關(guān)于橋梁鉆孔灌注樁施工管理與質(zhì)量控制

廖志民

(安溪縣路橋建設(shè)發(fā)展有限公司，福建 泉州 362400)

基于促進路網(wǎng)加密背景，各地區(qū)不斷加大公路建設(shè)，帶動橋梁工程的增加。橋梁架起的是“生命線”，占據(jù)著重要地位，做好施工質(zhì)量的把控，有著現(xiàn)實意義。其中鉆孔灌注樁的施工大部分在水下進行的，是一項工序環(huán)節(jié)較多，工藝比較復雜，技術(shù)要求較高，工作量較大，并需在一個較短時間內(nèi)快速完成的水下隱蔽工程，成樁后也不能進行開挖驗收，質(zhì)量檢查比較困難。施工過程控制受人為因素影響較大，稍有疏忽，就難免出現(xiàn)質(zhì)量病害，造成病樁或斷樁等重大質(zhì)量事故，危及樁基工程的質(zhì)量，甚至給投資者造成巨大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響。為此，必須以系統(tǒng)工程的觀點，推行全面質(zhì)量管理，明確工序質(zhì)量標準，建立嚴格的施工管理和工序質(zhì)量檢查制度，以工序過程控制，來保證成樁質(zhì)量。

1 案例概述

以安溪縣雙安浦口大橋鉆孔灌注樁工程為例，共有48根樁基，其中樁徑Ф1.2 m的8根，樁徑Ф1.5 m的40根，1#～4#墩摩擦樁樁基樁長范圍為24～26 m，5#～9#墩摩擦樁樁基樁長范圍為29～32 m，0#臺嵌巖樁樁長25 m，10#臺嵌巖樁樁長27 m，地質(zhì)情況為：粉質(zhì)粘土、殘積質(zhì)粘性土、全風化花崗巖、強風化花崗巖、中風化花崗巖，施工樁基之前，由于地勢起伏較大，采取挖掘機挖除一定厚度的路基土層，場地大致平整后，再進行樁基施工。

2 橋梁鉆孔灌注樁施工管控的要點

2.1 整體把控要點

從落實整體、落實管理工作的角度來說，主要如下：(1)施工放樣。組織測量人員，開展中心樁位的放樣測量，交樁給工程現(xiàn)場技術(shù)員，實施樁位保護措施。(2)護筒埋設(shè)。組織技術(shù)員，對護筒埋設(shè)位置和偏差進行復核。(3)泥漿制備。組織試驗員，圍繞泥漿的質(zhì)量指標開展檢測。(4)樁基開鉆。組織技術(shù)員，對鉆頭對中和機械的穩(wěn)定性進行檢查。(5)樁基鉆進。每根樁在技術(shù)人員見證下采樣留渣；組織技術(shù)員或者安質(zhì)員指導，利用檢孔器，開展終孔檢查，達到合格標準再向監(jiān)理報驗；對于使用的鋼筋籠，組織技術(shù)員或者安質(zhì)員，開展出廠檢驗和現(xiàn)場孔口連接的檢查，達到合格再向監(jiān)理報驗；組織試驗員，開展混凝土性能的檢測，同時制作試驗件，技術(shù)員要做好整個施工過程的灌注作業(yè)指導。

2.2 施工準備環(huán)節(jié)

準備工作如下：(1)放樣。完成“三通一平”、施工設(shè)計文件審核以及原材料檢測試驗等。使用全站儀或者GPS RTK，開展施工放樣；利用S3級水準儀，開展高程測量作業(yè)，施工放樣后插打護樁，并且保證護樁牢固穩(wěn)定做好防護。依據(jù)樁施工現(xiàn)場地質(zhì)情況和施工進度等，來選擇鉆孔設(shè)備。(2)鉆孔平臺。以現(xiàn)有的路基作為樁基施工平臺。(3)埋設(shè)護筒。護筒采用6 mm厚鋼板制作，其內(nèi)徑比鉆孔樁大30 cm，高度1.5 m～2.0 m。埋設(shè)護筒時，護筒頂部高出地面0.3 m，并且護筒周圍非粘土挖除，夯填粘性土至護筒底0.5 m以下。(4)泥漿制備。鉆孔灌注樁施工使用的泥漿，主要材料為水、黏土與添加劑。對于黏性土地層，將泥漿比重控制為1.05～1.20；將黏度控制為16～22 s。對于砂性土地層將泥漿比重控制為1.20～1.45；將黏度控制為19～28 s。落實施工安全管理和質(zhì)控措施，要注重現(xiàn)場的安全防護，對泥漿池周圍利用防護欄桿做好防護，并且設(shè)置警示燈。該橋樁基泥漿制備時，選用水化快、造漿強、粘性強的土質(zhì)。泥漿性能指標見表1。

