碼頭鉆孔灌注樁施工中歐規(guī)范之比較*

婁學謙，王 幸，胡興昊，張立輝

(1.中交四航工程研究院有限公司，廣東 廣州 510230；2.中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524009)

歐洲巖土工程設計規(guī)范Eurocode7是歐洲標準化委員會(CEN)發(fā)布的建筑和土木工程設計10套統(tǒng)一歐洲規(guī)范之一，包括基本規(guī)定(EN 1997-1)[1]、工程勘察和測試(EN 1997-2)[2]。此外，CEN還發(fā)布了13個巖土工程執(zhí)行規(guī)范，其中一些在EN 1997-1中被提及，灌注樁施工主要參考EN 1536[3]。

已有學者對中歐規(guī)范在碼頭樁基設計方面開展了比較研究[4-5]，關于中歐規(guī)范在鉆孔灌注樁施工方面的比較尚未見報道。了解中國《碼頭結構施工規(guī)范》[6]與歐洲規(guī)范在鉆孔灌注樁施工中的差異，是跨國項目鉆孔灌注樁施工的關鍵，本文開展相關比較，以供參考。

1 樁型劃分

按成樁的方法和工藝，可將樁分為打入樁、壓入樁、植入樁和就地灌注樁(沉管灌注樁、鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁)[7]。歐洲規(guī)范EN 1536所述灌注樁基本可與上述就地灌注樁及植入樁對應，并在規(guī)范1.2～1.9中規(guī)定了適用條件。《碼頭結構施工規(guī)范》包括打入樁、灌注樁(鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁)、嵌巖樁，與歐標或學術分類方法不一致。為便于開展比較分析，本文將《碼頭結構施工規(guī)范》關于灌注型嵌巖樁的相關規(guī)定，并入到鉆孔灌注樁部分，與EN 1536對應規(guī)定進行比較。

2 鉆孔成樁

2.1 施工方案

《碼頭結構施工規(guī)范》對鉆孔樁施工前應提交的資料提及不多，國內施工前提交的施工方案更多依據監(jiān)理通知或者合同規(guī)定。

歐洲規(guī)范EN 1997-1中7.9(1)以強制條文規(guī)定施工方案是樁施工的基礎，并明確了方案宜包含的信息。EN 1536中4.1詳細規(guī)定了鉆孔樁施工前應提供的信息。4.2.4規(guī)定，應在開工前商定標準許可范圍內的任何額外或偏離要求，并對質量控制體系進行適當?shù)男薷模鐚κ┕て钤试S值、材料、樁端嵌巖或錨固、樁側或樁端注漿、重型設備截樁等。

2.2 爆破施工

《碼頭結構施工規(guī)范》4.4.20.5規(guī)定，堅硬巖層中孔徑大于1.5 m時，可采用小藥量松動爆破法成孔。4.5.9規(guī)定了嵌巖樁采用爆破工藝的適用樁徑。EN 1536中8.2.1.10規(guī)定，不會導致臨近樁基和結構破壞的情況才允許使用爆破法。

2.3 護筒

《碼頭結構施工規(guī)范》與EN 1536對護筒的規(guī)定的主要差異有：1)中國規(guī)范第4.4.8規(guī)定，鉆孔施工應設置鋼護筒，未指明是臨時護筒或永久護筒。歐洲規(guī)范規(guī)定了臨時護筒和永久護筒的使用原則，如8.2.6.3規(guī)定，除堅硬土層中成孔或樁徑小于0.6 m外，均應設置護筒或導筒；8.4.5.1規(guī)定，為保證樁徑，可能需要安裝永久套管；8.4.4對臨時護筒的提升做了規(guī)定。2)中國規(guī)范更具體，如第4.4.13規(guī)定了鋼護筒沉放工藝、停錘標準等其他要求，第4.5.2提出了嵌巖樁施工中防護筒卷邊的措施。兩套規(guī)范對鋼護筒部分的規(guī)定見表1。

質量不合格的臨時護筒的拔除或拔除不當，可能對樁身完整性造成影響。中國標準僅規(guī)定了護筒的壁厚，建議中國標準也對護筒的質量、回收等提出要求。

2.4 擴孔(擴徑)

《碼頭結構施工規(guī)范》未提及擴孔施工。EN 1536第8.2.7規(guī)定，適當擴徑時，應鉆出穩(wěn)定的孔和填滿完好的混凝土，宜使用機械工具進行擴徑。實踐中，擴徑部分樁身質量檢測較困難，建議慎重采用。

