淺談鉆孔灌注樁的施工工藝及質(zhì)量控制

金其龍

【摘 要】鉆孔灌注樁是樁基礎(chǔ)中最常見的一種形式，具有承載力高，沉降小等特點(diǎn)，在橋梁、水利、建筑等工程施工中得到廣泛的應(yīng)用。本文主要介紹了灌注樁的施工工藝及成孔、成樁質(zhì)量控制方面的一些基本要求，并提出了相應(yīng)的技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程；鉆孔灌注樁；施工工藝；質(zhì)量控制

鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進(jìn)行的，其施工過(guò)程無(wú)法觀察，成樁后也不能進(jìn)行開挖驗(yàn)收。施工中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都將直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度，甚至給投資者造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。因此，要求基礎(chǔ)施工隊(duì)伍要充分落實(shí)技術(shù)措施，加強(qiáng)工序質(zhì)量控制，認(rèn)真抓好施工過(guò)程中每道環(huán)節(jié)的管理，力爭(zhēng)將隱患消除在成樁之前。因此，在施工前要認(rèn)真熟悉設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)施工、驗(yàn)收規(guī)范，核查地質(zhì)等方面的基礎(chǔ)資料，對(duì)灌注樁在施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的一些問(wèn)題進(jìn)行分析，制訂出質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施方案，做好每根樁的施工記錄，以便有效地對(duì)樁基施工質(zhì)量加以控制。

橋梁工程基礎(chǔ)因其特有的施工地理?xiàng)l件，采用鉆孔灌注樁施工很常見。受汛期、工期的限制，往往鉆孔灌注樁施工都是在搶工。其特點(diǎn)是施工難度大、不可遇見因素多、施工質(zhì)量及安全管理尤為重要。這就要求我們?cè)谶M(jìn)行鉆孔灌注樁施工的時(shí)候抓住要點(diǎn)。

1 鉆孔灌住樁基本工藝流程

測(cè)放軸線→機(jī)架就位組裝→埋設(shè)護(hù)筒→造漿鉆孔→清孔→鋼筋籠安放→下導(dǎo)管→灌注混凝土→拆除護(hù)筒→成樁→樁頭處理

2 成孔質(zhì)量的控制

成孔是鉆孔灌注樁施工中的一個(gè)重要部分，其質(zhì)量如控制得不好，則可能會(huì)發(fā)生塌孔、縮孔、樁孔偏斜及樁端達(dá)不到設(shè)計(jì)持力層要求等，還將直接影響樁身質(zhì)量和造成樁承載力下降。因此，在成孔的施工技術(shù)和質(zhì)量控制方面應(yīng)從以下幾項(xiàng)工作著手。

2.1 采取隔孔施工程序

鉆孔灌注樁和打入樁不同，打入樁是將周圍土體擠開，樁身具有很高的強(qiáng)度，土體對(duì)樁產(chǎn)生被動(dòng)土壓力。鉆孔灌注樁則是先成孔，然后在孔內(nèi)成樁，周圍土移向樁身土體對(duì)樁產(chǎn)生動(dòng)壓力。尤其是在成樁初始，樁身混凝土的強(qiáng)度很低，且鉆孔樁的成孔是依靠泥漿來(lái)平衡的。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，如果樁的間距較密，在研究后，可采取隔孔施工，以防止坍孔和縮徑。

2.2 確保樁身成孔垂直精度

這是灌注樁順利施工的一個(gè)重要條件，否則鋼筋籠和導(dǎo)管將無(wú)法沉放。為了保證成孔垂直精度滿足設(shè)計(jì)要求，可擴(kuò)大樁機(jī)的支承面積，確保樁機(jī)穩(wěn)固，在施工過(guò)程中經(jīng)常校核鉆架及鉆桿的垂直度。

