混凝土鉆孔灌注樁施工質量控制與檢測試驗

郭林山

在基礎工程施工中,混凝土鉆孔灌注樁施工是常用的施工方法。其施工內容主要包括:施工準備工作、鉆孔、清孔、成孔檢驗、鋼筋籠制安、澆筑混凝土、截樁頭及清除混凝土、質量檢驗、鉆取芯樣、工程試樁及與樁基有關的其他作業。本文主要探討混凝土鉆孔灌注樁的質量控制及檢測試驗。混凝土鉆孔灌注樁的質量控制主要包括:原材料質量,鉆孔前的準備工作,原材料質量控制,成孔檢查及清孔,澆筑水下混凝土,截樁頭及清除混凝土,鉆孔灌注樁的檢測試驗以及鉆取芯樣、工程試樁及與樁基有關的其他作業等。

1 混凝土鉆孔灌注樁施工前準備工作

混凝土鉆孔灌注樁施工前的準備工作包括原材料的質量控制和施工方案的確定、施工現場的準備工作。

原材料主要有水泥、骨料、水、摻加劑以及鋼筋等的質量控制。配制水下混凝土所用原材料必須符合有關混凝土技術規范規定,同時還應滿足以下要求:1)粗骨料宜優先選用卵石。如采用碎石,含砂率應增加約3%,并具有良好的級配;2)細骨料宜采用級配良好的中砂;3)骨料最大粒徑為40 cm,并應不超過導管直徑的1/8和鋼筋間距的1/4;4)緩凝外加劑只有經過試驗才能使用;5)坍落度不得小于16 cm,且不大于20 cm;6)水灰比不得超過0.6,鋼筋應符合設計要求及鋼筋施工技術規范的規定。

施工方案應包括以下資料:1)施工平面布置圖;2)施工程序、施工工藝和對影響樁基工程質量通病采取的切實可行的技術措施文件;3)承擔樁基工程施工的管理人員、技術人員名單,施工機械設備清單及技術性能資料;4)施工進度計劃;5)保證工程質量、安全生產和季節性施工的技術措施。

2 鉆孔前必須安排有施工經驗的人員現場負責操作,并給予書面要求

書面要求包括鉆孔方法、應達到的鉆孔深度、檢驗方法、混凝土配合比等,以及完成一個樁和進行下一個樁之間的最短時間和施工進度安排等。同時應做好以下工作:1)鉆孔必須由有經驗的施工人員主持,鉆孔前施工人員對所在地區的地質和水文等情況必須有一個全面的了解,鉆孔設備應完好,鉆孔必須有記錄;2)鉆孔過程中,若發現鉆孔位置所處的地質情況與設計圖紙上描述的情況有顯著差別時,應書面報告現場管理人員,及時處理存在的問題;3)護筒應堅實、不漏水。護筒入土較深時,宜以壓重、振動、錘擊或輔以筒內除土等方法沉入。護筒接頭處要求內部無凸出物,耐拉、耐壓。灌注樁施工完成后,鋼護筒和鋼筋護筒除設計有規定外,一般應拆除,如實際情況不能拆除的護筒,應不影響下一步工程施工和樁基的力學性能。護筒內徑應比樁徑稍大,護筒頂高度應高出施工水位或地下水位1.5 m～2.0 m,并須采用穩定護筒內水頭的措施,應設置合適長度和強度的護筒保證不坍孔,并隔離地面水和保持孔內泥漿水位以維護孔壁及時對鉆孔起導向作用,一般要求護筒埋設深度不小于2 m,護筒平面位置偏差不得大于5 cm,護筒傾斜度的偏差不得大于1%,水中沉入護筒時,應采用導向設備定位,并保證護筒豎直。

鉆孔泥漿在施工中起著重要的作用,因此對鉆孔泥漿要求:1)除地層本身為黏性土外,其余地層在開始鉆孔前必須備有足夠數量的優質或膨脹土以供調制泥漿;2)筒內的泥漿頂面,應始終高出筒外水位或地下水位至少1.0 m;3)黏土制作泥漿時,其塑性指數不應小于15;4)泥漿應常試驗,對不符合規定的,必須及時調整,以保證工程施工質量。

鉆孔開鉆前應對鉆機的動力設備,主要部件和電器線路等進行仔細檢查,并進行試運轉,鉆孔應放置平穩、墊實,并用線錘和水平尺檢查導桿是否垂直,以保證鉆頭沿垂直方向鉆進,鉆桿對準樁位后,先使鉆桿向下運動,待鉆頭觸到地面時,立即使鉆桿轉動,以防止鉆孔偏斜。在鉆進過程中,一般不得中途停止,如遇到堅硬物或發現鉆桿搖晃、移動和機架偏斜等異常情況時,應立即停鉆,查明情況并提出處理措施,妥善處理后再繼續開鉆。樁的鉆孔和挖掘,只有在距灌注樁的中心距離5 m以內的其他樁的混凝土現澆完畢24 h后,才能開始施工,以避免擾動正在凝固的鄰樁混凝土。