表1 泥漿性能

2.3 鉆孔

安排8臺鉆機施工，根據(jù)本地段地質(zhì)資料，擬采用沖擊鉆成孔。

開孔前，將鉆機調(diào)平并對準鉆孔，檢查各種機具設(shè)備、泥漿制備、水電管路等。沖擊鉆在砂夾土或含少量卵石時開孔時，直接向孔內(nèi)投入塊石與粘土1∶1的混合物，以鉆頭沖擊造漿，開孔時，采用2 m以下的小沖程。鉆進過程中，在通過砂、砂礫或砂量較大的卵石層時，采用1～2 m的中小沖程，并加大泥漿稠度，反復沖擊使孔壁堅實，防止坍孔。在通過含砂低液限粘土等粘質(zhì)土層時，降低輸入泥漿稠度并采用1～1.5 m小沖程，防止卡鉆，埋鉆，在通過堅硬密實的巖層或卵石層時，采用4～5 m的大沖程，使巖石擊破，鉆孔作業(yè)連續(xù)進刃不得中斷。在鉆進過程中，撈取渣樣，注意地質(zhì)層變化，判別土層并和孔位地質(zhì)柱狀況圖進行對照，并隨時檢測泥漿，保證不同土層的泥漿性能指標。當達到設(shè)計孔深時，對孔深、孔徑和孔形檢查確認，符合設(shè)計要求后，方可進行清孔起鉆。

鉆孔過程中先做好預防工作，遇到鉆孔事故，及時處理。

清孔分二次進行，當孔深達到設(shè)計深度時，經(jīng)監(jiān)理檢查合格后，立即清孔，清孔時采用適宜的方法，例如高壓沖洗法等，去除存在的附著物和沉淀物，達到清孔要求后，組織鋼筋籠吊裝作業(yè)，固定好鋼筋籠，進行二次清孔，直至泥漿的含砂率降到2%，泥漿比重值1.03～1.10，沉渣厚度不大于50 mm。

2.4 鋼筋籠安裝

(1)鋼筋籠在鋼筋加工棚內(nèi)集中制作，鋼筋籠每隔1～2 m設(shè)置十字加勁撐，以防鋼筋骨架在運輸和就位時變形；加勁筋設(shè)在主筋的內(nèi)側(cè)，環(huán)形筋設(shè)在主筋的外側(cè)，并同主筋進行點焊。

(2)鋼筋骨架事先安設(shè)控制鋼筋骨架與孔壁凈距的混凝土圓餅墊塊，墊塊可靠地等距離點焊在鋼筋骨架上，其沿樁長的間距不超過2 m，橫向圓周不少于4處。

(3)鋼筋籠采用汽車吊下放，第一節(jié)鋼筋籠放入孔內(nèi)，在護筒頂用槽鋼穿過加勁箍下掛住鋼筋籠，并保持槽鋼水平和鋼筋籠垂直；吊放第二節(jié)鋼筋籠與第一節(jié)對準后進行主筋單面搭接焊，在同一截面內(nèi)，鋼筋接頭數(shù)量不得超過鋼筋總數(shù)1/2，接頭相互間距須大于100 cm，確保鋼筋焊接質(zhì)量，焊接完成后進行循環(huán)下放；下放鋼筋籠時要緩慢均勻，根據(jù)下籠深度，隨時調(diào)整鋼筋籠入孔的垂直度，盡量避免其傾斜及擺動；鋼筋籠下放完畢用短鋼筋將槽鋼和頂?shù)跞赣谧o筒上，防止鋼筋籠下落和上浮。

