公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)及常見問題控制

白 新 權(quán)

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司,山西 大同　037006)

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公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)及常見問題控制

白 新 權(quán)

(山西遠(yuǎn)方路橋(集團(tuán))有限責(zé)任公司,山西 大同037006)

介紹了公路橋梁鉆孔灌注樁施工特點(diǎn)，從樁孔施工、鋼筋籠制作、水下混凝土灌注等方面，闡述了鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)，并針對鉆孔灌注樁施工中常見的問題，提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。

鉆孔灌注樁，橋梁，施工技術(shù)，質(zhì)量控制

0　引言

鉆孔灌注樁的問世最早可追溯到20世紀(jì)40年代的美國，后被引進(jìn)我國公路橋梁工程，且在施工技術(shù)水平上取得了長足進(jìn)步。盡管如此，作為橋梁工程常見下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式的鉆孔灌注樁，因工程隱蔽性特點(diǎn)使得實(shí)際施工過程難以被全面監(jiān)控，這就對工程質(zhì)量的把控與安全隱患的排除提出了挑戰(zhàn)。為此，有必要對鉆孔灌注樁施工技術(shù)的要點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行分析交流，對施工中暴露出的常見問題進(jìn)行原因總結(jié)與防治措施探討，從而積累經(jīng)驗(yàn)，降低施工過程中發(fā)生事故的頻率，提高成樁質(zhì)量和道路橋梁基礎(chǔ)工程的安全系數(shù)，為我國公路交通事業(yè)“走出去”這一戰(zhàn)略發(fā)展舉措的推進(jìn)做好基礎(chǔ)性工作。

1　公路橋梁鉆孔灌注樁施工特點(diǎn)概述

在公路橋梁工程建設(shè)中，普遍存在各種不良地質(zhì)條件，如穩(wěn)定性差、流動性大等地質(zhì)現(xiàn)象常有出現(xiàn)。針對這些不能滿足公路橋梁施工設(shè)計(jì)要求的地質(zhì)環(huán)境，需要在地基處理中應(yīng)用科學(xué)、先進(jìn)的方法來解決這類因地質(zhì)問題造成的負(fù)面影響，提高工程建設(shè)質(zhì)量。鉆孔灌注樁作為一種適應(yīng)性強(qiáng)、施工簡單、容易操作的理想成樁方法，是公路橋梁工程中常見的下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。因其施工具有不易受外在氣候環(huán)境影響，兼之可有效改善施工現(xiàn)場地質(zhì)土壤狀況，提高地基處理質(zhì)量的特點(diǎn)，在各類復(fù)雜地質(zhì)條件下有著廣泛應(yīng)用。鉆孔灌注樁的施工工序主要包括前期場地平整、護(hù)筒埋設(shè)、鉆機(jī)安裝；中期的泥漿制備、鉆孔清孔、鋼筋籠制作、安裝以及后期的水下混凝土灌注、質(zhì)量檢測等環(huán)節(jié)。因鉆孔灌注樁屬于隱蔽工程，為避免施工中斷樁、縮孔、卡鉆等現(xiàn)象的出現(xiàn)，需要明確鉆孔灌注樁施工中的技術(shù)難點(diǎn)與實(shí)施要點(diǎn)，落實(shí)相關(guān)控制措施，確保施工安全與質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2　鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)分析

針對公路橋梁鉆孔灌注樁的施工特點(diǎn)，結(jié)合筆者多年實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，特此對鉆孔灌注樁施工的技術(shù)要點(diǎn)闡述如下。

2.1樁孔施工(制孔)階段的技術(shù)要點(diǎn)

