淺析沖孔灌注樁施工在某浮碼頭中的質(zhì)量控制

劉漢磊，羅 慧，田朝陽

(1.中國人民解放軍92403部隊，福州，350007；2.中鐵建工集團(tuán)有限公司，北京，100070；3.中國人民解放軍91843部隊，福建 廈門，361000)

1 工程基本情況

1.1 工程概況

某新建浮碼頭岸線總長度336m，設(shè)置墩臺12個。工程樁基設(shè)計共63根(其中，端承樁47根)，樁基直徑均為1100mm，樁尖進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖層3倍樁徑，約3.3m左右，樁長12.2m～34m，采用C35水下混凝土澆筑，結(jié)構(gòu)安全等級為二級。

1.2 地質(zhì)條件

浮碼頭新建工程位于廈門島，該海岸主要由基巖岬角海岸組成，附近海域?qū)儆诘湫偷陌肴粘眳^(qū)域，樁基施工期間最大潮差可達(dá)6.42m。地質(zhì)勘察施工區(qū)域內(nèi)地質(zhì)情況按巖土性質(zhì)自上而下分為：拋石、淤泥、砂礫、殘積砂礫黏性土、全風(fēng)化花崗巖、砂礫狀強風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖，以上土層呈不均勻分布。

2 總體施工流程及質(zhì)量控制過程

2.1 施工工藝流程

因樁基施工位置面向旅游航道，背靠原有陸域平臺，故選擇搭設(shè)海上施工作業(yè)平臺進(jìn)行樁基施工。沖孔灌注樁總體施工流程為：海上平臺搭設(shè)→樁位放線、埋設(shè)護(hù)筒→樁機定位→沖擊成孔→測量孔深、清孔→下放鋼筋籠及導(dǎo)管→二次清孔、沉渣測定→澆筑成樁[1]。

2.2 施工質(zhì)量控制

2.2.1 前期準(zhǔn)備

施工前，根據(jù)施工現(xiàn)場實際施工條件，選用CK1800型號沖孔樁機，配合汽車吊進(jìn)行樁基施工?，F(xiàn)場制作鋼制護(hù)筒及泥漿池，其中，護(hù)筒采用10mm鋼板焊接完成，按照3m為一節(jié)，下沉護(hù)筒期間于現(xiàn)場分段焊接。

2.2.2 施工過程控制

(1)樁位放線、埋設(shè)護(hù)筒。海上鋼作業(yè)平臺搭設(shè)、驗收合格后，采用全站儀等測量儀器，依據(jù)設(shè)計圖紙，確定樁位。樁機就位后，采用汽車吊(或起吊船)將鋼護(hù)筒吊放到位，隨后采用吊錘錘擊樁帽使鋼護(hù)筒逐步下沉。護(hù)筒下沉過程中，應(yīng)及時糾偏，確保斜率不大于1%，同時根據(jù)地勘資料及現(xiàn)場實際情況，計算護(hù)筒下沉深度(護(hù)筒頂部應(yīng)高出施工期間高潮位1.5m～2m)，確保護(hù)筒底部下沉至黏土層中。

(2)沖擊成孔。鉆機就位后，應(yīng)由監(jiān)理單位復(fù)查平直度，合格后方進(jìn)行錘擊施工。鉆頭選用十字型，開鉆時，應(yīng)低錘密擊，正常鉆進(jìn)后，可根據(jù)土層性質(zhì)選擇沖程，鉆進(jìn)過程中，應(yīng)根據(jù)鉆進(jìn)實際情況，實時校對地勘數(shù)據(jù)，并收集各層巖樣。泥漿應(yīng)由水(淡水)、黏土(或膨潤土)及一定比例的外加劑，經(jīng)試驗調(diào)制而成，不得將黏土(膨潤土拌制泥漿時應(yīng)提前24h水解)直接傾倒孔內(nèi)錘擊成漿，確?？變?nèi)泥漿面應(yīng)不低于孔外水位1.5m～2m，同時應(yīng)及時觀察水面上有無泥漿外漏。

