淺談沖擊成孔大直徑灌注樁施工及質量控制

王 亮

根據作者本人在廣東省中山市板芙鎮板芙二橋沖擊成孔大直徑灌注樁基礎施工過程中的經驗及參考有關施工技術規范，對沖擊成孔大直徑灌注樁的施工方法和施工過程中易出現的問題及采取的控制措施談談自己的看法。

1 工程簡介

板芙鎮板芙二橋位于中山市板芙鎮，主橋為雙獨柱異型塔預應力混凝土斜拉橋，總長179m。主墩5號樁基礎中心樁號為K2+ 093.799，為分離式鉆孔灌注樁群樁形式2×(4×φ270 cm)，樁長36.7m，河段水深平均3m，每個鉆孔深近40m，樁基礎均按照嵌巖樁設計，5號樁基礎D=270 cm(D≥80 cm即為大直徑樁)，要求其樁底沉渣厚度不大于 5 cm，樁底須嵌入巖性較完整的弱風化巖石不小于1.5D(D為樁基直徑)。通過以上數據資料可見，主墩 5號樁基礎是整個大橋樁基施工中技術結構最尖端、施工最復雜、最重要的部分。

2 沖擊成孔大直徑灌注樁的施工方法

2.1 前期施工準備

根據地形特點、地質水文資料等綜合考慮，主墩 5號樁基礎施工需搭設水上棧橋和施工平臺以滿足現場施工需要。施工平臺搭設完畢后，根據鉆探揭示，5號樁位處基巖風化帶較深厚，全風化巖層和強風化巖層厚度較大?；鶐r各風化巖層具有高的承載力，是區內良好地基持力層。因此對于基巖鉆進采用沖擊鉆比較合理，本樁基礎采用兩臺沖擊鉆反循環成孔。樁機配備鑄鋼沖錘，沖錘D=270 cm，沖錘為“十字形”。泥漿護壁，泥漿泵用22 kW的3PN型泥漿泵。

2.2 實測樁位、下放鋼護筒

鋼平臺施工完畢后，即進行測量定出樁位，完畢后進行鋼護筒的沉放施工，鋼護筒設計內徑為290 cm，比設計樁徑大20 cm，采用厚度為 10mm的A3鋼板卷制而成。所有焊縫必須連續，以保證不漏水。鋼護筒在加工廠進行分節制作，現場焊接接長。由吊車吊起鋼護筒通過導向架緩慢下放直到其刃腳自然下沉到河床面以下4m。在校正其垂直度(小于 1%)和護筒平面位置偏差(小于5 cm)后，采用377 kW振動錘振動下沉，振動錘振動下沉直至護筒底部到達設計標高。開動樁錘下沉護筒，待筒頂距操作平臺面0.8m左右時，停止振沉，解除錘座與頂節護筒連系，同樣步驟再接長護筒至設計要求。

2.3 泥漿制備及鉆孔

1)大直徑沖擊成孔灌注樁對泥漿的要求較高，根據現場的地質情況和護筒下沉不到巖石的情況決定使用丙烯胺即PHP泥漿，此泥漿的特點是不分散、低固相、高粘度。泥漿循環采用正循環。樁孔中的泥漿指標應嚴格控制，好的泥漿不但利于保證孔壁穩定，而且有利于懸浮起巖渣加快施工進度。

2)準備工作完成后，將鉆機就位固定，將鉆頭中心線對準樁中心線，平面偏差控制在2 cm以內。鉆進時詳細記錄，確保成孔后樁中心線偏差不大于5 cm，傾斜度不大于1%樁長。鉆機開始鉆進時應慢速鉆進，以加強泥漿護壁的效果，確保成孔質量及施工安全，待導向部位全部鉆進土層后，方可加速鉆進。

2.4 第一次清孔

鉆孔深度達到設計標高后，對孔深、孔徑進行檢查，各項指標達到設計要求后進行第一次清孔。第一次清孔目的是抽換孔底泥漿，清除孔內鉆渣及孔內沉淀層，防止樁底有過厚的沉淀物，降低樁的承載力。

2.5 鋼筋籠制作及吊裝

1)鋼筋籠分節在加工場按照設計規范要求精確定位加工，鋼筋接頭按規范要求錯位焊接，接頭錯開 50 cm以上，并按規定15%樁數安裝超聲波檢測管，以備對樁基進行聲測。鋼筋骨架的保護層按設計要求每 2m高一圈設置 4個對稱定位鋼筋，確保鋼筋骨架的保護層滿足要求。

2)經監理工程師檢查合格后，鋼筋籠就位吊裝。

2.6 導管安裝及第二次清孔

1)水下混凝土采取拔球法一次灌注施工，混凝土導管為內徑30 cm的快插式導管，壁厚4mm，每節長5m，配1節～2節長2.5m短管。2)在第一次清孔達到要求后，由于要安放鋼筋籠及導管，至澆筑混凝土的時間間隙較長，孔底又會產生沉渣，所以待安放鋼筋籠及導管就緒后，再利用導管進行第二次清孔，復測沉渣厚度達到設計要求，此時清孔就算完成，立即灌注水下混凝土。

