關(guān)于超長大直徑灌注樁質(zhì)量控制的探討

劉可LIU Ke

（甘肅工程建設監(jiān)理有限公司，蘭州 730030）

0 引言

近年來，隨著現(xiàn)代建筑規(guī)模不斷擴大，建筑質(zhì)量要求不斷提升，建筑施工工藝也實現(xiàn)了迅猛發(fā)展。鉆孔灌注樁施工具有較強的承載力，且擠土效應較小、抗震強度較高等優(yōu)勢特點，在建筑施工中的應用范圍越來越廣泛。然而，伴隨建筑施工需求的提高，超長大直徑灌注樁施工需求越來越多，但其施工質(zhì)量控制難度較大。實際施工過程中，由于樁身長、直徑大，容易出現(xiàn)樁位偏差、孔斜、斷樁、縮徑、樁身砼疏松、沉渣過厚，鋼筋籠重量大、易變形等問題，影響施工質(zhì)量，增加施工風險。因此，在超深大直徑灌注樁施工過程中，必須要加強對施工質(zhì)量的控制，才能為建筑工程建設奠定穩(wěn)定的基礎。

1 工程概況

本工程為甘肅省疾病預防控制中心公共衛(wèi)生中心項目一期工程，工程總建筑面積35493.70m2，其中地上28898.41m2，地下6595.29m2，包括1#健康管理中心、2#生物安全三級實驗室、3#免疫規(guī)劃疫苗冷庫、4#應急物資儲備庫、5#特種車輛庫、6#地下車庫、7#污水處理站、8#—A安全保衛(wèi)設施、8#—B 安全保衛(wèi)設施、室外工程（含大門、圍墻、道路、鋪裝、室外管網(wǎng)、綠化）等內(nèi)容。

根據(jù)地勘情況，本工程場地范圍內(nèi)地層揭示如表1所示。

表1 施工場地地層概況

①主要為粉土，土質(zhì)較均勻，含植物根系，稍濕、稍密-中密。

②主要為粉土，土質(zhì)較均勻，上部稍濕，強度韌性低；下部飽和土強度韌性中等，稍密-中密，以中密為主。

③土質(zhì)均勻性一般，局部存在鈣質(zhì)結(jié)核團塊、礫石、沙土顆粒及粉土夾薄層，無搖振反應，強度中等-高等，韌性中等，飽和，可塑-硬塑。

④粗顆粒母巖成分以砂巖、石英巖、花崗巖等為主，充填物以細砂為主，礦物成分以長石、石英、云母等為主，顆粒粒徑大于2mm 的顆粒含量約占總重的30%～45%，上部顆粒間以弱膠結(jié)為主，局部無膠結(jié)，下部膠結(jié)程度較好，隨深度增加膠結(jié)逐漸增強。

④-1 土質(zhì)均勻性一般，局部分布礫砂夾薄層，具水平層理，含較多鈣質(zhì)結(jié)核團塊，搖振反應無干強度高，韌性中等，飽和，硬塑～堅硬。

⑤巖石呈泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，成分以高嶺石、蒙脫石等粘土礦物為主，泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度一般，成巖度差，厚層狀層理構(gòu)造，微裂隙及風化裂隙較發(fā)育，呈強風化狀態(tài)，遇水易軟化崩解，暴露在空氣中失水易龜裂，屬極軟巖。

場地地下水屬潛水類型，穩(wěn)定地下水位埋深在70.1～91.6m 之間，水位標高一般在1870.56～1872.15m 之間，地下水主要位于馬蘭黃土層、粉質(zhì)粘土層、礫砂層中，年變化幅度1.0～2.0m。

本工程基礎類型為樁基+承臺/筏板基礎，樁基采用機械成孔灌注樁，樁端采用后注漿工藝，樁端持力層為礫砂層，單樁承載力特征值為4630kN，承載力檢測時單樁承載力極限特征值20000kN。樁端要求進入④砂礫層2.0m 以上，礫砂層中存在夾粉土層等軟弱夾層或礫砂層下存在夾粉土層等軟弱夾層時，樁端必須穿過④-1 層進入下部礫砂層或強風化泥巖層2.0m。本工程樁基設計中，各單體工程樁徑均為1000mm，樁長最長為1#健康管理中心88m，屬于超長大直徑灌注樁。灌注樁混凝土保護層厚度為80mm，樁頂進入承臺100mm；混凝土強度為絕對標高1875.5 以上C40P12，絕對標高1875.5 以下C45P14。場地地基土對混疑土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性，對混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具中腐蝕性。場地為Ⅳ級濕陷性，濕陷下限深度35～53m。

