公路橋鉆孔灌注樁施工質量控制研究

張有錄

（中國水利水電第四工程局有限公司，青海西寧 810007）

1 工程概況

扎拉水電站處在下游河段七級方案里的第六級，核心任務是發電。扎拉水電站的引水線路長約5.5km，水庫總蓄水的水位約為2815m，總庫容914萬m3，裝機容量1015MW，年均發電量39.46億kW·h，為二等大（二）型工程。扎拉玉曲河上游公路橋位于壩址上游約0.65km處，橋面高程約2835m，橋面寬度9.0m，橋型為7×30m預應力混凝土簡支T梁。左、右岸分別接上壩公路6#公路和3#公路，扎拉玉曲河上游公路橋主要功能是聯系兩岸交通，施工期承擔壩肩及大壩基坑開挖存、棄渣，以及大壩砂石加工系統骨料運輸任務，也是機組重大件進場的通道。

2 施工準備

做好充分的前期準備是順利展開施工任務的必要前提條件，因此需要從以下4個方面做好施工準備工作。

（1）熟悉施工圖紙。這要求各級人員對圖紙熟悉、熟知，并針對圖紙中存在的問題進行確認，積極地組織各級人員對圖紙進行會審。

（2）進行施工技術交底。工程開工前由項目總工組織施工人員、安質人員對班組長進行技術交底工作。針對施工的關鍵部位、施工難點、質量和安全要求、操作要點及注意事項等進行全面的交底，各個班組長接受交底后組織操作工人認真學習，并要求落實到各個施工環節。

（3）施工機械準備。根據工程需要，沖擊鉆機2臺、泥漿泵2臺，25t吊車1臺、1.3m3挖機1臺、泥漿運（自卸車）輸車1臺、套筒擠壓設備1臺、電焊機2臺，混凝土罐車3臺。

（4）物資材料準備。本標段工程所需材料主要有鋼筋、膨潤土、外加劑、鋼護筒等，導管根據實際用量充足配置。混凝土采用拌合站拌和運輸至施工現場。

3 鉆孔灌注樁施工技術分析

3.1 護筒埋設

護筒采用的材質為鋼制，利用10mm的鋼板制作，鋼板的內徑需要大于200mm，鋼板的上部開設1～2個溢漿孔，同時護筒的埋設深度需要大于等于1.5m。為了進一步增加護筒的剛度，防止護筒出現變形，護筒的上下端口需要焊接加勁肋板，同時在護筒的中部和外部也需要焊接加勁肋板，加勁肋板的寬度和厚度分別為20cm和10mm。在護筒的頂端裝有兩個吊環，其中一個吊環用于起吊，另一個吊環為綁扎鋼筋籠吊桿，該吊桿用于壓制鋼筋籠的上浮，在護筒的頂端裝有正交的4道槽用于懸掛十字線，出于驗護筒以及驗孔的作用[1]。

鋼護筒在埋置時需高出施工地面0.3m且高出樁頂標高100cm。在埋設時需確保埋設得位置精確、四周穩固且周圍黏土應夯實。樁頂中心與設計位置的誤差不得大于10cm，樁頂實際中心與設計的樁頂中心之間誤差應小于10cm，樁身的垂直度允許最大偏差不得大于1/200。

本工程護筒埋設采用反鏟挖孔安裝法，由吊車安放。護筒位置放樣時，鉆機鉆頭瞄準樁位的中心，挖孔的直徑應當等于護筒的直徑加40cm，挖空的深度應當等于護筒的長度。先利用護樁拉線繩定出樁位中心，再用線錘將樁位中心點引至孔底。用吊車吊放護筒至孔內，用線繩連接護筒頂部，吊垂線，用吊車挪動護筒，使護筒中心基本與樁位中心重合，其偏差不大于5cm。護筒位置確定后，吊垂線。在護筒的垂直度滿足要求后再對護筒的周圍填土確保其夯實。

3.2 泥漿制備

膨潤土需要選擇黏土性礦物，該礦物以蒙脫石為主，黏土選擇時需要確保粘粒的塑形指數小于17，同時顆粒的直徑小于0.005mm，該材料為泥漿的主材料。選擇泥漿時需要充分考慮攪拌機的轉速，該轉速需要大于200r/min，該要求主要是為了使得膨潤土與羧甲基纖維素可以完全溶解。在材料投放中，先注入規定數量的清水，一邊攪拌一邊投放膨潤土，當膨潤土完全溶解后，將羧甲基纖維素投入其中，并加入一定量的分散劑和增大比重劑以及滲水防止劑[2]。澆筑混凝土之前需確保泥漿的比重不大于1.25，同時確保含沙率小于或等于8%，確保黏度小于28s，需要在易滲漏的土層中進行固定，確保孔壁的穩定。在清孔的過程中，需要持續更換泥漿直至澆筑水下混凝土。

