控制在40%～50%，單位水泥用量不小于370kg/m3，水膠比不宜大于0.6?？傊?，水下混凝土必須具有良好的和易性，粗骨料的最大粒徑不得大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4，且應(yīng)小于40mm。為改善混凝土的和易性，水下混凝土宜摻外加劑，其摻量由試驗確定。

3）灌注施工：灌注時在漏斗底設(shè)置可靠的隔水栓，其直徑應(yīng)與導(dǎo)管內(nèi)徑相配。當(dāng)漏斗中存?zhèn)溆凶銐驍?shù)量的混凝土后，迅速提起塞球。首批混凝土數(shù)量應(yīng)滿足初始埋置深度（≥1.0m）和填充導(dǎo)管底部間隙的需要。

在澆灌過程中，混凝土應(yīng)緩緩倒入漏斗的導(dǎo)管，避免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣塞。在施工過程中嚴格監(jiān)控機械設(shè)備，確保運轉(zhuǎn)正常。

導(dǎo)管的埋深是保證灌注樁施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，如埋深過小易造成斷樁，一般控制在4～6m為宜。在灌注過程中，要嚴格把握施工速度和時間，經(jīng)常地略微提升導(dǎo)管，以使混凝土均勻注入。導(dǎo)管埋入混凝土的深度一般控制在1～3m之間且不得小于1m，每間隔15～20min要對混凝土面和導(dǎo)管沉入深度進行一次測量和校核。

導(dǎo)管提升時測繩實測混凝土高度為依據(jù)，而不應(yīng)根據(jù)混凝土灌注方量進行估算，因為在不同的孔深處地質(zhì)條件不同，其擴孔系數(shù)不同。在混凝土灌注初期應(yīng)盡量放慢澆灌速度，因為混凝土拌和物具有流變性，如灌注速度過快，混凝土在孔內(nèi)上升時對鋼筋籠產(chǎn)生的摩擦力大大增加，容易造成鋼筋籠上浮。

當(dāng)混凝土面接近鋼筋籠底部時，應(yīng)控制導(dǎo)管的提升高度，一般不超過0.85m/min；當(dāng)混凝土面已進入鋼筋籠時，應(yīng)盡量減小導(dǎo)管埋深，邊提升導(dǎo)管邊灌注混凝土；當(dāng)混凝土面進入鋼筋籠1～2m時，導(dǎo)管埋深應(yīng)控制在2～3m。

整個灌注過程中應(yīng)保持連續(xù)施工，技術(shù)人員及時測量混凝土面上升高度，計算導(dǎo)管埋深，及時拆除導(dǎo)管。灌注接近樁頂時，控制最后一次灌注量，使成樁高度比設(shè)計標高高出0.5～1.0m，待鑿去高出部分的混凝土后，剩余部分不應(yīng)有浮漿和夾泥，保證設(shè)計樁頂混凝土新鮮且強度滿足要求。

8、施工過程中的幾個控制要點

為保證施工質(zhì)量，應(yīng)嚴格按照操作要點和順序進行。施工過程中，隨時檢查施工參數(shù)、施工工藝及質(zhì)量記錄，并對每根樁進行質(zhì)量控制。在施工過程中主要通過以下4個方面來進行控制。

1）成孔施工：

①按圖紙規(guī)定尺寸和長度進行施工。

②所用護筒長度要適應(yīng)地基條件，保證孔口不坍塌及不使表面水進入孔內(nèi)，并保證孔內(nèi)混凝土高程。護筒平面位置的偏差小于5cm，樁軸線誤差小于1%。

③鉆孔應(yīng)連續(xù)施工，樁中心距在5m內(nèi)的樁待混凝土灌注完成24h后，才允許施工下一根樁。

④用孔規(guī)檢測孔的垂直度及孔徑。

⑤確保清孔泥漿的相對密度在1.10～1.20g/cm3之間，粘度17～20s，含砂率<2%。

2）鋼筋籠制作與安放：

①保證樁的完整性、樁位、樁長符合設(shè)計要求。

②嚴格控制鋼筋籠質(zhì)量，不符合規(guī)范和設(shè)計要求的鋼筋籠禁止使用，鋼筋籠底面高程允許偏差為±50mm，鋼筋籠用鋼筋限位控制鋼筋保護層厚度。

③鋼筋籠節(jié)與節(jié)之間搭接長度，單面焊長≥10d（d為主筋直徑），焊接時上下鋼筋籠應(yīng)保持其同軸度。

④灌注樁的實際澆筑混凝土量不小于計算體積，混凝土面高程高出樁頂設(shè)計高程不少于0.5～1.0m。⑤樁頭與底板（或立柱等）結(jié)合部，清除表面浮渣和松動石子，確保良好結(jié)合。調(diào)整鋼筋的位置，使保護層厚度準確。

3）加強施工原始記錄數(shù)據(jù)的管理，施工過程中的各項記錄派專人負責(zé)，做到施工記錄與實際情況保持一致。

①鉆孔灌注樁成孔施工記錄。

②鉆孔灌注樁水下混凝土施工記錄。

③隱蔽工程驗收記錄。

④混凝土配合比，坍落度抽查，試塊編號記錄。

4）質(zhì)量檢測：根據(jù)招標文件要求以及工程實際情況，灌注樁的質(zhì)量檢測采用如下4種檢測方法。

①每根樁留取3組試塊，標養(yǎng)28d做抗壓強度試驗。

②采用低應(yīng)變動力法檢測樁身的完整性，檢測數(shù)為全部成型樁基。

③選用高應(yīng)變動力法檢測單樁承載力，其檢測數(shù)根據(jù)設(shè)計規(guī)定。

④樁基檢測委托具備相應(yīng)資質(zhì)的專業(yè)檢測機構(gòu)進行。

9、結(jié)束語

鉆孔灌注樁的整個施工過程屬隱蔽工程，質(zhì)量檢驗比較困難，要保證鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量，必須有嚴密的組織管理和科學(xué)調(diào)度。

所有操作人員均應(yīng)通過崗前培訓(xùn)，同時，應(yīng)認真執(zhí)行技術(shù)交底，使一線施工人員充分掌握各道工序的工藝流程和質(zhì)量控制要點。對可能出現(xiàn)的質(zhì)量隱患采取合理的預(yù)防和處治措施，只有這樣，樁基的施工質(zhì)量才能得到保證。

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