水下澆筑混凝土旋挖灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制研究

周澤君

摘要：本文以坦桑尼亞匝道橋護(hù)壁水下澆筑混泥土旋挖灌注樁施工技術(shù)為研究對象，簡單介紹旋挖灌注樁施工的特點(diǎn)，原理，還有對質(zhì)量控制的注意事項(xiàng)等進(jìn)行相關(guān)論述，希望可以有效提高旋挖灌注樁在水下澆筑混泥土作業(yè)時的施工技術(shù)與施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：灌注樁施工;技術(shù)研究;控制質(zhì)量

旋挖灌注樁施工技術(shù)在水運(yùn)工程中廣泛應(yīng)用。相比其他施工作業(yè)而言更敏感，在旋挖灌注樁施工的事前，事中，事后三個階段的施工技術(shù)都需要進(jìn)行質(zhì)量控制工作。

一、旋挖灌注樁施工的相關(guān)介紹

（一）旋挖灌注樁施工的簡介

大橋引道和既有城市港區(qū)主干道交叉處匝道橋下穿行道路的兩側(cè)墻壁原設(shè)計(jì)是預(yù)制混凝土板安裝在上行道路的加筋土外面，但是由于東非國家沒有預(yù)制加筋土擋墻預(yù)制板的廠家，我們給咨詢和業(yè)主建議在費(fèi)用不增加的情況改設(shè)計(jì)成旋挖灌注樁加鋼筋混凝土面墻。灌注樁一般是指旋挖鉆機(jī)施工的樁型，也叫旋挖鉆孔灌注樁。旋挖灌注樁的水下澆筑混泥土施工作業(yè)的難度系數(shù)大，技術(shù)目的性強(qiáng)，施工時要嚴(yán)格按照相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，成樁速度較快，因此可以節(jié)省更多的人工成本。

（二）旋挖灌注樁的施工原理

旋挖灌注樁與其它樁基技術(shù)最大的不同之處在于成孔工藝的差別，旋挖灌注樁的成孔工藝是采用靜態(tài)的泥漿護(hù)臂鉆斗取土，這是一種無需沖洗進(jìn)行介質(zhì)循環(huán)的鉆孔技術(shù)，使用這種鉆孔技術(shù)為了保護(hù)孔壁穩(wěn)定，在鉆孔前一定要注入優(yōu)質(zhì)的泥漿做穩(wěn)定液。優(yōu)質(zhì)泥漿的準(zhǔn)備是嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計(jì)用水、當(dāng)?shù)氐酿ね痢⑴驖櫷?、工業(yè)用堿按照達(dá)市大學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供的配合制作。在施工過程中還要不斷監(jiān)測泥漿的質(zhì)量。旋挖灌注樁取土是依靠鉆桿與鉆頭的自身重量切入土層，遇到硬土?xí)r在自身重力不足的情況下，則是通過加壓油缸進(jìn)行加壓，將斗齒強(qiáng)行的切入土中完成取土工作，在取完土后快速提起到地面，取出的土最終依靠重量和機(jī)械斗翻轉(zhuǎn)自動排出。

二、旋挖灌注樁的施工特點(diǎn)

（一）根據(jù)項(xiàng)目486根直徑800mm樁，施工時間為56天的工期要求，項(xiàng)目組確定采用從當(dāng)?shù)刈赓U兩臺寶峨（Bauer）BG 40旋挖鉆機(jī)，該機(jī)型的自動化程度很高，它是全液壓驅(qū)動型的機(jī)械設(shè)備，主要是由計(jì)算機(jī)設(shè)備控制，能夠精準(zhǔn)的確定鉆孔位置，出現(xiàn)位置偏差能夠第一時間進(jìn)行校正，成孔的質(zhì)量優(yōu)質(zhì)。相較于其他的樁基技術(shù)它的成孔速度更快。

（二）旋挖灌注樁的伸縮鉆桿除了可以增加壓力與回轉(zhuǎn)力，還可以利用自身的伸縮特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)鉆頭快速升降工作，讓卸土的速度更快，提高鉆進(jìn)效率，減少等待所需的時間，提高工作效率。鉆頭取出的土?xí)簳r堆積后由運(yùn)輸車轉(zhuǎn)運(yùn)到合同指定的棄土區(qū)。

（三）旋挖灌注樁的施工現(xiàn)場更干凈，環(huán)保效益更優(yōu)質(zhì)。旋挖灌注樁是利用鉆頭旋挖取土，再利用鉆頭進(jìn)行卸土，工程中使用的泥漿目的是為了護(hù)壁，并不是用于排蹅工作，且工程中產(chǎn)生的泥漿可以存到泥漿池反復(fù)利用，不會造成較大的損失，可以大幅減少排污費(fèi)用。