2.3 確保樁位、樁頂標(biāo)高和成孔深度

1）通過(guò)鉆桿在鉆機(jī)上的留出長(zhǎng)度來(lái)校驗(yàn)成孔深度：由于施工時(shí)土體自然地坪的標(biāo)高存在一定的高差，施工前，對(duì)場(chǎng)地先進(jìn)行場(chǎng)地平整，為準(zhǔn)確地控制鉆孔深度，在樁架就位后就及時(shí)復(fù)核底梁的水平和樁具的總長(zhǎng)度并作好記錄，以便在成孔后根據(jù)鉆桿在鉆機(jī)上的留出長(zhǎng)度來(lái)校驗(yàn)成孔深度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2）測(cè)繩復(fù)核成孔深度：雖然鉆桿到達(dá)的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔時(shí)泥漿比重控制不當(dāng)，或在提鉆具時(shí)碰撞了孔壁，就可能會(huì)發(fā)生坍落的沉渣。因此，在提出鉆具后用專用測(cè)繩復(fù)核成孔深度，如測(cè)深比鉆桿的鉆探小，就要重新下鉆桿復(fù)鉆并清孔。

為有效地防止塌孔、縮徑及樁孔偏斜等現(xiàn)象，除了在復(fù)核鉆具長(zhǎng)度時(shí)注意檢查鉆桿是否彎曲外，還根據(jù)不同土層情況對(duì)比地質(zhì)資料，隨時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)速度，并描述出鉆進(jìn)成孔時(shí)間曲線。當(dāng)鉆進(jìn)炮砂層進(jìn)尺明顯下降，在軟黏土鉆進(jìn)最快0.2m/min左右，在細(xì)粉砂層鉆進(jìn)都是0.015m/min左右，兩者進(jìn)尺速度相差很大。鉆頭直徑的大小將直接影響孔徑的大小，在施工過(guò)程中要經(jīng)常復(fù)核鉆頭直徑，如發(fā)現(xiàn)其磨損超過(guò)10mm就要及時(shí)調(diào)換鉆頭。

2.4 鋼筋籠制作質(zhì)量和吊放

鋼筋籠制作前，對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼筋取樣復(fù)試合格后，方可下料施工，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙制作鋼筋籠，吊裝時(shí)通過(guò)鋼筋籠的吊環(huán)長(zhǎng)度來(lái)控制鋼筋籠的安放長(zhǎng)度，以確保鋼筋的埋入標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。在鋼筋籠吊放過(guò)程中，對(duì)焊縫位置應(yīng)逐節(jié)檢查焊接質(zhì)量，對(duì)不符合規(guī)范要求的焊縫、焊口則要進(jìn)行補(bǔ)焊。鋼筋籠接長(zhǎng)時(shí)要加快焊接時(shí)間，盡可能縮短沉放時(shí)間。

同時(shí)，要注意鋼筋籠沉放時(shí)不能碰撞孔壁；當(dāng)?shù)醴攀茏钑r(shí)，不能加壓強(qiáng)行下放，因?yàn)檫@將會(huì)造成坍孔、鋼筋籠變形等現(xiàn)象；應(yīng)停止吊放并尋找原因，如因鋼筋籠沒(méi)有垂直吊放而造成的，應(yīng)提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，則要求進(jìn)行復(fù)鉆糾偏，并在重新驗(yàn)收成孔質(zhì)量后再吊放鋼筋籠。

2.5 二次清孔

清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣則是影響灌注樁承載能力的要主因素之一。

灌注樁成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，利用鉆桿在原位時(shí)進(jìn)行第一次清孔，直到孔口返漿的比重持續(xù)小于1.10～1.20g/cm3；砂率<2%，測(cè)得在孔底沉渣厚度小于0.3d（d為設(shè)計(jì)樁徑），即抓緊吊放鋼筋籠和沉放導(dǎo)管。導(dǎo)管的連接要牢固和密實(shí)，以防止漏氣漏漿而影響灌注。由于孔內(nèi)原土泥漿在吊放鋼筋籠和沉放導(dǎo)管這段時(shí)間內(nèi)使處于懸浮狀態(tài)的沉渣再次沉到樁孔底部，最終不能被混凝土沖擊泛起而成為永久性沉渣，從而影響樁基工程的質(zhì)量。因此，必須在混凝土灌注前利用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔。當(dāng)孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規(guī)定后，應(yīng)立即進(jìn)行水下混凝土的灌注工作。