(3)下放鋼筋籠及導(dǎo)管。鋼筋籠加工完畢，經(jīng)驗收主筋平直、保護(hù)層墊塊放置位置及數(shù)量合格后，采用兩點起吊方式，吊放至樁機附近待用。鋼筋籠下放過程注意保護(hù)層墊塊有無脫離或破損情況，避免其與孔壁發(fā)生碰撞，以確保鋼筋籠下放后，不會出現(xiàn)較大位置偏差。澆筑導(dǎo)管應(yīng)選取雙螺紋快速接頭的鋼制導(dǎo)管，下放后應(yīng)進(jìn)行壓水試驗，壓力應(yīng)大于孔內(nèi)水壓力的1.3倍。

(4)二次清孔及沉渣測定。清孔工作是樁基成樁的重要工作。鋼筋籠及導(dǎo)管下放到位后，應(yīng)及時進(jìn)行二次清孔工作。清孔過程中，可用測深錘進(jìn)行測量，待清孔完畢后，打撈孔內(nèi)泥漿，用手觸摸無明顯砂礫感后，用取樣盒法測定孔內(nèi)沉渣厚度。其中，端承樁沉渣厚度測定值不得大于50mm，摩擦樁沉渣厚度測定值不得大于100mm。

(5)混凝土澆筑。澆筑前，制定混凝土供應(yīng)及澆筑計劃，確?；炷脸渥愎?yīng)，于混凝土初凝前完成澆筑。同時，檢查導(dǎo)管下設(shè)深度，確保導(dǎo)管底部至孔底深度為0.3m～0.5m。混凝土開始澆筑時，第一次澆筑混凝土量應(yīng)使導(dǎo)管埋入1m以上；澆筑過程中，控制導(dǎo)管埋入深度為2.0m～6.0m，提升導(dǎo)管的速度應(yīng)緩慢，避免提升速度過快，而導(dǎo)致混凝土夾層。澆筑完畢后，應(yīng)及時計算此次混凝土澆筑實際方量，與設(shè)計值進(jìn)行對比，同時，澆筑應(yīng)高出設(shè)計標(biāo)高至少0.5m[2]。

3 質(zhì)量問題及對應(yīng)措施

3.1 質(zhì)量問題及原因分析

樁基澆筑完成7d后，采用人工將泥面以上鋼護(hù)筒切除，發(fā)現(xiàn)部分樁基觀感質(zhì)量較差，具體為：3號樁基樁身部分夾渣，14號樁基保護(hù)層殘缺。經(jīng)超聲波檢測判定14號樁基為Ⅱ類樁，3號樁基為Ⅲ類樁(詳見圖1)。

圖1 成樁圖片及對應(yīng)地質(zhì)情況

3.1.1 樁身部分夾渣

3號樁基(樁長12.2m)質(zhì)量問題表現(xiàn)為：超聲波檢測波形1-2剖面距離樁底9.5m～9.8m處及1-3剖面距離樁底11.5m處波幅，波速明顯畸形，樁身多處局部夾渣，呈松散狀，鋼筋外漏。

形成原因分析：鋼護(hù)筒穿越拋石層時，護(hù)筒底部出現(xiàn)卷邊，形成與海底拋石層局部連通現(xiàn)象，在澆筑混凝土?xí)r，海水壓力在海潮漲跌時，海水流動將樁身混凝土膠凝材料帶出，將外部的海砂帶入，形成樁身局部范圍夾海砂現(xiàn)象。

3.1.2 樁基保護(hù)層殘缺

14號樁基質(zhì)量問題表現(xiàn)為：超聲波檢測波形正常，樁身內(nèi)部完整性較好，樁身外表面粗骨料肉眼可見，樁身一周沿縱筋方向凹陷，部分夾砂，深度約10mm～20mm。

形成原因分析：①主筋并列處，易形成澆筑“盲區(qū)”，致使粗細(xì)骨料局部分布不均(詳見圖2)；②混凝土初凝前，受潮汐影響，海水沿鋼護(hù)筒間隙進(jìn)入，致使膠凝材料流失(經(jīng)查閱資料，14號樁基混凝土開始澆筑時間為00∶50，海水高度6.18m，澆筑完成時間為02∶00，海水高度6.59m，澆筑期間潮差為0.41m)。

