鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用探討

張澤豐，劉曙光，劉詠華，王 帆

湖南省通泰工程有限公司，湖南 長沙 410001

隨著建筑工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各種施工方法不斷完善，樁基礎(chǔ)施工方法也越發(fā)多樣，形成了各種類型的樁。在建筑工程基礎(chǔ)施工過程中，鉆孔灌注樁是一種相對(duì)成熟的方法，廣泛用于樁基工程。但是，由于鉆孔灌注樁施工完成后無法直觀檢查施工質(zhì)量，也無法進(jìn)行開挖驗(yàn)收，易影響工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。研究表明，目前近20%的鉆孔灌注樁存在質(zhì)量問題。隨著橋梁基礎(chǔ)設(shè)施的不斷建設(shè)，對(duì)施工人員的專業(yè)技術(shù)水平和專業(yè)知識(shí)有了更高的要求，施工人員應(yīng)在施工過程中總結(jié)相應(yīng)的工作經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)施工難點(diǎn)制訂有效的解決對(duì)策，從而保證樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。

1 工程概況

湖南省寧鄉(xiāng)至韶山高速公路土建工程第二合同段項(xiàng)目位于寧鄉(xiāng)市壩塘鎮(zhèn)，起止樁號(hào)為K22+210～K28+440，全長6.23km，起點(diǎn)連接第1合同段終點(diǎn)，終點(diǎn)為南田坪互通起點(diǎn)。該項(xiàng)目沿經(jīng)5座橋，鉆樁共有53根，灌注樁樁基分為4種常規(guī)樁徑，分別為Φ1.2m、Φ1.6m、Φ1.8m、Φ2.0m，最大樁長為PM16#墩樁基，直徑Φ2.0m，長14.7m。該項(xiàng)目樁基為端承樁，地質(zhì)資料顯示，樁基持力層以強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖為主，巖體強(qiáng)度總體較低，局部有卵石層，卵石層層厚達(dá)到3.5m，因此樁基施工以旋挖鉆成孔為主，對(duì)卵石層或地基堅(jiān)硬路段的樁基輔以沖擊鉆成孔方法。該工程投入6臺(tái)旋挖鉆機(jī)，施工現(xiàn)場(chǎng)配備泥漿系統(tǒng)，鋼筋籠分節(jié)拼接制作，制作完成后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。

2 鉆孔灌注樁成孔

（1）測(cè)量放樣。專業(yè)測(cè)量人員根據(jù)圖紙確定場(chǎng)地基準(zhǔn)、基準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)量軸線、樁位和樁的地面標(biāo)高。為了保證取樣數(shù)據(jù)與圖紙相符，消除誤差，采用極坐標(biāo)法確定每根樁上孔的坐標(biāo)，每根樁重復(fù)定位3次。定位、標(biāo)高等數(shù)據(jù)測(cè)量完成后先進(jìn)行自我復(fù)查，再報(bào)告給有關(guān)部門和人員，并通知監(jiān)理等部門進(jìn)行評(píng)價(jià)，確認(rèn)其符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后方可進(jìn)行后續(xù)施工。

（2）埋設(shè)護(hù)筒。首先進(jìn)行施工場(chǎng)地的平整，使用壓土機(jī)將工作平面壓實(shí)，防止場(chǎng)地不平整影響后續(xù)工作的準(zhǔn)確性。護(hù)筒埋設(shè)前，根據(jù)測(cè)量放樣時(shí)的極坐標(biāo)法確定樁位中心，以此為基礎(chǔ)拉出十字線在距離護(hù)筒約90cm處設(shè)立4根控制樁。隨后在控制樁樁位處挖出根據(jù)護(hù)筒尺寸確立的圓坑，并在其坑底填筑高約20cm的黏土。為了確保位置準(zhǔn)確，護(hù)筒采用對(duì)稱吊緩慢放入坑內(nèi)，吊放完成后，用吊線錘檢驗(yàn)護(hù)筒垂直情況，并檢查護(hù)筒與樁位中心偏移距離是否小于50mm。達(dá)到以上要求后，方可回填黏土，并分層夯實(shí)以埋設(shè)護(hù)筒，并且在回填夯實(shí)過程中需要防止護(hù)筒傾斜。

