深厚淤泥覆蓋層區(qū)域鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制措施

程 慶，康學亮

中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001

1 工程概況

廣東中山某橋梁所處位置為原采石場遺留采石坑區(qū)域，該區(qū)域地勢較低，大部分樁基位于積水坑中，水坑最深處可達7m。為了保證樁基的正常施工，在水坑內(nèi)回填土作為臨時施工便道及樁基作業(yè)平臺。橋梁下部為直徑1.8m和2.2m的鉆孔灌注樁，按設(shè)計要求樁基進入中風化巖滿足入巖深度和最小樁長的要求，其中左幅2#～4#、右幅2#～5#位于回填區(qū)域，回填厚度約8m，樁徑為1.8m，樁長為20～27m，地質(zhì)情況依次為回填土石混合料、淤泥質(zhì)土、中風化巖、微風化巖，樁基成孔方式為沖擊鉆成孔。

2 施工質(zhì)量問題

淤泥的主要特性是天然含水率高于液限，孔隙比多大于1.0，干密度小，壓縮性特別高，強度極低，常處于流動狀態(tài)，其特性較特殊，造成鉆孔灌注樁成孔比較困難，也容易造成泥漿護壁坍塌。由于大橋的樁徑為1.8m，樁長為20～27m，從鉆孔到成樁施工周期長，對泥漿護壁要求較高。同時，施工過程中容易出現(xiàn)護筒下沉、鉆機移位和傾斜、樁位偏移、縮頸、擴孔、塌孔等現(xiàn)象。

3 施工質(zhì)量控制措施

（1）施工場地。大橋部分樁基以回填作為臨時施工便道和作業(yè)平臺，回填底部地質(zhì)條件差，鉆機無法直接就位，在樁基施工范圍內(nèi)用碎石填筑當作施工平臺。由于護筒埋設(shè)較困難，選擇在施工平臺底部填筑1～2m厚碎石墊層，碎石墊層底部選用透水性較好的砂性土填筑3～4m，作業(yè)平臺填筑露出水面80cm。待具備碾壓條件時開始分層碾壓施工，碾壓3～4遍，并自然沉降，趨于穩(wěn)定后開始鉆孔施工。該工程按此要求控制，施工期間實現(xiàn)了鉆機就位穩(wěn)定，鉆孔過程鉆機不偏移、不傾斜，以保證鉆孔垂直度。但由于廣東沿海降雨頻繁，且施工區(qū)域地勢偏低，降雨容易積水，施工平臺受到雨水浸泡和沖擊鉆震動影響容易造成開裂、沉降等不穩(wěn)定的情況，從而造成鉆機傾斜和偏位。為此，在施工前將鉆機底架墊平并在左右兩側(cè)設(shè)置條形鋼支撐平臺保持其穩(wěn)定，施工過程中在護筒四周設(shè)置護樁，每天拉線繩對中檢查，從而減少了鉆機的傾斜和偏位，確保了樁身垂直度。在孔樁施工前要保證每個墩位使用一臺鉆機并且“隔樁跳打”。

（2）護筒選用與埋設(shè)。大橋回填淤泥覆蓋層厚度約8m，采用短護筒，容易造成護筒變形、下沉。為了阻止淤泥層進入孔內(nèi)，防止出現(xiàn)塌孔、縮頸等質(zhì)量缺陷問題，結(jié)合實際情況，該橋鋼護筒選用最長4～6m的鋼護筒。為了控制護筒位置準確，埋設(shè)時采用振動錘振動下壓的方法進行施工，振壓過程中在護筒頂設(shè)置多個觀測點，同時設(shè)置復(fù)核樁。復(fù)合樁采用鋼板和鋼筋加工，鋼板底部設(shè)置壓入式鋼筋，以便很好地與地面連接，防止人為晃動變形。施工過程中用全站儀檢測其垂直度，保證傾斜度不大于1%。

