劉興波

0 引言

隨著高層建筑的不斷增多,鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的應(yīng)用日趨廣泛。特別是嵌巖鉆孔灌注樁要求樁底無沉渣,樁底混凝土與基巖必須有良好的接觸,才能充分發(fā)揮端承作用。就目前國內(nèi)采用較多的泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工方法而言,有如何檢驗(yàn)成孔后孔底沉渣、成樁后運(yùn)用小應(yīng)變檢測樁底沉渣及沉渣的處理等問題。本文將從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)加以論述。

1 質(zhì)量控制要點(diǎn)

鉆孔灌注樁施工的主要工序是：測量定樁位→護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位→鉆孔→終孔→第一次清孔→下放鋼筋籠→接入導(dǎo)管→第二次清孔→澆筑混凝土。每個步驟環(huán)環(huán)相扣,相互影響,都不容忽視。樁基施工質(zhì)量問題主要有以下幾方面：

1)測量放線錯誤,使整個建筑錯位或樁位偏差過大;

2)成孔中斷,出現(xiàn)漏漿、塌孔、卡鉆或掉鉆頭等現(xiàn)象;

3)成樁后出現(xiàn)沉渣超厚、鋼筋籠錯位變形嚴(yán)重和偏斜露筋、混凝土離析、樁身夾泥、縮頸、斷樁、鋼筋籠上浮、樁頂標(biāo)高不足等問題。

作為工程技術(shù)人員,必須熟悉工藝流程、掌握質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn),對可能會發(fā)生的質(zhì)量問題及解決辦法有一定的預(yù)見性。只有把握關(guān)鍵環(huán)節(jié),重視薄弱環(huán)節(jié),提高工程質(zhì)量才能起到事半功倍的效果。樁基質(zhì)量取決于勘察、設(shè)計、施工等許多因素,關(guān)于樁基設(shè)計承載力確定以及樁基檢測評定等問題本文暫不探討,在這里僅從施工、監(jiān)理控制的角度,討論幾個施工過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。

2 前期工作的監(jiān)控

在實(shí)際工作中,前期工作的控制是最有效的控制手段。由于鉆孔灌注樁施工的隱蔽性及工序的不可逆轉(zhuǎn)性,前期工作的監(jiān)控尤為重要,因此必須重視施工前各方的準(zhǔn)備工作,對可能出現(xiàn)的問題(如噪聲、振動對周圍環(huán)境的影響等)做好充分準(zhǔn)備,以備應(yīng)急。對不同的施工方法其效率和質(zhì)量有很大差異時,應(yīng)從施工方法著手進(jìn)行預(yù)先控制。

3 施工組織設(shè)計的審查

施工組織設(shè)計應(yīng)根據(jù)施工單位自身人員、設(shè)備等實(shí)際情況編寫,要注意細(xì)化、量化和可操作性。審查時要認(rèn)真關(guān)注其關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵部位的施工方案及質(zhì)量控制措施,如垂直度控制、終孔巖質(zhì)鑒別、清孔、水下混凝土澆筑等以及可能出現(xiàn)的雨季、冬季施工措施。同時應(yīng)考慮供電、供水、商品混凝土供應(yīng)、現(xiàn)場道路情況。此外,還必須審查其施工管理制度、崗位責(zé)任制、質(zhì)檢制度等。施工前,必須要劃分好每臺鉆機(jī)的施工區(qū)域,編好施工流向圖,確保在相鄰混凝土灌注完畢的樁旁施工。其安全距離不小于3D(D為樁直徑),最小時間間隔不少于36 h。

4 成孔質(zhì)量控制

在鉆機(jī)定位時要保證水平,需要檢查以下三個方面：

1)鉆機(jī)塔架滑輪組中心、回轉(zhuǎn)盤中心、樁位標(biāo)記是否在同一鉛垂線;

2)回轉(zhuǎn)盤上縱橫兩個方向水平尺上的是否完全居中;

