樁基施工的質(zhì)量控制

樁基施工的質(zhì)量控制中鐵三局膠新指揮部劉太舉摘要：本文以濰河2號特大橋為例，簡介了鉆孔樁基礎(chǔ)施工從鉆孔的平面、垂直度、幾何尺寸到水下混凝土灌注各工序要點和質(zhì)量控制措施，以及多種事故的防止、處理措施，有力地保證了樁基質(zhì)量。關(guān)鍵詞：樁基施工質(zhì)量控制一、工程簡介濰河二號特大橋位于膠新線Ⅶ標段DK84+798.12處，為76—32，4—24m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土特大橋。51#—78#為曲線墩，其他為直線墩。共有45個墩、臺為鉆孔樁基礎(chǔ)，計187根樁。樁長最長24m，最短11m。地質(zhì)為砂粘土、粘土、砂礫、風(fēng)化巖。經(jīng)對樁基進行100%無損檢測，均到達I、II類樁原則，這里將樁基施工的質(zhì)量過程控制簡述如下：二、樁基施工（一）鉆孔過程控制1、技術(shù)放線準備為了可以控制好墩中心和鉆孔樁中心樁位，布置了平面導(dǎo)線控制網(wǎng)。每個墩至少有兩個導(dǎo)線點來控制，各個墩中心和鉆孔樁中心復(fù)核檢查無誤后，運用十字線或經(jīng)緯儀輔助把墩中心樁用砼護好。保證鉆孔過程中線路中心樁位的穩(wěn)定。鉆孔樁的中心放好后，按井字形放線護樁，以備鉆完一種孔后移至另一孔前樁位丟失，恢復(fù)困難。這樣護樁，可以在不用經(jīng)緯儀或全站儀的狀況下迅速恢復(fù)鉆孔樁中心。2、鉆機就位對中保證鉆孔樁中心、墩中心檢查無誤后，埋設(shè)護筒，鉆機就位。埋設(shè)護筒時，護筒中心與樁位中心一致，就位偏差不超過5cm。護筒埋設(shè)時要埋設(shè)牢固。軟泥或砂層應(yīng)用水泥砂漿澆筑，防止鉆進過程下移或傾斜。護筒埋設(shè)好后，鉆機就位。對位時，用3.5kg重的或稍輕的垂球懸掛在鉆機上，（圖略）。用“十字”交叉線對樁位，將交叉線的四點用紅油漆在護筒上作上標識，并按次序進行編號，便于記錄。懸掛在鉆機上的垂球，對中交叉線的交點。對中合格后，量測并記錄四點到線路中心的距離和四個點的高程。復(fù)核交叉點到墩中心間的距離無誤后，請監(jiān)理檢查合格后方可開鉆。3、鉆機鉆進的控制鉆機鉆進過程中，要防止沖擊鉆頭磕碰護筒，防止鉆機移位。怎樣控制呢？前面簡介的護筒上的四個點到中心的距離就是查對護筒與否被磕碰擠壓而變形；查對鉆繩與否在中心位置，與否發(fā)生傾斜。若護筒受到明顯的擠壓、磕碰變形，就不能用本來的數(shù)據(jù)來控制鉆機繩的傾斜。應(yīng)用“井”字形護樁返出鉆孔樁中心。查對偏差要重新記錄四點到中心位置的距離，便于控制成孔傾斜度。鉆進過程中要不停的檢查鉆孔對中狀況。濰河2號特大橋的成孔垂直度均控制在0.5％范圍內(nèi)。鉆進過程中還要做好泥漿比重測試。若泥漿過重，孔壁上的泥皮增厚給清孔和灌注砼導(dǎo)致困難；若泥漿過輕，則護壁效果不好，也許出現(xiàn)坍孔。因此，在鉆進過程中就必須掌握各層土質(zhì)狀況。開鉆前，技術(shù)員下交底到機長手中，規(guī)定各機長熟悉各層土質(zhì)狀況。為了能有效、精確的理解地質(zhì)狀況，我們規(guī)定技術(shù)人員在鉆進過程中每班取樣兩次，裝袋做好標識。