3 成樁質(zhì)量的控制

1）為確保成樁質(zhì)量，要嚴(yán)格檢驗(yàn)進(jìn)場(chǎng)原材料的質(zhì)保書（水泥出廠合格證、化驗(yàn)報(bào)告、砂石檢測(cè)報(bào)告），如發(fā)現(xiàn)實(shí)樣與質(zhì)保書不符，應(yīng)及時(shí)取樣進(jìn)行復(fù)查，對(duì)不合格的材料，嚴(yán)禁用于混凝土灌注。

2）混凝土配合比設(shè)計(jì)：在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)季節(jié)特點(diǎn)、施工方法、運(yùn)輸方式、運(yùn)輸距離等綜合考慮，通過(guò)試驗(yàn)室確定。混凝土入孔坍落度宜為180～220mm，含砂率控制在40%～50%，單位水泥用量不小于370kg/m3，水膠比不宜大于0.6。總之，水下混凝土必須具有良好的和易性，粗骨料的最大粒徑不得大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4，且應(yīng)小于40mm。為改善混凝土的和易性，水下混凝土宜摻外加劑，其摻量由試驗(yàn)確定。

3）灌注施工：灌注時(shí)在漏斗底設(shè)置可靠的隔水栓，其直徑應(yīng)與導(dǎo)管內(nèi)徑相配。當(dāng)漏斗中存?zhèn)溆凶銐驍?shù)量的混凝土后，迅速提起塞球。首批混凝土數(shù)量應(yīng)滿足初始埋置深度（≥1.0m）和填充導(dǎo)管底部間隙的需要。

在澆灌過(guò)程中，混凝土應(yīng)緩緩倒入漏斗的導(dǎo)管，避免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣塞。在施工過(guò)程中嚴(yán)格監(jiān)控機(jī)械設(shè)備，確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

鉆孔灌注樁水下混凝土的施工主要是采用導(dǎo)管灌注，混凝土的離析現(xiàn)象還會(huì)存在，澆灌混凝土?xí)r，導(dǎo)管下端孔底下300～500mm，澆灌前加隔水栓。為保證初灌埋深不小于1m，初灌量應(yīng)不小于1.5m，混凝土灌注必須連續(xù)施工。灌注過(guò)程中由技術(shù)人員及時(shí)測(cè)量混凝土面上升高度，認(rèn)真計(jì)算導(dǎo)管埋深，及時(shí)拆除導(dǎo)管，保證導(dǎo)管埋入混凝土中2～6m，防止其埋入過(guò)深。提升導(dǎo)管時(shí)，導(dǎo)管位于鋼筋籠中心，慢速均勻提升，若發(fā)現(xiàn)壓桿隨導(dǎo)管提升，說(shuō)明這掛住了鋼筋籠，應(yīng)立即停止提升，并順時(shí)針旋轉(zhuǎn)導(dǎo)管，使導(dǎo)管與鋼筋籠脫離，嚴(yán)禁掛起鋼筋籠。

4）灌注接近樁頂時(shí)，控制最后一次灌注量，樁頂標(biāo)高宜比設(shè)計(jì)樁頂高高出0.5～1.0m，并用測(cè)桿檢查樁頂標(biāo)高，直至滿足要求，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可結(jié)束澆灌。

5）灌注過(guò)程中，由專職人員填寫《鉆孔灌注樁水下混凝土施工記錄表》。

4 施工過(guò)程中應(yīng)重視的幾個(gè)環(huán)節(jié)

為保證施工質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格按照操作要點(diǎn)和順序進(jìn)行。施工過(guò)程中，隨時(shí)檢查施工參數(shù)、施工工藝及質(zhì)量記錄，并對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量控制。在施工過(guò)程中主要抓好以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。

