水務大樓深基坑圍護結構施工質量控制研究

張文書，張 成，王一鳴，葛運廣，吳文帥

(1.江蘇高智項目管理有限公司，江蘇 鎮江 212000；2.揚州大學 建筑科學與工程學院，江蘇 揚州 225127)

0 前 言

對于泥漿護壁鉆孔灌注樁[1-2]的施工過程，首先埋設鋼板護筒防止孔壁上部泥土因施工荷載頻繁施加導致坍塌；泥漿護壁條件下精準控制鉆機鉆進速度且保持孔內泥漿液面高度；當鉆孔深度達到設計深度后，利用泥漿對孔底進行清空且沉渣厚度必須符合規范要求，然后將鋼筋籠吊放到鉆孔內就位并進行臨時固定，鋼筋籠內輕放入導管然后進行二次清孔，最后，采用水下澆筑混凝土方法擠出泥漿而成的樁。

雖然泥漿護壁鉆孔灌注樁施工嚴格按照施工方案和規范要求進行施工，但其涉及很多施工步驟且地下施工，導致容易遇到各種情況出現質量通病，比如護筒冒水、鉆孔不垂直、孔壁泥土塌陷和孔內局部縮小等。本文首先闡述泥漿護壁鉆孔灌注樁的各個施工工藝流程，然后對其施工過程及施工重點進行詳細分析，接著分析質量通病的產生原因[3]并提出具體處理對策，最后結合杭州市工程實例，探討泥漿護壁鉆孔灌注樁施工質量精細化管理對整個工程質量的影響。

1 泥漿護壁鉆孔灌注樁施工

鉆孔灌注樁分為干作業鉆孔灌注樁與泥漿護壁鉆孔灌注樁兩種樁型。第一種適用于地下水以上多種土質的樁基，第二種適用于地下水以下多種土質的樁基，如填土、砂土、碎石土、黏性土、粉土及風化巖層等，具有振動小、擠土效應小、噪音小等特點[4]，因此，該類樁型對現場周邊現有建筑物及道路的影響很小。

目前建筑市場上鉆機主要有回轉鉆機、沖擊鉆機、沖抓鉆機、潛水鉆機及旋挖鉆機等，目前我國工地使用回轉鉆機較多。泥漿護壁鉆孔灌注樁施工中，選取合適的成孔設備至關重要，一定要根據設計資料、地質勘探資料、過往施工經驗及當地建筑市場供應情況等進行選擇。

1.1 施工工藝流程

泥漿護壁鉆孔灌注樁的主要施工過程[5]如圖1所示。

圖1 泥漿護壁鉆孔灌注樁施工工藝流程

1.2 施工工藝流程解釋及施工重點

鉆孔前，應做好技術、安全與現場生產等施工準備工作，如檢查鉆機運行情況、技術安全交底、人員崗位安排、現場施工情況、挖設泥漿池及排水溝，試樁成孔，泥漿制備等。

1.2.1 樁位放樣

成立以測量工程師為首的3人測量小組，根據提供的基準點和基準線，在施工現場設定臨時基準點和基準線，測量出每一個樁的位置，并要求醒目標定，組織相關人員進行二次復核，邀請監理工程師對測量工作進行檢查與驗收，及時填寫并簽署相關文件。

1.2.2 埋設護筒

根據工程特點、地質勘探資料及以往施工經驗，首先判斷現場地表土層的工程屬性，如果地表土層工程屬性較好，不容易發生坍塌情況，如試樁鉆孔時不發生地面坍塌，可不埋護筒，否則正式施工時應埋設護筒；如果地表土屬于填土或松軟土，必須設4～8 mm厚鋼板護筒，上部應留有缺口可溢漿。護筒埋設以樁位為中心，護筒與孔壁之間縫隙可用黏土填充密實，護筒在砂土中的埋入深度應超過1.5 mm,黏性土的深度應超過1 m。

1.2.3 鉆機定位

首先應檢查鉆機、主要工具和配套設備運行情況并視情況進行維護，然后將其移動到樁位處，以枕木作為支座，將鉆機底座固定牢固，確保施工過程中不發生移動或沉降等情況。為了保證鉆孔的定位和垂直度，鉆機就位后鉆頭和鉆桿中心應在同一垂直線上。