樁孔施工主要包括測量放樣、護(hù)筒埋設(shè)、鉆機(jī)安裝、泥漿制備、測量復(fù)核、開鉆制孔等工序。在施工準(zhǔn)備階段首先應(yīng)做好清理與平整場地的前期工作，確保搭設(shè)的工作平臺足夠堅(jiān)固、穩(wěn)定，一方面可以承受施工作業(yè)時(shí)所有靜貨負(fù)載，另一方面又必須給施工設(shè)備的進(jìn)出預(yù)留充足空間。在樁位測量放樣與護(hù)筒埋設(shè)上，首先由技術(shù)員放出樁位中心點(diǎn)，然后施工隊(duì)拉好護(hù)樁線。設(shè)置的護(hù)樁位置需做到不妨礙機(jī)械運(yùn)作，以免造成護(hù)樁的破壞；對于護(hù)筒埋設(shè)，護(hù)筒內(nèi)徑通常比樁徑大0.2 m～0.4 m為宜，埋置深度在粘性土地質(zhì)條件下不小于1 m，砂類土地質(zhì)條件下不小于2 m。護(hù)筒中心的偏差應(yīng)不大于5 cm，傾斜度不大于1%。至于泥漿制備，根據(jù)配比經(jīng)驗(yàn)，一般地質(zhì)條件下泥漿性能指標(biāo)可采用表1標(biāo)準(zhǔn)。

表1　泥漿性能指標(biāo)

以上配比僅就一般情況而言，如遇特殊地質(zhì)條件應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況加以斟酌，靈活調(diào)整。此外，在開鉆前還應(yīng)對鉆頭直徑、鉆機(jī)安裝的位置進(jìn)行檢查，確保鉆頭中心與樁中心盡可能位于同一豎直線，兩者偏差應(yīng)小于20 mm。開始鉆進(jìn)時(shí)要低擋慢進(jìn)，鉆進(jìn)過程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)土層的情況，采用不同的方式與鉆速，如遇到淤泥、細(xì)砂、粉砂等土層時(shí)鉆速需予以減慢，而當(dāng)遇到圓礫土、卵石土、含粘性土礫石土層時(shí)不僅應(yīng)減慢鉆速，還需要加大泥漿比重。當(dāng)鉆孔達(dá)設(shè)計(jì)高程時(shí)，應(yīng)將鉆頭提離孔底5 cm～10 cm并保持轉(zhuǎn)盤勻速旋轉(zhuǎn)，讓泥漿繼續(xù)保持循環(huán)直至泥漿中基本無鉆渣時(shí)方可停機(jī)檢孔。

2.2鋼筋籠制作、安裝技術(shù)要點(diǎn)

在鋼筋籠制作環(huán)節(jié)，需要根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的鋼筋籠制作允許偏差進(jìn)行制作(見表2)。

表2　鋼筋籠制作允許偏差

當(dāng)采用擠壓或機(jī)械進(jìn)行接頭連接時(shí)，應(yīng)先行給予工藝評定，并在施工時(shí)通過現(xiàn)場取樣試驗(yàn)的方式確保接頭的可靠性。在焊接吊筋時(shí)，需要用測定的護(hù)筒頂標(biāo)高對吊筋的長度進(jìn)行反復(fù)核對，同時(shí)應(yīng)將鋼筋籠中心平面與樁中心偏差保持在20 mm內(nèi)，骨架頂端高程誤差范圍控制在±20 mm之間。制作鋼筋籠保護(hù)層時(shí)，可在鋼筋籠外側(cè)設(shè)置2 m一組、高度不小于6 mm的耳環(huán)筋。為使在鋼筋籠下放過程中盡量不刮傷孔壁，通常需要設(shè)計(jì)制作一些墊塊，用以減小對孔壁的刮傷程度，同時(shí)也可以使鋼筋籠保護(hù)層顯得更為均勻。圖1，圖2分別是粗繪的鋼筋籠下放過程中配套的圓形墊塊大樣和中心偏差示意圖。

2.3水下混凝土灌注技術(shù)要點(diǎn)

在水下混凝土灌注時(shí)，為保證成樁質(zhì)量，需要對導(dǎo)管先行水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)，確保采用的φ200 mm～φ300 mm的鋼導(dǎo)管牢固可靠，另外，還需控制好樁孔底到導(dǎo)管底的間距，一般在30 cm～40 cm之間。

