坑仔大橋沖鉆孔灌注樁基礎施工與質量控制初探
2017-03-28
大直徑沖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)性和全數隱蔽性，任何一個疏忽都有可能給樁基帶來施工事故或質量事故，所以每一道工序的施工都必須認真嚴格進行全方位、全過程循環(huán)質量跟蹤的檢查。該工程采用回轉與沖擊組合鉆進法，加快施工進程，減少質量事故，保證質量安全，提高社會、經濟效益。
1.工程沖鉆孔灌注樁設計要求與地質概況
沈海復線高速公路A7標段坑仔大橋，橋長607m，為二十跨預應力混凝土連續(xù)T梁，橋墩基礎為直徑為1.8m的鉆孔灌注樁，樁為嵌巖樁。
1.1鉆孔灌注樁設計技術要求
樁直徑：1800mm；設計有效樁長：36m；樁身砼強度：C30。
1.2工程地質條件
根據地質勘探報告，該工程地表以下各土層的土質由上至下概況簡述如下：①層：主要由灰、灰黃色中細砂混含建筑垃圾組成，結構松散。②層粉質粘土：灰、灰黃、褐黃色，可塑，飽和，混含30%的中細砂。③層中粗砂：灰色，松散，飽和，古英質，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層散體狀強風化花崗巖：灰白色，散體狀。原巖結構基本清晰，花崗粗粒結構，塊狀構造，巖石風化強烈，長石大部分已風化為粘土礦物。⑦為碎塊狀強風化花崗巖，灰白色，碎塊狀。原巖結構基本清晰，花崗粗粒結構，塊狀構造，巖石風化強烈。⑧為中風化花崗巖，灰白色，巖芯呈塊、柱狀。該工程沖鉆孔灌注樁設計持力層為第⑧層，要求樁端進入中風化花崗巖層深度為不小于1.5m。
2.主要施工準備工作
2.1機械設備準備根據施工現場實際情況，選擇滿足施工要求的主要設備如下
?。?）CJF-20型沖擊反循環(huán)鉆機3臺。
（2）移動吊機5t1臺電力：以電力網電為主，另備用120kW發(fā)電機組。
2.2施工技術準備
?。?）工程開工前向監(jiān)理部報送施工組織設計方案進行審查，并在施工放線完成后經自檢合后，報監(jiān)理方認真復核。
?。?）工藝流程：場地平整→孔位測定→護筒埋設→鉆機就位→開鉆回轉鉆進（土層）→沖擊鉆進（強、中風化花崗巖）→提鉆→第一次清孔→檢孔→鋼筋籠吊放→下導管→第二次清孔→水下混凝土灌注→提拔導管→成樁。
3.沖鉆孔灌注樁質量控制的管理對策
3.1全方位控制、執(zhí)行
4個100%鉆孔灌注樁屬于地下全數隱蔽工程，執(zhí)行4個100%檢驗制度（即：機組100%自檢，施工員100%復檢，質量員100%驗收，監(jiān)理單位現場代表100%驗收），上道工序驗收合格后方可轉入下道工序的施工，實現工序質量的全方位控制目標。
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)范運作，確保了單樁的工序質量。
4.沖鉆孔灌注樁施工質量的控制
4.1樁孔定位的質量控制
?。?）確定樁位：場地平整后，由測量人員按照設計圖紙及已確定的軸線定出樁位，在每個樁位中心點打入一根16×800mm鋼筋做樁位標記，用砼固定好，并標明樁位編號，根據水準點測出樁位自然地面標高。樁位放線好后同監(jiān)理人員和質檢人員對軸線及樁位進行復核，并要有復核記錄，確保樁位定點無誤。（2）埋置護筒：以樁位中心為圓心，挖出比設計樁徑大200mm的基坑將護筒安放好，用經緯儀校正符合要求后，以水準儀測其標高。要求護筒中心和樁位中心偏差不得大于50mm，且頂面應高于地面0.5m左右。護筒埋設深度不少于1m，應排除下部一切障礙物，必須把護筒、鉆機安裝穩(wěn)固、準確。護筒有固定樁位、鉆孔導向、保護孔口和隔離孔內外表層水的作用。（3）樁機就位：鉆機就位前，用經緯儀檢查樁機垂直度，要確保天車、轉盤中心及樁位的中心點同在一條垂線上，鉆頭中心偏差小于20mm，對樁機底盤校對水平，為了便于控制孔底標高，測出樁面底盤臺面標高，并做好樁機穩(wěn)定工作。
4.2樁孔的質量控制
（1）鉆機準備就位后，應復測校正，鉆頭對準鉆孔中心，同時使鉆機底座水平。經現場監(jiān)理工程師復核無誤后再檢查鉆機、水泵、泥漿循環(huán)系統(tǒng)正常并下達開鉆令方可開鉆。
?。?）在鉆進過程中，經常注意鉆渣的撈取，并注意土層的變化，同時經常檢查泥漿的各項指標。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，在砂性土及含砂率高的地層中，宜用低速慢進、稠泥漿鉆進，進入強風化花崗巖后，用沖擊鉆機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)至設計標高。
（3）成孔施工應一次不間斷地完成，不得無故停鉆，成孔直徑、成孔及嵌巖深度不能小于設計要求。該工程一根樁成孔時間約為98h，經駐地監(jiān)理工程師用對孔深、用檢孔器對孔徑進行檢查合格后填寫終孔檢查證，立即進行孔底清理的準備工作。
4.3清孔質量控制