（四）旋挖灌注樁的適應(yīng)力更強(qiáng)，能夠適用于各種土質(zhì)，例如淤泥，沙土，粘土，卵石層等地質(zhì)都能使用，這是因?yàn)槭褂玫臋C(jī)械設(shè)備履帶底盤承載，在施工現(xiàn)場移動更方便，鉆孔的定位更加精準(zhǔn)、快速。

（五）旋挖灌注樁的安全保障更高，機(jī)械設(shè)備本身自帶柴油動力，無需其他能源供應(yīng)，很好的解決了非洲國家施工現(xiàn)場常見的電力短缺等問題，并且可以杜絕電纜過多造成安全事故，保障施工人員的人身安全。

三、旋挖灌注樁施工質(zhì)量控制

（一）旋挖灌注樁施工質(zhì)量控制流程

1、事前控制工作

從國內(nèi)來的專業(yè)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)施工圖紙前要到現(xiàn)場進(jìn)行勘測工作，對現(xiàn)場的地址和水文條件進(jìn)行核對。設(shè)計(jì)圖紙要進(jìn)行交底于圖紙會審，設(shè)計(jì)人員要向施工負(fù)責(zé)人和現(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人說明設(shè)計(jì)圖紙的具體情況，要確保施工圖紙準(zhǔn)確無誤后才可交接給施工作業(yè)人員。還要對原材料進(jìn)行取樣實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，所有材料合服規(guī)定要求。

施工開始前要制定詳細(xì)的施工方案（METHOD STATEMENT FOR CONSTRUCTION OF BORED CAST IN-SITU PILES）提交給咨詢工程師批準(zhǔn)。

2、事中控制工作

事中控制工作主要包括鉆機(jī)就位控制，泥漿制備質(zhì)量控制，成孔過程質(zhì)量控制以及鋼材質(zhì)量控制，鋼筋籠就位質(zhì)量控制，水下混凝土澆筑質(zhì)量控制。鉆機(jī)就位控制可以分為放線定位，工程師驗(yàn)線與開鉆前校鉆，確定后需要項(xiàng)目咨詢工程師簽字確認(rèn)開鉆。開鉆前，用鉆機(jī)吊相應(yīng)的鋼護(hù)筒就位并壓入土中1～2m深。

按照合同使用的英國規(guī)范（BS）規(guī)定：泥漿制備控制要求粘度測定32～50s，含砂率不可高于4%，工業(yè)純堿摻量為泥漿體積的0.3%～0.5%左右，Ph值控制在8～10之間，泥漿比重<1.15g/CM3。在下放鋼筋籠之前要對泥漿關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行測試，鉆孔質(zhì)量控制則是要在成孔后逐一排查，發(fā)現(xiàn)不符合的及時更改，合格后方可下放鋼筋籠。

下放鋼筋籠鋼筋保護(hù)層墊塊采用圓形混凝土穿在鋼筋籠的箍筋上，下放時務(wù)必垂直慢放，保證鋼筋籠完全落入孔底。鋼材質(zhì)量控制則是要對鋼材現(xiàn)場取樣實(shí)驗(yàn)，必須要確保鋼材質(zhì)量合格才可繼續(xù)投入使用。

采用絲扣連接鋼導(dǎo)筒深入孔底隨著灌筑進(jìn)程逐步提升并上下震動澆筑水下混凝土。灌筑混凝土?xí)r注意以下幾點(diǎn)：

2.1 灌注前首先要檢查各項(xiàng)小件和試塊取樣器具，比如漏斗、隔水塞、塌落度測量器具、試塊鋼模等。

2.2 灌注時采用的項(xiàng)目營地攪拌站的混凝土，粗骨料最大粒徑不得大于25mm，坍落度控制在18～22cm之間，擴(kuò)散度為34cm～45cm。

2.3 水下混凝土必須有隔水栓封底，隔水栓應(yīng)保證良好的隔水性能并能順利排出。

2.4 在確認(rèn)混凝土存量備足后，即可開始灌注，借助砼重量排除導(dǎo)管內(nèi)的泥漿，首次澆灌時，初灌量應(yīng)將導(dǎo)管底端能一次埋入0.8～1.2m并且導(dǎo)管內(nèi)存留的混凝土高度，足以抵制鉆孔內(nèi)的泥漿侵入導(dǎo)管。