(4)設(shè)置超聲波檢測所用Φ50 mm預埋鋼管，鋼管按等邊三角形布設(shè)，預埋時綁在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，樁基素混凝土段范圍內(nèi)每隔1 m設(shè)置一道加強筋，鋼管底密封，管頂加蓋防雜物落入，和鋼筋籠一起入孔。

2.5 混凝土灌注

鉆孔灌注樁施工進入到灌注環(huán)節(jié)，事前進行孔檢查和檢測，保證孔深和孔徑等指標達標。其中如樁徑Ф1.2 m樁基：a、導管采用內(nèi)徑300 mm的快速卡口導管，單節(jié)長2～4 m。導管在使用前組裝編號，并進行水密、承壓、接頭抗拉試驗。導管下放過程中保持位置居中，軸線順直，徐徐下放，防止卡掛鋼筋籠或碰撞孔壁。并在施工中做好導管安裝的長度復核和檢驗記錄，以確保混凝土灌注順利進行。

(1)導管頂部儲料斗容量計算：3.14×0.82×1.6=3.22 m3。

(2)h1=HwYw/Yc=(18-1.0-0.4)m×11 KN/m3÷24 KN/m3=7.61 m

式中：h1-孔內(nèi)混凝土達到埋置深度H2時導管內(nèi)混凝土柱平衡導管外(或泥漿)壓力所需的高度(m)；Hw-井孔內(nèi)水或泥漿的深度；Yw-井孔內(nèi)水或泥漿的重度(11 KN/m3)；Yc-混凝土拌合物的重度(24 KN/m3)。

(3)V=πD2/4(H1+H2)+πd2/4×h1

=2.39

式中：V-灌注首批混凝土所需數(shù)量(m3)；D-樁孔直徑(m)；H1-樁孔底至導管底端間距，一般為0.4 m；H2-導管初次埋置深度(m)；d-導管內(nèi)徑(m)。

(4)混凝土原材料，混凝土配合比由試驗確定，混凝土中摻入礦物摻合料，并與適當?shù)耐饧觿┫嘟Y(jié)合，提高混凝土的耐久性。

①水泥：采用質(zhì)量穩(wěn)定、活性較高的P.O42.5R普通硅酸鹽水泥。

②粗骨料：選用質(zhì)地堅硬、致密、強度高、級配良好的碎石，碎石規(guī)格5～31.5 mm，粗骨料的技術(shù)要求及有害物質(zhì)含量符合規(guī)范要求。

③細骨料：采用潔凈、堅硬、耐久、級配良好的中粗砂，細度模數(shù)在2.6～3.2，含泥量≤2%。

④外加劑：為了推遲混凝土的初凝時間，以利于混凝土的灌注，在混凝土的攪拌過程中，摻入適量的緩凝高效減水劑。

(5)混凝土拌和、運輸：由中創(chuàng)混凝土公司集中拌制，混凝土運輸采用9 m3混凝土輸送車運輸并直接輸送到儲料斗。

(6)混凝土灌注：混凝土灌注前，根據(jù)需要確定是否進行二次清孔，使孔底沉渣厚度符合規(guī)定。灌注時，導管底部距孔底250～400 mm，先計算好封底混凝土的數(shù)量，以確保導管埋入深度不小于1 m，首批混凝土灌入孔底后，立即探測孔內(nèi)混凝土面高度，如符合要求，即可正常灌注。為防止鋼筋骨架上浮，當灌注的混凝土頂面距鋼筋骨架底部1 m左右時，降低混凝土的灌注速度，當混凝土拌合物上升到骨架底口4 m以上時，提升導管，使其底口高于骨架底部2 m以上即可恢復正常灌注速度。

水下混凝土灌注連續(xù)進行，不得中斷，并加強灌注過程中混凝土面高度和混凝土灌注量的測量和記錄工作。灌注將近結(jié)束時，由于導管內(nèi)混凝土柱高度減小，壓力降低，而導管外的泥漿所含渣土稠度增加，相對密度增大，會出現(xiàn)混凝土頂升困難，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注工作順利進行。