3.3 鉆進成孔

3.3.1 鉆進

鉆孔施工嚴格按跳孔施鉆的原則進行，以防止竄孔和坍孔。剛開始鉆孔時應控制進尺，同時在護筒的刃腳處需利用短沖程鉆進，在刃腳處有堅硬的泥漿護壁。當鉆進的深度超過鉆頭高度與沖程后，鉆頭在土里即可正常鉆進。在鉆進過程中，第鉆進2m即需要撈取鉆渣樣品，并記錄土類，同時排出鉆渣且及時更換泥漿。

鉆進過程中應隨時對孔位中心進行復查，復查時應將鉆頭提起繃緊鋼絲繩，然后通過護樁對其觀測，由一側護樁看向另外一側（護樁→鋼絲繩→護樁），三點一線，如發現鋼絲繩偏離，則按照十字進行拉線測量。本工程要求孔深、孔徑不小于設計規定；鉆孔傾斜度誤差不大于1/200；沉渣厚度應不大于50mm。

3.3.2 清孔

經對孔深、孔徑、豎直度檢查合格后即為終孔，之后進行清孔，以防止孔內沉淀過多，導致清孔困難[3]。清孔采用二次換漿法，在第一次指終孔之后會采用泥漿泵清孔，在第二次安裝完鋼筋籠后需要利用導管進行清孔。

（1）第一次清孔：清孔需要使孔底的虛土厚度及泥漿中的含渣量以及孔壁的厚度滿足總體質量的要求和設計要求，并為混凝土的灌注開創條件。在鉆孔的高程達到指定高程后需要對孔徑、孔深等大小進行反復確認，才可清孔。

換漿法清孔，當終孔不再進尺后，泥漿便可正常循環，把相對密度的范圍控制在1.03～1.1的泥漿壓入，然后將鉆孔內懸浮渣含量多的泥漿換出，直至孔底鉆碴清除干凈。

清孔應達到以下標準：排除的泥漿中無2～3mm的顆粒，同時泥漿的比例需要小于1.15，含沙率需小于2%，黏度應在17～20s。另外需要保證水下混凝土灌注前的孔底的沉渣厚度需小于5cm。

（2）第二次清孔。由于鋼筋籠及導管澆筑的混凝土的間隙較長，孔底產生新渣，在鋼筋和導管準備就緒后，第二次清孔采用導管進行。在導管頂部設有彎頭及皮籠，利用泥漿泵壓入新泥漿，用于置換沉渣。施工中經常搖動導管，以確保沉渣全部置換。

在第二次清孔時，注入的泥漿相對密度約為1.1，黏度為18～22s，第二次清孔之后孔底的泥漿需要確保相對密度在1.15以內，沉渣的厚度在5cm以內即清孔成功。當清孔完成后，需要復測清孔是否完成，并報告監理工程師進行核實，之后澆筑混凝土，清孔完成到開始澆筑的時間間隔需小于30min。

第二次清孔注入泥漿相對密度為1.10左右，粘度18～22s，第二次清孔后，孔底50cm處泥漿的相對密度應控制在1.15以內。沉碴厚度在5cm以內，此時清孔完成，清孔結束后，復測清孔完成后報監理工程師檢驗完成后立即澆注水下混凝土，其間隔時間不能大于30min。

3.4 鋼筋籠的制作與吊裝

3.4.1 鋼筋籠的制作

鋼筋籠由鋼筋加工場分段制作，對鋼筋籠進行分別編號并標識。鋼筋籠制作每節長度為9m，最后一節鋼筋籠小于原材料長度時根據實施需要長度進行下料。主筋在鋼筋場內的連接為機械連接，接頭相互錯開，以此確保截面內接頭的數量少于主筋數量的一半，且相鄰主筋接頭間距錯開不小于1m。對于直螺紋鋼筋，將待連接鋼筋絲頭分別擰入連接套，用兩把扳手分別卡住待連接鋼筋將鋼筋絲頭擰緊。經擰緊后的直螺紋接頭單側外露螺紋宜不超過2p。鋼筋籠進行加工時，需要確保主筋的位置無誤，同時在鋼筋外需要焊接“耳朵”用于使鋼筋保護層厚度一致。鋼筋“耳朵”用鋼筋彎制而成，高度不小于50mm，焊接在主筋外。沿鉆孔豎向每隔2m設置一道，每道沿圓周對稱設置4個“耳朵”，豎向梅花型布置。

3.4.2 鋼筋骨架的存放與現場吊裝

存放鋼筋骨架時，務必確保存放場地的整潔與干燥。存放時需要使得每個加勁筋與地面接觸處都有高度相等的方木，以此避免受潮。在骨架中，需要保證節段按照順序依次排好，并懸掛標志清晰的標志牌，以按照順序裝車運儲，且應當采用鋼筋籠專用運輸車進行運輸。運輸時需要保證骨架始終保持不變形[4]。在采用鋼筋運輸車進行運輸時需要保證加筋處存有支承點，同時其高度一致；在人工抬運時，需要多設置抬棍，保證其穿過骨架中心且受力一致。

