橋梁鉆孔灌注樁施工工藝及質(zhì)量檢測技術(shù)

周 舟

（湖南路橋建設(shè)集團有限責任公司，湖南 長沙 414000）

1 工程概況

泉州至南寧高速公路桂林至柳州段改擴建工程大端大橋工程全長547 m，上構(gòu)為18×30 m 連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁，下構(gòu)采用樁基礎(chǔ)、肋板臺、柱式墩。橋址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造以泥質(zhì)砂巖為主，橋址區(qū)域穩(wěn)定性較好，兩端橋臺所處山體坡度較陡，強風化砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，基礎(chǔ)開挖注意邊坡防護，防護不當易造成滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。覆蓋層厚度一般小于4 m，多為可塑、硬塑狀黏土，局部混少量碎石、砂礫或卵石。本工程橋梁均采用樁基礎(chǔ)，利用鉆孔灌注樁施工，橋臺樁徑 1.2 m，樁長 40 m，持力層為 11-1層（粉砂層）；14#、15#墩樁徑1.5 m，樁長60 m，持力層為12-2 層（黏土），其余橋墩樁徑1.2 m，樁長50 m，持力層為11-1（粉砂層）。橋梁部分共有鉆孔灌注樁476 根，樁徑為1 200 mm、樁長為40 m的48 根，樁徑為1 200 mm、樁長為50 m 的404 根，樁徑為1 500 mm、樁長為60 m 的24 根。鉆孔樁主筋為22 mm 和25 mm，混凝土為C45 水下混凝土。

2 鉆孔灌注樁施工工藝

2.1 施工機械的選擇

鉆孔灌注樁常用的施工機械分為三類：回旋鉆機、沖擊鉆機以及旋挖鉆機。其中，回旋鉆機適用于碎石土、砂土、黏性土、粉土等地層，可用于微風化巖層施工，具有適用范圍廣、裝機功率大、輸出扭矩大、機動靈活、功能多樣等優(yōu)勢。同時綜合分析橋區(qū)地質(zhì)、水文等自然條件，最終決定采用回旋鉆機進行成孔施工。其它施工輔助設(shè)備包括：履帶吊、挖掘機、動力站、套管、反力叉等［1-5］?；匦@機主要由底盤、上車、搖管器、拔管動力頭、旋轉(zhuǎn)動力裝置等組成。主要工作原理：將壓縮空氣經(jīng)氣水分離、油霧器、氣動控制閥后轉(zhuǎn)化為機械能量，機械能量一部分用于鉆具的推進或者提升，另一部分用于帶動沖擊器運動，實現(xiàn)鑿巖動作。

2.2 施工工藝流程

利用回旋鉆機進行鉆孔灌注樁施工的施工工藝流程見圖1。（1）需要進行施工準備和樁位放線，主要是進行場地平整，由于本工程施工輔助設(shè)備較多，因此，必須對施工通道和作業(yè)平面進行充分考慮。同時為了保證樁基定位的準確快捷，采用全站儀中的“十”字定位法來測定樁孔位置。（2）進行鉆孔施工，鉆孔施工順序：設(shè)置護筒→安裝鉆機鉆進→鉆挖結(jié)束，進行第一次清孔→孔壁檢測→插入鋼筋籠→插入導(dǎo)管→進行第二次清孔→灌注水下混凝土，拔出導(dǎo)管→將護筒拔出，見圖2。（3）完成鉆孔灌注樁施工后，還需要利用超聲波檢測儀等對樁基質(zhì)量進行檢測［6-7］。

圖1 鉆孔灌注樁施工工藝流程

圖2 鉆孔施工順序

2.3 關(guān)鍵施工技術(shù)

鋼護筒制作與埋設(shè)：鋼護筒需采用1 cm 厚的鋼板制作，且內(nèi)徑需比樁徑大0.2～0.4 m，護筒中心與樁孔中心偏差≤5 cm，傾斜度＜1%；護筒埋設(shè)頂部高度需高出地面20～30 cm，當鉆孔灌注樁內(nèi)存在比較明顯的承壓水時，需要將護筒位置調(diào)整至承壓水位2 m 以上。

2.3.1 鉆進施工

在鉆孔施工過程中，確?；匦@機頂部滑輪緣、鉆盤中心和樁孔中心三者處在同一鉛錘線上，偏差值≤2 cm；鉆進時，需要嚴格控制不同地層的鉆進參數(shù)，見表1。先輕壓、慢鉆，待正常鉆進后再加大轉(zhuǎn)速和鉆壓，每鉆進4～6 m，需要對鉆孔直徑和垂直度進行檢查和記錄，并及時調(diào)整。

表1 不同地層成孔鉆進控制參數(shù)

