人工挖孔灌注樁施工質量的幾點控制措施

時念平 上海鐵路局合肥工務段

近年來，隨著既有線較大跨度下穿立交橋工程的日益增多，人工挖孔灌注樁作為便梁支墩的應用也隨之越來越多。人工挖孔灌注樁是指在樁位用人工挖直孔，每挖一段即施工一段支護結構，如此反復向下挖至設計標高，然后放下鋼筋籠，澆筑混凝土而成樁。調查發現，人工挖孔灌注樁普遍存在一定的質量問題，若稍有不慎或措施不嚴，就會在灌注中產生質量事故，小到塌孔松散，大到斷樁報廢，給工程造成重大損失，甚至影響工期，嚴重的會對鐵路行車安全直接產生重大影響，釀成行車事故。所以，必須高度重視并嚴格控制挖孔樁的施工質量，盡量避免發生事故及減少事故造成的損失，以利于工程的順利進展。

針對這一問題，結合本人近幾年在施工現場的經驗，在這里淺談一下人工挖孔灌注樁施工質量的幾點控制措施。

1 人工挖孔灌注樁出現質量問題的主要狀況

1.1 測量放樣工作有問題的

樁孔歪斜，樁身尺寸、樁底標高與設計不符，樁端擴大頭尺寸不夠。

1.2 護壁有問題的

塌孔、成孔后孔壁局部坍落、護壁混凝土與周圍土層不密貼導致摩擦樁的承載力不夠。

1.3 鋼筋籠制作和吊放不當的

制作不當的表現為：焊件搭接長度不夠，接頭偏心彎折；焊縫長、寬、厚度不符合要求；存在凹陷、焊瘤、裂紋、燒傷、咬邊、氣孔、夾渣等缺陷；主筋、箍筋間距誤差偏大；吊放不當的表現為：籠身變形，卡籠。

1.4 灌注階段有問題的

樁身混凝土振搗不密實或產生離析而導致樁身承載力不足，出現斷樁等等。

1.5 其他情況

孔底虛土多，沉碴過厚等等。

2 原因分析

（1）造成樁孔歪斜，樁身尺寸、樁底標高與設計不符，樁端擴大頭尺寸不夠的，主要是因為技術人員放線有誤，并在開挖時未嚴格控制和經常檢查垂直度，未經常檢查樁孔尺寸，最后未檢查樁底標高和擴大頭尺寸。

（2）造成塌孔、護壁混凝土與周圍土層不密貼的，主要是因為：

一方面，缺少有效的護壁阻攔措施，一些施工人員安全生產意識淡薄，工作中怕麻煩，護壁施工不認真，護壁混凝土時做時不做，或只做上層的護壁，不做下層護壁，或者是即使做了，也是強度較低，也有簡單用砌磚作為護壁的。

另一方面，挖孔時遇到厚的流砂層、淤泥層，尤其遇到大量地下水，受抽除地下水的影響，隨著護壁外圍泥砂大量塌落，混凝土護壁成為懸空狀態，失去支撐，進而產生裂紋，直至斷裂、脫落。

（3）造成鋼筋籠制作不規范、籠身變形和卡籠的，主要是因為：加工時，鋼筋籠加工人員未嚴格按照標準加工制作，現場質檢人員也未及時對標進行檢查和組織整改；吊裝時，未選擇好吊點位置，吊較長的鋼筋籠時未采取加固措施造成變形，或者在吊放鋼筋籠前，對超偏的混凝土護壁未進行處理，造成卡籠。

（4）導致樁身混凝土振搗不密實或產生離析、出現斷樁的情況，主要是因為：樁身混凝土坍落度不好，澆灌時未使用串筒或溜槽，振搗不夠；導管埋置深度過大或過小引起斷樁。

（5）造成孔底虛土多、沉碴過厚的，主要是因為：孔口周圍積土未及時清理而落入孔中，樁孔成形后清底不夠、孔壁受碰撞后碎碴落入孔底。

3 控制措施

（1）針對樁孔歪斜，樁身尺寸、樁底標高與設計不符，樁端擴大頭尺寸不夠的，其控制措施主要是要加強測量控制工作：

①開孔前，樁位必須放樣準確，安裝護壁井圈模板必須用樁中心點校正，模板位置與設計軸線的偏差不得大于50 mm。

②開挖過程中，應隨時用線墜吊放中心線，控制挖孔傾斜度的允許偏差在0.5%以內，并要求每次支護壁模板都要吊線一次（以頂部中心的十字圓環為準）；孔身尺寸偏差不得大于50 mm；孔柱深度應大于設計深度, 偏差≮+300 mm，只深不淺。擴底尺寸要符合設計要求，如設計無明確要求，擴底直徑一般為1.3-3.0 的樁直徑，擴底部位的變徑尺寸為1：4。

（2）針對塌孔、護壁混凝土與周圍土層不密貼的，要做到：

①護壁的厚度不宜小于100 mm，混凝土強度等級不得低于樁身，混凝土強度等級、拉結筋、配筋應符合設計要求。

②上、下節護壁的搭接長度不得小于50 mm；每節護壁應在當天完成，混凝土必須保證密實，如有滲水，應及時使用速凝劑修補。井圈模板拆除應在24 h 后（混凝土強度達到4 MPa）進行；井圈混凝土有蜂窩、滲漏現象應及時補強，以防發生事故。