根據(jù)取樣成果，掌握各層土質(zhì)，調(diào)整泥漿質(zhì)量。重要從如下三個方面控制：（1）泥漿比重：可用婆美氏重表或1002型比重計測定。當(dāng)?shù)貐^(qū)沖擊成孔采用比重1.3－1.6為宜。（2）泥漿粘度：用1006型野外粘度計測定，其測定措施即以500ml泥漿通過5mm的漏斗孔所需的時間（s）來表達；在沒有儀器時，一般用手指插入泥漿中，拔出后手指上附有均勻泥皮不見肉紋，可認為粘度合適，當(dāng)?shù)貐^(qū)地層以16－22S為宜。（3）泥漿含砂率：用1004型含砂率測定器測定，其環(huán)節(jié)是把調(diào)好的泥漿50ml倒進測定器，然后倒進清水使總體積為500ml，把測量儀器塞緊搖擺均勻后靜置3min，3min內(nèi)沉淀下來的沉淀物體積乘以2就是含砂率，新制泥漿不適宜不小于4%。4、鉆孔過程記錄鉆進中要做好詳細記錄，無論什么原因出現(xiàn)的停鉆時間，必須記錄清晰，長時間停鉆，泥漿沉碴也許形成塌孔，因此，要保證4小時內(nèi)使鉆頭在孔內(nèi)上下反復(fù)沖拉幾次，循環(huán)泥漿增長護壁靜壓力，防止塌孔。還自行設(shè)計樁基檢查登記表來加強控制。5、漏水現(xiàn)象及處理如發(fā)既有失水現(xiàn)象，護筒內(nèi)水位緩慢下降，應(yīng)補水投粘土。如泥漿太稠，進尺緩慢時，應(yīng)抽碴換漿。開孔時，為了使鉆碴泥漿盡量擠如孔壁，一般不抽碴。待沖砸至護筒下3~4m時（鉆頭頂在護筒下超過1m時），方可加高沖程正常沖進。4~5m后，方勤抽碴。鉆進過程中應(yīng)隨時注意，保持孔位對的。6、少松繩勤松繩鉆孔時要查看鋼絲繩回彈和回轉(zhuǎn)狀況。耳聽沖擊聲音，借以鑒別孔底狀況。要掌握少松繩的原則。松多了會減低沖程，過于松少了如同落空錘，損壞機具。松軟地層夾有較多石塊時，一般每次松繩3－5cm，均勻密實地層5－8cm.7、勤抽碴勤檢查沖擊過程中，要勤抽碴，當(dāng)孔內(nèi)泥漿含碴量增大，鉆進速度減慢，每小時進尺卵石層不不小于5~10cm，松軟土層不不小于15~30cm時，應(yīng)進行抽碴。一般每進尺1.5~1.0m，抽碴一次，每次抽4~5筒或抽至泥漿內(nèi)鉆碴明顯減少，無粗顆粒，比重降至正常為止。抽碴時應(yīng)注意：（1）及時向孔內(nèi)補漿或補水。如系投粘土自行造漿，不適宜一次到進，以防粘鉆。（2）抽碴筒放到孔底后，要在孔底上下提放幾次，多進些鉆碴，然后提出。（3）采用空口放細篩子或承碴盤等措施，使過篩后的泥漿流回孔內(nèi)。勤檢查鋼絲繩和鉆頭磨損狀況，及轉(zhuǎn)向裝置與否靈活，防止發(fā)生安全質(zhì)量事故。鉆頭直徑磨耗不應(yīng)超過1.5cm。超過時，及時用耐磨焊條補焊。并常備用兩個鉆頭輪換、修補。為防止卡鉆，一次補焊不適宜過多，且補焊后在原孔使用時宜先用低沖程沖擊一段時間，方可用較高沖程鉆進。8、堅持取樣查探地質(zhì)為控制泥漿比重和抽碴次數(shù)，需及時用取樣罐放到需測深度，取泥漿進行檢查，及時向孔內(nèi)灌注泥漿或投碎粘土。沖擊鉆進，孔底泥漿比重以1.4~1.6為宜。抽碴后，應(yīng)測深一次，再分批投碎粘土，直到泥漿比重到達正常為止。沖孔時，每隔3~4h，將鉆頭或抽碴筒在孔底上下提放幾次，把下面的泥漿拉上來，以護孔壁。