在安裝鋼筋籠時通常采用兩點起吊。第一個吊點位于骨架的下部，第二個吊點位于骨架的中部到上2/3之間。鋼筋籠的直徑需要大于1.2m，如果鋼筋籠的長度大于6m，則需要采取一定的措施對起吊點加以固定，以此確保鋼筋不發生變形。將吊放鋼筋籠入孔時，需要保證緩慢入孔后慢慢下放，嚴禁旋轉與碰壁，如果遇到阻礙，則停止下放并尋找原因。

將第一節骨架加入最后一節加勁筋的位置，并穿進型鋼，并將鋼筋骨架放入孔口的平臺之中，之后將第一節骨架與第二節骨架相連，連接中采用套筒。連接時上、下主筋位置需確保位置對正，使得鋼筋籠的軸線對齊；將鋼筋里一個方向的接頭連接，之后提起接頭，使得鋼筋垂直，之后連接該鋼筋與其他的接頭，接頭的位置需要保證錯開連接，即相鄰接頭的距離不得低于50cm，主筋接頭及箍筋焊接的長度需滿足圖紙的要求。接頭施工完成后將骨架吊高，之后將工字鋼抽出，并將骨架下放。按照這種方法，可以使得骨架位于設計標高范圍內。當鋼筋籠安裝完成后，需要對吊筋固定，以避免吊筋脫落，同時避免澆筑過程中吊筋上浮。

3.4.3 導管安裝

導管采用直徑為200～350mm的鋼管，壁厚需要大于4mm，每節長2.5m，底部導管長4m，為配合灌注柱長度，上部導管各配置2節長分別為1m和0.5m的導管。導管端部為螺紋絲扣，以便連接，導管的接頭需要進行密封以防水。

在導管使用之前需要進行導管的密封和抗拉試驗以驗證導管的密閉性和抗拉性。在進行密封試驗時，需要運用水密試驗法，該法要求壓力不小于水深1.3倍壓力；通過試驗合格后可以使用，下導管需要防止鋼筋碰撞，導管的支撐需要型鋼作為基礎，支撐架位于鉆孔平臺，以此支持懸吊導管。混凝土的灌注節段需要利用鉆架吊放，并對導管予以拆卸。

在導管的頂部中設置了漏斗，該漏斗包括了溜槽及工作平臺。漏斗利用鋼板制成了圓錐形漏斗。另外在漏斗的上方焊接了兩個吊環。在漏斗的上方存在直徑為200cm，高度為100cm的漏斗口。同時為了確保圓錐漏斗的剛度滿足要求，需要在漏斗的上方焊接滿足口徑要求的鋼筋，并在漏斗的下方導管處安置閥門。

安裝時應注意導管密封圈，確保完整無破損，以防止漏水，導管螺絲扣應連接牢靠。導管底部距孔低30～50cm。

3.5 混凝土澆筑

樁基混凝土采用自拌混凝土，根據設計要求使用C35水下混凝土進行灌注，灌注采用導管水下灌注法。混凝土應具有良好的和易性，在灌注的過程中需要使得混凝土具有一定的流動性，其坍落度根據本樁直徑，應為16～22cm，同時需要考慮運輸過程的氣溫，運輸距離以及施工的時間對于灌注過程的影響。

在混凝土的灌注過程中需要一直保證孔內水頭高度一致；在導管的埋置中，需要保證導管的埋置深度為2～6m，同時持續探測混凝土面所處的位置，一邊調整導管深度，將孔內的泥漿的泥漿引流出泥漿池中，并確保泥漿無法隨意排放。在灌注混凝土時，需要確保鋼筋籠無法上浮，另外當灌注混凝土的高度距離底部為1m時，此時應降低灌注速度，混凝土面當上升至離底部為4m時，需要進一步提升導管的高度，使得底口的高度高于骨架的高度2m時再進行正常的灌注。當混凝土灌注到樁的頂部時，需要進行必要的措施以分散混凝土的壓力，確保混凝土不會因為壓力不均勻產生混凝土不緊實的現象；當灌注完成后，需要進一步確定混凝土的灌注高度是否滿足要求，依據圖紙設計的要求，灌注的混凝土的高度應該高于設計高度0.5m以上。同時，當遇到地質條件差的位置時，應當進一步提高灌注的高度。

4 結語

采用鉆孔灌注樁技術應用效果較佳，但在實際應用過程中對施工技術有較高要求，所以在每個施工環節嚴格按照施工技術規范要求實施，并且通過合理有效的施工技術加強對施工各環節的質量控制。