鑽孔灌注樁在城市建築和橋梁工程中得到普遍應用。但由於其施工工藝的特殊性和複雜性,施工的全過程質量控制就顯得十分重要。筆者針對鑽孔灌注樁施工過程中常見的問題,闡述正循環鑽孔灌注樁施工過程中質量控制要點。
一、施工準備
1、鑽孔灌注樁施工方案的審核
①根據設計圖紙、地質報告、現行規範標準以及現場勘查結果,審查施工方案的編制依據、施工工藝流程、技術指標、安全措施等內容是否符合要求。針對混凝土初灌量的計算可參照JTJ041-2000(公路工程標準)的規定進行復算。同時還應審查施工方案中處置突發事件的應急預案是否符合要求。對於施工方案的審核應具有前瞻性,要善於提出問題、發現問題,避免在實施過程中處於被動境地。
②鑽孔灌注樁的混凝土實際灌注高度以及泥漿比重標準的確定。混凝土實際灌注高度應高於設計標高一定的高度,具體應根據混凝土壓重效果以及泥漿對混凝土的滲透深度(考慮泥漿比重及樁長)綜合考慮。根據上海市《市政橋梁工程施工及驗收規程》(DBJ08-228-97)規定其最小高度不宜小於樁長的5%,且不小於2米、清孔後的泥漿密度應小於1.15;而《公路橋涵施工技術規範》(JTJ 041-2000)規定應高於設計高度0.5-1.0米、清孔後泥漿密度為1.03-1.10.為保證設計樁頂以下的混凝土強度符合設計要求,筆者認為針對不同參數,應根據當地施工地質條件確定選用的泥漿指標,再根據泥漿指標確定相應的混凝土實際灌注高度。總之,規範中的各相關參數應配套使用。
2、根據施工方案檢查施工準備情況
①檢查灌注樁使用水源,泥漿循環系統應設置沉澱池、泥漿池。對於粘土地區,鑽孔泥漿基本採用原土造漿,泥漿質量相對配置泥漿性能較差,泥漿的循環如不設沉澱池,清孔質量就難以得到保證;
②導管應檢查其出廠合格證並做水密性承壓試驗。鑽頭直徑應等於設計樁徑,如鑽頭磨損超過要求應及時修復或更換;灌注混凝土的料鬥尺寸應與方案中初灌量的要求相符合;
③泥漿比重計、含砂率、粘度計等檢測儀器、測錘、測繩的規格及性能指標應符合要求;
④製作檢孔器,有條件的應配備井徑儀;
⑤原材料應按規範要求嚴把質量關,杜絕不合格材料使用於工程。使用商品混凝土須對廠家的企業資質及年檢記錄進行審核,並督促承包商選擇廠家時應充分考慮路線、路況,廠家的供貨能力等因素;
⑥督促承包商按照一放二復的測量程序實施放樣覆核工作,確保樁位的偏差覆核規範要求;
⑦鑽機就位前,檢查護筒埋設高度、位置是否滿足設計要求。鑽機就位後,檢查其水平、穩固情況。鑽杆應保持鉛錘線。成孔時應適當抽檢進、出泥漿指標,發現超標時及時調整。施工單位須配備專職記錄人員,及時記錄成孔過程中的各項參數,記錄必須真實、準確。
二、鑽孔灌注樁的施工
1、鑽機成孔及清孔驗收
①鑽機成孔後須檢查成孔深度。檢查孔深時應根據鑽頭、鑽杆長度扣除機上餘尺得出孔深並使用水文測繩校核。清孔(共兩次清孔)的檢查項目應為孔底沉渣厚度、含砂率以及泥漿比重等參數。一次清孔提出鑽杆及鑽頭後使用檢孔器或井徑儀檢查孔徑。
②泥漿指標檢測。由於清孔時利用大功率的泥漿泵翻騰底部沉渣形成上升力,並利用泥漿的浮力將沉渣排出。因此檢查沉渣厚度前須關閉泥漿泵切斷排渣動力,並等待5-10min使底部較大顆粒的沉渣沉積,再使用測錘檢測沉渣厚度。由於使用原土造漿,泥漿的膠體率相對較差,會在較短時間內使泥漿懸浮顆粒沉澱增大沉渣厚度。因此根據上海市鑽孔灌注樁施工規程第5.1.5條規定,應在清孔結束30分鐘之內灌注混凝土,否則應重新檢測沉渣厚度,不符合要求的須重新清孔排渣。建議泥漿檢測順序依次為:關閉泥漿泵-測泥漿比重-測含砂率-測粘度-測沉渣厚度。
③計量器具的檢查。鑽孔樁作業環境相對較差,作業班組又不注意對計量器具的保管,儀器的計量精度往往不夠穩定。同時,有些作業班組為加快施工速度故意改變儀器的初始狀態。如增加泥漿比重計的配重,改變測繩的數標位置或在測繩中部打結等現象時有發生。因此檢查人員如使用承包商的檢測儀器前,應先對儀器的完好性與準確性進行檢查。
