赤石特大橋主墩鉆孔灌注樁樁基施工監(jiān)理中的質(zhì)量控制方法研究

黃正雄

(湖南省交通建設(shè)工程監(jiān)理有限公司,湖南長(zhǎng)沙 410015)

赤石特大橋是國(guó)干廈蓉線汝郴高速公路上第十九合同段的一座特大橋,位于湖南宜章縣赤石鄉(xiāng)境內(nèi),橋位跨青頭江河道。主橋?yàn)?65 m+3×380m+165 m。四塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋”,主塔塔高286m。主塔5#墩為擴(kuò)大基礎(chǔ),主塔6#、7#、8#墩為鉆孔灌注樁群樁承臺(tái)基礎(chǔ),每墩34根大直徑鉆孔灌注嵌巖樁(其中11根φ3.1 m和23根φ2.8m)。本監(jiān)理組在赤石特大橋主塔樁基礎(chǔ)施工監(jiān)理過(guò)程中,采取了目標(biāo)管理、工序管理、指令管理、工藝管理、整體管理等控制方法,為抓好大直徑鉆孔灌注嵌巖樁樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量,進(jìn)行了有效的探索。

1 以圖紙、規(guī)范和合同為依據(jù),明確樁基施工質(zhì)量的控制目標(biāo)

赤石特大橋橋位處于溶巖發(fā)育區(qū),地質(zhì)條件十分復(fù)雜,主墩區(qū)位于河流及沖積區(qū)內(nèi),地層巖性多樣,覆蓋層為種植土、粘土、卵石、漂石、塊石等沖積堆積而成,厚度不均,從11m到50m。基巖層為泥灰?guī)r、灰?guī)r、炭質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)頁(yè)巖、構(gòu)造斷層角礫巖、構(gòu)造斷層泥巖。部分樁位于斷層內(nèi),巖層受構(gòu)造擠壓褶曲,巖石被斷層錯(cuò)開(kāi),巖溶十分發(fā)育。

本監(jiān)理組對(duì)地質(zhì)勘察資料及設(shè)計(jì)圖紙充分研究,摸清了相對(duì)應(yīng)墩號(hào)樁基孔號(hào)的地質(zhì)基本情況,便于正確地監(jiān)控樁基入巖深度,判定安裝內(nèi)護(hù)筒高程,確認(rèn)成孔地質(zhì)條件是否符合設(shè)計(jì)要求,保證施工質(zhì)量。同時(shí),對(duì)施工方案中鉆機(jī)選型、鉆孔平臺(tái)、外護(hù)筒、內(nèi)護(hù)筒設(shè)置、護(hù)壁泥漿的制備、鉆進(jìn)方案、清渣清孔方案以及澆樁方案等關(guān)系到鉆孔樁成孔、成樁質(zhì)量的重點(diǎn)內(nèi)容嚴(yán)格審查,監(jiān)理對(duì)鉆孔施工工藝、灌樁工藝,提出了許多切實(shí)可行的改進(jìn)意見(jiàn),對(duì)小W、大W布鉆方案最后形成的少量相鄰孔施工提出了具體要求,按審查批復(fù)后的施工工藝要求施工,不得隨意降低工藝要求,造成進(jìn)尺緩慢,泥漿循環(huán)作用不良,或引起坍孔、斷樁等事故。在1 300多m2的平面內(nèi)密集布樁34根,不允許補(bǔ)樁的現(xiàn)象發(fā)生,不允許返工的現(xiàn)象發(fā)生(工期不允許、場(chǎng)地不允許),監(jiān)理明確了樁基的質(zhì)量控制目標(biāo)是全部Ⅰ類樁,要求工序驗(yàn)合格率100%,本道工序未經(jīng)驗(yàn)收禁止進(jìn)入下道工序施工,將質(zhì)量問(wèn)題消除在本道工序,從而對(duì)保證鉆孔樁的質(zhì)量,防范事故于未然,起到了很好的事前控制作用。

2 合理劃分施工工序,把好施工現(xiàn)場(chǎng)工序質(zhì)量關(guān)