灌注混凝土過程中，宜將導(dǎo)管埋深控制在2 m～4 m區(qū)間并用測繩保持對孔內(nèi)混凝土面位置的隨時(shí)檢測，以便及時(shí)、準(zhǔn)確調(diào)整導(dǎo)管埋深。為保證樁頭混凝土質(zhì)量，實(shí)際澆筑的混凝土標(biāo)高以大于設(shè)計(jì)值0.5 m以上為宜。此外，在灌注將近結(jié)束時(shí)，施工的技術(shù)要點(diǎn)在于避免導(dǎo)管內(nèi)外壓力差過小，導(dǎo)致混凝土頂升困難?？稍谑┕r(shí)采用在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土的方式保持灌注工作的順利進(jìn)展。

3　鉆孔灌注樁施工中常見問題及質(zhì)量控制措施

鉆孔灌注樁施工涉及的工序、工藝相對復(fù)雜、技術(shù)要求較高且水下混凝土灌注的時(shí)間要求較短，因而工作量與工作強(qiáng)度較大，極易導(dǎo)致操作上的失誤，造成質(zhì)量病害。為此，必須在施工工藝、基礎(chǔ)操作技能上多下功夫，通過對成孔、成樁過程常見問題產(chǎn)生原因的梳理分析，總結(jié)預(yù)防治理經(jīng)驗(yàn)，為高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量地完成樁基施工任務(wù)保駕護(hù)航。

3.1樁孔孔壁坍塌問題

鉆孔樁在成孔前后孔壁不同程度坍落的現(xiàn)象在施工中時(shí)有發(fā)生。如在成孔中，我們常會發(fā)現(xiàn)排出的泥漿不斷出現(xiàn)氣泡，又或護(hù)筒內(nèi)的水位突然莫名下降，這些現(xiàn)象都是塌孔的征兆。原因分析：

1)施工操作不當(dāng)；

2)護(hù)筒埋設(shè)深度不足；

3)成孔后待灌時(shí)間和灌注時(shí)間過長。

質(zhì)量控制措施：嚴(yán)格按照施工要求開展鉆孔作業(yè)，確保作業(yè)過程鉆桿垂直、樁機(jī)穩(wěn)定；遇松散易坍土層適當(dāng)加大護(hù)筒埋深；成孔后盡量快速進(jìn)行混凝土灌注，控制待灌時(shí)間在3 h以內(nèi)。

3.2掉鉆或卡鉆問題

針對掉鉆、卡鉆這一問題的原因分析如下：

1)鉆桿安裝接頭緊密性不足，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安裝不牢；

2)鉆頭和滑絲接觸不良。

質(zhì)量控制措施：加強(qiáng)鋼絲線、鉆桿、鉆機(jī)等零部件的定期檢查維護(hù)，對發(fā)現(xiàn)破舊磨損的零件，及時(shí)進(jìn)行更換。此外，發(fā)生卡鉆時(shí)應(yīng)防止強(qiáng)行拉扯鉆頭導(dǎo)致空打，掉鉆后可選擇打撈叉、偏勾等專業(yè)工具進(jìn)行打撈或安排專業(yè)技術(shù)人員處理。

3.3樁孔局部縮徑問題

產(chǎn)生樁孔局部縮徑的原因主要有：

1)泥漿失水量大引起的樁體周圍土層膨脹；

2)鄰樁施工間距和時(shí)間間隔不當(dāng)；

3)鉆頭直徑磨損過大。

質(zhì)量防治措施：首先應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)泥漿，控制泥漿比重和粘度，降低失水量；對設(shè)計(jì)樁距小于4 m距離的，新樁孔可采用跳隔法進(jìn)行施工或延長開鉆時(shí)間；對鉆頭直徑磨損過大造成的問題考慮選用雙導(dǎo)正環(huán)保徑的籠狀鉆頭，同時(shí)采用上下反復(fù)掃孔的辦法，以擴(kuò)大孔徑，一旦掃通清孔后及時(shí)進(jìn)行混凝土灌注。

3.4孔底沉渣過多問題

針對施工中的這一質(zhì)量病害，筆者根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)主要原因與防治措施如下：

