公路橋梁施工中鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制問題探討

楊磊

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001）

0 引言

近年來，隨著人們對(duì)交通出行需求不斷增加，公路橋梁項(xiàng)目數(shù)量也在逐漸增多。其中，鉆孔灌注樁是一種常見的基礎(chǔ)施工技術(shù)，因施工方法簡(jiǎn)單、設(shè)備投入少、環(huán)境影響小等優(yōu)勢(shì)得到廣泛應(yīng)用[1]。但因樁基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，施工過程無法隨時(shí)觀察，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能引起嚴(yán)重的質(zhì)量問題。以下結(jié)合實(shí)際工程，針對(duì)路橋鉆孔灌注樁的施工技術(shù)和質(zhì)量控制措施進(jìn)行探討。

1 公路橋梁工程概況

某高速公路，是《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013—2030年）》新增的都勻至香格里拉國(guó)家高速公路（G7611）的首段，也是貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃中“第5 橫”與“第6 聯(lián)”的組成部分。項(xiàng)目區(qū)域?qū)偾猩皆叭A南低山丘陵的一部分，出露地層主要為泥盆系（D）、石炭系（C）、二疊系（T）；屬于亞熱帶溫暖濕潤(rùn)的季風(fēng)氣候，年平均氣溫13.7～20.1℃，平均降水量為869.5～1 208.1mm。

本項(xiàng)目路線全長(zhǎng)12.8km，設(shè)計(jì)速度100km/h，最大縱坡3.9%，路基寬度整體式33.5m、分離式16.75m，行車道寬度6×3.75m，橋涵設(shè)計(jì)車輛荷載為公路I 級(jí)。設(shè)橋梁8座，長(zhǎng)度共計(jì)3 641.58m：其中特大橋1座，長(zhǎng)度1 851.5m，設(shè)計(jì)為 15×30m+60m+100m+60m+30×39m 預(yù)應(yīng)力連續(xù)鋼構(gòu)+連續(xù)T 梁；大橋5 座，長(zhǎng)度1 646m，設(shè)計(jì)為6～30m、10～30m、8～30m 等預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T 梁；中橋2座，長(zhǎng)度144.08m，設(shè)計(jì)為1～35m 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁和2～30m 預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁。

2 鉆孔灌注樁的成孔方法和施工特點(diǎn)

2.1 成孔方法

按照不同成孔方法，鉆孔灌注樁主要分為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆兩類。其中，正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆適用范圍是黏性土、粉砂、細(xì)中粗砂，含少量礫石或卵石（含量小于20%）的土軟巖，孔徑為800～2 500mm，孔深30～100m，泥漿作用是懸浮鉆渣并護(hù)壁。反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆適用范圍是黏性土，砂類土，含少量礫石或卵石（含量小于20%，粒徑小于鉆桿內(nèi)徑2/3）的土，孔徑為800～3 000mm，孔深用真空泵小于35m，用空氣吸泥機(jī)可達(dá)65m，用氣舉式可達(dá)120m，泥漿作用是護(hù)壁[2]。

2.2 施工特點(diǎn)

鉆孔灌注樁的施工優(yōu)勢(shì)包括：

（1）承載能力強(qiáng)，對(duì)深基坑具有穩(wěn)定作用，可以提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（2）施工工藝簡(jiǎn)單，需要的機(jī)械設(shè)備較為輕便，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)控制難度小。

（3）能穿越不同類型的土層，促使樁基礎(chǔ)嵌入到基巖中，保證施工質(zhì)量。

（4）施工過程中的噪聲小、振動(dòng)小，對(duì)周邊建筑物、構(gòu)筑物的影響小，易達(dá)到安全文明施工的目標(biāo)。

缺點(diǎn)包括：

（1）在水下灌注混凝土?xí)r質(zhì)量難以控制。

（2）成孔速度慢，泥渣處理不當(dāng)會(huì)污染環(huán)境。

3 公路橋梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)

本項(xiàng)目中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件和施工設(shè)計(jì)要求，橋梁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，施工流程為：準(zhǔn)備工作→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆孔→清孔→鋼筋籠制作安裝→水下灌注混凝土。施工主要技術(shù)如下：