3 成孔檢查及清孔

1)鉆孔完成后,必須用儀器及相關設備,對孔深、孔徑、孔位、孔型和斜度進行檢查,未經檢查的鉆孔不得安裝鋼筋籠和灌注混凝土;2)孔徑及孔深必須符合圖紙要求;3)樁孔允許偏差一般不得超過表1規定;4)當檢查時發現有缺陷,必須及時提出補救措施,并按照補救措施進行補救;5)成孔檢查完成后,應立即進行清孔,清孔方法根據設計要求、鉆孔方法、機具設備、土層等條件而定。清孔時,孔內水位應保持在地下水位或河流水位以上1.5 m～2.0 m,清孔后的沉渣厚度嚴禁大于5 cm;6)當經檢驗確認樁孔滿足圖紙的要求后,應立即填寫終孔檢查單,經檢查合格后,方可進行水下混凝土澆筑。

表1 樁孔允許偏差規定

4 澆筑水下混凝土前應做好的工作

1)鋼筋籠的制作應符合圖紙要求,籠體經檢查合格;2)鋼筋籠應牢固,使其不因搬運而損壞,應定位準確、固定牢固,防止移位脫落,并應使用墊塊或其他措施,以保證鋼筋籠有適當的保護層;3)當提升導管時必須采取措施,以觀察和測量鋼筋籠可能產生的移動并及時加以處理;4)鋼筋制作應符合相關允許偏差的規定;5)鋼筋籠吊裝完畢,應進行隱蔽工程驗收,合格后立即澆筑水下混凝土。

混凝土拌合物運至澆筑地點時,應檢查其均勻性和坍落度,如不符合要求應進行第二次拌和,二次拌和仍達不到要求時不得使用;當樁孔經驗收合格并放入鋼筋籠骨架后,應盡快不間斷地連續澆筑混凝土,如清孔后4 h尚未開始澆筑混凝土,則孔底必須重新清理。同時應注意以下幾點:1)水下混凝土澆筑應連續進行,嚴禁中斷,最后一次灌注量應使樁頂在鑿除泛漿高度后必須保證樁頂混凝土達到設計高程和設計強度;2)導管應裝卸方便,連接牢固,并帶有密封圈,保證不漏水,不透水。導管的支撐應保證在需要減慢或停止混凝土流動時使導管能夠繼續升降;3)導管在任何時候必須保證無氣泡的情況下充滿混凝土直到漏斗底部,出料口必須埋在已澆筑的混凝土中2 m以上,并應不大于6 m;4)澆筑混凝土的數量應做好記錄,隨時測量并記錄導管埋置深度和混凝土表面高度;5)澆筑過程中,應將孔內溢出的泥漿引流至適當地點處理,防止污染河流及周圍的環境;6)如果導管中的混凝土混入空氣和水,必須立即采取補救措施;7)填報水下混凝土灌注記錄表時,應同時繪制混凝土或樁柱狀圖以便了解樁的縮孔,擴孔位置及大小。

5 截樁頭及清除混凝土

混凝土澆筑完畢后,樁頂混凝土的質量不良部分必須截掉或清除。其截掉的高度不少于50 cm,為此水下混凝土的灌注必須在其頂面超過圖紙規定的截面高度至少50 cm時才能停止,以保證截面高度以下的混凝土具有良好的質量,樁頂混凝土的預加高度可在基坑開挖后鑿除,鑿除時須防止損毀樁身。鉆孔樁施工完畢,必須填寫樁質量報告。對每根樁必須有完整的施工記錄,以備檢查使用。

6 鉆孔樁的檢驗

單樁承載力及樁身質量檢測數量應符合下列規定,應采用靜載實驗檢驗其單樁承載力,同時采用小應變檢驗其樁身質量。試樁數量:靜載試驗不少于總樁數的1%,且不少于3根,動載試驗不少于總樁數的15%,且不少于15根。對需要取芯檢驗的樁,現場應備有鉆取整個樁全長直徑70 mm～110 mm芯樣的設備及熟練的操作人員。全長取芯檢驗時,最少應超過樁底50 cm,取芯檢驗完畢,取芯孔必須用高壓注純水泥漿填實。如果不符合規范要求或在施工過程中發生不正常情況,認為樁質量不良時則應報廢,報廢的樁應通過增加1根或2根樁來代替,加樁的數量、尺寸、位置、深度和由于加樁而增加的承臺尺寸等應重新設計后進行施工。

[1] 葉 翔.淺談鉆孔灌注樁施工質量控制[J].山西建筑,2008,34(30):235-236.