鉆孔灌注樁技術(shù)在某橋梁樁不良地質(zhì)施工分析

文｜廣東省建筑工程機(jī)械施工有限公司 劉均

前言

鉆孔灌注樁技術(shù)具有噪音低、無(wú)擠土效應(yīng)、對(duì)四周環(huán)境影響小等特點(diǎn)，目前已普遍應(yīng)用在房屋及公路橋梁領(lǐng)域建設(shè)當(dāng)中。由于鉆孔灌注樁施工中大部分都需要在水下進(jìn)行，不能直接觀察，成樁后只能通過(guò)聲測(cè)動(dòng)測(cè)檢測(cè), 如出現(xiàn)斷樁等質(zhì)量病害無(wú)法修復(fù)，施工過(guò)程中稍有不慎，會(huì)對(duì)質(zhì)量和工期、成本產(chǎn)生極大影響，因此，需要對(duì)施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件及周圍情況仔細(xì)分析研究，確定合適的鉆孔樁施工方案。

對(duì)施工中易出現(xiàn)的質(zhì)量病害做好質(zhì)量預(yù)控制措施，并做好樁基完成后的相關(guān)檢測(cè)工作，確保樁基工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

一、工程簡(jiǎn)介

潯峰崗某高架段橋梁樁基礎(chǔ)工程，出入段線高架段設(shè)計(jì)里程為CK0+072.5～CK0+400，全長(zhǎng)327.5m。出入段線高架段上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁為結(jié)構(gòu)形式，出入段線高架段下部結(jié)構(gòu)：墩頂采用花瓣型，樁基采用54根Φ1.5m鉆孔灌注樁。

二、施工地質(zhì)條件及對(duì)策分析

本工程所在地位于廣州潯峰崗盡端西側(cè)700m處，山前路以北的山谷內(nèi)，

1、地貌單元主要屬山間盆地，場(chǎng)地地形起伏較大，場(chǎng)地分布較多的魚塘，低谷丘陵植被豐茂。鉆孔樁基礎(chǔ)進(jìn)入較深的強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化巖層，同時(shí)工程位于巖溶發(fā)育地帶，鉆孔成孔是橋梁施工的難點(diǎn)。

2、根據(jù)場(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況，鉆孔樁施工過(guò)程中會(huì)遇到河湖相沉積的淤泥、淤泥質(zhì)土層，該土層分布在山谷間的魚塘內(nèi)屬淺部流塑～軟塑軟土，本場(chǎng)地軟土層分布范圍小，厚度較薄，軟土震陷影響較小，因此成樁過(guò)程中應(yīng)注意縮徑，或井口地面震陷，必要時(shí)采取技術(shù)措施防止孔壁塌陷。

三、鉆孔灌注樁施工過(guò)程分析

1、本工程主要施工工藝流程

場(chǎng)地準(zhǔn)備→樁位放樣→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→沖孔→清孔→下鋼筋籠→安裝導(dǎo)管和砼料斗→灌注水下砼→砼養(yǎng)護(hù)→拆除護(hù)筒→清樁頭→樁身超聲波檢查→驗(yàn)收。

2、成孔施工質(zhì)量控制措施

在灌注樁施工過(guò)程中，成孔是質(zhì)量控制的重點(diǎn)之一。如質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，會(huì)出現(xiàn)塌孔、縮徑、樁孔偏斜及樁長(zhǎng)達(dá)不到設(shè)計(jì)持力層要求等問(wèn)題, 樁身質(zhì)量和樁承載力不能滿足施工要求。

在施工中要注意事項(xiàng)如下：

（1）隔孔施工。

鉆孔樁施工時(shí)，由于是先成孔后成樁，樁四周的土體向樁身土體產(chǎn)生的動(dòng)壓力有限。初成樁時(shí)，樁自身的混凝土強(qiáng)度較低，成孔是靠泥漿來(lái)平衡, 因而應(yīng)通過(guò)制定合適的樁距，可有效避免坍孔和縮徑出現(xiàn)。

（2） 樁身成孔垂直。

樁身保持垂直，能防止樁基產(chǎn)生偏壓。要確保成孔垂直精度，可通過(guò)擴(kuò)大樁徑、校核鉆架和鉆桿的垂直度等方法, 在成孔后下放鋼筋前進(jìn)行垂直度檢測(cè)和樁經(jīng)檢測(cè)。

（3）按施工要求確保樁位、樁頂標(biāo)高和成孔深度。

護(hù)筒位置確定后，要對(duì)護(hù)筒進(jìn)行復(fù)核，包括對(duì)標(biāo)高及座標(biāo)保證準(zhǔn)確無(wú)誤， 護(hù)筒中心與樁位中心線的偏差必須控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi), 回填土要密實(shí), 避免鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)漏漿。