2.3.2 泥漿護壁

采用原土造漿，泥漿循環(huán)系統(tǒng)主要由泥漿循環(huán)箱、泥漿循環(huán)槽和樁孔組成。泥漿箱分為3 個隔艙，泥漿箱與樁孔間由循環(huán)槽連通，保證泥漿正常循環(huán)不外溢，結(jié)構(gòu)示意見圖3。在初始鉆進過程中，泥漿相對密度為1.05～1.10 g/cm3，黏度為17～19 Pa·s，含沙率≤3%；在正常鉆進過程中，泥漿相對密度為1.04～1.09 g/cm3，黏度為17～22 Pa·s，含沙率≤3%。

圖3 泥漿循環(huán)系統(tǒng)

2.3.3 成孔及清孔

在成孔過程中，應(yīng)注意不能超鉆，當鉆離至設(shè)計標高約1 m 時，要放慢鉆進速度，成孔之后要用超聲波檢孔器或者鋼筋檢孔器對成孔質(zhì)量（孔徑、孔形、傾斜度）進行檢查，同時還應(yīng)該用測繩對孔深進行檢查。第一次清孔利用鉆具直接進行，第一次清孔后泥漿指標要求：泥漿相對密度1.1～1.15 g/cm3，含砂率≤4%，泥漿黏度18～22 Pa·s；第二次清孔泥漿指標要求：泥漿相對密度1.03～1.10 g/cm3，含砂率≤2%，泥漿黏度17～20 Pa·s。

2.3.4 混凝土灌注

采用導(dǎo)管法進行水下混凝土的灌注施工，導(dǎo)管為直徑300 mm 的絲扣式導(dǎo)管，壁厚3 mm，每節(jié)長2.7～3.0 m，配1～2 節(jié)長0.5～1.5 m 短管，導(dǎo)管底距孔底高度控制在0.3～0.5 m?；炷撂涠葢?yīng)控制在180～220 mm，每根樁灌注時間≥8 h，混凝土上升后，導(dǎo)管需逐節(jié)及時拆除，拆除時間≤15 min。

3 樁基質(zhì)量無損檢測

3.1 檢測方法

鉆孔灌注樁樁基檢測方法包括靜載試驗、鉆孔取芯、聲波透射以及低應(yīng)變法等方法［8-10］。為滿足樁基施工全過程的檢測要求，本橋所有樁基設(shè)置超聲波聲測管，樁徑1.2 m 的樁基均設(shè)置3 根（鋼管）57×3.5 的聲測管，聲測管沿樁長通長布置，頂部高出樁頂1 m，聲測管埋設(shè)方式見圖4。

圖4 聲測管埋設(shè)方式

聲測管在鋼筋籠加工過程中安裝，按設(shè)計要求用加強筋固定，鋼筋籠分段吊裝過程中，聲測管必須對正，用70×5（鋼）管節(jié)連接，鋼管底部應(yīng)封口，以免混凝土漏入。安裝聲測管時每個接頭必須焊好用膠帶封嚴密合，聲測管頂擬用橡膠帽或橡膠塞代替鋼片進行封閉，防止灌注混凝土?xí)r進入聲測管內(nèi)，樁基無法檢測。

3.2 檢測裝置參數(shù)

超聲波檢測裝置主要由探頭（主頻為25～50 kHz，長度為20 cm，前置放大器頻帶范圍為5～50 kHz）、超聲儀（脈沖電壓250～1 000 V，頻帶寬度5～50 kHz，增益＞100 db，衰減器頻率為1 db，測時范圍＞2 000 us）、探頭升降系統(tǒng)、聲測管等四部分組成。

3.3 檢測結(jié)果

混凝土灌注施工完成并養(yǎng)護28 d 后，現(xiàn)場抽取50 根鉆孔灌注樁進行超聲波透射檢測，根據(jù)波形、波速、頻率、波幅4 個參數(shù)進行綜合評定，檢測結(jié)果用優(yōu)秀、合格、較差以及不合格四種評價等級進行描述，見表2。從表2 可知：在50 根抽檢樁中，質(zhì)量達到優(yōu)秀的為36 根，占比為72%；合格樁基數(shù)量為13 根，占比為26%；較差質(zhì)量的樁基數(shù)量為1 根，占比為2%；不合格樁基數(shù)量為0 根。從超聲波檢測結(jié)果來講，所有檢測樁基均滿足《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106—2014）中相關(guān)要求，表明鉆孔灌注樁工程施工質(zhì)量控制科學(xué)合理。

表2 樁基超聲波檢測結(jié)果

4 結(jié)語

從施工機械選擇、施工工藝流程以及關(guān)鍵施工技術(shù)等方面對灌注樁的施工質(zhì)量控制進行了探討，同時基于超聲波透射法，對樁基質(zhì)量進行了檢測，結(jié)果表明：所有檢測樁基質(zhì)量均滿足《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ106—2014）要求，優(yōu)秀樁基數(shù)量占比達到了72%。