根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，結(jié)合巖土勘察報告，場地持力層條件較復雜，灌注樁深度最深可達到94.5m。

2 超長大直徑灌注樁質(zhì)量控制措施

2.1 施工前準備工作落實

施工前準備工作的全面落實是保證施工質(zhì)量的重要基礎，也是施工質(zhì)量事前控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在施工前期，各參建單位要建立協(xié)作配合的工作機制，完成技術(shù)上、物質(zhì)上的各項準備工作。具體來說，施工前準備工作包括人員準備、技術(shù)準備、材料及機械設備準備、場地布置等方面。①做好人員準備。根據(jù)工程實際情況及施工單位編制的專項方案，審查施工承包單位的資質(zhì)、管理人員及特殊工種人員上崗的資質(zhì)、施工單位質(zhì)量安全保證體系，核查勞動力配備情況。②落實技術(shù)準備工作。熟悉了解樁基施工圖紙及工程地質(zhì)勘察報告，參與施工圖紙會審及技術(shù)交底，掌握現(xiàn)場測量基準點資料，收集前期試樁資料等。③做好材料及機械設備準備。原材料進場時，必須要嚴格檢查材料清單與質(zhì)量合格證，確認材料相關(guān)參數(shù)是否滿足要求；檢查混凝土配合比，根據(jù)要求見證取樣檢測，檢測報告合格后方可使用。對施工機械設備的數(shù)量及技術(shù)性能狀況進行檢查，確保其功率滿足施工80～90m 深度灌注樁的要求、數(shù)量滿足施工進度計劃要求。④場地布置檢查。進行建筑物定位軸線控制點、樁位放樣復核；監(jiān)控護筒定位，并保證樁位中心和護筒中心偏差在50mm 以內(nèi)；鉆機就位必須穩(wěn)固、周正、水平，確保“天車、轉(zhuǎn)盤中心、護筒中心”點成一線，鉆機的轉(zhuǎn)盤中心與護筒中心誤差不大于10mm。

2.2 施工過程質(zhì)量控制措施

2.2.1 成孔施工質(zhì)量控制

首先，護筒埋設。一是要確保護筒埋設位置的準確，護筒中心和樁中心的偏差應當控制在50mm 以內(nèi)；護筒內(nèi)徑應當比鉆孔樁鉆頭直徑大100mm，護筒頂部保留1～2 個泥漿溢流孔，確保泥漿流通性。二是檢查護筒埋設深度，深度不宜小于1m；護筒高度應高于成樁面高度約200mm。

其次，泥漿質(zhì)量控制。泥漿性能對成孔質(zhì)量具有直接影響，需合理控制用土和監(jiān)測相對密度、含砂率。泥漿用土材料選用不易碎段的干土硬塊，與水混合成泥膏，可手搓成細條，制漿能力大于2.5L/kg；泥漿相對密度在清孔應在1.1～1.3 之間，清孔后應在1.1～1.2 之間；含砂率控制在8%。施工過程中，護筒內(nèi)泥漿面應高于地下水位1m，水位漲落影響時應調(diào)整為1.5m 以上。

再次，清孔施工。對于穩(wěn)定性良好的樁孔，直接采用空氣吸泥清孔；如果樁孔穩(wěn)定性較差，則采用泥漿循環(huán)或抽渣桶排渣，清孔中不斷放置泥漿，在混凝土澆筑前，孔底500mm 以內(nèi)泥漿相對密度不高于1.25，含砂率低于8%，粘度低于28s。孔底泥渣厚度控制在端承樁≦50mm，摩擦樁≦100mm。