2.5 水下混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，不得中途停止，水下混凝土澆筑面宜高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高1.0m左右。灌注混凝土的時間盡量加快，以防混凝土進(jìn)入鋼筋籠時其流動性減小;當(dāng)孔內(nèi)混凝土接近鋼筋籠時，應(yīng)保持埋管較深，并放慢灌注進(jìn)度;孔內(nèi)混凝土面進(jìn)入鋼筋籠l～2m后，應(yīng)適當(dāng)提升導(dǎo)管，減小導(dǎo)管埋置深度，增大鋼筋籠在下層混凝土中的埋置深度;在灌注將近結(jié)束時，由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高度減小，壓力差降低，而導(dǎo)管外的泥漿及所含渣土的稠度和比重增大，如出現(xiàn)混凝土上升困難時，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，用泥漿泵抽出部分沉淀物，使灌注工作順利進(jìn)行。

2.6 在實(shí)際澆灌混凝土過程中，要經(jīng)常檢查導(dǎo)管埋置深度，導(dǎo)管埋設(shè)深度要保持在2-6m，超過6m很容易造成鋼筋籠上浮，堵管、埋管、掛鋼筋籠等現(xiàn)象發(fā)生，造成質(zhì)量事故。導(dǎo)管嚴(yán)禁提出孔內(nèi)混凝土上部層，起撥導(dǎo)管時，應(yīng)先測量混凝土面高度，根據(jù)導(dǎo)管埋深，確定撥管節(jié)數(shù)。要勤檢查，均勻撥管。拆除后的導(dǎo)管放入架于中并及時清洗干凈。為防止鋼筋籠被混凝土頂托上升，應(yīng)采取在孔上口吊筋固定鋼筋籠上端。

3、事后控制工作

事后控制工作則是指工程竣工后的檢測工作。如果忽略了檢測工作則會為工程的后期使用埋下安全隱患的可能性，因此檢測工作至關(guān)重要。目前檢測部門認(rèn)可的適合檢測齡期為28d，施工部門要在28d后對旋挖灌注樁的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測，檢測施工成果是否完整，確保施工成果完整后才可繼續(xù)投入使用。

（二）旋挖灌注樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

1、樁位控制

首先由測量工程師根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的基準(zhǔn)點(diǎn)在廠區(qū)周邊合適且穩(wěn)定的位置做好控制點(diǎn)，根據(jù)樁位定位圖和控制點(diǎn)測放出鉆孔樁樁位并作好標(biāo)記，再次進(jìn)行復(fù)測。經(jīng)復(fù)測驗(yàn)收合格后方可開鉆。

2、樁斜控制

在復(fù)雜的水下，加上工程人員的操作方法不當(dāng)，常常導(dǎo)致鉆孔傾斜。因此，在鉆機(jī)鉆進(jìn)前，可以通過安裝支架作為導(dǎo)向，然后對中整平，以此保證孔位的精確和鉆桿的垂直。鉆機(jī)鉆進(jìn)時要勻速給進(jìn)，并同時測定孔斜，要保證孔斜率小于1%，孔中心偏差小于0.1m。要有專人負(fù)責(zé)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)孔斜過大，立即采取糾斜措施。

3、樁徑控制

要合理選擇鉆頭直徑，護(hù)筒內(nèi)徑不應(yīng)小于鉆頭直徑 0.1 m。在施工中，經(jīng)常發(fā)生縮孔，因此需采用優(yōu)質(zhì)的泥漿護(hù)壁。

4、樁長控制

施工中對地面標(biāo)高與各項(xiàng)設(shè)計(jì)高程都要搞清，正確進(jìn)行換算。土層中鉆進(jìn)，錐形鉆頭的起始點(diǎn)要準(zhǔn)確無誤，根據(jù)不同土質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。

5、樁頂控制

當(dāng)混凝土灌注至最后一斗時，應(yīng)準(zhǔn)確探明浮漿厚度，計(jì)算調(diào)整末斗混凝土容量，水下混凝土灌注要高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高為0.5m。

四、結(jié)語：

旋挖灌注樁是一種較先進(jìn)工藝方法，在工程應(yīng)用中具有良好經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益，因此值得廣泛推廣。但在應(yīng)用時，需要根據(jù)工程的實(shí)際情況，合理的安排施工，嚴(yán)格按照工藝要求并把控好質(zhì)量控制要點(diǎn)，從而保證工程質(zhì)量?？傊诠嘧兜倪m用力強(qiáng)，抗震性佳，操作方便，設(shè)備簡單，安全保障強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且旋挖灌注樁這種施工技術(shù)讓基礎(chǔ)沉降與不均勻沉降大大減少，因此是當(dāng)前橋梁工程中最常用的基礎(chǔ)形式之一。通過對旋挖灌注樁施工技術(shù)的研究，希望能夠徹底杜絕因施工質(zhì)量帶來的安全事故。

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