1.2.4 泥漿護壁鉆孔

鉆孔過程時，孔內泥漿液面比地下水高出1 m，如高度不夠應立即補充泥漿，這是因為鉆孔內泥漿濃度大于水，液面高的泥漿在孔內對孔壁形成一定數量的側壓力，泥漿中黏性顆粒在這種側壓力作用下可慢慢在孔壁泥土形成一層泥皮，有效預防塌孔的發生，有效地保護孔壁的完整。孔內泥漿除了護壁作用以外，還可以起到攜渣出孔達到清孔效果、潤滑鉆頭起到減少鉆孔深入阻力效果、降低鉆頭溫度保護鉆頭等作用。

通常在泥漿護壁鉆孔灌注樁施工中，孔內泥漿的含砂率需要重點關注，泥漿中的砂會增加鉆頭的摩擦導致異常升溫影響鉆機運行，也會影響泥漿的稠度和黏度導致孔底沉淀物快速增加，達不到應有的施工效果。根據以往施工經驗可知，泥漿含砂率宜≤6%。當然，孔內注入泥漿和排出泥漿的相對密度要根據地質勘探資料和設計要求進行計算，在施工過程中可做微調。

另外，應根據現場土層工程類別、鉆孔大小、深度及供水量來確定鉆機鉆孔速度。根據施工經驗，不同土層應采用不同鉆速。

1.2.5 鉆孔泥漿清孔

鉆孔過程中，應隨時測量鉆孔深度，當鉆孔深度達到要求后，應組織相關人員復核，復核合格后鉆機不得繼續深入。開始進入下一道清孔工序。利用原土制造泥漿，鉆機開始空轉而不再深入并向孔內注入清水稀釋孔內泥漿的黏度和稠度。根據規范要求，清孔過程中應實時測量排出泥漿的相對密度，當該值降到1.1以下，且孔底部沉渣厚度滿足要求時，可認為清孔合格，可以進入下一道施工工序。

1.2.6 混凝土澆筑

1)吊放鋼筋籠。當鋼筋籠整體長度超過12 m時，需分段制作與吊裝，分段鋼筋之間連接方式應采用焊接，鋼筋接頭要求同混凝土施工規范要求。鋼筋籠制作應按圖紙要求施工，吊放鋼筋籠前，質檢員與專業監理工程師對鋼筋籠進行檢查，驗收鋼筋的規格、綁扎質量；驗收合格后利用起重機吊起鋼筋籠，由兩個工人協助調整位置慢慢放入鉆孔內，禁止用力下插鋼筋籠和觸碰孔壁，吊放完成后應立即進行質量驗收，檢查鋼筋在鉆孔內平面位置及豎向標高，驗收合格后將鋼筋籠臨時固定，防止其移位和標高變化。

2)下導管。導管使用前應仔細檢查，如有裂縫或連接不嚴或導管變形應不得使用并及時更換。導管應輕輕地放入鋼筋籠內，不接觸鋼筋籠以防鋼筋籠移位，其長度按實際長度進行連接導管，進孔前應嚴格檢查導管沒有彎曲或滲漏，插入導管應輕放。導管下口距孔底的距離宜為300～500 mm。

3)水下澆筑混凝土。①導管進入鉆孔前應通過相關試驗檢查其水密和承壓性能(閉水和接頭抗拉試驗)，試驗數據復核要求后方可在現場使用，否則應及時更換成符合規定的導管；②導管應放入鋼筋籠內且不要觸碰鋼筋籠，沉放宜緩慢進行，導管進入深度應嚴格控制；③導管內混凝土的灌注量應符合初灌要求，水下澆筑混凝土時，隨澆筑混凝土隨拔高導管，施工過程中應及時監測混凝土面高度和埋管深度，當混凝土面超過設計標高800～1 000 mm時，可提拔拆除導管，這樣才能確保鉆孔灌注樁的施工質量，尤其是樁頂的質量；④應編制水下混凝土澆筑專項施工方案，在澆筑鉆孔灌注樁混凝土時應嚴格執行該施工方案。

1.3 泥漿護壁鉆孔樁質量通病對策措施

由上述泥漿護壁鉆孔灌注樁的施工工藝可知，施工過程中控制點比較多，容易產生質量通病，主要有四種，對其產生原因及對策的分析如下。

1)護筒冒水。其主要原因是鉆頭或鉆桿施工過程中觸碰到護筒導致護筒移位或松動，或護筒四周填土不實使得護筒傾斜。采取的對策措施為前一種情況可以采用黏土填實護筒四周，并進行適當加固避免護筒繼續冒水；如果護筒位移或下沉嚴重，應拔除護筒，填埋孔洞重新埋設護筒。

2)孔壁縮頸。其主要原因有孔內泥漿相對密度不滿足要求；樁與樁之間的距離太小；相鄰樁完成的時間太短；泥漿含砂率太大導致鉆頭磨損過大所致等。對應四種情況的對策措施依次為：①控制好孔內泥漿相對密度；②應隔樁施工；③要求成樁間隔時間要超過72 h；④要在控制孔內含砂率的同時定時更換鉆頭。

