坑仔大橋沖鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工與質(zhì)量控制初探
2017-03-28
大直徑?jīng)_鉆孔灌注樁施工是一項相對而言較為敏感的工藝，又因其成樁過程的長時連續(xù)性和全數(shù)隱蔽性，任何一個疏忽都有可能給樁基帶來施工事故或質(zhì)量事故，所以每一道工序的施工都必須認(rèn)真嚴(yán)格進(jìn)行全方位、全過程循環(huán)質(zhì)量跟蹤的檢查。該工程采用回轉(zhuǎn)與沖擊組合鉆進(jìn)法，加快施工進(jìn)程，減少質(zhì)量事故，保證質(zhì)量安全，提高社會、經(jīng)濟(jì)效益。
1.工程沖鉆孔灌注樁設(shè)計要求與地質(zhì)概況
沈海復(fù)線高速公路A7標(biāo)段坑仔大橋，橋長607m，為二十跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，橋墩基礎(chǔ)為直徑為1.8m的鉆孔灌注樁，樁為嵌巖樁。
1.1鉆孔灌注樁設(shè)計技術(shù)要求
樁直徑：1800mm；設(shè)計有效樁長：36m；樁身砼強(qiáng)度：C30。
1.2工程地質(zhì)條件
根據(jù)地質(zhì)勘探報告，該工程地表以下各土層的土質(zhì)由上至下概況簡述如下：①層：主要由灰、灰黃色中細(xì)砂混含建筑垃圾組成，結(jié)構(gòu)松散。②層粉質(zhì)粘土：灰、灰黃、褐黃色，可塑，飽和，混含30%的中細(xì)砂。③層中粗砂：灰色，松散，飽和，古英質(zhì)，含20%的粘性土。④層粉砂：黃色、黃褐、褐黃色，稍密，飽和，含15%的粘性土。⑤層粉質(zhì)粘土：黃、褐黃混雜紅色，可塑，飽和，夾有粉砂薄層。⑥層散體狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：灰白色，散體狀。原巖結(jié)構(gòu)基本清晰，花崗粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，長石大部分已風(fēng)化為粘土礦物。⑦為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，灰白色，碎塊狀。原巖結(jié)構(gòu)基本清晰，花崗粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈。⑧為中風(fēng)化花崗巖，灰白色，巖芯呈塊、柱狀。該工程沖鉆孔灌注樁設(shè)計持力層為第⑧層，要求樁端進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖層深度為不小于1.5m。
2.主要施工準(zhǔn)備工作
2.1機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，選擇滿足施工要求的主要設(shè)備如下
?。?）CJF-20型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)3臺。
?。?）移動吊機(jī)5t1臺電力：以電力網(wǎng)電為主，另備用120kW發(fā)電機(jī)組。
2.2施工技術(shù)準(zhǔn)備
（1）工程開工前向監(jiān)理部報送施工組織設(shè)計方案進(jìn)行審查，并在施工放線完成后經(jīng)自檢合后，報監(jiān)理方認(rèn)真復(fù)核。
?。?）工藝流程：場地平整→孔位測定→護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位→開鉆回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)（土層）→沖擊鉆進(jìn)（強(qiáng)、中風(fēng)化花崗巖）→提鉆→第一次清孔→檢孔→鋼筋籠吊放→下導(dǎo)管→第二次清孔→水下混凝土灌注→提拔導(dǎo)管→成樁。