9、終孔檢查鉆孔成孔后，檢查成孔質(zhì)量，從如下幾方面檢查：（1）成孔垂直度鉆機鉆完孔后，要重新對中鉆機，其環(huán)節(jié)措施同開鉆前相似。掛十字線核墩中心到鉆孔樁中心距離；核護筒與否偏移。鉆機對中完畢后換上鉆頭，將鉆頭放到孔底，稍微懸起一點即可。丈量鉆繩到中心距離L。如鉆機頂部邊緣距護筒頂?shù)母叨仁?m，則成孔傾斜度η=L/7。（2）泥漿比重、粘度濰河2號特大橋大部分橋墩基礎(chǔ)地質(zhì)條件很好。泥漿比重終孔時按1.1~1.3控制。粘度控制在18~20s。這樣灌注的砼質(zhì)量易于保證。（3）清孔清孔原則：摩擦樁的沉碴厚度不不小于30cm；柱樁不不小于10cm。抽碴法清孔簡易檢查是用手觸摸泥漿。直到泥漿中沒有粒徑不小于2~3mm的顆粒且其比重在規(guī)定的范圍之內(nèi)時為止。清孔不能用加深孔身來替代清孔。（4）孔深檢查鉆孔中孔深是通過測鉆繩和鉆頭長度來定的；灌注前孔深是通過測繩測的（測錘尺寸形狀：圓錐形垂錠，鋼板焊，砂填心，底面直徑為14cm，高度為20cm，重量3.6kg）；沉碴厚度為終孔時通過測鉆繩所得的讀數(shù)與垂錠測繩所測得的讀數(shù)之差。（5）孔徑檢查用4~6倍孔直徑長的鋼筋焊接成探孔器來檢測孔徑。保證鉆孔的孔徑滿足規(guī)定。鋼筋不能太細，使用中防止彎曲；鉆孔過程中，孔徑檢查是通過量鉆頭直徑來完畢的。（二）水下混凝土灌注1、清孔灌注水下砼前需再次清孔，通過120根鉆孔樁的試驗得出泥漿比重、粘度適中、地質(zhì)良好的鉆孔，清孔與灌注時間間隔不適宜超過4小時，否則需進行二次清孔。2、下放鋼筋籠清孔完畢后下放鋼筋籠。為了鋼筋籠就位精確，在鋼筋籠一圈焊4個耳環(huán)來固定鋼筋籠在孔中的位置；懸空的鋼筋籠用4根吊環(huán)來控制，防止掉籠或上浮。鋼筋籠標高定位容許誤差是±5cm。3、安裝導(dǎo)管及封底導(dǎo)管必須通過密封試驗合格后才能使用?，F(xiàn)場安裝、下放導(dǎo)管必須認真細致，導(dǎo)管法蘭盤必須擰緊、密封。準備就緒后開盤封底，封底的砼數(shù)量由孔徑及封底高度來確定?；炷脸醮媪康淖钚∪萘?，可按下式計算：V=∏/4［D2（H+h+0.5t）+d2（0.5L―H―h―0.5t）］式中V——混凝土的初存量，m3;d——導(dǎo)管內(nèi)徑，m；D——成孔樁徑，m；L——樁孔深度，m；H——導(dǎo)管埋入混凝土的深度，m；h——灌注前測得的導(dǎo)管下口距孔底高度，m；t——灌注混凝土前孔底沉渣厚度，m。砼灌注全過程必須有技術(shù)人員值班，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。對于突發(fā)事件有第二次處理方案，要隨時啟動，防止斷樁。水下砼灌注要迅速，以防坍孔和沉碴過厚而影響砼質(zhì)量。每根樁的灌注時間不超過8小時。拌和時間較一般的砼延長1.5倍，一經(jīng)開始，持續(xù)灌注，不管中途由于任何原因中斷灌注時間超過30min的,必須采用補救措施或重鉆。測量水下砼面的位置是用測繩吊著重砣來實現(xiàn)的。測繩要通過檢查，合格后方可使用，并固定好標尺的位置以防上下滑動而導(dǎo)致讀數(shù)有誤。重砣采用重量3.6kg、底面直徑13cm、高18cm的圓錐。