監(jiān)理組通過(guò)監(jiān)理細(xì)則實(shí)施細(xì)則,對(duì)樁基施工過(guò)程和施工工序進(jìn)行了合理的劃分:樁位放樣→外護(hù)筒安裝→覆蓋層鉆進(jìn)→內(nèi)護(hù)筒安裝→基巖層鉆進(jìn)→終孔、一清成孔檢測(cè)→下放鋼筋籠→二次清孔→澆筑樁身混凝土→樁身質(zhì)量檢測(cè)。對(duì)鉆孔樁重要工序堅(jiān)持旁站監(jiān)理,掌握現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量實(shí)際情況及第一手資料,并為業(yè)主、設(shè)計(jì)和施工會(huì)商處理技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題提供參考。鉆孔樁入巖的判定,安裝內(nèi)護(hù)筒高程的確認(rèn),終孔的判定、清孔的質(zhì)量、鋼筋籠與導(dǎo)管的安裝、水下混凝土的澆筑等重要工序,監(jiān)理工程師均須旁站跟蹤檢查,予以確認(rèn)。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理每天對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的到位情況進(jìn)行登記,對(duì)鉆孔的中心栓樁(騎馬樁)進(jìn)行查看,測(cè)量孔深,對(duì)鉆孔記錄進(jìn)行檢查和地層地質(zhì)較對(duì),對(duì)照地質(zhì)勘探資料檢查渣樣是否與地質(zhì)勘察文件相符,對(duì)泥漿各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行常規(guī)檢測(cè),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理或上報(bào)。由于溶巖高度發(fā)育,鉆孔入巖后經(jīng)常發(fā)現(xiàn)大量漏漿甚至偏孔現(xiàn)象,采取及時(shí)回填片石、粘土、水泥,反復(fù)沖擊反復(fù)回填,直至封堵良好、孔形合格、孔壁穩(wěn)固、垂直度符合要求時(shí),才繼續(xù)鉆進(jìn)。由于處理實(shí)在,同一部位出現(xiàn)再次塌孔漏漿現(xiàn)象的機(jī)率大為降低,成孔質(zhì)量得到保證。鉆孔與成樁過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師及時(shí)在場(chǎng)協(xié)助處理并予認(rèn)可。本道工序驗(yàn)收合格才能進(jìn)入下道工序施工。本道工序未經(jīng)驗(yàn)收禁止進(jìn)入下道工序施工,將質(zhì)量問(wèn)題消除在本道工序,從而對(duì)保證鉆孔樁的質(zhì)量。

3 用監(jiān)理指令提高清孔標(biāo)準(zhǔn),確保清孔質(zhì)量

赤石特大橋全部采用沖擊鉆正循環(huán)鉆進(jìn)工藝,采用當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)粘土造漿。但該處粘土顯微酸性,黏土顆粒難于分解,黏度降低,失水量增加、流動(dòng)性降低。為了改善泥漿性能,在泥漿中摻入羧甲纖維索CMC和純堿,將泥漿的pH值提高到8～9,黏度控制在17～20 s。這時(shí)可增加水化膜厚度,提高了泥漿的膠體率和穩(wěn)定性,降低失水量,鉆孔過(guò)程泥漿比重控制在1∶1.3左右,有效提高了泥漿浮渣能力,沖擊鉆正循環(huán)施工效率大為提高。