3.沖鉆孔灌注樁質(zhì)量控制的管理對策
3.1全方位控制、執(zhí)行
4個100%鉆孔灌注樁屬于地下全數(shù)隱蔽工程，執(zhí)行4個100%檢驗制度（即：機(jī)組100%自檢，施工員100%復(fù)檢，質(zhì)量員100%驗收，監(jiān)理單位現(xiàn)場代表100%驗收），上道工序驗收合格后方可轉(zhuǎn)入下道工序的施工，實現(xiàn)工序質(zhì)量的全方位控制目標(biāo)。
3.2規(guī)范工序監(jiān)控要求，簽發(fā)單樁“二令三單”
因鉆孔灌注樁單樁工序管理較為復(fù)雜，故對單樁工序控制執(zhí)行“二令三單”簽發(fā)制（“二令三單”即為：開始令、終鉆驗收單、隱蔽驗收單、澆灌令、終灌驗收單），從而保證了單樁工序控制的規(guī)范運(yùn)作，確保了單樁的工序質(zhì)量。
4.沖鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的控制
4.1樁孔定位的質(zhì)量控制
?。?）確定樁位：場地平整后，由測量人員按照設(shè)計圖紙及已確定的軸線定出樁位，在每個樁位中心點(diǎn)打入一根16×800mm鋼筋做樁位標(biāo)記，用砼固定好，并標(biāo)明樁位編號，根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)測出樁位自然地面標(biāo)高。樁位放線好后同監(jiān)理人員和質(zhì)檢人員對軸線及樁位進(jìn)行復(fù)核，并要有復(fù)核記錄，確保樁位定點(diǎn)無誤。（2）埋置護(hù)筒：以樁位中心為圓心，挖出比設(shè)計樁徑大200mm的基坑將護(hù)筒安放好，用經(jīng)緯儀校正符合要求后，以水準(zhǔn)儀測其標(biāo)高。要求護(hù)筒中心和樁位中心偏差不得大于50mm，且頂面應(yīng)高于地面0.5m左右。護(hù)筒埋設(shè)深度不少于1m，應(yīng)排除下部一切障礙物，必須把護(hù)筒、鉆機(jī)安裝穩(wěn)固、準(zhǔn)確。護(hù)筒有固定樁位、鉆孔導(dǎo)向、保護(hù)孔口和隔離孔內(nèi)外表層水的作用。（3）樁機(jī)就位：鉆機(jī)就位前，用經(jīng)緯儀檢查樁機(jī)垂直度，要確保天車、轉(zhuǎn)盤中心及樁位的中心點(diǎn)同在一條垂線上，鉆頭中心偏差小于20mm，對樁機(jī)底盤校對水平，為了便于控制孔底標(biāo)高，測出樁面底盤臺面標(biāo)高，并做好樁機(jī)穩(wěn)定工作。
4.2樁孔的質(zhì)量控制
（1）鉆機(jī)準(zhǔn)備就位后，應(yīng)復(fù)測校正，鉆頭對準(zhǔn)鉆孔中心，同時使鉆機(jī)底座水平。經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師復(fù)核無誤后再檢查鉆機(jī)、水泵、泥漿循環(huán)系統(tǒng)正常并下達(dá)開鉆令方可開鉆。
?。?）在鉆進(jìn)過程中，經(jīng)常注意鉆渣的撈取，并注意土層的變化，同時經(jīng)常檢查泥漿的各項指標(biāo)。在不同的地層，采取不同的沖程，在粘性土及含砂率小的泥巖中，宜用中等沖程、稀泥漿鉆進(jìn)，在砂性土及含砂率高的地層中，宜用低速慢進(jìn)、稠泥漿鉆進(jìn)，進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖后，用沖擊鉆機(jī)通過起落鉆頭并在自重作用下沖擊孔底花崗巖層，將花崗巖層破碎成孔，部分碎渣和泥漿擠入孔壁中，大部分成為泥渣，用掏渣筒掏出，如此循環(huán)至設(shè)計標(biāo)高。