3)孔壁塌陷。其主要原因是：①鉆孔過程中孔內泥漿相對密度變化較大，泥漿無法起到護壁作用；②孔內泥漿水位偏低；③施工過程中鉆桿或鋼筋籠碰撞孔壁等。針對以上三種情況采用對應的對策措施依次為：①應加大孔內泥漿相對密度；②及時向孔內注入泥漿確保孔內泥漿高度；③應對現場操作人員進行操作指導，要求做到輕拿輕放，有效預防碰撞現象發生。如鉆孔內發生嚴重塌孔或泥漿高度突然下降，應停鉆查明原因，回填重新鉆孔。

4)鉆孔傾斜。其主要原因是：①鉆機鉆速不均勻導致鉆桿彎曲；②局部土質或松或硬，或者施工中遇上障礙物。采用對策措施是第一種情況可更換鉆桿，重新掃孔糾正；第二種情況應及時清除地下障礙物。

由此可見，泥漿護壁鉆孔灌注樁的質量通病也是由施工過程控制不嚴或遭遇突發情況造成的，針對過程控制不嚴的情況，現場人員應嚴格按照施工方案和施工規范進行施工；而當遭遇突發情況時，施工方案中應增加應急措施。

2 應用案例

2.1 工程概況

某水務總部大樓項目10.5萬m2，其中地上建筑(16F主樓，6F裙樓)面積6.2萬m2，主體結構形式為框-剪結構+鋼結構；地下建筑(3F地下室)面積4.3萬m2，結構形式為筏板+多樁承臺基礎，開挖深度16.40 m，基礎。抗震設防烈度為8度，圖2為項目效果圖，表1為本工程圍護樁設計要求。樁基采用泥漿護壁鉆孔灌注樁。

圖2 項目效果圖

表1 圍護樁設計要求

2.2 質量控制體系建立

2.2.1 施工組織架構

現場由項目經理負責、生產副經理負責生產、技術負責人負責現場技術變更及技術安全交底；安全員、施工員、質檢員、材料員、試驗員、測量員、資料員等管理人員各負其責。制定相關制度確定各崗位人員的職責與義務，并建立嚴格的獎懲制度，以激勵現場規范化。

2.2.2 施工準備

施工準備決定整個工程的施工順利程度，甚至影響工程的質量與安全。項目部從技術和現場兩個方面做施工準備，首先，在技術方面，根據該工程特點、文件資料、現場施工條件及周邊地區類似樁基施工經驗，由技術負責人牽頭，項目經理與生產副經理協助，精干的管理人員和施工經驗豐富的操作人員組成專項方案編制小組，經多方調研和論證編制出切實可行的泥漿護壁鉆孔灌注樁專項施工方案，編制完成后交給公司技術部進行審核修改，修改后的專項方案報給監理部，由專業監理工程師審批。并組織專家評審會，針對評審意見進行修改，確保該專項施工方案的科學性與可行性。項目部應提前制定完善的管理與獎懲制度，明確每個現場人員的權利與義務，確保施工方案得到百分之百的執行，定期或不定期召開培訓與技術交底會議，及時檢查施工操作人員對每一項的操作的理解程度，每一個施工人員都要熟悉操作流程及應急措施的啟動；成立專業的測量小組，確保現場測量的準確性；成立以質檢員為首的檢查小組，進一步確保工程無差錯；建立以技術負責人為首的技術小組，為現場施工提供技術支撐。其次，在現場方面，合理規劃現場施工布置圖，方便現場施工。

2.2.3 施工管理

要求管理人員深入施工第一線，及時了解現場施工進度及質量動態發展情況，指導現場施工預防質量或安全事故的發生，真正做到事前與事中控制。每周定期或不定期召開現場專題會議，討論現場施工的質量、進度、安全等問題，及時提出并解決現場出現問題的方案。

2.2.4 智慧工地平臺

引入智慧工地平臺，通過平臺可以對現場人員進行管理、全方位實時監管現場施工過程，及時發現質量與安全隱患、對物資供應情況了如指掌，全方面確保施工進度與質量。

3 結 論

泥漿護壁鉆孔灌注樁涉及的施工環節較多，且每個施工環節對最后灌注樁的質量都有影響，真正做到從組織架構上明確每個人的崗位與職責，從制度上有效地控制好每一個施工環節，確保施工質量，防患于未然，從而確保工程質量和施工進度。

[ID:013507]