（3）鉆孔施工。在工程前期進(jìn)行了勘探和試驗(yàn)，根據(jù)土樣確定了土壤類型，得到泥漿性能參數(shù)，因此該工程旋挖鉆施工采用泥漿護(hù)壁成孔施工工藝。泥漿性能參數(shù)如表1所示。

表1 泥漿性能參數(shù)表

該項(xiàng)目的旋挖鉆機(jī)底盤配備有自由伸縮式的自動(dòng)整平裝置，旋挖鉆機(jī)采用筒式鉆斗。使用鉆機(jī)前，需要調(diào)整鉆桿的垂直度，防止發(fā)生偏移。進(jìn)行鉆機(jī)施工時(shí)，泥漿液面應(yīng)不低于套管底部，并時(shí)刻保證孔壁的穩(wěn)定性，防止發(fā)生施工意外。

鉆孔是鉆孔灌注樁最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，成孔的質(zhì)量直接決定鉆孔灌注樁的質(zhì)量，因此鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)土壤類型及土壤情況控制好鉆進(jìn)速度，嚴(yán)格監(jiān)控護(hù)壁泥漿的各種異常情況，避免塌孔等事故發(fā)生。成孔的過程中若出現(xiàn)松散層漏漿情況，可回填黏土堵住漏漿部位。施工中鉆斗的升降速度要根據(jù)土質(zhì)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，避免過快的水流沖刷孔壁使得沖刷力量過大，導(dǎo)致孔壁坍塌。為了保證施工質(zhì)量，應(yīng)安排現(xiàn)場(chǎng)工作人員嚴(yán)格檢查鉆斗升降速度。根據(jù)旋挖鉆機(jī)鉆孔的速度變化和提出渣土的變化，該工程鉆斗時(shí)采用的升降速度不大于1.0m/s，空斗時(shí)升降速度不大于1.2m/s。根據(jù)鉆孔結(jié)果繪制地質(zhì)剖面圖，與勘測(cè)設(shè)計(jì)剖面圖進(jìn)行對(duì)比，如果差別較大，則應(yīng)及時(shí)上報(bào)。

（4）清孔。該工程清孔采用旋挖鉆機(jī)掏渣法，由上至下依層進(jìn)行清孔，終孔孔底散落松渣通過鉆頭空轉(zhuǎn)進(jìn)行處理并清除。此外，鉆出的泥渣應(yīng)及時(shí)運(yùn)至專業(yè)廢土處理廠，避免污染環(huán)境。清孔完成后，應(yīng)盡快進(jìn)行后續(xù)施工，避免需要再次清孔。

3 鋼筋籠的制作和吊放

（1）鋼筋籠制作。該項(xiàng)目主筋采用接頭交錯(cuò)布置，以避免出現(xiàn)鋼筋在同一斷面處斷裂的情況，從而保證鋼筋籠骨架的剛度，并且鋼筋的使用和綁扎要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。為了避免鋼筋扭曲，其軸線與端面應(yīng)保證垂直且平整。制作鋼筋籠時(shí)，主筋通過胎架控制橫向間距，縱向主筋采用機(jī)械連接。鋼筋籠制作控制數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 鋼筋籠制作控制數(shù)據(jù)表

（2）鋼筋籠運(yùn)輸及吊放。在鋼筋棚內(nèi)分節(jié)加工和拼接制作鋼筋籠，分節(jié)長度為9m，高壓線下鋼筋籠長度為4.5m。使用平板車將鋼筋籠運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，在鋼筋籠下墊30cm的方木，上蓋塑料彩條布，以防止運(yùn)輸時(shí)變形。

