橋梁施工中鉆孔灌注樁質(zhì)量控制措施研究

陳浩東、羅強(qiáng)

（岳陽市交通公路工程建設(shè)有限公司，湖南岳陽 414000）

0 引言

當(dāng)前，橋梁施工中經(jīng)常使用鉆孔灌注樁技術(shù)。有效提升鉆孔灌注樁施工質(zhì)量和效率，能夠降低樁基質(zhì)量問題發(fā)生概率，橋梁的使用壽命也能得到進(jìn)一步延長。因此，要使橋梁施工質(zhì)量得到有效提升，必須加強(qiáng)對鉆孔灌注樁施工技術(shù)的研究和創(chuàng)新，如優(yōu)化施工流程和工藝參數(shù)，重視質(zhì)量控制問題，以有效提高施工效率和質(zhì)量。

1 鉆孔灌注樁質(zhì)量控制的意義

相比其他類型的橋梁施工技術(shù)，鉆孔灌注樁技術(shù)具有較為明顯的使用優(yōu)勢。該技術(shù)具有極強(qiáng)的地層適應(yīng)力、較為合理的工程造價(jià)、無擠土效應(yīng)、無震害和承載力高等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了較為廣泛的推廣和應(yīng)用[1]。目前，南方地區(qū)在橋梁施工中使用該項(xiàng)技術(shù)的概率更高，主要是因?yàn)槟戏降刭|(zhì)比北方地質(zhì)更加多樣化和復(fù)雜化。

在具體的橋梁施工中，倘若目標(biāo)施工地區(qū)的地質(zhì)條件比較差，加之鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制不到位，必然會影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，很容易出現(xiàn)樁基質(zhì)量事故，不僅會影響后續(xù)施工的正常開展，甚至可能造成一系列負(fù)面影響，為施工企業(yè)帶來無法挽回的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何提升鉆孔灌注樁施工質(zhì)量，進(jìn)而提高橋梁工程質(zhì)量，成為施工企業(yè)當(dāng)前比較關(guān)注的問題[2]。

在鉆孔灌注樁施工過程中，進(jìn)行質(zhì)量控制可以大幅度降低基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降位移的概率，保證施工過程的安全性，也有助于提高橋梁的使用質(zhì)量和壽命?？梢姡跇蛄菏┕み^程中進(jìn)行鉆孔灌注樁質(zhì)量控制有重要意義。

2 鉆孔灌注樁施工質(zhì)量問題

2.1 出現(xiàn)鉆孔坍塌現(xiàn)象

在鉆孔灌注樁施工過程中，很容易出現(xiàn)鉆孔坍塌問題，會影響整體施工進(jìn)度。在該環(huán)節(jié)的施工中，泥漿的密度和稠度往往難以把控，如果砂層過于松軟，且施工人員不能有效控制在松軟砂層中的鉆孔速度，孔壁很可能出現(xiàn)滲水問題。如果在鉆孔階段，機(jī)械設(shè)備的停留時(shí)間過長，或者鋼筋籠碰到孔壁，可能導(dǎo)致鉆孔灌注工作無法正常開展，鉆孔區(qū)也會出現(xiàn)塌陷問題。

2.2 樁孔垂直度不理想

在鉆孔灌注樁施工環(huán)節(jié)，樁孔易出現(xiàn)傾斜問題，該問題會直接影響橋梁施工質(zhì)量[3]。出現(xiàn)這類問題主要是因?yàn)殚_孔后未復(fù)測樁孔中心點(diǎn)、鉆機(jī)基座傾斜問題未能得到解決、地質(zhì)軟硬不均卻沒有采取適宜的鉆頭或鉆孔方法、地層中存在孤石、成孔后未用探孔器檢測垂直度、鋼筋籠未居中、未設(shè)置保護(hù)層鋼筋或墊塊、混凝土澆筑過快導(dǎo)致鋼筋籠上浮傾斜等。

3 鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 放樣準(zhǔn)備技術(shù)