3.1 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒一般選用鋼質(zhì)材料，常用4mm 厚的鋼板。鉆進(jìn)時(shí)為了防止護(hù)筒變形，應(yīng)對(duì)護(hù)筒進(jìn)行加固處理，提高鋼板的硬度和耐壓度。另外，在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，要保證軸線和樁位中心的對(duì)稱性，埋設(shè)深度在100～120cm之間，護(hù)筒頂端超出地面40cm，將傾斜度控制在1°以內(nèi)[3]。

3.2 鉆機(jī)就位

護(hù)筒埋設(shè)完成后，根據(jù)樁基設(shè)計(jì)圖，在孔位上方安裝鉆機(jī)，保證鉆機(jī)的垂直度。實(shí)際作業(yè)時(shí)，可以使用線墜進(jìn)行控制，確保鉆機(jī)和鉆孔處于同一條直線上。同時(shí)在鉆機(jī)下方安置枕木，防止鉆孔期間因振動(dòng)導(dǎo)致鉆孔傾斜、塌孔。另外，鉆機(jī)工作期間調(diào)整力度和速度，保證平直度、穩(wěn)固性。

3.3 鉆孔

開始鉆孔時(shí)，鉆頭提高距孔底約20～30cm，將真空泵加入清水，打開真空管路閥門、啟動(dòng)真空泵，抽出管路內(nèi)的氣體產(chǎn)生負(fù)壓；當(dāng)泥漿泵出口真空壓力達(dá)到0.2MPa 以上，打開出水控制閥，把管路中的泥水混合物排入沉淀池，形成反循環(huán)。在鉆進(jìn)過程中，觀測(cè)地層變化，對(duì)不同的土層，采用不同的鉆進(jìn)方法。采取減壓鉆進(jìn)，可使鉆桿維持豎直狀態(tài)，鉆頭豎直平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，避免或減少斜孔、彎孔、擴(kuò)孔問題。經(jīng)常檢查泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)，及時(shí)清孔或補(bǔ)充漿液。當(dāng)鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，對(duì)鉆孔的中心位置、孔徑、傾斜度、孔深進(jìn)行檢查，確認(rèn)滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 清孔

當(dāng)鉆孔深度滿足設(shè)計(jì)要求后停止鉆進(jìn)，鉆機(jī)和孔底距離控制在50～70cm，然后鉆機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)3min，采用換漿清孔法清洗孔壁，將孔底的沉淀厚度控制在規(guī)定值以內(nèi)，見表1。鋼筋籠吊放進(jìn)孔內(nèi)，在水下灌注混凝土之前，再次檢查孔底的沉淀厚度，超過規(guī)定值進(jìn)行二次清孔，直至符合要求。

表1 鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.5 鋼筋籠制作安設(shè)

加工鋼筋籠時(shí)，按照設(shè)計(jì)要求，鋼筋籠每根樁預(yù)埋3 根超聲波檢測(cè)管。沿豎向每隔2m 設(shè)置一道鋼筋骨架保護(hù)層，每道沿圓周對(duì)稱設(shè)置4 個(gè)混凝土保護(hù)層墊塊。鋼筋骨架臨時(shí)存放場(chǎng)地必須平整、干燥，底部墊上方木，防止受潮或沾上泥土，并掛上標(biāo)志牌[4]。鋼筋籠入孔時(shí)，使用25t 吊車吊裝，安裝時(shí)采用兩點(diǎn)起吊法。鋼筋連接時(shí)采用單面搭接焊，主筋接頭錯(cuò)開設(shè)置，焊接接頭長(zhǎng)度區(qū)段大于1m。鋼筋籠安裝完畢，及時(shí)安裝聲測(cè)管，按設(shè)計(jì)要求布設(shè)，用扎絲牢固捆綁于加勁鋼筋上，樁底處用10mm厚的鋼板封焊。

3.6 水下灌注混凝土

以上工序均完成且檢查無誤，即可在水下灌注混凝土。本項(xiàng)目采用導(dǎo)管法灌注，施工順序?yàn)椋嚎卓谥Ъ芗白鳂I(yè)平臺(tái)搭設(shè)→集料斗、導(dǎo)管安裝→混凝土配制、由罐車輸送至集料斗→混凝土振搗→分段提升、拆除導(dǎo)管→導(dǎo)管、集料斗及平臺(tái)等拆除。要點(diǎn)總結(jié)如下：圖1為灌注混凝土現(xiàn)場(chǎng)示意圖。