吊放鋼筋籠時(shí)，沿著樁孔自然下放，由專業(yè)技術(shù)人員指揮，確保按鋼筋籠定位標(biāo)高進(jìn)行下放。為了確保鋼筋籠順直下放，應(yīng)根據(jù)護(hù)筒與樁位偏差及時(shí)調(diào)整保護(hù)層厚度。同時(shí)，為了保證混凝土的保護(hù)層厚度以及鋼筋籠定位的準(zhǔn)確性，施工時(shí)應(yīng)采用質(zhì)量合格的墊塊，側(cè)面墊塊至少每平方米4個(gè)。在下放鋼筋籠的過程中，盡量保持下落速度均勻，確保鋼筋籠居中。此外，需時(shí)刻將鋼筋籠進(jìn)行垂直放置，避免自重影響鋼筋籠質(zhì)量。接頭處確保達(dá)到順直且連接處無縫隙的要求，且保證鋼筋對(duì)接處位于套筒中心。

4 混凝土灌注施工

灌注混凝土前，需要檢測(cè)孔底沉渣厚度是否在規(guī)范要求的允許值范圍內(nèi)，若超過允許值則需要再次清孔，以使沉渣厚度符合要求。該項(xiàng)目清孔后泥漿手摸有2～3mm顆粒，取樣測(cè)試后得到泥漿比重為1.03～1.10，黏度為17～20s，含砂率小于2%，膠體率大于98%，故清孔視為合格，隨后開始水下混凝土的灌注作業(yè)?；炷凉嘧⒆鳛殂@孔灌注樁的重要工序，工作時(shí)需保證連續(xù)作業(yè)不得中斷，在水下混凝土灌注過程中不得隨意左右移動(dòng)導(dǎo)管。該工程采用的商品混凝土經(jīng)罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后先進(jìn)行均勻度和坍落度試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，才可以由罐車直接進(jìn)行澆筑或者通過吊車用吊車斗澆筑?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員需記錄混凝土方量和混凝土表面高度，以便后續(xù)復(fù)查。

澆筑混凝土?xí)r，導(dǎo)管至孔底的距離需控制在0.3～0.5m，為混凝土的噴筑留有一定空間?；炷羶?chǔ)料斗容量應(yīng)滿足導(dǎo)管初始埋入不小于1.5m和填補(bǔ)導(dǎo)管底部之間空隙的需要。為了確保樁頭混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)灌注時(shí)混凝土高程應(yīng)高出樁基設(shè)計(jì)頂面高程。該項(xiàng)目要求，對(duì)于Φ1.2m的樁基，超灌高度不應(yīng)小于1m；對(duì)于Φ2.0m和Φ2.2m的樁基，超灌高度不應(yīng)小于1.3m；對(duì)于Φ2.5m的樁基，超灌高度不應(yīng)小于1.5m。在后續(xù)墩柱施工中鑿除超灌混凝土?xí)r，需注意避免損壞樁身。

5 結(jié)束語

鉆孔灌注樁是常見的基礎(chǔ)施工技術(shù)之一，雖然操作簡單，但是施工環(huán)節(jié)較多，涉及的技術(shù)面較廣，具有一定的系統(tǒng)性和復(fù)雜性，而加強(qiáng)施工階段的管理和對(duì)施工技術(shù)的控制，能夠有效減少施工企業(yè)直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失。文章依托實(shí)際工程項(xiàng)目對(duì)鉆孔灌注樁的施工方案和施工工藝進(jìn)行了一定歸納和總結(jié)，利用理論與工程實(shí)際相結(jié)合的辦法，論證了相關(guān)施工技術(shù)的可行性。目前，該工程鉆孔灌注樁已順利完成，在施工過程中及后續(xù)檢測(cè)中未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題，說明以上施工工藝切實(shí)有效，能有效減少鉆孔灌注樁施工中的質(zhì)量問題，為類似樁基工程項(xiàng)目提供了參考。