（3）根據(jù)地層調(diào)整泥漿比重和鉆進速率。在不同地質(zhì)層要根據(jù)現(xiàn)場施工的實際情況調(diào)整泥漿比重和鉆進速率。在淤泥層部位鉆進時，地層較軟弱，將泥漿比重調(diào)整至1.4～1.5g/cm3范圍，降低鉆進速率，并保持泥漿循環(huán)通暢，使泥漿能更有效地護壁，防止孔壁失穩(wěn)造成塌孔、縮頸等情況。進入中風化巖層后，為減少孔底沉渣和清孔時間，將泥漿比重調(diào)整至1.2～1.4g/cm3范圍并加快鉆進速度。

（4）合理調(diào)試泥漿指標，提高清孔質(zhì)量。鉆孔灌注樁成孔的關(guān)鍵是泥漿在孔壁內(nèi)形成的泥皮。泥皮形成的原因是泥漿相對密度大于水的相對密度，泥漿的靜水壓力比水大，在靜水壓力的作用下泥漿在孔壁上形成，其作用在于阻隔孔內(nèi)外滲流，保護孔壁，避免塌孔造成質(zhì)量事故，特別是在清孔過程中深厚淤泥層能有效地防止孔壁收縮，避免形成質(zhì)量缺陷。

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）第9.2.7條中鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量標準，要求清孔后泥漿比重為1.03～1.10g/cm3，但因為該橋樁基施工所處的地質(zhì)情況為深厚淤泥層，地質(zhì)較差，清孔后泥漿比重偏小的話容易導(dǎo)致護壁不好而出現(xiàn)塌孔、縮頸等質(zhì)量缺陷，所以應(yīng)根據(jù)具體的地質(zhì)實際情況確定泥漿比重。經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗，清孔后泥漿比重控制在1.08～1.13g/cm3比較符合實際。成孔后的泥漿比重在1.20～1.40g/cm3范圍，而清孔后泥漿比重要控制在1.08～1.13g/cm3，要想在孔內(nèi)沉渣排至沉淀池之后將泥漿的各項指標順利調(diào)試合格，首先要在排渣過程中緩慢加水調(diào)試泥漿比重，將孔內(nèi)沉渣清理完畢后更換泥沙分離器進行排砂，排砂過程中也要加水，加水量要大于排渣過程中的加水量，泥沙分離器排砂效率很高，待泥漿完成2個循環(huán)后便可以基本達到要求，注水量控制得恰當?shù)脑捘酀{的各項指標也能達到要求。因為該清孔方法是排渣與泥漿調(diào)試同步進行，加快了清孔效率，所以需要安排責任心比較強的工人把握好各道工序時間進行操作。

（5）把控鋼筋籠制作與安裝質(zhì)量，采取加固與防護措施。為了確保鋼筋籠成型后有足夠的強度和剛度，鋼筋籠每2m焊接加勁箍，保護層耳筋在每個加勁箍周圍均勻布置4個，焊在主筋上。鋼筋籠的加勁箍采用單面焊、主筋跟螺旋筋采用梅花點焊。在運輸和吊放鋼筋籠的過程中，為避免鋼筋籠變形，吊點應(yīng)對稱，使鋼筋籠吊起時呈鉛直狀態(tài)。同時，在鋼筋籠的每個加勁箍內(nèi)裝一個可拆卸的十字形臨時加勁架，在鋼筋籠吊放入孔后再拆除。為了防止淤泥層在清孔的過程中不穩(wěn)定而造成縮頸、塌孔等質(zhì)量缺陷，保證鋼筋籠的保護層厚度，鋼筋籠的制作除了要保證規(guī)格型號、尺寸、數(shù)量，還需要在淤泥層區(qū)域（4～8m）設(shè)置1mm厚鐵皮包裹鋼筋籠。此時，保護層耳筋加密設(shè)置，由每2m布置4個變?yōu)槊?m布置8個，使用鉛絲將鐵皮固定在保護層耳筋上。

