水利工程混凝土鉆孔灌注樁研究

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一、工程概況

河南省通許縣渦河故道邢崗引黃調(diào)蓄工程第一標(biāo)段東湖大橋樁基為混凝土鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁身直徑1.5m，混凝土強度等級為C30，橋梁樁基共計11排，每排8根，樁長45m，摩擦樁。地勘報告揭示多為粉土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂、細(xì)砂。根據(jù)本工程樁基的特點及地勘報告提供的場地地質(zhì)、水文情況，經(jīng)比較各種鉆機的技術(shù)性能及優(yōu)缺點，選用反循環(huán)鉆機進(jìn)行施工。

二、鉆孔灌注樁常見的質(zhì)量問題

（一）塌孔問題

產(chǎn)生塌孔的原因很多，主要是泥漿質(zhì)量差、清孔換漿方法不當(dāng)、孔內(nèi)泥漿高度不足、護(hù)筒埋設(shè)過淺、鉆機鉆進(jìn)速度過快或在同一位置空轉(zhuǎn)時間過長導(dǎo)致，一旦發(fā)生塌孔事故，會影響施工進(jìn)度，增加施工成本。為避免此類情況發(fā)生，項目部在管理過程中應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范和步驟進(jìn)行施工，盡量縮短鉆孔、清孔、下鋼筋籠、下導(dǎo)管及混凝土澆筑等工序之間的間隔，避免因操作不當(dāng)發(fā)生塌孔，同時對護(hù)筒埋設(shè)深度進(jìn)行控制，根據(jù)地勘資料選用合適的泥漿配比，成孔后及時進(jìn)行清孔操作，鋼筋籠下放后及時測量樁底沉渣，二次清孔，確保成孔內(nèi)清潔。

（二）樁孔垂直度超標(biāo)問題

樁孔傾斜超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)影響工程安全，可能引起無法下放鋼筋籠和導(dǎo)管、導(dǎo)管提升掛鋼筋籠等嚴(yán)重隱患，稍有不慎可能導(dǎo)致斷樁。因此，項目部技術(shù)管理人員應(yīng)按照規(guī)范和設(shè)計要求，做好樁基施工的逐級驗收檢查工作，找到引發(fā)問題的直接原因，及時處理。如發(fā)現(xiàn)平臺或鉆桿偏移的情況需要重新調(diào)整水平及垂直度，將鉆頭提升后慢速上下掃孔，穩(wěn)定鉆進(jìn)；加強孔斜率控制，每增加4至6節(jié)鉆桿進(jìn)行一次測量校正。

（三）縮孔問題

產(chǎn)生該問題的主要原因有鉆頭直徑不符合要求、塑性土膨脹導(dǎo)致縮孔、地層軟弱、鉆進(jìn)速度過快、施工方法不當(dāng)?shù)取？s孔后會造成樁基承載力下降，鋼筋籠無法下放等問題，因此施工時應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭直徑，當(dāng)出現(xiàn)鉆頭磨損時應(yīng)及時補焊鉆頭；仔細(xì)研究地勘報告，仔細(xì)觀察鉆渣，若發(fā)現(xiàn)含有軟弱層或塑性土?xí)r，應(yīng)控制鉆進(jìn)速度，上下掃孔，保證成孔質(zhì)量。

（四）鋼筋籠制作和吊裝問題

樁基鋼筋籠在施工過程中容易出現(xiàn)變形、保護(hù)層厚度及安放位置不符合設(shè)計要求的問題，主要原因有堆放、起吊、運輸未按要求進(jìn)行，支墊數(shù)量不足或位置不當(dāng)；吊放時不垂直，入孔速度過快；清孔時沉渣或泥漿未清理干凈，造成實際孔深與設(shè)計要求不符，鋼筋籠未安放到設(shè)計深度。在鋼筋籠施工過程中，應(yīng)根據(jù)進(jìn)場鋼筋長度合理分段加工制作，在鋼筋加強箍上標(biāo)注好主筋位置，使用焊接法實現(xiàn)主筋與加強箍的可靠連接，再利用十字內(nèi)撐做好輔助支撐，保證其位置垂直；在對鋼筋籠吊裝運輸時，應(yīng)在骨架兩端或中間位置設(shè)置兩吊點，第一吊點負(fù)責(zé)鋼筋籠的起吊立直，當(dāng)骨架完全吊離地面后，換吊車主鉤吊第二吊點進(jìn)行作業(yè)，這樣能有效避免鋼筋籠發(fā)生變形，若發(fā)現(xiàn)起吊后鋼筋籠與地面不垂直，則應(yīng)及時校正，做好修整工作。