③遇有局部或厚度小于1.5 m 流動性淤泥和可能出現涌土涌砂時，每節護壁井圈的高度可減小到300～500 mm，以減少挖層孔壁的暴露時間，并及時進行護壁砼灌注。遇到流砂情況嚴重時才采用下鋼套筒的方法，鋼套筒與護壁用的鋼模板相似，以孔外徑為直徑，可分成4-6 段圓弧，再加上適當的肋條，相互用螺栓或鋼筋環扣連接，在開挖500 mm左右，即可分片將套筒裝入，深入孔底不少于200 mm，插入上部砼護壁外側不少于500 mm，裝后即支模澆筑護壁砼，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突出挖出后即用砼封閉孔底的方法，待砼凝結后，將孔心部位的砼清鑿以形成樁孔。

（3）遇到護壁混凝土與周圍土層不密貼，致使混凝土護壁成為懸空狀態，失去支撐，進而產生裂紋，直至斷裂、脫落的這種情況，在施工時可以采取以下加強措施：

①頂層護壁用直徑20 cm 圓鋼加設2～4 個吊耳，用鋼絲繩固定在地面木樁上。

②加密護壁豎向鋼筋，并讓鋼筋伸出20 cm 以上，與下一節護壁的豎向鋼筋及箍筋連成整體，然后再澆注成形。如果有必要，可在挖孔樁中部護壁上預留直徑200 mm 左右的孔洞，但該部位的地質要選擇比較堅硬的土壤，然后再將護壁與護壁外周的土錨在一起，用混凝土樁、竹木樁都可以，這樣護壁就不會斷裂脫落。

③在已成形的護壁上鉆孔至砂土薄弱層，以充填、滲透和擠密的形式把灌漿材料充填到土體的孔隙中，以固結護壁外圍土體，護保壁周泥砂不塌落，從而增加樁周摩擦力。

（4）鋼筋籠加工方面，主要做到：

①鋼筋籠應采用環形模制作，有效控制鋼筋籠直徑和同一水平面上直徑的極差。為避免灌注導管掛籠上竄，應將箍筋設置于主筋外側，所設彎鉤不得向內圓伸露，籠底鋼筋略呈喇叭狀。

加工后的允許偏差為，主筋間距：±10 mm；長度：±100 mm；鋼筋籠安裝深度：±100 mm；箍筋間距：±20 mm；鋼筋籠直徑：±10 mm。

②鋼筋搭接焊縫長度I 級鋼筋單面焊8d、雙面焊4d，II 級鋼筋搭接焊縫長度單面焊10d、雙面焊5d；接頭偏心彎折角不應大于4°；鋼筋搭接焊縫寬度不應小于0.7d，厚度不小于0.3d。在檢查焊接質量時，按GBJ204-83 國標規定執行，同時檢查焊條型號。

③鋼筋籠主筋混凝土保護層允許偏差為±20 mm。為保證保護層厚度，鋼筋籠上應設保護層墊塊，設置數量每節鋼筋籠不應少于二組，長度大于12 m 的中間應增設1 組，每組塊數不得少于4 塊，且應勻稱地分布在同一截面的主筋上，保護層墊塊可采用混凝土圓環形，也可采用扁鋼定位環。

（5）鋼筋籠安裝方面，主要做到：

①順鋼筋籠長度每隔2.0～2.5 m 加一道直徑16～22 mm 的骨架箍筋，以增大鋼筋籠的剛度。鋼筋籠起吊點宜設在加強箍筋部位，運輸和安裝中應采取措施防止變形。

②鋼筋籠入孔前，對超偏的混凝土護壁要進行鑿除處理。入孔時，應保持垂直狀態，對準孔位徐徐輕放，不得碰撞孔壁。對非全長配筋的樁，鋼筋籠頂標高低于地面時，要用吊筋將鋼筋籠牢靠固定，防止下落，也可用專用的鋼筋籠懸掛器。

③鋼筋籠全部安裝入樁孔后，應檢查安裝位置，確認符合設計要求后，將鋼筋籠吊筋進行固定，使鋼筋籠固定，避免灌注混凝土時鋼筋籠上浮。

（6）對于樁身混凝土振搗不密實或產生離析、斷樁的情況，主要采取：

①混凝土配合比要計算準確，保證坍落度均勻，人工挖孔灌注樁砼坍落度控制在70～100 mm，同時采用插入式振搗器加強振搗，特別是澆筑樁頂以下6 m 范圍內混凝土時，應隨澆隨振搗，混凝土每上升1 m 至少要振搗一次，振搗時間應使混凝土面不再沉落為止。

②澆注混凝土應使用串筒，串筒末端離孔底高度不宜大于2m。當澆筑擴底混凝土時，第一次應灌到擴底部位的頂面，隨即振搗密實。澆筑混凝土要連續進行，不得過夜。

③當滲水量過大時，樁周圍可采用井點降水的措施，以降低樁孔內的地下水位，從而保證混凝土的澆注質量。

④必須嚴格按照規程用規定的測身錘測量孔內混凝土表面高度，并認真核對，保證提升導管不出現失誤，從而保證導管合理的埋置深度，確保不斷樁。

（7）對孔底虛土多、沉碴過厚的情況，應做到：

嚴格控制孔深超挖；完孔后，孔底虛土必須全部清除，見到堅實的原狀土。端承樁的沉碴厚度≤50 mm，摩擦樁的沉碴厚度≤150 mm。擴底部位遇到砂土層時，應采取支護措施。澆灌混凝土前再次測量孔內虛土厚度，做到及時清理。

4 結論

以上幾個方面的控制措施，我們在2009 年人工挖孔灌注樁工程的施工中都進行了實踐，并在成樁后進行了對照檢查，與以往同類工程相比，成樁質量明顯提高，未發現有本文中所述的典型質量問題。實踐證明，只要在以上測量放樣、護壁施工、鋼筋加工和吊放、樁身灌注以及灌注前清孔等五個方面加強控制，注意各種可能產生影響產品質量的問題，確保并提高人工挖孔灌注樁的施工質量是能夠做到的。