2.5 鉆機成孔

《碼頭結構施工規(guī)范》對成孔設備和工藝選取、鉆頭性能、鉆機的安裝和操作、鉆孔過程中異常處理等有較細的規(guī)定：1)4.4.17規(guī)定，成孔設備及主要工藝可參考規(guī)范的附錄K選取；2)4.4.19規(guī)定，沖擊鉆頭直徑宜比孔徑小20～60 mm；3)4.4.20.3規(guī)定，孔底承受的鉆壓不宜超過扣除浮力后的鉆具重力之和的80%；4)4.4.21對成孔過程中出現(xiàn)護筒變形、塌孔、偏斜、卡鉆和掉鉆等情況，規(guī)定了可采取的補救措施；5)4.4.23對溶洞區(qū)成孔，規(guī)定了宜采取的措施。

EN 1536第8.2.2規(guī)定了成孔設備選取的原則，沒有具體的規(guī)定。

2.6 護壁漿液

2.6.1礦物質漿液

《碼頭結構施工規(guī)范》4.4.27和EN 1536中6.2.1.3分別對泥漿測試指標進行了規(guī)定，見表2、3。從表中可以看出，中標對不同的工藝、不同的地層泥漿指標均有規(guī)定，與歐標相比參數(shù)要求更為詳細。在黏度指標上，中標采用動力黏度法，歐標采用馬氏黏度法，在投標和施工配置設備時，須注意試驗方法和設備的區(qū)別。

表2 碼頭結構施工規(guī)范部分泥漿指標

表3 EN 1536膨潤土漿液指標(特殊情況除外)

2.6.2聚合物漿液

EN 1536在 6.1.2～6.1.3規(guī)定，在鉆孔過程中，膨潤土和聚合物均可作為漿液的唯一組分或添加劑，并給出了相應的指標要求。《碼頭結構施工規(guī)范》雖規(guī)定了泥漿的指標要求，但此泥漿指標對應的是EN 1536 規(guī)范中的礦物質泥漿指標，而非聚合物泥漿，施工中應予以注意。

2.7 清孔

《碼頭結構施工規(guī)范》的4.4.32、4.4.65.4、4.5.35和EN 1536的8.2.1.13、8.4.3.1、8.4.3.19等條文分別對清孔進行了規(guī)定，都涉及對漿液指標和孔底沉淀物的要求，不同之處是中國規(guī)范對混凝土澆注前孔底沉淀厚度有定量規(guī)定：1)對摩擦樁，不得大于100 mm；2)對端承樁，不得大于50 mm；3)抗拔樁和抵抗水平力為主的樁，不得大于200 mm；4)嵌巖樁，孔底沉渣厚度滿足設計要求，且不大于50 mm。

2.8 鋼筋籠

1)《碼頭結構施工規(guī)范》規(guī)定：鋼筋籠主筋應設置保護層墊塊，縱向間距為1.5～2.0 m，橫向沿圓周外側均勻設置，且不少于3塊，不宜采用鐵質墊塊。

2)EN 1536規(guī)定：①除鋼筋籠位置和保護層另有保證外，應設置墊塊，墊塊應使用不會導致鋼筋銹蝕和混凝土保護層剝落的耐久材料，常用混凝土或塑膠墊塊，可采用金屬材料墊塊(7.7.5～7.7.7)；②每個安裝橫截面至少3個墊塊，安裝截面間距不大于3 m(8.3.5.1)；③樁徑D≥1.2 m或斜樁時，墊塊數(shù)量宜適當增加(8.3.5.2)。

2.9 混凝土施工

2.9.1導管

中歐規(guī)范對導管的使用和參數(shù)要求的規(guī)定見表4。導管微小裂縫和孔洞造成樁身內部混凝土質量缺陷往往不易檢測到或者檢測結果難以分析，因此，建議國際項目中按照中標開展耐壓試驗。

表4 中歐規(guī)范對導管的主要規(guī)定

2.9.2水膠比(水灰比)和塌落度

1)《碼頭結構施工規(guī)范》4.4.47規(guī)定，灌注樁混凝土水膠比在海水環(huán)境下不宜大于0.55，淡水環(huán)境下不宜大于0.60。塌落度應根據樁孔直徑、運距、氣溫及施工時間等因素確定，宜為180～220 mm，樁孔直徑大時通常取小值，樁孔直徑較小時通常取大值。混凝土初凝時間不應小于整樁混凝土澆筑所需時間。