赤石特大橋主塔樁基礎(chǔ)由于地質(zhì)復(fù)雜,最長(zhǎng)樁長(zhǎng)達(dá)到96 m,成孔深度達(dá)到102 m。根據(jù)樁基這個(gè)大直徑、大深度、嵌巖支承的特點(diǎn),依據(jù)設(shè)計(jì)要求采用反循環(huán)清孔。為了確保清孔質(zhì)量,在清孔設(shè)備選型方面作了具體要求和實(shí)施,選用大功率160 kW的空壓機(jī)(20m3/min)加黑旋風(fēng)泥砂分離器加φ 150mm清孔專用導(dǎo)管進(jìn)行2次清孔。一清必須達(dá)泥漿比重1∶1.20、基本無(wú)鉆渣,對(duì)于孔底有結(jié)泥的,還需動(dòng)用沖擊鉆頭攪動(dòng)輔助清孔。對(duì)于鋼筋籠安放過(guò)程中的沉淀和孔壁擦落的泥皮泥塊在二清時(shí)予以清除,監(jiān)理指令明確要求二清標(biāo)準(zhǔn)必須達(dá)到泥漿比重1∶1.15以下、含砂率1%以下、沉淀厚度5 cm以下,才能進(jìn)入澆樁工序。這樣的清孔標(biāo)準(zhǔn)高于規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求,但監(jiān)理基于赤石特大橋樁基大直徑、深孔樁、嵌巖樁三結(jié)合的現(xiàn)實(shí)質(zhì)量要求和施工機(jī)具、施工工藝的能力極限提出來(lái)的,并以指令形式予以固定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。有效地降低了泥漿含砂率,顯著降低了孔底沉淀層厚度,減弱了混凝土澆筑過(guò)程中沉淀速率以及對(duì)混凝土的頂升阻力,有效預(yù)防了出現(xiàn)半邊樁、樁頭不完整的現(xiàn)象。同時(shí),適當(dāng)調(diào)整泥漿比重,對(duì)提高和保持泥漿膠體率,改善泥漿性能、提高了泥漿對(duì)孔壁的壓力,防止人為加水稀釋泥漿以降低泥漿比重通過(guò)監(jiān)理檢查驗(yàn)收的錯(cuò)誤做法,確保了泥漿質(zhì)量和澆樁過(guò)程中孔壁的穩(wěn)定以及降低沉淀速率。由于制定了比規(guī)范要求更嚴(yán)的清孔標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了“一清清渣,二清清砂”的目標(biāo)。一清合格下籠子(鋼筋籠)、二清合格下導(dǎo)管。在實(shí)際施工過(guò)程中得到較好貫徹,取得了良好的質(zhì)量效果。關(guān)鍵工序施工自檢、監(jiān)理復(fù)檢、第三方終檢,監(jiān)理總體把關(guān),確保了清孔質(zhì)量。

4 監(jiān)理規(guī)定采用拔塞與嵌球法相結(jié)合進(jìn)行灌注樁首封,確保樁端和樁身混凝土質(zhì)量

嵌巖樁主要靠樁端來(lái)支承主塔承臺(tái)傳來(lái)的壓應(yīng)力,確保樁端和樁身混凝土質(zhì)量是關(guān)鍵,因此監(jiān)理處正副處長(zhǎng),根據(jù)以往特大橋樁基監(jiān)理經(jīng)驗(yàn)和赤石特大橋的樁基特點(diǎn),要求施工方采用拔塞與嵌球法相結(jié)合進(jìn)行每根樁的首封混凝土,確保樁端混凝土的質(zhì)量。實(shí)際施工中得到了施工方的理解和執(zhí)行。拔塞與嵌球法即導(dǎo)管安裝好后,在導(dǎo)管內(nèi)放置一個(gè)充氣皮球(籃球也可),皮球直徑比導(dǎo)管直徑小3 cm,浮在導(dǎo)管內(nèi)的泥漿面上,再與小料斗連接,在小料斗內(nèi)與導(dǎo)管連接口處放置一個(gè)帶有提控鋼絲繩的鋼制栓塞,小料斗裝滿混凝土,大料斗儲(chǔ)滿混凝土補(bǔ)充,拔塞時(shí)料斗中的混凝土從導(dǎo)管入口瀉入導(dǎo)管中,混凝土頂壓頂推皮球至導(dǎo)管底口排出,皮球在浮力作用下上浮至孔口,完成首封任務(wù)。由于皮球起到隔水栓塞的作用,導(dǎo)管中的混凝土直至導(dǎo)管底出口時(shí)才與泥漿短暫接觸后迅速堆積,保證了樁端混凝土不被洗澡。為了確保首封埋管深度,大、小料斗儲(chǔ)存混凝土超過(guò)18.5m3,對(duì)φ2.80m和φ3.10m樁孔澆樁導(dǎo)管實(shí)際首封埋管深度均超過(guò)2 m,并采用雙拌雙泵雙管連續(xù)灌注,確保了樁端混凝土的質(zhì)量和樁身混凝土的質(zhì)量。