為了防止鋼筋籠上浮，一是在吊環(huán)頂載重壓住鋼筋籠。二是在孔內(nèi)砼靠近鋼筋籠底時加大導(dǎo)管的埋深；當(dāng)砼升入到鋼筋籠內(nèi)1~2m后應(yīng)減少導(dǎo)管的埋深。灌注標高應(yīng)高出設(shè)計標高1.0m左右，便于清理泥漿和消除測量誤差。抄平時要多次復(fù)核，包括鋼筋籠的吊環(huán)長度，防止出現(xiàn)短樁或浮籠樁。尤其是終盤前的量測務(wù)必精確。預(yù)留樁頭高度要充足考慮泥漿比重，封底高度，測量誤差，現(xiàn)場出現(xiàn)的小故障等狀況的影響。三、鉆孔事故的防止及處理由于復(fù)雜地質(zhì)狀況及其他原因的影響，鉆孔過程中輕易出現(xiàn)某些質(zhì)量問題，在此，列舉幾種鉆孔過程中常見的事故的防止及處理方案：（一）坍孔孔口坍塌輕易發(fā)現(xiàn)，而孔內(nèi)坍塌則需要仔細觀測，如孔內(nèi)水位忽然下降；孔口水面冒細密的水泡；出土量明顯的增長；沒有進尺或進尺很??；孔深忽然變淺，鉆頭達不到本來的孔深；鉆頭負荷明顯增長等等，均表明孔內(nèi)已坍塌。1、坍孔原因（1）泥漿比重或粘度太小，未形成堅實的護壁。（2）施工場地夯填土質(zhì)量不良。（3）鉆機和鉆架未支承好，支承面受過大的壓力。（4）埋置護筒不符合規(guī)定，護筒周圍或底部未用優(yōu)質(zhì)粘土分層扎實填筑。護筒高度不夠，孔內(nèi)涌出承壓水，減少水的靜壓力。護筒埋置太淺。（5）開孔時，護筒腳下2~3m范圍內(nèi)未作好造壁處理。（6）護筒直徑過小或護筒埋置不夠平正垂直，開孔時鉆頭左右晃動沖擊護筒，鉆進中鉆頭或抽碴筒碰撞護筒。（7）孔內(nèi)規(guī)定的水位高度不夠或未保持好規(guī)定的水位。（8）在松軟的砂層中進尺太快。（9）遇易坍孔的流砂層，未及時采用措施。（10）清孔措施不妥。（11）補水時水流沖塌孔壁。補水量過大，常常溢出孔口，或抽碴筒泥漿未及時排出，浸泡孔口土壤，以至松軟坍塌。（12）從終孔至灌注水下砼延誤時間太長等。2、坍孔的防止和處理（1）在松散粉砂土，淤泥層或流砂中鉆進時，應(yīng)控制進尺，選用較大比重、粘度、膠體率的優(yōu)質(zhì)泥漿（或投入粘土、片石低錘沖擊使粘土膏、片石等擠入孔壁）。（2）入孔口坍塌，可回填重新埋設(shè)護筒再鉆?；蛳落撟o筒至未坍處如下至少1m。（3）孔內(nèi)坍塌不嚴重者，可加大泥漿比重繼續(xù)鉆進。較嚴重者，可回填砂石和粘土混合物到坍塌位置以上1~2m，甚至所有回填再鉆。若坍塌埋住鉆頭，應(yīng)先清孔，后提起鉆頭。（二）鉆孔漏漿在透水性強或有地下水流動的地層中，稀泥漿會向孔外漏失，一般有護筒底漏漿和護筒接縫漏漿兩種狀況，嚴重漏漿為坍孔先兆，應(yīng)及時處理。漏漿的重要原因是：護筒埋設(shè)太淺，回填土不密實或護筒接縫不嚴密；或水頭過高等等。補救的措施是：加稠泥漿或倒入粘土慢速轉(zhuǎn)動；或回填土摻卵石、片石反復(fù)沖擊增長護壁；護筒自身漏漿則可用棉絮堵塞。此外護筒內(nèi)有掉落物也會導(dǎo)致漏漿。（三）彎孔在鉆孔時，由于鉆孔方向偏斜產(chǎn)生彎孔，嚴重者影響鋼筋籠的安裝和樁的質(zhì)量。1、彎孔原因（1）、鉆機坐落在軟硬不一樣的土層上，鉆進中發(fā)生位移和偏沉。