（6）及時灌注水下混凝土，控制混凝土灌注質(zhì)量。二次清孔后檢查孔底沉渣厚度、泥漿指標等，符合要求后，此時因為清孔之后泥漿比重較低，導(dǎo)致孔內(nèi)靜水壓力由大變小，而淤泥質(zhì)軟土因其壓縮性特別高、強度極低，常處于流動狀態(tài)，在孔內(nèi)靜水壓力變化的情況下泥漿護壁極其不穩(wěn)定，易出現(xiàn)護壁縮頸和塌孔等質(zhì)量缺陷，所以為了保證樁身質(zhì)量應(yīng)及時灌注水下混凝土。開始灌注混凝土時，必須保證混凝土具有良好的和易性，其強度、坍落度等要符合要求。因深厚淤泥層孔壁本身軟弱，若混凝土和易性不好，灌注過程中下料困難，已灌注混凝土面難以上升，就會在淤泥層蹭掉孔壁泥皮，導(dǎo)致淤泥或泥漿進入已灌注的混凝土內(nèi)，形成夾層導(dǎo)致樁身出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。

首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管首次埋置深度1.0m以上的需要，所需混凝土數(shù)量可按式（1）計算：

式中：V為灌注首批混凝土所需數(shù)量，m3；D為樁身直徑，m；H1為樁身底部至導(dǎo)管底部間距，為0.3～0.4m；H2為首批混凝土導(dǎo)管埋深，m；d為導(dǎo)管內(nèi)徑，m；h1為樁身內(nèi)混凝土達到埋置深度H2時，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外(藏泥漿)壓力所需的高度，m。

式中：Hw為樁孔內(nèi)水或泥漿的深度，m；rw為樁孔內(nèi)水或泥漿的重度，kN/m3；rc為混凝土拌和物的重度，rc=24kN/m3。

為了保證導(dǎo)管底部埋入混凝土以下2～6m，在灌注混凝土的過程中要及時通過測繩測量混凝土面距離護筒頂面的高度，計算導(dǎo)管的埋深以及需要拆除的導(dǎo)管長度。導(dǎo)管提升的過程中嚴禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。吊放和提升導(dǎo)管時也應(yīng)該避免碰撞到鋼筋籠，造成鋼筋籠上浮?；炷翍?yīng)連續(xù)澆筑，不得中斷，并應(yīng)盡量加快澆筑速度。

（7）混凝土超灌。首批混凝土灌注過程中，樁身底部至導(dǎo)管底部間距為0.3～0.4m，此段范圍內(nèi)的混凝土與孔內(nèi)泥漿相互摻合形成浮漿稀釋層。首批混凝土灌注結(jié)束后，導(dǎo)管也有一定的埋深，后續(xù)灌注的混凝土向上頂升首批灌注的混凝土，首批灌注的混凝土一直保持在最上層。灌樁結(jié)束后樁頂一定范圍內(nèi)的泥漿與混凝土的混合物凝固后，形成了強度較低的低劣混凝土混雜層，此段范圍內(nèi)的混凝土性能達不到設(shè)計要求，必須進行鑿除。為了保證樁身長度及強度達到設(shè)計要求，實際樁頂高程應(yīng)比設(shè)計樁頂高程高出0.5～1m。

4 結(jié)束語

大常山大橋共34根樁均為端承樁，其中有28根樁基處于淤泥覆蓋層區(qū)域，樁長20～27m，經(jīng)樁檢單位檢測，Ⅰ類樁占比達到95%以上（均為超聲波檢測）。淤泥地質(zhì)地區(qū)的樁基施工應(yīng)結(jié)合文章的敘述，嚴格把關(guān)每道工序，防止出現(xiàn)擴孔、縮徑、塌孔等質(zhì)量事故，避免發(fā)生二次處理施工，這樣既能保證樁基質(zhì)量、工程進度，又能提高經(jīng)濟效益，最終保證整個工程的質(zhì)量。