（3）成孔施工應(yīng)一次不間斷地完成，不得無故停鉆，成孔直徑、成孔及嵌巖深度不能小于設(shè)計要求。該工程一根樁成孔時間約為98h，經(jīng)駐地監(jiān)理工程師用對孔深、用檢孔器對孔徑進(jìn)行檢查合格后填寫終孔檢查證，立即進(jìn)行孔底清理的準(zhǔn)備工作。
4.3清孔質(zhì)量控制
（1）在成孔完成后，通知監(jiān)理工程師驗孔，合格后立即進(jìn)行清孔。采用換漿法清孔，將鉆機(jī)提離孔底0.2m左右空轉(zhuǎn)，保持泥漿正常循環(huán)，以中速將密度較低（1.03～1.10）的較純泥漿壓入，把密度較大的泥漿和鉆渣換出，直到孔內(nèi)泥漿指標(biāo)及孔底沉淀層厚度達(dá)到要求。（2）下鋼筋籠和導(dǎo)管之前，必須再次檢查泥漿指標(biāo)和沉淀層厚度，合格后方可進(jìn)行下一道工序，否則須將泥漿泵連接在導(dǎo)管上部通過導(dǎo)管向孔內(nèi)注入密度較低的泥漿，進(jìn)行第二次清孔，直至孔內(nèi)泥漿指標(biāo)及沉淀層厚度符合要求。
4.4鋼筋籠安裝及導(dǎo)管下放控制
（1）鋼筋籠的起吊和就位：為了保證鋼筋籠起吊時不變形，采用兩點(diǎn)吊，主吊點(diǎn)設(shè)在每節(jié)鋼筋籠頂端，另一吊點(diǎn)設(shè)在距末端0.3L（鋼筋籠長度）處。當(dāng)鋼筋籠進(jìn)入孔口后，人工將其扶正徐徐下降，嚴(yán)禁擺動碰撞孔壁，同時解除臨時支撐。
?。?）導(dǎo)管安放：
①選用250mm內(nèi)徑導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)壁力求光滑、順直、光潔，無局部凸凹，各節(jié)導(dǎo)管內(nèi)徑大小一致，導(dǎo)管連接部位內(nèi)徑偏差不大于2mm。
?、趯?dǎo)管安裝使用前按規(guī)定做水密試驗，保證灌注砼作業(yè)時導(dǎo)管內(nèi)不滲漏，合格后才能投入使用。
?、鄣坠荛L度不小于4m。導(dǎo)管總長根據(jù)莊孔深度調(diào)配。
④下導(dǎo)管前對每節(jié)導(dǎo)管進(jìn)行編號，注明長度，節(jié)與節(jié)之間的連接緊密不漏水，導(dǎo)管安完，其底部距孔底0.3～0.5m，并上下活動導(dǎo)管，逐漸降低泥漿比重。
?。?）二次清孔：安放鋼筋籠和混凝土導(dǎo)管后，再用導(dǎo)管壓漿進(jìn)行二次清孔，待孔底沉渣基本全排出或被懸浮在孔內(nèi)，且測出的泥漿指標(biāo)和沉淀物厚度均符合規(guī)定后，并經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師檢查合格后，方可進(jìn)行水下混凝土澆筑工序。
4.5灌注水下混凝土質(zhì)量控制
?。?）灌注水下混凝土是鉆孔樁施工的重要工序，采用合格的商品混凝土，現(xiàn)場隨時檢測坍落度，符合要求后方可灌注。（2）儲料斗的容積為需根據(jù)計算確定，確?；炷潦妆P灌注后使導(dǎo)管埋深在1.5m以上，以后不論何時，須保證導(dǎo)管底埋在水下混凝土頂面下2m，以防孔內(nèi)泥水沖入混凝土中。（3）灌注開始后，應(yīng)緊湊地、連續(xù)地進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停工。在灌注過程中要防止混凝土拌合物從漏斗頂溢出或從漏斗外掉入孔底，使泥漿內(nèi)含有水泥而變稠凝結(jié)，而使測深（下轉(zhuǎn)第140頁）（上接第64頁）不準(zhǔn)確。