1)泥漿過稀，清孔未凈；

2)鋼筋籠吊放未能垂直對中，導(dǎo)致碰刮孔壁泥土坍落孔底；

3)清孔后待灌時(shí)間太長，引發(fā)泥漿沉淀。

質(zhì)量防治措施：采用優(yōu)質(zhì)泥漿清孔，成孔后將鉆頭提離孔底10 cm～20 cm，維持慢速空轉(zhuǎn)且循環(huán)清孔時(shí)間大于30 min；保持鋼筋籠垂直緩放入孔，避免對孔壁造成傷害；清孔完畢后迅速進(jìn)行混凝土灌注，灌注時(shí)確保導(dǎo)管底端埋入混凝土面以下1 m深，以利用混凝土的沖擊力沖刷孔底殘留沉渣。

3.5鋼筋籠上浮問題

引起鋼筋籠上浮的原因主要有：

1)鋼筋籠初始放置位置不適；

2)混凝土流動性過小且導(dǎo)管在混凝土中埋深過大導(dǎo)致鋼筋籠被混凝土頂托上浮；

3)提升導(dǎo)管過猛，而混凝土下沉過快，瞬間反沖力促使鋼筋籠上?。?/p>

4)制作的鋼筋籠質(zhì)量欠佳且吊裝不當(dāng)造成變形等因素。

控制措施有：在確保放置鋼筋籠的初始位置準(zhǔn)確無誤的同時(shí)確認(rèn)其與孔口固定的牢固程度；通過添加緩凝劑或縮短混凝土澆灌時(shí)間的方法防止混凝土頂層進(jìn)入鋼筋籠時(shí)的流動性；針對反沖力造成的上浮現(xiàn)象，應(yīng)注意計(jì)算導(dǎo)管埋深和已澆混凝土面的標(biāo)高，根據(jù)現(xiàn)場情況隨時(shí)停止混凝土澆灌，通過緩慢提升導(dǎo)管的方式進(jìn)行施工。除此之外，亦應(yīng)對鋼筋籠加工、組裝的精度進(jìn)行嚴(yán)格要求，沉放鋼筋籠時(shí)，要對軸向準(zhǔn)確度等進(jìn)行確認(rèn)，無誤后再進(jìn)行吊放。

3.6斷樁問題

斷樁是指混凝土凝固后不連續(xù)，中間被鉆孔使用的沖洗液等疏松體及泥土充填的間斷樁。產(chǎn)生斷樁原因主要為：

1)使用坍落度損失大的配合比；

2)澆灌過程不連續(xù)。

防治措施：對使用的混凝土配合比必須進(jìn)行試配和計(jì)算，嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行，確?；炷辆哂辛己玫暮鸵仔?、流動度；針對澆灌過程不連續(xù)的問題，要求灌注過程快速連續(xù)，灌注過程嚴(yán)防埋管、卡管及其他情況的出現(xiàn)。

4　結(jié)語

影響鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的人為因素較多，為避免各類特大事故的發(fā)生，應(yīng)以系統(tǒng)工程的理念對施工過程展開全面管理，確保鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量，為公路橋梁整體施工質(zhì)量的提高做好基礎(chǔ)性的工作。

[1]桂業(yè)昆，邱式中.橋梁施工專項(xiàng)技術(shù)手冊[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2]劉彬.鉆孔灌注樁施工技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用[J].交通世界，2015(6)：52-57.

[3]楊如華.公路橋梁鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制的對策[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2013(12)：96-98.The construction technology and common problems control of highway bridge bored pile

Bai Xinquan

(ShanxiYuanfangRoadandBridge(Group)LimitedLiabilityCompany,Datong037006,China)

This paper introduced the construction characteristics of highway bridge bored pile, from the pile hole construction, steel reinforcement cage fabrication, underwater concrete pouring and other aspects, elaborated the construction technology point of bored pile, and put forward corresponding quality control measures aiming at the common problems in bored pile construction.

bored pile, bridge, construction technology, quality control

1009-6825(2016)19-0163-03

2016-04-22

白新權(quán)(1975- )，男，工程師

U443.154

A