在鉆孔灌注樁施工過程中，需要有效提升放樣準(zhǔn)備工作質(zhì)量[4]。為此，施工企業(yè)需要根據(jù)原有的施工圖紙和交樁成果，建立更為精準(zhǔn)的高程和平面控制網(wǎng)，完成橋梁控制點(diǎn)、橋梁中心線等關(guān)鍵位置的校對工作，以降低基礎(chǔ)中心的偏差和排樁中線的偏差。在樁基放樣的過程中，需要通過互校放樣的方式控制樁號和坐標(biāo)。在這一過程中，需要使用全站儀，并在距孔心3.5m 左右的地方設(shè)置十字護(hù)樁，確保樁的位置更為穩(wěn)固，即便出現(xiàn)突發(fā)情況，位置也不容易發(fā)生偏移。

3.2 鉆孔清理技術(shù)

鉆孔施工結(jié)束后，要及時(shí)進(jìn)行清孔工作[5]。清孔的目的是通過抽、換孔內(nèi)泥漿，清除孔內(nèi)的鉆渣和沉渣，減少樁孔底部的沉渣厚度。清孔工作能為水下混凝土灌注提供良好的施工條件，提升測深精準(zhǔn)度，使灌注施工更加順利，進(jìn)而保證樁基質(zhì)量。若是清孔不到位，會產(chǎn)生如下后果：

其一，孔底沉渣過厚，影響樁基承載力或?qū)е聵痘两怠?/p>

其二，孔內(nèi)泥漿的性能不達(dá)標(biāo)，如稠度低，灌注樁基混凝土?xí)r，鉆孔中的鉆渣便容易在混凝土頂面沉積。鉆渣沉積過厚會導(dǎo)致混凝土無法頂升，或者混凝土沖破沉積層，造成樁基夾泥斷樁等問題。

其三，泥漿比重過小，有可能導(dǎo)致塌孔現(xiàn)象。

其四，泥漿含砂率高，稠度大，且鉆孔施工時(shí)間長時(shí)，會在孔壁上形成較厚的泥皮，其厚度超過4mm 會大大降低樁側(cè)摩阻力。據(jù)相關(guān)測試報(bào)告，嚴(yán)重不合格的泥皮可使樁側(cè)摩阻力降低50%以上。

因此，在鉆孔清理的過程中，施工人員需要盡可能保證孔位不出現(xiàn)塌落現(xiàn)象，并且需要及時(shí)按照原有的清理程序，實(shí)時(shí)檢測清理工作的完成度[6]。在鉆孔清理過程中，需要確?？椎壮猎穸葢?yīng)小于10cm（摩擦樁）或5cm（端承樁），且施工人員應(yīng)控制孔內(nèi)的泥漿性能，確保泥漿比重在1.03～1.1 范圍，黏稠度在17～20Pa·s 范圍，含砂率小于2%。

鉆孔清理主要有以下方法：

3.2.1 抽漿法

抽漿法清孔比較徹底，適用于多種工況，但采用該方法對孔壁易坍塌的鉆孔進(jìn)行清孔時(shí)，操作要格外小心，以免出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象。

3.2.2 換漿法

采用泥漿泵，通過鉆桿以中速向孔底壓入相對密度1.15 左右，含砂率＜4%的泥漿，將孔內(nèi)懸浮鉆渣多的泥漿替換出來。采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆，不需另加機(jī)具，且孔內(nèi)仍為泥漿護(hù)壁，不易坍孔。但該方法也存在一定的缺點(diǎn)：

首先，若有較大泥團(tuán)掉入孔底很難清除。

其次，相對密度小的泥漿是從孔底流入孔中，輕、重泥漿在孔內(nèi)會產(chǎn)生對流運(yùn)動(dòng)，要花費(fèi)很長時(shí)間降低孔內(nèi)泥漿的相對密度，清孔時(shí)間較長。