為保證鉆孔深度與設(shè)計(jì)要求一致，樁架位置固定后，要復(fù)核底梁水平及樁具總長(zhǎng)度，并對(duì)復(fù)核的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存。待樁成孔后通過(guò)記錄的數(shù)據(jù)，可從鉆機(jī)上鉆桿留出長(zhǎng)度校驗(yàn)成孔達(dá)到深度。

我們還要考慮以下情況出現(xiàn)：如果第一次清孔時(shí)，備制的泥漿比重控制存在問(wèn)題，或提鉆具時(shí)不小心碰撞到孔壁，會(huì)出現(xiàn)坍孔、沉渣過(guò)厚等情況，在這種情況下，會(huì)造成第二次清孔和清除坍下沉渣帶來(lái)困難。要避免上述質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)在保證復(fù)核鉆具長(zhǎng)度準(zhǔn)確和鉆桿不能彎曲，同時(shí)應(yīng)根據(jù)施工中現(xiàn)同土層情況及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)速度，做好相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。

（4）制作鋼筋及吊放。

進(jìn)行制作鋼筋籠前，應(yīng)先對(duì)鋼材進(jìn)行檢驗(yàn)， 內(nèi)容包括鋼筋的規(guī)格型號(hào)、長(zhǎng)度、直徑、數(shù)量和制作質(zhì)量；并要求鋼筋籠吊環(huán)長(zhǎng)度必須能讓鋼筋吊放到設(shè)計(jì)預(yù)定高度上。并依照底梁標(biāo)高復(fù)核吊環(huán)長(zhǎng)度, 保證鋼筋的埋入標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。如發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不能滿足設(shè)計(jì)與施工需要，應(yīng)立即棄用。

（5）制備泥漿及第二次清孔。

在進(jìn)行水下混凝土灌注前，要做好制備泥漿和二次清孔工作。這二項(xiàng)工作是確保鉆孔樁工程質(zhì)量的關(guān)鍵工序。

為保證灌注樁承載能力，必須進(jìn)行第二次清孔，把孔底沉渣清除干凈，所以在施工中必須嚴(yán)格按要求進(jìn)行制備泥漿，確保泥漿粘度測(cè)定為17～20min; 含砂率控制在 6%以內(nèi) ; 膠體率要達(dá) 90%或以上等，并由專門采取泥漿制備。

由于本工程地層較軟，單靠原來(lái)的土制漿能力較弱，需要增強(qiáng)泥漿黏結(jié)力,護(hù)壁所用泥漿主要成分膨潤(rùn)土為主，并加上純堿、CMC等外摻劑,通過(guò)水混合配制成漿。見(jiàn)表1。

表1 泥漿的配合比及性能指標(biāo)

圖1 鉆孔樁水下混凝土澆注示意圖

沉放導(dǎo)管的連接必須緊密牢固, 避免產(chǎn)生漏氣漏漿影響灌注。為保證樁基工程質(zhì)量，在進(jìn)行混凝土灌注前要用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔，把孔內(nèi)原土泥漿沉渣清除。待孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規(guī)范要求后, 要及時(shí)開展水下混凝土的灌注工作。（見(jiàn)圖1）

3、成樁質(zhì)量控制措施。

為避免出現(xiàn)“斷樁”情況，水下混凝土要連續(xù)澆注，并一次性完成整條樁的澆筑作業(yè)。

為此，必須保證首批和后續(xù)混凝土具有良好的和易性和足夠的初凝時(shí)間。成樁質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，也是確定樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。

具體包括樁孔的位置、深度、樁身混凝土的質(zhì)量、垂直度及樁徑等內(nèi)容。

（1） 原材料。

用于成樁的施工材料如水泥、砂石、水質(zhì)等均需要有合格證，檢驗(yàn)報(bào)告等，如檢查與施工要求不符，需要復(fù)檢，確保材料合格才能進(jìn)入施工環(huán)節(jié)。本工程主要材質(zhì)要求如下：

水泥：細(xì)度大，泌水性差和收縮率較小。

①砂：中砂，細(xì)度模數(shù)控制在2.10～2.80之間；砂粒要圓滑，石英含量應(yīng)要高。

②碎石：級(jí)配良好，最大粒徑要滿足泵送及鋼筋間距要求。

③外加劑：能與所選用的水泥有良好的親和性，和延長(zhǎng)初凝時(shí)間

（2） 施工配合比控制。

本工程主要是通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)行灌注水下混凝土，為有效減少混凝土的離析現(xiàn)象, 要制定良好的配合比。