圖1 灌注混凝土現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)示意圖

（1）復(fù)核鋼筋籠、導(dǎo)管、預(yù)埋件的安裝情況，開展密封性實(shí)驗(yàn)，為混凝土的灌注提供有利條件。

（2）安裝漏斗、隔水栓等，保證混凝土灌注的連續(xù)性。

（3）混凝土在灌注期間，應(yīng)控制好其性能，主要是流動(dòng)性、和易性兩個(gè)指標(biāo)。

（4）澆筑連續(xù)進(jìn)行、不得中斷，導(dǎo)管埋入混凝土的深度為2～6m，控制好每次提管的高度。

（5）混凝土澆筑到樁頂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)超過樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，一般超過30mm，以保證在剔除浮漿后，樁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求[5]。

（6）灌注完成后，委派專人負(fù)責(zé)對(duì)鉆孔灌注樁進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，如覆蓋薄膜、灑水等，促使樁基能夠盡快符合使用標(biāo)準(zhǔn)。

4 公路橋梁鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制措施

4.1 常見質(zhì)量問題和預(yù)防措施

鉆孔灌注樁施工過程中，常見質(zhì)量問題和預(yù)防措施如下：

4.1.1 成孔問題

（1）塌孔

控制好泥漿指標(biāo)；在回填土、松軟層及流沙層鉆進(jìn)時(shí)適當(dāng)降低速度；地下水位較高時(shí)加大水頭；處理障礙物時(shí)，將殘留的混凝土塊清除干凈。

（2）縮徑

合理選用鉆頭，要滿足成孔直徑要求；經(jīng)常檢查鉆頭，出現(xiàn)缺損及時(shí)修復(fù)；在易縮徑孔段鉆進(jìn)時(shí)，適當(dāng)提高泥漿黏度。

（3）樁孔偏斜

鉆機(jī)安裝平穩(wěn)，保持垂直度，經(jīng)常檢查校正；對(duì)鉆頭、鉆桿進(jìn)行檢查調(diào)整，不能使用彎曲的鉆具；堅(jiān)硬土層不能強(qiáng)行加壓，控制好鉆進(jìn)速度；對(duì)已偏斜的鉆孔，慢速提升、下降往復(fù)掃孔糾偏[6]。

4.1.2 鋼筋籠安設(shè)問題

（1）安裝和設(shè)計(jì)標(biāo)高不符

鋼筋籠入孔安裝時(shí)保持垂直；混凝土保護(hù)層墊塊的設(shè)置間距不宜過大；精確計(jì)算吊筋長(zhǎng)度，安裝時(shí)反復(fù)核對(duì)檢查。

（2）鋼筋籠上浮

嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，將坍落度控制在20±2cm，和易性要好；混凝土進(jìn)入鋼筋籠后，上升速度不宜過快，導(dǎo)管埋深不宜過大，控制在2～6m；提升導(dǎo)管時(shí)速度不宜過快，防止導(dǎo)管鉤到鋼筋籠帶升。

4.1.3 混凝土灌注問題

（1）堵管

控制好混凝土的和易性、水灰比、坍落度及初凝時(shí)間，要滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；導(dǎo)管應(yīng)平直，內(nèi)壁光滑不漏水；控制好灌注速度。

（2）樁頂部位疏松

樁頂預(yù)留出一段長(zhǎng)度；確認(rèn)標(biāo)高時(shí)，為了避免沉渣和稠泥漿的影響，可使用鋼管取樣盒進(jìn)行探測(cè)，當(dāng)取樣盒取樣是混凝土?xí)r，說明標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)值。

（3）斷樁

控制泥漿密度及孔底沉淤，清孔時(shí)徹底清除泥塊；混凝土灌注過程中，導(dǎo)管提升要緩慢；嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深，確保一次澆筑完成；上拔導(dǎo)管時(shí)精確計(jì)算埋深，不能憑經(jīng)驗(yàn)拔管。

4.2 質(zhì)量管理制度

本項(xiàng)目施工中，制定完善的質(zhì)量管理制度體系，包括圖紙管理和圖紙會(huì)審制度、施工圖現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)制度、專項(xiàng)施工方案及作業(yè)指導(dǎo)書編制指導(dǎo)制度、施工技術(shù)交底制度、持證上崗培訓(xùn)制度、工程測(cè)量制度、物資設(shè)備配件采購制度、工程檢測(cè)和試驗(yàn)制度、原材料質(zhì)量管理制度、分項(xiàng)專職質(zhì)量管理制度、隱蔽工程檢查簽證制度等。