2)EN 1536中6.3.1規(guī)定了灌注樁混凝土的一般要求，6.3.3.1、6.3.4.1規(guī)定混凝土中水泥含量、水灰比應符合EN 206[8]。EN 206關于混凝土拌合物的規(guī)定(如5.2.5、5.4.2、表D.1、D3.4、D3.4)較細：①最大水灰比不應大于用以抵抗指定暴露等級的值與0.60中較低的值；②除半干混凝土外，應選用目標擴展度、目標坍落度或目標坍落擴展度為稠度指標，擴展度和坍落度目標值見表5；③在混凝土使用地點的有效規(guī)定可設定偏離表5的目標值；④特殊巖土工程中的混凝土，擴展度和坍落度目標值≥100 mm的，最大公差為±30 mm；④適當時，宜規(guī)定一定時間后的稠度。⑤當混凝土組成中考慮了有關最小水泥含量和最大水灰比的慮摻合料時，水泥含量用(水泥量+摻合料量)或(水泥量+k×摻合料量，k為規(guī)范中給定的系數(shù))替代。實際與中國規(guī)范中的水膠比概念相似。

表5 不同條件下混凝土拌合物的稠度

2.9.3混凝土澆筑

《碼頭結構施工規(guī)范》與EN 1536規(guī)范對混凝土澆筑的主要差異見表6。兩套規(guī)范的相關規(guī)定各有優(yōu)缺點，如中標對埋管深度的上限建議值對避免拔管缺陷是較為有益的，歐標關于澆筑時間、導管拆除、施工順序、澆筑異常處理等的規(guī)定對施工有借鑒意義。

表6 中歐規(guī)范對混凝土澆筑的主要規(guī)定

2.10后注漿

《碼頭結構施工規(guī)范》對灌漿的組成、灌漿工藝和程序有較多量化指標，而EN 1536多為原則性規(guī)定，詳細要求可參考相應區(qū)域的國家標準，主要參數(shù)的比較見表7。

表7 后注漿施工規(guī)定

3 質量標準

3.1 施工允許偏差

《碼頭結構施工規(guī)范》與EN 1536對施工偏差的檢查項目差別不大，不同之處在于適用條件、所允許的偏差值不同。另外，中標一般在條文說明中給出了指標的測試方法，歐標并未給出，一般須在施工方案中詳細闡述并經批準。

表8 鉆孔樁施工允許偏差

3.2 混凝土和注漿液質量

《碼頭結構施工規(guī)范》與EN 1536在混凝土及注漿液質量檢測方面的差異見表9。主要體現(xiàn)在：1)歐洲規(guī)范沒有注漿液的相關規(guī)定，一般可參考項目所在地的國家標準；2)歐洲規(guī)范體現(xiàn)了認證體系和非認證體系的差異；3)歐洲規(guī)范對取樣和試驗的要求更具體。

表9 鉆孔灌注樁施工混凝土及注漿檢測

3.3 樁身完整性

《碼頭結構施工規(guī)范》和EN 1536均僅對試驗檢測做原則性規(guī)定，歐標的規(guī)定相對完善，見表10。歐標體系下如果沒有相應的檢測規(guī)范，則可以參考相應國家規(guī)范。建議今后《碼頭結構施工規(guī)范》修訂時可適當擴充對本部分的原則規(guī)定。

表10 中歐規(guī)范樁的檢測原則和方法

續(xù)表10

4 結語

1)中國規(guī)范單獨列出嵌巖樁，并就灌注型嵌巖樁有詳細規(guī)定，有助于現(xiàn)場施工，但因與歐洲規(guī)范分類不一致，對標準輸出不利。

2)中國規(guī)范對護筒安裝、鉆機成孔、清孔、后注漿等工序的規(guī)定比歐洲規(guī)范細致，利于施工質量控制，國際項目施工時可適當參考采用。

3)對護孔漿液指標、鋼筋籠墊塊、澆筑導管、混凝土澆筑、質量標準等方面的規(guī)定，中歐規(guī)范差異較多，各有優(yōu)缺點，不能用錯指標。

4)中歐規(guī)范對爆破施工、擴孔施工的規(guī)定均較少，建議慎重使用。

5)歐洲規(guī)范有較多方面允許事先溝通確定，某些指標甚至可以偏離規(guī)范，應嚴格按咨詢方審批后的施工方案施工。