施工現(xiàn)場(chǎng)的配合比要根據(jù)施工材料如水泥、砂、石、含水率的不同而調(diào)配。攪拌混凝土前要對(duì)配合比進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，制作試件，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

(3) 灌注混凝土注意事項(xiàng)

進(jìn)行灌注混凝土?xí)r應(yīng)注意控制攪拌時(shí)間，使混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。同時(shí)，要適度控制混凝土坍落度，以15cm～20cm較為合適，及時(shí)檢查導(dǎo)管的埋入深度是否達(dá)到預(yù)定位置，以及混凝土面的標(biāo)高是否與預(yù)定設(shè)計(jì)一致，這樣做可有效減小斷樁、夾泥、堵管等情況出現(xiàn)。

4、防止孔壁塌陷、地面沉陷技術(shù)措施

根據(jù)場(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況，鉆孔樁施工過(guò)程中會(huì)遇到淺部流塑～軟塑軟土，因此成樁過(guò)程中應(yīng)注意縮經(jīng)，或井口地面震陷，將采取以下技術(shù)措施防止孔壁塌陷、地面沉陷。

（1）卡錘、掉鉆

結(jié)合本工程地質(zhì)實(shí)際情況，在所在區(qū)域進(jìn)行沖擊鉆成孔時(shí)，應(yīng)在區(qū)域頂面以上部位的孔徑按設(shè)計(jì)樁徑基礎(chǔ)上增大20cm，并通過(guò)導(dǎo)向圈進(jìn)行沖孔。

鉆至此區(qū)域巖層時(shí)，及時(shí)檢測(cè)剩余厚度，不斷補(bǔ)充片石等。

以小沖程、慢進(jìn)尺進(jìn)行。

（2）沖孔進(jìn)度

沖孔進(jìn)尺控制在80cm/h，提鉆高度控制在50～80cm左右。

（3）防止斜孔

沖擊鉆成孔過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)巖面傾斜。應(yīng)用小硬片石找平巖面，用小沖程鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過(guò)程中防止斜孔、卡鉆出現(xiàn)。如傾斜度過(guò)大時(shí)，需灌注砼，等砼強(qiáng)度達(dá)到施工要求時(shí)再進(jìn)行鉆進(jìn)。

（4）地表沉陷塌陷

地表塌陷，容易出現(xiàn)塌孔。引起掉鉆、埋鉆。當(dāng)?shù)乇沓霈F(xiàn)地表下陷情況時(shí)，先要作片石加粘土將孔口回填，把下陷地表填平，重新沖孔。

四、樁基的檢測(cè)。

按規(guī)范要求，對(duì)樁身混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè), 每樁試件組成為 2- 4 組，28 天抗壓強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)樁基混凝土達(dá)28 天強(qiáng)度后，要對(duì)樁基完整性、單樁承載力等進(jìn)行檢測(cè)，確保樁的質(zhì)量符合施工要求。對(duì)樁基實(shí)施檢測(cè)，樁基嚴(yán)禁有夾層、斷樁, 要對(duì)總樁數(shù)5%的樁進(jìn)行抽芯檢查，如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題要及時(shí)解決。

圖2 樁基檢測(cè)波形圖

本工程采用超聲波法對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，埋入3 根聲測(cè)管采用超聲波平測(cè)法，進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)間距0.85m。

檢測(cè)后，得出檢測(cè)波形見(jiàn)圖2。

透過(guò)上圖表明，波形圖整體呈完整狀態(tài)，波幅變化不明顯。沒(méi)有出現(xiàn)異常情況，分析表明，這次鉆孔樁施工，質(zhì)量完好，沒(méi)有出現(xiàn)斷裂、離析、縮頸等質(zhì)量病害，樁基具有較好的完整性，經(jīng)檢測(cè)，本工程所有樁均達(dá)I類樁，施工質(zhì)量符合要求。

五、結(jié)束語(yǔ)

在上述工程施工過(guò)程中，我們根據(jù)工程所處不良地質(zhì)的實(shí)際情況，制定正確的質(zhì)量控制和處理措施，解決了相關(guān)技術(shù)難題，所灌注的樁，質(zhì)量良好，其施工經(jīng)驗(yàn)值得同類工程借鑒。

通過(guò)實(shí)踐，本人認(rèn)為，由于鉆孔灌注樁施工過(guò)程中受施工工藝、施工水平及水下灌注不能直觀控制等因素影響，必須對(duì)施工過(guò)程中每一工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，減少質(zhì)量病害的發(fā)生。