最后，若是泥漿含砂率較高，不能用清水清孔，以免砂粒沉淀，達(dá)不到清孔目的[7]。

3.2.3 掏渣法

主要針對沖或沖抓法所成的樁孔，采用抽渣筒進(jìn)行抽渣清孔。

3.2.4 砂漿置換法

該法操作較復(fù)雜，因此除了在一些有特殊要求的樁基中使用，實(shí)際工程中較少應(yīng)用。

3.3 混凝土灌注

在混凝土灌注階段，施工人員需要對已灌注完的混凝土進(jìn)行頂面標(biāo)高和導(dǎo)管埋深方面的數(shù)據(jù)測量，以此來精準(zhǔn)判定是否出現(xiàn)了塌孔現(xiàn)象。大多數(shù)情況下，混凝土的灌注導(dǎo)管直徑應(yīng)當(dāng)控制在250～300mm 之間，且導(dǎo)管底部和孔底的距離需要控制在300～500mm 之間。并且，在混凝土灌注施工環(huán)節(jié)開始之前，施工人員應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)管的水密試驗(yàn)，檢查導(dǎo)管的質(zhì)量是否符合要求和標(biāo)準(zhǔn)。例如，混凝土的埋管深度不小于1m，灌注過程中導(dǎo)管埋入混凝土的深度應(yīng)控制在2～6m 左右。

為了讓混凝土澆筑工作能夠盡快開展，在澆筑之前，施工企業(yè)還需要盡可能地多準(zhǔn)備一些混凝土罐車，確保每個(gè)灌注樁的澆筑時(shí)間控制在4～5h?；炷翝仓ぷ鏖_始后，中斷時(shí)間不得超過0.55h。與此同時(shí)，施工人員應(yīng)盡可能上下活動(dòng)導(dǎo)管，確保導(dǎo)管的活動(dòng)幅度得到全面控制，否則在混凝土灌注過程中，導(dǎo)管很容易拔出混凝土面[8]。

4 鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制優(yōu)化策略

4.1 合理完成資源準(zhǔn)備方面的工作

開始鉆孔灌注樁施工之前，需要及時(shí)清理地表雜物。如果地表土層不均勻，施工人員需要先壓實(shí)土層或通過換填壓實(shí)的方式加固土層，完成基層處理方可安裝鉆孔灌注樁。施工過程中，各項(xiàng)機(jī)械設(shè)備是保證施工平臺結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定的重要前提，也是鉆孔灌注樁施工順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。施工人員還需確定樁柱位置，嚴(yán)格按照規(guī)劃和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行勘測和放線，并進(jìn)行反復(fù)核對確認(rèn)（見表1）。

表1 樁位偏差值范圍一覽

進(jìn)行鉆孔灌注樁施工時(shí)，施工人員需及時(shí)檢查鉆機(jī)的工作狀態(tài)，若鉆機(jī)出現(xiàn)問題將影響后續(xù)施工進(jìn)程[9]。同時(shí)，選擇鉆進(jìn)技術(shù)時(shí)，技術(shù)人員也應(yīng)慎重考慮。在鉆進(jìn)環(huán)節(jié)，需要嚴(yán)格控制孔內(nèi)水頭的位置，以保障鉆孔的穩(wěn)定性。在施工過程中，還需重視材料運(yùn)輸和儲存方面的問題，并聘請有豐富橋梁工程施工經(jīng)驗(yàn)的人員參與監(jiān)管，確保橋梁鉆孔灌注樁施工的各個(gè)流程都順利推進(jìn)。

4.2 合理完成鉆孔進(jìn)尺控制工作

在具體的鉆孔過程中，施工人員應(yīng)合理控制進(jìn)尺速度，如果進(jìn)尺速度超出額定界限會影響施工質(zhì)量。為了讓進(jìn)尺速度達(dá)到額定標(biāo)準(zhǔn)，施工人員需要提前做好勘察工作，根據(jù)現(xiàn)場施工的實(shí)際情況制訂施工計(jì)劃。此外，在鉆孔施工過程中，把控鉆孔垂直度和深度是保障鉆孔質(zhì)量的重要措施。