5 制定澆樁前會(huì)簽制度,消除影響質(zhì)量因素、確保成樁質(zhì)量

大橋監(jiān)理組為了確保每根樁的順利和可靠灌注,制定了《大直徑樁基混凝土澆筑施工準(zhǔn)備情況會(huì)簽表》,對(duì)主塔基礎(chǔ)每一根樁基澆筑前,必須經(jīng)過(guò)施工方自檢會(huì)簽、監(jiān)理檢查會(huì)簽,檢查內(nèi)容除了要求雙拌雙管雙泵備用發(fā)電等機(jī)械設(shè)備外,灌樁前還要求施工方對(duì)技術(shù)、質(zhì)檢、安全作業(yè)人員就位情況檢查,對(duì)水泥、碎石、砂、粉煤灰、外加劑等原材料及混凝土施工配合比各項(xiàng)準(zhǔn)備進(jìn)行檢查和會(huì)簽,只有通過(guò)監(jiān)理抽檢和會(huì)簽才能灌樁,沒(méi)有通過(guò)監(jiān)理檢查驗(yàn)收會(huì)簽的,一律禁止?jié)矘?多次出現(xiàn)不符合澆樁條件而拒簽禁澆的情況,監(jiān)理要求繼續(xù)準(zhǔn)備和整改,也得到施工方的較好執(zhí)行,直至符合澆樁條件方可批準(zhǔn)澆樁。在澆樁時(shí)間和環(huán)境溫度控制上針對(duì)各個(gè)季節(jié)進(jìn)行了調(diào)整:雨季白天澆,夏季晚上澆,秋季晝夜?jié)?冬季高溫時(shí)段澆。由于較好地落實(shí)了樁基混凝土澆筑的各種保證體系和預(yù)案處置,盡管有些單樁澆筑量達(dá)600～700多m3,澆筑時(shí)間達(dá)12 h左右,仍能保證澆筑過(guò)程萬(wàn)無(wú)一失。從第一、二、三循環(huán)成樁質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告來(lái)看,6#、7#、8#墩全部112根大直徑鉆孔灌注嵌巖樁均為1類樁,其中6～12#和7～17#樁的自平衡靜載試驗(yàn)表明,單樁承載力已超過(guò)設(shè)計(jì)要求,取得了較好質(zhì)量控制效果。

6 結(jié)語(yǔ)

橋梁工程的監(jiān)理是一門系統(tǒng)化的科學(xué),任何環(huán)節(jié)都不能有絲毫閃失,否則其所引起的損失是難以估量的,這就需要橋梁系統(tǒng)從上而下扎扎實(shí)實(shí)地開(kāi)展這項(xiàng)工作,并制定各項(xiàng)措施,保證工程項(xiàng)目能在計(jì)劃的投資、進(jìn)度和質(zhì)量目標(biāo)內(nèi)完成。監(jiān)理組在赤石特大橋主塔樁基礎(chǔ)施工監(jiān)理過(guò)程中,采取了目標(biāo)管理、工序管理、指令管理、工藝管理、整體管理等控制方法,為抓好大直徑鉆孔灌注嵌巖樁樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量,進(jìn)行了有效的探索,將工程實(shí)施過(guò)程中的各種現(xiàn)象有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),做到質(zhì)量在我心中,我能掌握質(zhì)量工作。

[1]陳體華.公路橋梁工程施工階段監(jiān)理工作[J].建筑與發(fā)展,2009(11).

[2]鄧衛(wèi)欽.淺談橋梁施工質(zhì)量監(jiān)理的要點(diǎn)[J].廣東科技,2009(8).

[3]何 新.對(duì)橋梁工程施工質(zhì)量監(jiān)理的探討[J].廣西質(zhì)量監(jiān)督導(dǎo)報(bào),2008(2).

[4]方培雄.橋梁工程結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制難點(diǎn)及監(jiān)理措施[J].國(guó)外建材科技,2005.

[5]王文濤.橋梁監(jiān)理工程指南[M].北京:人民交通出版社,1998.