1）成孔施工：①按圖紙規(guī)定尺寸和長(zhǎng)度進(jìn)行施工。②所用護(hù)筒長(zhǎng)度要適應(yīng)地基條件，保證孔口不坍塌及不使表面水進(jìn)入孔內(nèi)，并保證孔內(nèi)混凝土高程。護(hù)筒平面位置的偏差小于5cm，樁軸線誤差小于1%。③鉆孔應(yīng)連續(xù)施工，樁中心距在5m內(nèi)的樁待混凝土灌注完成24h后，才允許施工下一根樁。④用孔規(guī)檢測(cè)孔的垂直度及孔徑。⑤確保清孔泥漿的相對(duì)密度在1.10～1.20g/cm3之間，粘度17～20s，含砂率<2%。

2）鋼筋籠制作與安放：①保證樁的完整性、樁位、樁長(zhǎng)符合設(shè)計(jì)要求。②嚴(yán)格控制鋼筋籠質(zhì)量，不符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的鋼筋籠禁止使用，鋼筋籠底面高程允許偏差為±50mm，鋼筋籠用鋼筋限位控制鋼筋保護(hù)層厚度。③鋼筋籠節(jié)與節(jié)之間搭接長(zhǎng)度，單面焊長(zhǎng)≥10d（d為主筋直徑），焊接時(shí)上下鋼筋籠應(yīng)保持其同軸度。④灌注樁的實(shí)際澆筑混凝土量不小于計(jì)算體積，混凝土面高程高出樁頂設(shè)計(jì)高程不少于0.5～1.0m。⑤樁頭與底板（或立柱等）結(jié)合部，清除表面浮渣和松動(dòng)石子，確保良好結(jié)合。調(diào)整鋼筋的位置，使保護(hù)層厚度準(zhǔn)確。

3）加強(qiáng)施工原始記錄數(shù)據(jù)的管理，施工過(guò)程中的各項(xiàng)記錄派專人負(fù)責(zé)，做到施工記錄與實(shí)際情況保持一致：①鉆孔灌注樁成孔施工記錄。②鉆孔灌注樁水下混凝土施工記錄。③隱蔽工程驗(yàn)收記錄。④混凝土配合比，坍落度抽查，試塊編號(hào)記錄。

4）質(zhì)量檢測(cè)：根據(jù)招標(biāo)文件要求以及工程實(shí)際情況，灌注樁的質(zhì)量檢測(cè)采用如下檢測(cè)方法。①每根樁留取3組以上試塊，標(biāo)養(yǎng)28d做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。②采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法或超聲波法檢測(cè)樁身的完整性，檢測(cè)數(shù)為全部成型樁基。③選用高應(yīng)變動(dòng)力法檢測(cè)單樁承載力，其檢測(cè)數(shù)量根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定。

5 結(jié)束語(yǔ)

鉆孔灌注樁的整個(gè)施工過(guò)程屬隱蔽工程項(xiàng)目，質(zhì)量檢驗(yàn)比較困難，如樁的各種動(dòng)測(cè)方法基本都是在一定的假設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)測(cè)定和檢驗(yàn)，并要依靠專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)分析和判讀實(shí)測(cè)結(jié)果。同一個(gè)樁基工程，各檢測(cè)單位用同一種方法進(jìn)行檢測(cè)，由于技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的差異，其結(jié)論偏差很大的情況也時(shí)有發(fā)生。通過(guò)鉆孔灌注樁工程的施工實(shí)踐，得出這樣一個(gè)結(jié)論：即加強(qiáng)樁基工程檢測(cè)是一個(gè)手段，要保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，其關(guān)鍵還在于人。強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)管理人員要有高度責(zé)任心，以防為主，對(duì)樁基各個(gè)施工環(huán)節(jié)要充分重視并精心組織，只有這樣樁基的質(zhì)量控制才能得到保證。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]