2.2.2 鋼筋籠施工質(zhì)量控制

首先，鋼筋籠制作質(zhì)量控制。①鋼筋籠制作嚴格按照設計圖紙進行，允許誤差主筋間距±10mm，箍筋或螺旋筋間距±20mm，鋼筋籠直徑±10mm，鋼筋籠長度±50mm。②加強筋采用單面焊接，搭接長度不小于10d，焊接縫寬度不小于0.7d，厚度不小于0.3d。加強筋與主筋點焊牢固，螺旋箍筋與主筋直接點焊固定，制作鋼筋籠時在同一截面上搭接頭數(shù)不多于主筋總根數(shù)的50%，焊接時應注意不得燒傷主筋。③發(fā)現(xiàn)彎曲、變形鋼筋要做校直處理，鋼筋頭部彎曲要校直，制作鋼筋籠時要用控制工具標定主筋間距，鋼筋籠孔口對接時要保證整體垂直度。④因樁身超長，為減少接頭，建議選用12m 長鋼筋原材，每節(jié)鋼筋籠上使用一組成品導正塊，每組三塊，以保證砼保護層均勻。

其次，鋼筋籠吊放穩(wěn)定性控制。本工程中鋼筋籠長度長、接頭多、重量大，因此選用汽車吊進行吊裝施工。在起吊前，驗算起吊點加勁箍與主筋焊縫的金屬抗剪力，確保其承受能力大于鋼筋籠重量后，可以將吊點放在加勁箍上。同時，為防止鋼筋籠變形，在鋼筋籠內(nèi)間隔4m 設置正方形的內(nèi)固筋，增強鋼筋籠的定型效果，起吊運輸時建議選用三點起吊的方法，嚴禁高起高落。

2.2.3 混凝土施工質(zhì)量控制

①根據(jù)灌注樁直徑和深度，選擇直徑為200～250mm（±2mm）的導管，管壁厚度大于3mm，底管長度大于4m，導管底部與孔底距離約300～500mm；導管埋深2～6m，嚴禁提出混凝土面，并對導管埋深及內(nèi)外混凝土面高差進行專項測量。

②本工程采用混凝土強度等級為標高1875.5 以下C45P14、標高1875.5 以上C40P12，坍落度控制在180～220mm，水泥用量大于360kg/m3；混凝土采用中砂，含砂率在40%～45%，粗骨料粒徑為40mm。兩種混凝土用量必須計算準確，保證混凝土接茬標高大于設計標高。

③混凝土水下灌注過程中，首先要確保灌注施工連續(xù)性，每根樁澆筑時間按初盤混凝土的初凝時間控制；灌注初灌混凝土前，在裝混凝土漏斗底設置可靠的橡膠隔水球或者隔離墊板，備足首盤封底混凝土數(shù)量，灌注首批混凝土。初灌混凝土量，應滿足混凝土全部下落后，初次埋置導管不小于1.6m 的要求。最后補方混凝土灌注過程中，要注意充分返漿，保證虛樁頂標高，鑿除500mm 虛樁頭后必須保證暴露的樁頂混凝土達到設計強度（如圖1）。

圖1 混凝土水下灌注

④灌注過程中確?；炷翑嚢柢嚦隽纤俣群蜐仓倪B續(xù)性；合理安排攪拌車行駛路線，確保運輸通暢性，避免影響混凝土連續(xù)澆筑施工。

2.2.4 樁端后注漿施工質(zhì)量控制

第一，嚴格按照樁端后注漿施工工藝流程（如圖2）進行施工，完成樁身混凝土灌注后，需要經(jīng)過10～12h 再對注漿閥進行開塞。

圖2 樁端后注漿施工工藝流程

第二，嚴格控制水泥漿的制備。注漿用水泥選用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.50～0.60，攪拌時間在2min 以上。

第三，控制注漿施工過程。注漿壓力控制在1.2～4MPa，注漿流量不超過75L/min，每根導管必須一次注漿完成，兩根注漿管注漿時間間隔不得超過12h。注漿管采用兩根直徑40mm 的專用注漿導管，對稱布置，注漿量2.16t。此外，在注漿施工之前，還需要先進行注漿試驗，確定并優(yōu)化相關(guān)注漿參數(shù)。

第四，控制注漿作業(yè)時間。注漿施工宜在成樁后2d 開始進行；注漿作業(yè)和成孔作業(yè)的點距離宜大于8～10m。樁端注漿中同根樁各導管要進行等量注漿。