圖2 樁筋分布

3.2 質(zhì)量問題處理措施

3.2.1 樁身完整性處理

(1)在保護(hù)主筋的前提下，采用人工挖孔方式于原位破除混凝土至局部夾渣面以下，提高一個混凝土強度等級(提升C35為C40)后重新澆筑；

(2)新舊混凝土交接處按照施工縫處理，即先清除縫表面的水泥浮漿、松散砂石、軟弱混凝土層等，再將鋼筋上的銹斑及浮漿刷凈，將舊混凝土鑿毛，用清水沖洗舊混凝土表面，使舊混凝土在澆筑新混凝土前保持濕潤，最后，澆筑新混凝土提前30min，涂刷一層厚度1.5mm～3mm水泥基粘連材料；

(3)根據(jù)潮汐變化，選擇低潮位時，及時澆筑混凝土。澆筑完成后初凝前，必要時可對樁頂箍筋加密區(qū)范圍的混凝土采用人工振搗(干作業(yè)施工時)，以提高其密實度。

3.2.2 保護(hù)層質(zhì)量處理

(1)采用高壓水槍進(jìn)行樁身清洗，并用電鎬鑿除凹陷處松散骨料；

(2)沿樁身涂刷一層環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑，并根據(jù)凹陷深度大小采用比原混凝土強度高一級的無收縮水泥砂漿或細(xì)石混凝土填塞修補；

(3)在樁身浪濺區(qū)范圍內(nèi)，滿鋪碳纖維布并涂抹保護(hù)砂漿。

3.3 預(yù)防措施

為提高沖孔灌注樁成樁質(zhì)量，減少后期不必要的返工，切實發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益，建議相似地質(zhì)情況的灌注樁施工可從以下方面進(jìn)行預(yù)防：

(1)強化質(zhì)量管理。質(zhì)量管理是工程管理第一生命線，應(yīng)建立冗長質(zhì)量管理制度，制定參建各方獎罰措施，嚴(yán)格按照規(guī)范要求開展施工，充分調(diào)動各方積極性，發(fā)揮各方職能，劃分各方責(zé)任，層層傳導(dǎo)壓力，壓緊壓實責(zé)任，形成質(zhì)量管理的良性循環(huán)。

(2)嚴(yán)控成孔質(zhì)量。當(dāng)成孔位置有較厚拋石層時，可采用超前鉆探確定拋石層厚度，并選用雙護(hù)筒(護(hù)筒壁厚建議不宜小于樁徑的1/100)，外護(hù)筒應(yīng)下穿拋石層，內(nèi)護(hù)筒下穿至黏土層(或強風(fēng)化層)，可于內(nèi)外護(hù)筒夾層內(nèi)回填黏土。待成孔后，觀察一個潮差時間內(nèi)護(hù)筒內(nèi)泥漿面變化，若泥漿面變化過大，應(yīng)該及時調(diào)整護(hù)筒下穿深度或采取黏土、水泥等進(jìn)行封堵(封底)處理。

(3)優(yōu)選混凝土配合比。鑒于海洋環(huán)境下近岸區(qū)域內(nèi)，一天內(nèi)水位變化較大，易對尚處于初凝狀態(tài)的混凝土產(chǎn)生影響。應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際情況，優(yōu)化混凝土設(shè)計配合比，改善混凝土和易性，在滿足澆筑時間的前提下，通過添加早強劑等措施，促使混凝土在澆筑完成后，盡早形成一定強度，確保膠凝材料不會因潮差水位的變化而大量流失，同時也使粗細(xì)骨料較為均勻分布。

(4)合理選擇澆筑時間。根據(jù)潮汐變化情況，合理制定混凝土供應(yīng)計劃，選擇低潮位時澆筑混凝土。一般選擇降潮時，開始進(jìn)行澆筑，于第二次高潮位前澆筑完成，以確保在第二次高潮位來臨前，混凝土已初凝并形成一定強度。

4 結(jié)語

在海洋環(huán)境下，在近岸開展灌注樁施工時，要重點關(guān)注潮汐變化對樁基質(zhì)量的影響，并從強化質(zhì)量管理、嚴(yán)控成孔質(zhì)量、優(yōu)選混凝土配合比、合理選擇澆筑時間等方面加強管理，確保灌注樁施工質(zhì)量。