（2）旋轉(zhuǎn)鉆機鉆桿彎曲或鉆桿接頭不直，鉆頭擺動偏向一邊。（3）鉆孔時碰到較大孤石、探頭石或傾斜的巖層。（4）在有傾斜度的軟硬地層交界處，巖面傾斜處鉆進；或在粒徑大小懸殊的砂卵石層中鉆進，鉆頭所受阻力不勻。2、防止措施（1）安裝鉆機是要使轉(zhuǎn)盤、底座平正。起重滑車緣與固定鉆桿的卡孔和護筒中心三者應(yīng)在一條豎直線上，并常常檢查較正。（2）由于鉆桿較長，轉(zhuǎn)動時上部擺動過大，必須在鉆架上增添導(dǎo)向架，控制鉆桿上的提引水龍頭，使其沿導(dǎo)向架向下鉆進。（3）鉆桿接頭應(yīng)逐一檢查及時調(diào)整。鉆桿彎曲要用千斤頂調(diào)直。（4）在有傾斜的軟、硬地層鉆進時，應(yīng)吊住鉆桿控制進尺，低速鉆進?；蚧靥钇⒙咽瘺_平后在鉆進。3、處理措施彎孔不嚴重時，可重新調(diào)整鉆機繼續(xù)鉆進。較嚴重時，如用旋轉(zhuǎn)鉆可提吊起鉆頭在彎孔處上下反復(fù)掃孔，使鉆孔正直。嚴重時。旋轉(zhuǎn)鉆孔應(yīng)回填砂粘土，沖擊鉆孔應(yīng)回填粘土夾砂卵石或小片石至彎孔以上0.5m，待沉積或用低沖程沖擊密實后再鉆進。不得用沖擊鉆頭直接修孔。以免卡鉆。（四）糊鉆在粘性土層用正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆進時，因進尺快。鉆碴大或泥漿比重和粘度太大，出漿口堵塞，易導(dǎo)致糊鉆（吸錐）。一般應(yīng)控制進尺，選用刮板齒小、出漿口大的鉆頭，防止糊鉆。如糊鉆嚴重，應(yīng)提出孔口，清除鉆頭的殘碴。沖擊鉆進時，可減少沖程，減少泥漿稠度，在粘土層上回填部分砂、礫石防止吸住沖擊鉆頭。（五）縮孔地層中夾有塑性土壤（俗稱橡皮土），遇水膨脹后使孔徑縮小。或鉆頭磨損嚴重未及時焊補，鉆出不不小于設(shè)計樁徑的孔。碰到這種狀況時，可采用上下反復(fù)掃孔的措施擴大、或回填砂粘土，待密實后重鉆。（六）梅花孔梅花孔或探頭石（即孔形不圓有局部孔壁凸進）是沖擊鉆孔常常碰到的事故，其原因是：泥漿太稠，阻礙鉆頭轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)向裝置失靈，鉆頭總在一種方向上下沖擊；操作時鋼絲繩太松，或沖程太低，鉆頭得不到充足轉(zhuǎn)向時間，這樣就輕易在基巖中形成梅花孔。在非均勻質(zhì)地層如漂、卵石、堆積層等易出現(xiàn)探頭石。當(dāng)出現(xiàn)以上狀況時，一般用強度高于基巖或探頭石的碎石或片石回填重鉆。（七）卡孔鉆頭在距孔底一定高度卡住，提不上來，但向下可以活動為上卡。在孔底卡住，無法活動為下卡。1、卡鉆原因（1）不規(guī)則孔形未處理。（2）坍孔落石、工具掉進孔內(nèi)。（3）長護筒傾斜、下端為鉆頭撞擊變形。（4）鉆頭尺寸不一，或焊補超限。（5）下鉆太猛，鉆頭撞碰在孔內(nèi)傾倒。發(fā)生卡鉆時，不適宜強提，不可盲動以免愈卡愈緊或?qū)е绿茁胥@。2、處理措施（1）上下提動鉆頭，使之旋轉(zhuǎn)，并用撬棍配合，左右反復(fù)撥動大繩，使鉆頭能沿下落的原道提出。（2）用小鉆頭沖擊卡鉆一邊孔壁或鉆頭，使鉆頭松動后再起吊。（3）先探準障礙物的位置，收緊鉆頭大繩，可用沖、吸的措施將卡鉆處松動后提出。（4）在無活動余