碼頭鉆孔灌注樁施工中歐規(guī)范之比較*

婁學(xué)謙，王 幸，胡興昊，張立輝

(1.中交四航工程研究院有限公司，廣東 廣州 510230；2.中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524009)

歐洲巖土工程設(shè)計(jì)規(guī)范Eurocode7是歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CEN)發(fā)布的建筑和土木工程設(shè)計(jì)10套統(tǒng)一歐洲規(guī)范之一，包括基本規(guī)定(EN 1997-1)[1]、工程勘察和測(cè)試(EN 1997-2)[2]。此外，CEN還發(fā)布了13個(gè)巖土工程執(zhí)行規(guī)范，其中一些在EN 1997-1中被提及，灌注樁施工主要參考EN 1536[3]。

已有學(xué)者對(duì)中歐規(guī)范在碼頭樁基設(shè)計(jì)方面開展了比較研究[4-5]，關(guān)于中歐規(guī)范在鉆孔灌注樁施工方面的比較尚未見(jiàn)報(bào)道。了解中國(guó)《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》[6]與歐洲規(guī)范在鉆孔灌注樁施工中的差異，是跨國(guó)項(xiàng)目鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵，本文開展相關(guān)比較，以供參考。

1 樁型劃分

按成樁的方法和工藝，可將樁分為打入樁、壓入樁、植入樁和就地灌注樁(沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁)[7]。歐洲規(guī)范EN 1536所述灌注樁基本可與上述就地灌注樁及植入樁對(duì)應(yīng)，并在規(guī)范1.2～1.9中規(guī)定了適用條件?！洞a頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》包括打入樁、灌注樁(鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁)、嵌巖樁，與歐標(biāo)或?qū)W術(shù)分類方法不一致。為便于開展比較分析，本文將《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》關(guān)于灌注型嵌巖樁的相關(guān)規(guī)定，并入到鉆孔灌注樁部分，與EN 1536對(duì)應(yīng)規(guī)定進(jìn)行比較。

2 鉆孔成樁

2.1 施工方案

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》對(duì)鉆孔樁施工前應(yīng)提交的資料提及不多，國(guó)內(nèi)施工前提交的施工方案更多依據(jù)監(jiān)理通知或者合同規(guī)定。

歐洲規(guī)范EN 1997-1中7.9(1)以強(qiáng)制條文規(guī)定施工方案是樁施工的基礎(chǔ)，并明確了方案宜包含的信息。EN 1536中4.1詳細(xì)規(guī)定了鉆孔樁施工前應(yīng)提供的信息。4.2.4規(guī)定，應(yīng)在開工前商定標(biāo)準(zhǔn)許可范圍內(nèi)的任何額外或偏離要求，并對(duì)質(zhì)量控制體系進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模鐚?duì)施工偏差允許值、材料、樁端嵌巖或錨固、樁側(cè)或樁端注漿、重型設(shè)備截樁等。

2.2 爆破施工

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》4.4.20.5規(guī)定，堅(jiān)硬巖層中孔徑大于1.5 m時(shí)，可采用小藥量松動(dòng)爆破法成孔。4.5.9規(guī)定了嵌巖樁采用爆破工藝的適用樁徑。EN 1536中8.2.1.10規(guī)定，不會(huì)導(dǎo)致臨近樁基和結(jié)構(gòu)破壞的情況才允許使用爆破法。

2.3 護(hù)筒

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》與EN 1536對(duì)護(hù)筒的規(guī)定的主要差異有：1)中國(guó)規(guī)范第4.4.8規(guī)定，鉆孔施工應(yīng)設(shè)置鋼護(hù)筒，未指明是臨時(shí)護(hù)筒或永久護(hù)筒。歐洲規(guī)范規(guī)定了臨時(shí)護(hù)筒和永久護(hù)筒的使用原則，如8.2.6.3規(guī)定，除堅(jiān)硬土層中成孔或樁徑小于0.6 m外，均應(yīng)設(shè)置護(hù)筒或?qū)玻?.4.5.1規(guī)定，為保證樁徑，可能需要安裝永久套管；8.4.4對(duì)臨時(shí)護(hù)筒的提升做了規(guī)定。2)中國(guó)規(guī)范更具體，如第4.4.13規(guī)定了鋼護(hù)筒沉放工藝、停錘標(biāo)準(zhǔn)等其他要求，第4.5.2提出了嵌巖樁施工中防護(hù)筒卷邊的措施。兩套規(guī)范對(duì)鋼護(hù)筒部分的規(guī)定見(jiàn)表1。