（五）斷樁問題

斷樁是指成樁后，樁身中夾雜泥土或空缺，樁身不連續(xù)，是嚴(yán)重的質(zhì)量問題。常見的原因有地下水活動影響使混凝土不凝導(dǎo)致樁身缺陷；混凝土水膠比小，骨料粒徑偏大，未及時提升導(dǎo)管及導(dǎo)管位置傾斜，使導(dǎo)管堵塞，樁身混凝土斷裂；混凝土中斷灌注的時間過長導(dǎo)致初凝；未準(zhǔn)確計算混凝土埋深，澆筑過程中導(dǎo)管阻力過大，將導(dǎo)管拉斷，造成斷樁；拔管過早，導(dǎo)致導(dǎo)管底口拔出混凝土面，形成斷樁；導(dǎo)管進(jìn)水使得混凝土離析、不密實導(dǎo)致樁身產(chǎn)生疏松、空洞現(xiàn)象。為避免此類現(xiàn)象發(fā)生，項目部的質(zhì)量管理應(yīng)從事前、事中、事后入手進(jìn)行嚴(yán)格控制，及時采取針對性措施，將風(fēng)險和損失降至最小。

三、鉆孔灌注樁質(zhì)量控制重點

（一）事前質(zhì)量控制

一是做好設(shè)計圖紙及地勘報告的審查工作。識別樁基施工關(guān)鍵參數(shù)及地層情況，針對可能發(fā)生縮孔、斷樁的地層提前制定處置方案，一旦發(fā)生意外情況，及時采取處置措施，在最短時間內(nèi)恢復(fù)施工。二是編制切實可行的專項施工方案。對比圖紙及地勘與現(xiàn)場環(huán)境是否有差異，在施工準(zhǔn)備、流程、技術(shù)指標(biāo)、操作規(guī)程等方面盡可能貼近現(xiàn)場，確保滿足施工規(guī)范要求。三是做好混凝土等原材料準(zhǔn)備工作和配合比試驗。在施工前應(yīng)對所需材料進(jìn)行檢查和驗收，避免不合格材料進(jìn)入施工現(xiàn)場，提前進(jìn)行混凝土配合比試驗，選用商混供貨的項目應(yīng)派駐專業(yè)質(zhì)檢人員進(jìn)行跟蹤檢測，同時根據(jù)施工進(jìn)度計劃確定好材料庫存，避免因原材料不足導(dǎo)致混凝土澆筑中斷（選用商混的應(yīng)確定1~2個備用站）。四是做好施工技術(shù)交底和人員素質(zhì)提升工作。在施工開始前，不論是施工管理人員還是現(xiàn)場操作人員都必須熟悉施工圖紙和技術(shù)方案，了解施工過程中容易出現(xiàn)的各類問題，掌握處置措施，通過技術(shù)交底、技能培訓(xùn)、圖紙會審等方式對工藝流程進(jìn)行規(guī)范，切實保證施工質(zhì)量。五是做好施工機械設(shè)備準(zhǔn)備。進(jìn)場前應(yīng)檢驗施工設(shè)備的實際工作性能，確保樁基施工機械性能完好，導(dǎo)管密封性能優(yōu)良。

（二）事中質(zhì)量控制

根據(jù)施工流程的各個環(huán)節(jié)做好檢查驗收工作，反循環(huán)鉆機施工的基本流程：測量定位→填筑工作平臺→場地平整→埋設(shè)護(hù)筒→復(fù)核放樣→制備泥漿→鉆機就位→鉆孔→清孔→成孔檢查→下鋼筋籠→下導(dǎo)管→二次清孔→灌注混凝土→破樁頭→成樁檢測，重點做好以下幾個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制工作。