2、鋼筋籠的尺寸及焊接質量。下鋼筋籠之前應檢查保護塊是否安放到位,核對每節鋼筋籠的長度。嚴格控制鋼筋的焊接質量。冬季施工時氣溫較低,焊接質量會受影響(鋼筋脆性增大),故應特別重視。
3、安裝導管時不得與鋼筋籠相碰,應再次檢查導管距孔低的距離。二次清孔後,檢測各項指標均滿足要求後方可同意混凝土灌注,第二次清孔至混凝土初灌宜在30min內完成。
4、灌注商品混凝土時,應督促承包商及時聯繫混凝土供應商,確保混凝土連續供應連續澆注。水下混凝土根據規範要求應提高一個強度等級,混凝土到場後應檢查出廠配比單,確保混凝土配比準確無誤。督促承包商質檢員抽檢混凝土的塌落度,檢查隔水塞(球)隔板是否安裝妥當。混凝土初灌方量應符合方案要求。混凝土初灌後還需觀察孔口翻漿情況是否良好,拆導管前應用測繩檢查混凝土的高度,不得隨意拆除。混凝土灌注過程中應勤提勤拆,一次拆除不宜超過6米,埋管不得小於2米,導管埋入混凝土不宜大於10米。見證混凝土試塊製作,督促承包商按照施工方案確定的灌注高度灌注混凝土,並做好旁站記錄。
三、灌注樁施工中的質量問題及建議採取的防治措施
1、護筒冒水
護筒外壁冒水,嚴重的會引起地基下沉,護筒傾斜和移位,造成鑽孔偏斜,甚至無法施工。
造成原因:埋設護筒的周圍土不密實,或護筒水位差太大,或鑽頭起落時碰撞。
防治措施:在埋筒時應選用最佳含水量的粘土分層夯實。在護筒的適當高度開孔,使護筒內保持1.0-1.5米的水頭高度。鑽頭起落時,應防止碰撞護筒。發現護筒冒水時,應立即停止鑽孔,用粘土在四周填實加固,若護筒嚴重下沉或移位時,則應重新安裝護筒。
2、孔壁坍陷
鑽進過程中,如發現排出的泥漿中不斷出現氣泡,或泥漿突然漏失,則表示有孔壁坍陷跡象。
造成原因:主要是土質鬆散,泥漿護壁不好,護筒周圍未用粘土緊密填封以及護筒內水位不高。鑽進速度過快、空鑽時間過長、成孔後待灌時間過長和灌注時間過長也會引起孔壁坍陷。
防治措施:在鬆散易坍的土層中,適當埋深護筒,用粘土密實填封護筒四周,使用優質的泥漿,提高泥漿的比重和粘度,保持護筒內泥漿水位高於地下水位。搬運和吊裝鋼筋籠時,應防止變形,安放要對準孔位,避免碰撞孔壁,鋼筋籠接長時要加快焊接時間,儘可能縮短沉放時間。成孔後,待灌時間一般不應大於3小時,並控制混凝土的灌注時間,在保證施工質量的情況下,儘量縮短灌注時間。
3、縮頸
縮頸即孔徑小於設計孔徑。
造成原因:成孔時間過久或塑性土膨脹。
防治措施:採用優質泥漿,降低失水量。成孔時,應加大泥漿循環量,適當加快成孔速度,在成孔一段時間內,孔壁形成泥皮,則孔壁不會滲水,四周土體也不會引起膨脹。如出現縮頸,可採用上下反覆掃孔的辦法,以擴大孔徑。
4、樁底沉渣量過多
造成原因:清孔不乾淨或未進行二次清孔;泥漿比重過小或泥漿注入量不足而難於將沉渣浮起;鋼筋籠吊放過程中,未對準孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底;清孔後,待灌時間過長,致使泥漿沉積。
防治措施:成孔後,鑽頭提高孔底10-20釐米,保持慢速空轉,維持循環清孔時間不少於30分鐘。採用性能較好的泥漿,控制泥漿的比重和粘度,不要用清水進行置換。鋼筋籠吊放時,使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致,避免碰撞孔壁。可採用鋼筋籠冷壓接頭工藝加快對接鋼筋籠速度,減少空孔時間,從而減少沉渣。下完鋼筋籠後,檢查沉渣量,如沉渣量超過規範要求,則應利用導管進行二次清孔,直至孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規範要求。開始灌注混凝土時,導管底部至孔底的距離宜為30-40毫米,應有足夠的混凝土儲備量,使導管一次埋入混凝土面以下1米以上,以利用混凝土的巨大衝擊力濺除孔底沉渣,達到清除孔底沉渣的目的。
隨著灌注樁施工工藝的日漸成熟和普遍推廣,施工中的問題也是各種各樣,這需要我們在開工前就進行預控,在施工中進行嚴控,對施工中出現的問題應分析透徹,處理措施得當、有效。