質(zhì)量不合格的臨時(shí)護(hù)筒的拔除或拔除不當(dāng)，可能對(duì)樁身完整性造成影響。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了護(hù)筒的壁厚，建議中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)護(hù)筒的質(zhì)量、回收等提出要求。

2.4 擴(kuò)孔(擴(kuò)徑)

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》未提及擴(kuò)孔施工。EN 1536第8.2.7規(guī)定，適當(dāng)擴(kuò)徑時(shí)，應(yīng)鉆出穩(wěn)定的孔和填滿完好的混凝土，宜使用機(jī)械工具進(jìn)行擴(kuò)徑。實(shí)踐中，擴(kuò)徑部分樁身質(zhì)量檢測(cè)較困難，建議慎重采用。

2.5 鉆機(jī)成孔

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》對(duì)成孔設(shè)備和工藝選取、鉆頭性能、鉆機(jī)的安裝和操作、鉆孔過(guò)程中異常處理等有較細(xì)的規(guī)定：1)4.4.17規(guī)定，成孔設(shè)備及主要工藝可參考規(guī)范的附錄K選取；2)4.4.19規(guī)定，沖擊鉆頭直徑宜比孔徑小20～60 mm；3)4.4.20.3規(guī)定，孔底承受的鉆壓不宜超過(guò)扣除浮力后的鉆具重力之和的80%；4)4.4.21對(duì)成孔過(guò)程中出現(xiàn)護(hù)筒變形、塌孔、偏斜、卡鉆和掉鉆等情況，規(guī)定了可采取的補(bǔ)救措施；5)4.4.23對(duì)溶洞區(qū)成孔，規(guī)定了宜采取的措施。

EN 1536第8.2.2規(guī)定了成孔設(shè)備選取的原則，沒(méi)有具體的規(guī)定。

2.6 護(hù)壁漿液

2.6.1礦物質(zhì)漿液

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》4.4.27和EN 1536中6.2.1.3分別對(duì)泥漿測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定，見(jiàn)表2、3。從表中可以看出，中標(biāo)對(duì)不同的工藝、不同的地層泥漿指標(biāo)均有規(guī)定，與歐標(biāo)相比參數(shù)要求更為詳細(xì)。在黏度指標(biāo)上，中標(biāo)采用動(dòng)力黏度法，歐標(biāo)采用馬氏黏度法，在投標(biāo)和施工配置設(shè)備時(shí)，須注意試驗(yàn)方法和設(shè)備的區(qū)別。

表2 碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范部分泥漿指標(biāo)

表3 EN 1536膨潤(rùn)土漿液指標(biāo)(特殊情況除外)

2.6.2聚合物漿液

EN 1536在 6.1.2～6.1.3規(guī)定，在鉆孔過(guò)程中，膨潤(rùn)土和聚合物均可作為漿液的唯一組分或添加劑，并給出了相應(yīng)的指標(biāo)要求。《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》雖規(guī)定了泥漿的指標(biāo)要求，但此泥漿指標(biāo)對(duì)應(yīng)的是EN 1536 規(guī)范中的礦物質(zhì)泥漿指標(biāo)，而非聚合物泥漿，施工中應(yīng)予以注意。