以施工技術(shù)交底制度為例：

（1）開工前編制工程手冊(cè)，向施工管理人員進(jìn)行工程內(nèi)容交底。

（2）施工階段，技術(shù)人員對(duì)各分項(xiàng)、分部工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)、工藝標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)交底，對(duì)工藝復(fù)雜的項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)示范指導(dǎo)。

（3）現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交底由現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員向班長(zhǎng)交底，并履行雙方交接簽字手續(xù)。

（4）施工技術(shù)交底以書面交底為主，包括結(jié)構(gòu)圖表和文字說明，交底資料妥善保存?zhèn)洳椤?/p>

4.3 質(zhì)量保證措施

建立健全質(zhì)量組織機(jī)構(gòu)，明確質(zhì)量崗位責(zé)任制，建立質(zhì)量保證體系。質(zhì)量保證措施主要包括三個(gè)方面內(nèi)容：

4.3.1 質(zhì)量保證

合理配置施工人員隊(duì)伍，對(duì)施工人員及相關(guān)主管的工作內(nèi)容進(jìn)行全方位控制、全過程控制，定期檢查，根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行獎(jiǎng)懲。施工要做到標(biāo)準(zhǔn)化、程序化和規(guī)范化，從而打造樣板工程。施工過程要做到全信息化控制，明確重點(diǎn)、難點(diǎn)工程，制定切實(shí)可行的施工方案和針對(duì)性處理措施。

4.3.2 思想保障

加強(qiáng)施工人員的思想教育宣傳力度，使其認(rèn)識(shí)到質(zhì)量管理的重要性，提升人員的質(zhì)量意識(shí)，增強(qiáng)其責(zé)任心和使命感。及時(shí)總結(jié)成功管理經(jīng)驗(yàn)，集中精力解決存在的問題。在評(píng)先、評(píng)模、勞動(dòng)競(jìng)賽評(píng)比中，將質(zhì)量控制成果作為重要內(nèi)容，實(shí)行一票否決制。

4.3.3 技術(shù)保證

（1）嚴(yán)格按照相關(guān)施工規(guī)范進(jìn)行施工，進(jìn)場(chǎng)后制定工藝技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)細(xì)則，為施工管理提供依據(jù)。

（2）對(duì)設(shè)計(jì)文件圖紙進(jìn)行逐級(jí)會(huì)審，對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行逐級(jí)交底，并且保留記錄以便檢查。

（3）注重平時(shí)的質(zhì)量檢查工作，設(shè)計(jì)并優(yōu)化檢查程序，確保每個(gè)施工環(huán)節(jié)均處于受控狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正。

（4）技術(shù)資料、施工控制資料要真實(shí)完整，能反映出現(xiàn)場(chǎng)施工全過程，滿足竣工驗(yàn)收要求。

（5）編制施工組織計(jì)劃并組織落實(shí)，對(duì)重要工藝流程、重點(diǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行攝影記錄。

（6）按規(guī)定辦理各類變更設(shè)計(jì)，簽證手續(xù)要齊全。

（7）針對(duì)專業(yè)技術(shù)工種進(jìn)行崗位培訓(xùn)，施工人員需持證上崗。

（8）針對(duì)原材料、成品、半成品進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，不合格材料不得進(jìn)場(chǎng)使用。

5 結(jié)語

綜上所述，在公路橋梁工程中，鉆孔灌注樁是一種常見的樁基礎(chǔ)，具有施工方法簡(jiǎn)單、設(shè)備投入少、環(huán)境影響小的優(yōu)勢(shì)。文章結(jié)合工程案例，從埋設(shè)護(hù)筒、鉆機(jī)就位、鉆孔、清孔、鋼筋籠制作安裝、水下灌注混凝土等方面系統(tǒng)闡述了施工技術(shù)的相關(guān)要點(diǎn)。針對(duì)常見質(zhì)量問題制定預(yù)防措施，建立完善的質(zhì)量管理體系，結(jié)果表明，該工程施工期間未出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期管控目標(biāo)。望通過本文能為同類工程的現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作提供借鑒。