?。?）在成孔完成后，通知監(jiān)理工程師驗孔，合格后立即進行清孔。采用換漿法清孔，將鉆機提離孔底0.2m左右空轉，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，直到孔內泥漿指標及孔底沉淀層厚度達到要求。（2）下鋼筋籠和導管之前，必須再次檢查泥漿指標和沉淀層厚度，合格后方可進行下一道工序，否則須將泥漿泵連接在導管上部通過導管向孔內注入密度較低的泥漿，進行第二次清孔，直至孔內泥漿指標及沉淀層厚度符合要求。
4.4鋼筋籠安裝及導管下放控制
?。?）鋼筋籠的起吊和就位：為了保證鋼筋籠起吊時不變形，采用兩點吊，主吊點設在每節(jié)鋼筋籠頂端，另一吊點設在距末端0.3L（鋼筋籠長度）處。當鋼筋籠進入孔口后，人工將其扶正徐徐下降，嚴禁擺動碰撞孔壁，同時解除臨時支撐。
?。?）導管安放：
①選用250mm內徑導管，導管內壁力求光滑、順直、光潔，無局部凸凹，各節(jié)導管內徑大小一致，導管連接部位內徑偏差不大于2mm。
?、趯Ч馨惭b使用前按規(guī)定做水密試驗，保證灌注砼作業(yè)時導管內不滲漏，合格后才能投入使用。
?、鄣坠荛L度不小于4m。導管總長根據莊孔深度調配。
?、芟聦Ч芮皩γ抗?jié)導管進行編號，注明長度，節(jié)與節(jié)之間的連接緊密不漏水，導管安完，其底部距孔底0.3～0.5m，并上下活動導管，逐漸降低泥漿比重。
?。?）二次清孔：安放鋼筋籠和混凝土導管后，再用導管壓漿進行二次清孔，待孔底沉渣基本全排出或被懸浮在孔內，且測出的泥漿指標和沉淀物厚度均符合規(guī)定后，并經現場監(jiān)理工程師檢查合格后，方可進行水下混凝土澆筑工序。
4.5灌注水下混凝土質量控制
?。?）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計算確定，確保混凝土首盤灌注后使導管埋深在1.5m以上，以后不論何時，須保證導管底埋在水下混凝土頂面下2m，以防孔內泥水沖入混凝土中。（3）灌注開始后，應緊湊地、連續(xù)地進行，嚴禁中途停工。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，使泥漿內含有水泥而變稠凝結，而使測深（下轉第140頁）（上接第64頁）不準確。灌注過程中，應注意觀察管內下混凝土降和孔內水位升降情況，及時測量孔內混凝土頂面高度，正確指揮導管的提升和拆除。拆除導管動作要快，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）在灌注將近結束時，由于導管內混凝土柱高度減小，超壓力降低，而導管外的泥漿及所含渣土稠度增加，比重增大，會出現混凝土頂升困難的情況，在撥除最后一段長導管時，拔管速度要慢，防止起拔過快或護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量通病及預防措施
如出現事故時，應分析原因，采取合理的技術措施，及時設法補救。
5.1坍孔預防措施及處理方法
（1）在松散粉砂土或流砂中鉆進時，應控制進尺速度，選用較大相對密度、粘度、膠體率的泥漿或高質量泥漿。沖擊鉆成孔時投入粘土、摻片、卵石，低沖程錘擊，使粘土膏、片、卵石擠入孔壁起護壁作用。（2）應采取升高護筒，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）清孔時應指定專人補漿，保證孔內必要的水頭高度，吊入鋼筋骨架時應對準鉆孔中心豎直插入，嚴防觸及孔壁。
5.2縮徑
預防措施及處理方法：（1）使用直徑合適的鉆頭成孔，根據地層變化配以不同的泥漿。成孔施工時應重視清孔，在清孔時要做到清渣而不表泥，預防清孔后在澆筑的過程中局部坍塌，導致縮徑的產生。（2）采用鉆具上、下反復掃孔的方法來擴大孔徑。
5.3鉆孔偏斜
預防措施及處理方法：
?。?）安裝鉆機時要使轉盤、底座水平，起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護筒中心三者應在一條豎直線上，并經常檢查校正。
?。?）由于主動鉆桿較長，轉動時上部擺動過大。必須在鉆架上增設導向架，控制鉆桿上的提引水龍頭，使其沿導向架對中鉆進，鉆桿接頭應逐個檢查，及時調正，當主動鉆桿彎曲時，要用千斤頂及時調直。
5.4鋼筋籠上浮
預防措施及處理方法：
?。?）盡量縮短混凝土總的灌注時間，防止頂層混凝土進入鋼筋骨架時，混凝土的流動性過小，建議使用緩凝劑。
?。?）當混凝土面接近和初進入鋼筋骨架時，應保持較深埋管，并徐徐灌入混凝土，以減小混凝土從導管底口出來后向上的沖擊力。
（3）當孔內混凝土面進入鋼筋骨架1～2m以后，適當提升導管，減小導管埋置深度，從而增加混凝土對鋼筋骨架的握裹力。該項目的樁基礎工程竣工后，每根樁都進行了小應變檢測，且按圖紙要求抽取一定數量的樁進行大應變檢測，均符合設計要求，實踐證明我們的控制措施還是有效的。
6.結束語
某橋梁基礎工程樁為樁徑1.8m，樁長36m的大直徑沖鉆孔灌注樁（嵌巖樁），由于從施工準備、質量管理對策、施工質量控制、質量通病預防、樁基檢測等等方面進行了全方位和全過程循環(huán)質量管理，并采用先進的施工工藝，確保了施工質量。
