灌注樁孔徑檢測系統(tǒng)在津滄高速公路改造工程鉆孔灌注樁施工中的應(yīng)用

胡小旭

摘 ?要： 橋梁工程基礎(chǔ)施工是整個橋梁工程中極其重要的一部分，基礎(chǔ)的質(zhì)量將會直接影響到整座橋梁的工程質(zhì)量。本項目采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，鉆孔灌注樁的成孔質(zhì)量將直接影響最終樁基的工程質(zhì)量，由于樁基礎(chǔ)深埋在地表以下，在施工過程中，受地質(zhì)條件的影響，控制橋梁樁基礎(chǔ)質(zhì)量的難度在一定程度上大大增加，因此，本文通過研究得出鉆孔灌注樁孔徑檢測系統(tǒng)對樁基成孔檢測能夠提高鉆孔灌注樁施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 成孔質(zhì)量 ? ? 樁基質(zhì)量 ? ?孔徑檢測系統(tǒng)

1 ?工程概況

津滄高速公路改造工程位于天津市中心城區(qū)西南部，全線共設(shè)菱形互通式立交2座、分離式立交2座、主線跨河中橋2座及輔道跨河中橋2 ? 座，橋梁總長度1189m。津滄高速公路改造工程樁基形式選用的是鉆孔灌注樁。下部結(jié)構(gòu)有樁基443根。樁基的直徑分別為1m，1.2m，1.5m。樁長分別為，（36m—55m）不等。

2 ?津滄項目鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量常見問題

鉆孔是灌注樁施工中的一個重要環(huán)節(jié)，如果控制不好很可能會出現(xiàn)各種各樣的問題，將直接影響樁基成品質(zhì)量。施工過程中常見的問題有：

（1）塌孔，鉆孔過程中常見問題之一，施工過程中泥漿比重不合適或者成孔以后經(jīng)過很長時間還沒有開始灌注那么就有可能出現(xiàn)塌孔，但是從樁基開鉆一直到灌注結(jié)束我們都無法直接判斷出樁孔有沒有塌孔。

（2）縮徑，鉆孔過程中常見問題之一，由于地質(zhì)原因、泥漿性能欠佳、鉆頭經(jīng)過磨損導(dǎo)致樁孔局部孔徑小于設(shè)計孔徑。

（3）垂直度不滿足設(shè)計要求，傾斜過大，鉆桿不垂直，鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)出現(xiàn)傾斜情況都有可能導(dǎo)致樁孔垂直度不滿足設(shè)計要求。

樁基成孔容易出現(xiàn)的這些問題是影響樁基成孔質(zhì)量的重要因素，因此能夠準(zhǔn)確找出這些問題，就可以分析出產(chǎn)生問題的原因從而解決這些問題。保證樁基施工質(zhì)量。

3 ?灌注樁成孔檢測系統(tǒng)的組成及特性

3.1 ?灌注樁成孔檢測系統(tǒng)的組成（如圖1所示）：

（1）JJC-1EG型地面控制箱。

（2）JJY-6型孔徑/井斜測量探管。

（3）JC-100型自動排纜絞車及井口滑輪。

3.2 ?本系統(tǒng)的主要特點

井下測量探管完全數(shù)字化，采用排纜絞車，孔徑/井斜探管合二為一方便測量，孔徑測量誤差控制在±5mm，地面控制箱采用工控機(jī)，操作簡單?？垢蓴_能力強(qiáng)，測量精度高。

3.3 ?操作系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)

（1）孔徑測量范圍：φ500mm～φ1600mm

（2）孔徑測量誤差：≤±5mm

（3）垂直度檢測：

① 測量范圍：0°～10°

② 分辨率：0.01°

③ 測量誤差：≤±0.1°

3.4 ? 絞車指標(biāo)

電纜長度（深度）：100m（可根據(jù)現(xiàn)場實際要求配置）;電纜拉力：≥350kg（拉斷力650kg）;絞車速度：10m/min;深度指示誤差：≤1‰;絞車重量：50kg;電機(jī)功率：550w;體積（長*寬*高）：600mm*450mm*350mm;手搖高度600mm;控制方式：倒順開關(guān);排纜方式：自動排纜與手搖功能相結(jié)合。

3.5 ?工作溫度及濕度要求

測量探管：0°C ～50 °C;地面儀器：-10°C ～45 °C;相對濕度：<85%。

3.6 ?整機(jī)工作電源

AC（220V±10%）、50HZ。

4 ?灌注樁成孔檢測系統(tǒng)的操作方法

4.1 ?施工現(xiàn)場布置

（1）妥善放置井口架，將井口滑輪置于鉆孔中心并且固定，

（2）絞車的安置以及排纜口應(yīng)正對井口架中心線上且離井口一定距離，稍遠(yuǎn)一點較好。

（3）利用帶漏電保護(hù)開關(guān)的拖線盤將交流220V電源引至測量地點。注意電源應(yīng)該有良好接地，如果接地不佳，可將儀器自帶接地棒置于泥漿池內(nèi)，并將引線夾在拖線盤上接地以防觸電。