灌注過程中，應(yīng)注意觀察管內(nèi)下混凝土降和孔內(nèi)水位升降情況，及時測量孔內(nèi)混凝土頂面高度，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除。拆除導(dǎo)管動作要快，時間一般不宜超過15min。要防止螺栓、橡膠墊和工具等掉入孔中，并注意人身安全。已拆下的管節(jié)要立即清洗干凈，堆放整齊。（4）在灌注將近結(jié)束時，由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高度減小，超壓力降低，而導(dǎo)管外的泥漿及所含渣土稠度增加，比重增大，會出現(xiàn)混凝土頂升困難的情況，在撥除最后一段長導(dǎo)管時，拔管速度要慢，防止起拔過快或護(hù)向傾伴造成樁頂部位砼疏松、夾泥、夾砂等。
5.沖鉆孔樁鉆孔施工質(zhì)量通病及預(yù)防措施
如出現(xiàn)事故時，應(yīng)分析原因，采取合理的技術(shù)措施，及時設(shè)法補(bǔ)救。
5.1坍孔預(yù)防措施及處理方法
?。?）在松散粉砂土或流砂中鉆進(jìn)時，應(yīng)控制進(jìn)尺速度，選用較大相對密度、粘度、膠體率的泥漿或高質(zhì)量泥漿。沖擊鉆成孔時投入粘土、摻片、卵石，低沖程錘擊，使粘土膏、片、卵石擠入孔壁起護(hù)壁作用。（2）應(yīng)采取升高護(hù)筒，增高水頭，或用虹吸管、連通管等措施保證水頭相對穩(wěn)定。（3）清孔時應(yīng)指定專人補(bǔ)漿，保證孔內(nèi)必要的水頭高度，吊入鋼筋骨架時應(yīng)對準(zhǔn)鉆孔中心豎直插入，嚴(yán)防觸及孔壁。
5.2縮徑
預(yù)防措施及處理方法：（1）使用直徑合適的鉆頭成孔，根據(jù)地層變化配以不同的泥漿。成孔施工時應(yīng)重視清孔，在清孔時要做到清渣而不表泥，預(yù)防清孔后在澆筑的過程中局部坍塌，導(dǎo)致縮徑的產(chǎn)生。（2）采用鉆具上、下反復(fù)掃孔的方法來擴(kuò)大孔徑。
5.3鉆孔偏斜
預(yù)防措施及處理方法：
（1）安裝鉆機(jī)時要使轉(zhuǎn)盤、底座水平，起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護(hù)筒中心三者應(yīng)在一條豎直線上，并經(jīng)常檢查校正。
?。?）由于主動鉆桿較長，轉(zhuǎn)動時上部擺動過大。必須在鉆架上增設(shè)導(dǎo)向架，控制鉆桿上的提引水龍頭，使其沿導(dǎo)向架對中鉆進(jìn)，鉆桿接頭應(yīng)逐個檢查，及時調(diào)正，當(dāng)主動鉆桿彎曲時，要用千斤頂及時調(diào)直。
5.4鋼筋籠上浮
預(yù)防措施及處理方法：
?。?）盡量縮短混凝土總的灌注時間，防止頂層混凝土進(jìn)入鋼筋骨架時，混凝土的流動性過小，建議使用緩凝劑。
（2）當(dāng)混凝土面接近和初進(jìn)入鋼筋骨架時，應(yīng)保持較深埋管，并徐徐灌入混凝土，以減小混凝土從導(dǎo)管底口出來后向上的沖擊力。
?。?）當(dāng)孔內(nèi)混凝土面進(jìn)入鋼筋骨架1～2m以后，適當(dāng)提升導(dǎo)管，減小導(dǎo)管埋置深度，從而增加混凝土對鋼筋骨架的握裹力。該項目的樁基礎(chǔ)工程竣工后，每根樁都進(jìn)行了小應(yīng)變檢測，且按圖紙要求抽取一定數(shù)量的樁進(jìn)行大應(yīng)變檢測，均符合設(shè)計要求，實踐證明我們的控制措施還是有效的。
6.結(jié)束語
某橋梁基礎(chǔ)工程樁為樁徑1.8m，樁長36m的大直徑?jīng)_鉆孔灌注樁（嵌巖樁），由于從施工準(zhǔn)備、質(zhì)量管理對策、施工質(zhì)量控制、質(zhì)量通病預(yù)防、樁基檢測等等方面進(jìn)行了全方位和全過程循環(huán)質(zhì)量管理，并采用先進(jìn)的施工工藝，確保了施工質(zhì)量。