在鉆孔施工過程中，如果鉆孔深度超出了鉆頭長度，施工人員便可按照正常速度進(jìn)行接下來的鉆孔工作；如果出現(xiàn)了泥漿質(zhì)量損失或滲漏問題，應(yīng)立即停止工作，并按照既定方案流程完成泥漿補(bǔ)足方面的工作；如果出現(xiàn)了護(hù)筒漏漿方面的問題，需要提起鉆錘，讓泥漿先注入孔中，待泥漿在鉆孔中穩(wěn)定方可繼續(xù)使用鉆孔完成接下來的施工。

4.3 合理進(jìn)行成樁清孔質(zhì)量控制

在鉆孔灌注樁施工中，最終的成樁質(zhì)量會直接受樁身的垂直度、鉆孔的直徑位置以及孔形的影響[10]。為了保證成樁質(zhì)量，需要在鉆孔過程中進(jìn)行必要的觀察監(jiān)測，及時(shí)記錄當(dāng)前鉆孔的位置、深度以及孔徑。為了順利推進(jìn)鉆孔工作，該項(xiàng)工序開始后，施工人員就需要提前清孔，清除樁底的殘?jiān)?，盡可能降低沉淀泥漿對鉆孔灌注樁承載力的影響。

但需要注意的是，采用不同類型的鉆機(jī)需要使用不同的清孔方式。并且，在清孔過程中，施工人員需要嚴(yán)格控制泥漿指標(biāo)。

4.4 合理完成鋼筋籠制作安裝工作

鋼筋籠制作安裝工作是鉆孔灌注樁施工環(huán)節(jié)不可或缺的重要流程。為了確保鋼筋籠的使用質(zhì)量達(dá)到理想效果，需對按要求對鋼材原材料及焊接件進(jìn)行檢測，確保鋼材的各項(xiàng)使用性能滿足鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量要求。

完成清孔后需立即吊裝鋼筋籠，否則沉渣厚度超過既定標(biāo)準(zhǔn)，鋼筋籠吊裝質(zhì)量就會受到影響[11]。在鋼筋籠制作的過程中，施工人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇整體或分節(jié)方式完成鋼筋籠的制作。焊接工作完成后，施工人員需要檢查鋼筋籠的焊接接口，確保其達(dá)到規(guī)定的使用標(biāo)準(zhǔn)。在焊接過程中，施工人員需要合理檢查鋼筋籠的吊環(huán)長度，根據(jù)護(hù)筒高程與鋼筋籠頂高程的數(shù)值差異，合理控制鋼筋籠的吊環(huán)長度。想要讓鋼筋籠吊裝工作順利開展，需要格外注重鋼筋籠的放置位置，確保在鋼筋籠放置過程中不與孔壁發(fā)生碰撞，否則鋼筋籠很容易出現(xiàn)形變問題，影響鋼筋籠最終的使用性能。與此同時(shí)，施工人員還在鋼筋籠吊裝過程中，使用分段吊裝的方式，讓上段和下段均完成順直焊接，否則鋼筋籠主筋保護(hù)層的厚度可能無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)[12]。此外，在主筋每隔2m 左右的方位應(yīng)當(dāng)設(shè)置4 個(gè)位置對稱的“鋼筋耳環(huán)”，這樣能降低鋼筋籠吊籠問題出現(xiàn)的概率，確保鋼筋籠安裝工作順利完成。

5 結(jié)語

總的來說，在橋梁施工過程中，對鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制工作十分必要，不僅能延長橋梁的使用壽命，還能降低坍塌事故的概率。從各個(gè)方面出發(fā)，優(yōu)化落實(shí)鉆孔灌注樁質(zhì)量控制策略，能進(jìn)一步發(fā)揮鉆孔灌注樁施工的優(yōu)勢。