（4）電纜快速接頭中兩只“0”型圈應(yīng)抹少許黃油，再與孔徑/井斜探管連接，注意4芯航空插頭的槽與鍵一定要對齊才能擰緊螺母。（如圖2所示）

（5）連接井下探管、絞車、地面控制箱（工控機(jī)）。

4.2 ?儀器連接方法

連接電源線、接地線、光脈沖插座與絞車的光電脈沖發(fā)生器連接、絞車插座與絞車電纜集流環(huán)插座連接、電纜的快速接頭與井下探管連接。絞車的電源線必須連接至帶漏電保護(hù)開關(guān)的電源。工控機(jī)電源的開關(guān)順序：先插上電源后打開工控機(jī)電源，工控機(jī)自動啟動，進(jìn)入系統(tǒng)，關(guān)機(jī)時要先關(guān)閉工控機(jī)操作系統(tǒng)，再關(guān)閉工控機(jī)電源開關(guān)，強(qiáng)行直接關(guān)閉工控機(jī)電源將損壞工控機(jī)。

4.3 ?具體操作步驟

（1）垂直度檢測

①垂直度檢測使用孔徑/井斜測量探管。

②將絞車快速密封接頭與孔徑/井斜測量探管對接，并將測量探管放入井口。

③開動絞車下放測量探管，當(dāng)電纜上提前標(biāo)記的5m長度特殊標(biāo)志下到鉆進(jìn)深度起算面時停止下放，孔徑/井斜測量探管默認(rèn)為5m。

④打開地面控制箱電源。

⑤并打開JJC-1EG型灌注樁孔徑檢測系統(tǒng)軟件，從軟件主菜單窗口進(jìn)入資料設(shè)置窗口，建立工程后（如已建立則跳過）輸入檢測樁號、設(shè)計孔深、設(shè)計孔徑和檢測人，并選擇垂直度檢測后按確定按鈕進(jìn)入垂直度檢測窗口。

⑥如果孔深有誤請在設(shè)計孔深輸入框中輸入正確值，單位為米。

⑦按開始測量按鍵，輸入深度顯示值預(yù)置為5.00（與步驟c電纜上特殊標(biāo)志對應(yīng)，一般采用彩色防水膠帶標(biāo)記）。

⑧在此深度作井斜儀頂角零度值校驗。

⑨當(dāng)測量探管穩(wěn)定后，按測頂角值按鈕，如數(shù)據(jù)穩(wěn)定（可多次按測頂角值按鈕）請按存頂角值按鈕保存當(dāng)前的孔深度值和頂角值數(shù)據(jù)，儀器將第一點測量位置修正為0度。

⑩下放測量探管至下一個測量位置（一般每間隔5m測量一次，現(xiàn)場實際檢測考慮節(jié)省時間在不影響檢測結(jié)果情況下可以每10m測量一次）。

?循環(huán)執(zhí)行以上二條，直至孔底測量完最后一個數(shù)據(jù)后按停止測量按鈕。

?井下測量探管下放深度應(yīng)在到達(dá)孔底前2m終止，以免較厚的泥漿影響測量結(jié)果。

?測量結(jié)束時，軟件將最后一個測點值順延到終孔深度。

?軟件將自動計算偏心距、垂直度、存儲垂直度測量資料。

?按孔徑檢測按鈕可直接進(jìn)入孔徑檢測窗口。

（2）孔徑檢測

①如果先測量垂直度請在完成垂直度檢測后按孔徑檢測按鈕轉(zhuǎn)至孔徑檢測窗口并從第f步開始執(zhí)行。

②將絞車快速密封接頭與孔徑測量探管對接，并將孔徑測量探管放入井口。

③開動絞車下放測量探管，當(dāng)電纜上特殊標(biāo)志下到鉆進(jìn)深度起算面時停止下放，默認(rèn)為5m。

④打開地面控制箱電源。

⑤打開JJC-1EG型灌注樁孔徑檢測系統(tǒng)軟件，從軟件主單窗口進(jìn)入資料設(shè)置窗口，建立工程（如已建立則跳過）輸入檢測樁號、設(shè)計孔深、設(shè)計孔徑和檢測人，并選擇孔徑檢測后按確定按鈕進(jìn)入孔徑檢測窗口。