第五，在注漿總量與注漿壓力均達到設計要求后，或者注漿總量達到設計值75%以上且注漿壓力超出設計值后，均可終止注漿。

2.3 樁基檢測

樁基檢測是確保灌注樁施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。本工程中，需要對樁身完整性進行檢測，筏板下群樁抽檢數(shù)量不少于總樁數(shù)的30%，且不少于20 根，對于單柱單樁、柱下兩樁則需要全部檢測。在上述的抽檢樁數(shù)范圍內(nèi)選擇采用聲波透射法（需預留檢測管）對部分受檢樁進行樁身完整性檢測，抽檢數(shù)量不少于總樁數(shù)的10%。聲測管留置應當滿足以下幾點要求：①聲測管應沿鋼筋籠內(nèi)側(cè)對稱性通長布置，數(shù)量為3 根；②聲測管運用鋼管或鍍鋅管；③聲測管內(nèi)徑應當比換能器外徑更大，其差值應當控制在10mm 左右；④要充分保證聲測管的徑向剛度足夠，確保能對灌注混凝土的徑向壓力有足夠的承受力；⑤聲測管的下端應為封閉狀態(tài)，上端加蓋，管內(nèi)確保無異物；聲測管連接處需光順過渡，管口應當比混凝土頂面更高，約在100mm 以上；⑥澆灌混凝土前需要充分固定聲測管，應用螺紋套筒將聲測管連接接頭有效連接起來，保證其連接的可靠性和密封性，此外連接接頭上下1m 范圍內(nèi)要求與鋼筋籠焊接牢固，其他區(qū)段也要綁扎牢固。

3 其他相關(guān)質(zhì)量控制保障措施

3.1 重視施工質(zhì)量管理

超長大直徑灌注樁工程的施工相較于一般灌注樁施工難度顯著提升，不僅在客觀上要求施工單位嚴格按照施工相關(guān)要求，加強對施工各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控。同時要求施工人員強化主觀質(zhì)量管理意識，在實際施工過程中避免由于自身操作失誤造成的質(zhì)量缺陷問題，提高質(zhì)量管理力度，確保各項施工質(zhì)量控制完全落實。工程施工人員則需要不斷提升自身施工工藝掌握水平，保證各項施工操作落實到位。

3.2 加強施工安全管理

施工安全是施工質(zhì)量控制的重要前提。在超長大直徑灌注樁施工中，部分施工環(huán)節(jié)需要施工人員在較高安全風險條件下施工，包括樁孔口作業(yè)、夜間作業(yè)等。在這些施工環(huán)節(jié)中，如果不能為施工人員提供良好安全防護條件，那么必然會對施工人員施工操作質(zhì)量造成影響。同時施工現(xiàn)場環(huán)境的安全性也會對施工質(zhì)量造成影響。因此，施工單位應當注重工程施工的安全管理，為施工質(zhì)量的提升奠定重要基礎。

3.3 加強各專業(yè)協(xié)同施工

超長大直徑灌注樁工程施工任務總量巨大，涉及的專業(yè)類型也更為復雜多樣。實際施工中，如果各專業(yè)之間不能實現(xiàn)良好的協(xié)同合作，則非常容易引發(fā)施工質(zhì)量問題，甚至會增加施工風險，對工程建設的整體效益造成嚴重影響。因此，在施工過程中加強各專業(yè)的協(xié)同，對于保證施工質(zhì)量也具有重要作用。工程施工過程中，可以利用BIM 技術(shù)建立工程施工模型，各專業(yè)通過BIM 模型完成工程施工質(zhì)量缺陷的協(xié)同查找，及時發(fā)現(xiàn)并解決施工質(zhì)量問題，保證工程建設施工質(zhì)量。

4 結(jié)語

混凝土灌注樁的樁體具有較強的堅固性和安全性，在現(xiàn)代建筑工程中的應用越來越廣泛。超長大直徑灌注樁充分滿足了現(xiàn)代建筑工程建設發(fā)展的需求，但其實際施工中的難度進一步增加，對施工質(zhì)量要求也不斷提升。因此，在超深大直徑灌注樁施工中，需要從施工前準備階段開始，加強對各個環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量控制，確保其施工質(zhì)量滿足工程要求。同時，還需要進一步加強施工質(zhì)量控制保障措施，為工程建設質(zhì)量提供重要保障。