1.樁位控制

一是樁位水平坐標(biāo)控制，需要測量人員根據(jù)施工圖紙精確定位樁位坐標(biāo)，布置十字交線，待護(hù)筒埋設(shè)完成及鉆機就位后進(jìn)行復(fù)核，確保樁位誤差在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。二是樁頂高程控制，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際樁頂混凝土超灌0.5~1.0m，由于施工過程中每根樁高程不同，樁身混凝土頂面及吊筋長度也會不同，需要施工員根據(jù)打樁平臺高程數(shù)據(jù)及圖紙數(shù)據(jù)計算獲得，要認(rèn)真計算復(fù)核，避免出現(xiàn)計算錯誤導(dǎo)致缺陷產(chǎn)生。三是垂直度控制，安裝鉆機時應(yīng)使底盤水平，起重滑輪緣、固定鉆桿的卡具和護(hù)筒中心三者在同一軸線上，利用檢查尺經(jīng)常校核，每鉆進(jìn)10m進(jìn)行測量校正。

2.樁長控制

實踐過程中樁長控制往往依靠鉆桿下鉆長度和作業(yè)人員施工經(jīng)驗進(jìn)行判定，但下鉆長度和施工經(jīng)驗同樣容易出現(xiàn)紕漏。一是鉆具長度會在鉆進(jìn)中發(fā)生磨損、伸縮等情況，若部分班組所用鉆桿長度不標(biāo)準(zhǔn)或選用2種以上標(biāo)準(zhǔn)長度的鉆桿進(jìn)行施工，在施工過程中或交接班時出現(xiàn)計算錯誤的情況，都會導(dǎo)致樁長不足或過長的問題出現(xiàn)。二是作業(yè)人員在進(jìn)行孔深測量時一般使用測繩掛鉛墜或重物進(jìn)行測量，當(dāng)孔深較深或樁底沉渣較多時，鉛墜或重物落底手感不準(zhǔn)同樣會導(dǎo)致誤判的情況。因此施工管理人員應(yīng)做好鉆具長度、測量結(jié)果及鉆孔轉(zhuǎn)盤標(biāo)高的復(fù)核工作，對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，減小實際數(shù)值和理論數(shù)值誤差。

3.樁端質(zhì)量控制

樁端（樁底）施工質(zhì)量與清孔質(zhì)量是密不可分的，首先應(yīng)控制清孔時的泥漿質(zhì)量，嚴(yán)禁清水洗孔或復(fù)用泥漿池；其次應(yīng)復(fù)核導(dǎo)管長度，控制導(dǎo)管埋深，確保清孔質(zhì)量；再次應(yīng)嚴(yán)格控制二次清孔與灌注水下混凝土間隔時間，確保樁端沉渣滿足規(guī)范和設(shè)計要求。

4.水下混凝土質(zhì)量控制水下混凝土灌注前，必須對混凝土配合比及材料質(zhì)量進(jìn)行檢查，混凝土坍落度控制在180~220mm；混凝土灌注時應(yīng)檢查確認(rèn)孔內(nèi)導(dǎo)管長度及距離孔底的高度，及時出料發(fā)車，根據(jù)方案計算的初灌量確定發(fā)車數(shù)，保證灌注過程的充足與連續(xù)性；準(zhǔn)確控制并測量導(dǎo)管埋深，確保導(dǎo)管埋深在2~6m，使用測繩掛重物測量時應(yīng)區(qū)分進(jìn)入沉渣和混凝土中的手感，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免導(dǎo)管拔脫的現(xiàn)象發(fā)生。

（三）事后質(zhì)量控制

當(dāng)樁基施工完成后要做好相應(yīng)的檢查驗收工作，根據(jù)規(guī)范和設(shè)計要求通過聲測法或大小應(yīng)變法判斷樁基的施工質(zhì)量是否合格，質(zhì)量合格方可進(jìn)入后續(xù)施工，如果存在質(zhì)量問題，則需要進(jìn)行處理，在無法補救的情況下必須拆除回填重新施工。

四、結(jié)語

在水利工程建設(shè)中，鉆孔灌注樁是重要隱蔽工程，其質(zhì)量控制十分關(guān)鍵，對建筑及橋梁整體的施工質(zhì)量和使用安全影響巨大，需要引起足夠的重視。鉆孔灌注樁流程較多，又在水下施工，過程中的可控性相對較差，容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，需要施工單位重視，切實做好鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制管理工作。

作者:何松原 林晨 單位:淮河水利水電開發(fā)有限公司