2.7 清孔

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》的4.4.32、4.4.65.4、4.5.35和EN 1536的8.2.1.13、8.4.3.1、8.4.3.19等條文分別對(duì)清孔進(jìn)行了規(guī)定，都涉及對(duì)漿液指標(biāo)和孔底沉淀物的要求，不同之處是中國(guó)規(guī)范對(duì)混凝土澆注前孔底沉淀厚度有定量規(guī)定：1)對(duì)摩擦樁，不得大于100 mm；2)對(duì)端承樁，不得大于50 mm；3)抗拔樁和抵抗水平力為主的樁，不得大于200 mm；4)嵌巖樁，孔底沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求，且不大于50 mm。

2.8 鋼筋籠

1)《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》規(guī)定：鋼筋籠主筋應(yīng)設(shè)置保護(hù)層墊塊，縱向間距為1.5～2.0 m，橫向沿圓周外側(cè)均勻設(shè)置，且不少于3塊，不宜采用鐵質(zhì)墊塊。

2)EN 1536規(guī)定：①除鋼筋籠位置和保護(hù)層另有保證外，應(yīng)設(shè)置墊塊，墊塊應(yīng)使用不會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕和混凝土保護(hù)層剝落的耐久材料，常用混凝土或塑膠墊塊，可采用金屬材料墊塊(7.7.5～7.7.7)；②每個(gè)安裝橫截面至少3個(gè)墊塊，安裝截面間距不大于3 m(8.3.5.1)；③樁徑D≥1.2 m或斜樁時(shí)，墊塊數(shù)量宜適當(dāng)增加(8.3.5.2)。

2.9 混凝土施工

2.9.1導(dǎo)管

中歐規(guī)范對(duì)導(dǎo)管的使用和參數(shù)要求的規(guī)定見(jiàn)表4。導(dǎo)管微小裂縫和孔洞造成樁身內(nèi)部混凝土質(zhì)量缺陷往往不易檢測(cè)到或者檢測(cè)結(jié)果難以分析，因此，建議國(guó)際項(xiàng)目中按照中標(biāo)開展耐壓試驗(yàn)。

表4 中歐規(guī)范對(duì)導(dǎo)管的主要規(guī)定

2.9.2水膠比(水灰比)和塌落度

1)《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》4.4.47規(guī)定，灌注樁混凝土水膠比在海水環(huán)境下不宜大于0.55，淡水環(huán)境下不宜大于0.60。塌落度應(yīng)根據(jù)樁孔直徑、運(yùn)距、氣溫及施工時(shí)間等因素確定，宜為180～220 mm，樁孔直徑大時(shí)通常取小值，樁孔直徑較小時(shí)通常取大值。混凝土初凝時(shí)間不應(yīng)小于整樁混凝土澆筑所需時(shí)間。

2)EN 1536中6.3.1規(guī)定了灌注樁混凝土的一般要求，6.3.3.1、6.3.4.1規(guī)定混凝土中水泥含量、水灰比應(yīng)符合EN 206[8]。EN 206關(guān)于混凝土拌合物的規(guī)定(如5.2.5、5.4.2、表D.1、D3.4、D3.4)較細(xì)：①最大水灰比不應(yīng)大于用以抵抗指定暴露等級(jí)的值與0.60中較低的值；②除半干混凝土外，應(yīng)選用目標(biāo)擴(kuò)展度、目標(biāo)坍落度或目標(biāo)坍落擴(kuò)展度為稠度指標(biāo)，擴(kuò)展度和坍落度目標(biāo)值見(jiàn)表5；③在混凝土使用地點(diǎn)的有效規(guī)定可設(shè)定偏離表5的目標(biāo)值；④特殊巖土工程中的混凝土，擴(kuò)展度和坍落度目標(biāo)值≥100 mm的，最大公差為±30 mm；④適當(dāng)時(shí)，宜規(guī)定一定時(shí)間后的稠度。⑤當(dāng)混凝土組成中考慮了有關(guān)最小水泥含量和最大水灰比的慮摻合料時(shí)，水泥含量用(水泥量+摻合料量)或(水泥量+k×摻合料量，k為規(guī)范中給定的系數(shù))替代。實(shí)際與中國(guó)規(guī)范中的水膠比概念相似。