2.7 澆筑水下混凝土

1)混凝土采用外購商品混凝土，混凝土配合比滿足如下要求:混凝土強度等級符合設計強度等級，粗骨料最大粒徑不大于導管內徑的1/6，且不大于 40mm，砂用級配良好的中砂，水泥采用P.Ⅱ42.5R的“海螺牌”水泥，其初凝時間不早于2.5 h。混凝土水灰比0.5，水泥用量350 kg/m3，含砂率為0.45，坍落度18 cm～22 cm。2)清孔及吊裝鋼筋籠，下導管完畢后，得到監理工程師認可，方可開始灌注混凝土?；炷凛斔筒捎没炷翑嚢柽\輸車配滑槽滑至料斗內，每車 9m3。3)在灌注過程中要確認導管埋深長度，嚴格控制導管埋設深度保持連續性。確保混凝土導管埋深不大于6m，不小于2m。專人測量導管埋置深度及管內外混凝土面的高差，及時填寫水下混凝土澆筑記錄。4)樁的灌注標高比樁頂設計標高高出至少80 cm，在孔內混凝土面測3個點，并在承臺施工前予以鑿除。

3 大直徑灌注樁施工過程中易出現的問題及質量控制要點

3.1 鋼筋籠上浮

出現原因:1)封底成功后泵送混凝土的灌注速度太快造成混凝土對鋼筋籠的沖擊力，浮力太大。2)鋼筋籠未采取固定措施或固定不牢。3)混凝土的和易性不好，坍落度偏低。4)清孔不到位，下部泥漿過稠。泥漿的流動性降低對混凝土上升的阻力增大。

控制措施:1)混凝土上升到接近鋼筋籠下端時，應放慢澆筑速度，減小混凝土面上升的動能作用，以免鋼筋籠頂被托而上浮。當鋼筋籠被埋入混凝土中有一定深度后，再提升導管，減少導管埋入深度，使導管下端高出鋼筋籠下端相當距離時再按正常速度澆筑。當發現鋼筋籠開始上浮時，應立即停止澆筑，并準確計算導管埋深和已澆混凝土標高，提升導管后再進行澆筑。2)澆筑混凝土前，應將鋼筋籠固定在孔位護筒上，并確保固定牢靠。3)嚴格控制混凝土質量，注意坍落度的檢測，不合格混凝土禁止使用。4)注意清孔質量問題，確保整體泥漿指標符合規范要求。

3.2 坍孔

出現原因:1)操作不當，提升鉆頭過猛，因故停鉆時間過長或放鋼筋籠時碰撞孔壁。2)泥漿稠度過小，起不到護壁作用;泥漿水位高度不夠，對孔壁壓力小。3)向孔內加水時流速過大，直接沖刷孔壁。

控制措施:1)提升鉆頭，下放鋼筋籠時保持垂直，盡量不要碰撞孔壁。2)孔內保持泥漿稠度適當、水位穩定，及時加水加粘土，以維持孔內水頭差，使用丙烯胺即PHP泥漿嚴格監測其各項性能。3)輕度坍孔，可加大泥漿密度提高水位，使其充分護壁。

3.3 掉鉆卡鉆

出現原因:1)鉆頭澆鑄質量差。2)鉆進速度過快，鋼絲繩松繩太長，使鉆錘傾倒卡在孔壁上。3)坍孔時落下的石塊或落下較大的工具將鉆錘卡住。

控制措施:1)鉆頭定期檢查，每鉆3h～4h檢查一次，發現破損及時修換。2)鉆進速度適中，下鉆時不可太猛，沖程量不宜過大，以防止錘頭傾倒。3)鉆錘補焊時保證尺寸與孔徑配套，卡鉆后不宜強提，可上下左右試著輕提，將鉆錘提起。

3.4 斷樁

出現原因:1)混凝土坍落度太小、骨料太大、運輸距離過長、混凝土和易性差，致使導管堵塞，疏通堵管再澆筑混凝土時中間就會形成夾泥層。2)灌注混凝土過程中，測定已灌混凝土表面標高出現錯誤，導致導管埋深過小，出現拔脫提漏現象形成夾層斷樁。3)導管埋深過大，以及灌注時間過長，導致已灌混凝土流動性降低，從而增大混凝土與導管壁的摩擦力，加上導管采用已很落后而且提升阻力很大的法蘭盤連接的導管，在提升時連接螺栓拉斷或導管破裂而產生斷樁。4)導管漏水、機械故障和停電造成施工不能連續進行。

控制措施:1)混凝土配合比應嚴格按照有關水下混凝土的規范配置，并經常測試坍落度，防止導管堵塞。2)嚴格按照規程用規定的測深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。3)高度重視并嚴格控制鉆孔灌注樁的施工質量，應認真對待灌注前的準備工作，確保灌注順利進行。

4 結語

中山市板芙二橋沖擊成孔大直徑灌注樁施工過程中，按上述各點合理施工，各條樁基經動測及抽芯檢驗被評定為優良。事實證明合理的施工方法和必要的質量控制手段，可以充分保證大直徑灌注樁施工質量。

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