⑥按開始測量按鈕，輸入當(dāng)前測量探管的深度和終止深度（默認(rèn)3m）。

⑦此時孔徑文本框出現(xiàn)孔徑數(shù)值，其值約為開腿盒的直徑。

⑧開動絞車下放測量探管，此時將顯示深度的變化。當(dāng)測量探管到達(dá)孔底時，絞車電纜就會松弛，適當(dāng)上提測量探管將電纜收緊繃直。

⑨再適當(dāng)放松電纜，并在井口手動快速上提電纜，泥漿的阻力將使開腿盒與測量腿脫開，測量腿隨即自動彈開并貼住孔壁。

⑩在測量腿未打開前，孔徑框中顯示測量腿束縛狀態(tài)孔徑值，當(dāng)測量腿彈開時顯示值將大于束縛狀態(tài)孔徑值（注意當(dāng)孔底泥漿太厚時，測量腿擴(kuò)張不到孔壁，測量孔徑值就可能小于設(shè)計值），如果仍然顯示為測量腿束縛狀態(tài)孔徑值請重復(fù)上述操作直至測量腿打開。測量腿打開狀態(tài)如圖3所示。

?開動絞車收緊電纜，按開始上測按鈕，開動絞車提升測量探管開始上測。

?軟件將自動記錄孔徑-深度曲線，直到儀器被提升到孔口為止。

?當(dāng)深度值小于預(yù)置的終止深度值加3m時系統(tǒng)開始報警（例：預(yù)置終止深度值為5m時，系統(tǒng)在8m處開始報警），提醒現(xiàn)場人員注意安全并做好停止上提測量探管的準(zhǔn)備。

?在終止深度到達(dá)時，停止上提測量探管，按停止測量按鈕結(jié)束測量，當(dāng)深度為3m時系統(tǒng)自動停止記錄。

?從孔中提出測量探管，沖洗并擦干測量探管卸下電纜快速接頭，抹上黃油備用。

5 ?數(shù)據(jù)分析處理（舉例）

5.1 ?分析結(jié)論

（1）通過對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（如表1所示），我們可以確定樁孔的垂直度，樁徑（最大孔徑，最小孔徑，平均孔徑）等相關(guān)檢測指標(biāo)是否符合設(shè)計要求。假如樁孔的垂直度不滿足設(shè)計要求，通過該儀器的檢測就能知道結(jié)果，可以防止安裝鋼筋籠時鋼筋籠無法完全順利安裝進(jìn)去才知道樁孔垂直度不滿足設(shè)計要求。避免了鋼筋籠因為樁孔傾斜過大造成損壞。

（2）孔徑測量過程中工控機(jī)屏幕上的圖像則會顯示出孔徑變化曲線，我們可以通過圖像看出每一個位置或者每一個段落的孔徑變化，如果某一個位置或者某一個區(qū)段孔徑突然增大我們就可以判斷出此處出現(xiàn)塌方情況導(dǎo)致孔徑突然變大，分析其中究竟是地質(zhì)原因還是泥漿問題從而拿出解決辦法。如果某一位置樁徑小于設(shè)計值，將進(jìn)行掃孔處理，直到滿足設(shè)計為止。

（3）在津滄高速公路改造工程樁基施工中，通過對數(shù)據(jù)的分析我們發(fā)現(xiàn)護(hù)筒底部位置處和海泰橋樁孔在高程-15m～-19m區(qū)段出現(xiàn)了嚴(yán)重塌方的現(xiàn)象（如圖4所示），進(jìn)而在日后護(hù)筒埋設(shè)和泥漿制備過程中進(jìn)行處理。避免了灌注時混凝土的浪費。

6 ?儀器保養(yǎng)

6.1 ?儀器保養(yǎng)

（1）在潮濕天氣或雨天工作后，應(yīng)該用電吹風(fēng)把地面控制箱內(nèi)部的濕氣吹干保證儀器內(nèi)部的絕緣處于良好狀態(tài)，（儀器設(shè)備禁止被雨淋）。

（2）測量工作完成后測量探管和電纜必須擦洗干凈，特別是電纜快速接頭的密封圈，更需擦洗干凈并抹上黃油。如發(fā)現(xiàn)密封圈已有損壞，立即更換。

（3）孔徑測量探管的活動部分一定要沖洗干凈后加上機(jī)油。

（4）將所有測試使用的儀器、探管、連線等設(shè)備、配件進(jìn)行清點、裝箱以備下次測量使用。測量腿不斷地壓縮和擴(kuò)張讓測量腿在運動過程中將觸頭處的污點去掉。

6.2 ?注意事項

（1）陰雨天時應(yīng)防止雨水淋到自動排纜絞車。

（2）防止地面控制箱及電腦淋到雨水。

（3）插、拔各插頭時，應(yīng)先關(guān)閉地面控制箱的電源。

（4）若拖線盤未接地，要用接地棒接地。

結(jié)束語

在樁基施工過程中，傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量檢測手段相對來說還是具有一定的局限性，而且都是人工使用簡單的檢測工具（比如測量孔深采用測繩檢測等）去測量，檢測結(jié)果存在一定的誤差，很可能會對樁基的工程質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響?？讖?、孔深、沉渣厚度都是影響樁基施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，使用灌注樁孔徑檢測系統(tǒng)能夠提高檢測指標(biāo)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可靠性。

參考文獻(xiàn)

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