表5 不同條件下混凝土拌合物的稠度

2.9.3混凝土澆筑

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》與EN 1536規(guī)范對(duì)混凝土澆筑的主要差異見(jiàn)表6。兩套規(guī)范的相關(guān)規(guī)定各有優(yōu)缺點(diǎn)，如中標(biāo)對(duì)埋管深度的上限建議值對(duì)避免拔管缺陷是較為有益的，歐標(biāo)關(guān)于澆筑時(shí)間、導(dǎo)管拆除、施工順序、澆筑異常處理等的規(guī)定對(duì)施工有借鑒意義。

表6 中歐規(guī)范對(duì)混凝土澆筑的主要規(guī)定

2.10后注漿

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》對(duì)灌漿的組成、灌漿工藝和程序有較多量化指標(biāo)，而EN 1536多為原則性規(guī)定，詳細(xì)要求可參考相應(yīng)區(qū)域的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要參數(shù)的比較見(jiàn)表7。

表7 后注漿施工規(guī)定

3 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.1 施工允許偏差

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》與EN 1536對(duì)施工偏差的檢查項(xiàng)目差別不大，不同之處在于適用條件、所允許的偏差值不同。另外，中標(biāo)一般在條文說(shuō)明中給出了指標(biāo)的測(cè)試方法，歐標(biāo)并未給出，一般須在施工方案中詳細(xì)闡述并經(jīng)批準(zhǔn)。

表8 鉆孔樁施工允許偏差

3.2 混凝土和注漿液質(zhì)量

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》與EN 1536在混凝土及注漿液質(zhì)量檢測(cè)方面的差異見(jiàn)表9。主要體現(xiàn)在：1)歐洲規(guī)范沒(méi)有注漿液的相關(guān)規(guī)定，一般可參考項(xiàng)目所在地的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；2)歐洲規(guī)范體現(xiàn)了認(rèn)證體系和非認(rèn)證體系的差異；3)歐洲規(guī)范對(duì)取樣和試驗(yàn)的要求更具體。

表9 鉆孔灌注樁施工混凝土及注漿檢測(cè)

3.3 樁身完整性

《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》和EN 1536均僅對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)做原則性規(guī)定，歐標(biāo)的規(guī)定相對(duì)完善，見(jiàn)表10。歐標(biāo)體系下如果沒(méi)有相應(yīng)的檢測(cè)規(guī)范，則可以參考相應(yīng)國(guó)家規(guī)范。建議今后《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》修訂時(shí)可適當(dāng)擴(kuò)充對(duì)本部分的原則規(guī)定。

表10 中歐規(guī)范樁的檢測(cè)原則和方法

續(xù)表10

4 結(jié)語(yǔ)

1)中國(guó)規(guī)范單獨(dú)列出嵌巖樁，并就灌注型嵌巖樁有詳細(xì)規(guī)定，有助于現(xiàn)場(chǎng)施工，但因與歐洲規(guī)范分類不一致，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸出不利。

2)中國(guó)規(guī)范對(duì)護(hù)筒安裝、鉆機(jī)成孔、清孔、后注漿等工序的規(guī)定比歐洲規(guī)范細(xì)致，利于施工質(zhì)量控制，國(guó)際項(xiàng)目施工時(shí)可適當(dāng)參考采用。

3)對(duì)護(hù)孔漿液指標(biāo)、鋼筋籠墊塊、澆筑導(dǎo)管、混凝土澆筑、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等方面的規(guī)定，中歐規(guī)范差異較多，各有優(yōu)缺點(diǎn)，不能用錯(cuò)指標(biāo)。

4)中歐規(guī)范對(duì)爆破施工、擴(kuò)孔施工的規(guī)定均較少，建議慎重使用。

5)歐洲規(guī)范有較多方面允許事先溝通確定，某些指標(biāo)甚至可以偏離規(guī)范，應(yīng)嚴(yán)格按咨詢方審批后的施工方案施工。