為確保樁頂混凝土質(zhì)量，樁混凝土灌注要比設(shè)計高0.5～1 m，多余部分在接樁前鑿除。灌注時，每根樁至少做二組抗壓試件。

(7)鉆孔樁成樁后，達到強度，逐樁采用超聲波或其它方法檢測樁的質(zhì)量。

3 橋梁鉆孔灌注樁施工管控的策略

3.1 明確標準化要求

把施工標準化落實在分項工程，分項工程按“五項”標準化控制執(zhí)行，如圖1所示。灌注樁一般規(guī)定：

圖1 施工標準化構(gòu)成圖

(1)灌注樁施工要組織專業(yè)隊伍負責，施工前測量放樣應(yīng)已完成，并經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗合格；(2)做好技術(shù)準備，按照設(shè)計資料提供的地質(zhì)剖面圖，選用適當?shù)某煽追绞揭约般@機和鉆頭；(3)對于溶洞地區(qū)，應(yīng)詳細調(diào)查掌握溶洞位置與范圍的大小，根據(jù)每個樁位地質(zhì)資料，結(jié)合設(shè)計提出施工方案。(4)配備處理施工故障的備用機具設(shè)備并根據(jù)溶洞發(fā)育情況，備足袋裝粘土、片石、袋裝水泥等應(yīng)急材料，在合適位置設(shè)置大泥漿池備足泥漿和泥漿泵，確保溶洞鉆穿時迅速補漿，防止塌孔；(5)泥漿制備材料(如膨潤土等)已進場，鉆孔前應(yīng)完成泥漿循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置，拌制的泥漿應(yīng)經(jīng)檢驗且符合規(guī)范的要求；(6)對主要機具的安裝、配套設(shè)置的就位等各項準備工作進行檢查；(7)熟悉和分析施工現(xiàn)場的地質(zhì)、水文相關(guān)資料、施工現(xiàn)場環(huán)境、排查施工區(qū)域內(nèi)的地下管線、地下構(gòu)筑物、危險建筑等的分布情況；(8)淺水區(qū)域的灌注樁在征得河道、水務(wù)等部門的同意后，可采用筑島法施工，較深水域的灌注樁施工應(yīng)搭設(shè)操作平臺，平臺宜采用鋼管樁搭設(shè)，橫梁可采用型鋼或桁架等。

3.2 做好施工安全管理

橋梁施工作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境較為復雜，極易引發(fā)安全風險，影響生產(chǎn)的安全。落實施工管理措施，要遵循鉆孔灌注樁安全施工標準和規(guī)范，圍繞作業(yè)現(xiàn)場的安全防護和安全施工等，落實安全監(jiān)督檢查，排查潛在的安全隱患和風險，把關(guān)鉆孔灌注樁施工的安全。管理人員要做好施工現(xiàn)場的安全巡視檢查和監(jiān)督，嚴格保障生產(chǎn)的安全。

3.3 做好施工質(zhì)量監(jiān)督

橋梁工程實行首件工程認可制。根據(jù)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量管理的目標和任務(wù)，細化落實到質(zhì)檢工程師和技術(shù)員等頭上，分解質(zhì)量管控任務(wù)，把關(guān)工程施工的質(zhì)量和效益。積極推廣應(yīng)用現(xiàn)代化管理手段，比如智慧工地系統(tǒng)等，搭建鉆孔灌注樁施工管理信息化平臺，做好各個部門和人員之間的有效溝通，著力解決施工質(zhì)量管控問題，保障鉆孔灌注樁施工的質(zhì)量和效益，推動橋梁建設(shè)高質(zhì)量落實，打造高品質(zhì)橋梁。做好施工質(zhì)量管理的考核，發(fā)現(xiàn)鉆孔灌注樁施工問題后，提出解決和優(yōu)化的策略，把關(guān)鉆孔灌注樁施工的質(zhì)量。

4 結(jié) 語

綜上所述，橋梁鉆孔灌注樁施工作業(yè)的管理和質(zhì)量把控，要貫徹全過程管控理念，落實標準化要求，做好嚴格的控制。文中結(jié)合實例，分析了鉆孔灌注樁施工管控的要點，圍繞安全和質(zhì)量管理，提出了具體的策略。通過全面落實安全文明施工管理和質(zhì)量控制措施，有利于強化施工效益的管控，保障橋梁建設(shè)的質(zhì)量。