3)鉆機(jī)下的枕木是否穩(wěn)定牢固,否則應(yīng)采取擴(kuò)大樁機(jī)支撐面積使樁機(jī)穩(wěn)固。

鉆孔過程中,要隨時注意校驗(yàn)鉆架及鉆桿的垂直度和水平情況。發(fā)現(xiàn)傾斜,應(yīng)當(dāng)注意,查明原因,及時處理。嚴(yán)禁強(qiáng)行將鋼筋籠壓入,否則會造成鋼筋籠傾斜。在澆筑混凝土后出現(xiàn)露筋、無保護(hù)層現(xiàn)象時,應(yīng)要求進(jìn)行復(fù)鉆糾偏,并在新驗(yàn)收成孔質(zhì)量后再吊放鋼筋籠,保證下放順利。

5 清孔檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

鉆孔灌注樁不論采用正循環(huán)還是反循環(huán)方法施工,孔內(nèi)泥漿中均含有泥團(tuán)、石屑、砂粒等成分。在清孔過程中必須控制其含量和粒徑。另外,在混凝土灌注前可用大于2 kg重錘掛在側(cè)繩上,放至孔底,上下反復(fù)提放,靠手感判斷沉渣的存在與否。一般情況下,重錘與孔底的撞擊聲清晰,手感無粘滯,可判斷為無沉渣。若0.05 mm以上粒徑的顆粒不存在時,則首次混凝土料在一定沖擊力下,可以排除孔底表層泥漿浮渣,使混凝土與基巖有良好的結(jié)合,確保端承效果。

6 采用小應(yīng)變測樁技術(shù)判斷樁底沉渣

反射波法小應(yīng)變測樁技術(shù),是以一維波動理論為基礎(chǔ)的。樁頂入射波與樁底反射波,在樁底不同介質(zhì)條件下的關(guān)系為：

其中,vr為反射波波速;vi為入射波波速;Zl為樁身阻抗;Zz為樁底介質(zhì)阻抗。

沉渣是鉆孔過程中鉆機(jī)切削和孔壁塌落的巖土,主要是砂、礫石和碎巖等,而沉淤則是比重大、稠度大的劣質(zhì)泥漿由于空孔時間過長沉淀而成的流塑狀混合物,沉淤的厚度往往大于沉渣,沉渣與沉淤均在樁底形成軟弱隔層,能導(dǎo)致端承力喪失殆盡。沉淤的控制主要是提高泥漿質(zhì)量和減少空孔時間。采用反循環(huán)成孔要比正循環(huán)成孔對沉渣的清除效果好。灌注前抽吸2 min左右,一方面抽出一定的沉淤,可基本上將孔底沉渣清除干凈。另一方面泥漿的抽吸作用導(dǎo)致一部分沉渣、沉淤上浮,而且短時間內(nèi)不會沉淀。此時灌注混凝土,混凝土墜落的巨大沖擊力還能濺出最后殘余的部分沉渣。

7 垂球法測定孔底沉渣

目前通常使用垂球法測定孔底沉渣,此工作應(yīng)由施工單位有經(jīng)驗(yàn)的人員測定,監(jiān)理人員也要復(fù)測核實(shí)。測繩使用前應(yīng)浸水用鋼尺復(fù)核,測錘應(yīng)從導(dǎo)漿管外側(cè)下入孔中,反復(fù)提動,放位。第二次清孔時應(yīng)做好混凝土澆灌準(zhǔn)備工作以保證在停止清孔后30 min進(jìn)行混凝土澆筑,超過30 min應(yīng)重新進(jìn)行清孔、重新測定孔底沉淤。另外,第二次清孔結(jié)束后應(yīng)保持孔內(nèi)水頭高度,以防止塌孔或縮頸。

另外,還應(yīng)注意孔深與孔徑的一些問題。例如,一般施工隊(duì)常用的測繩一經(jīng)水泡就會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象,有的收縮量可達(dá)1 cm/m左右,測50 m的孔就會產(chǎn)生0.5 m左右的誤差,導(dǎo)致孔深測量有誤達(dá)不到設(shè)計深度,以及在湖、塘、溝、谷與河漫灘地段新近沉積應(yīng)經(jīng)常檢查混凝土的和易性及坍落度,注意觀察導(dǎo)管小于設(shè)計要求,樁的截面縮小,導(dǎo)致鋼筋籠下放困難、無保護(hù)層、樁的抗壓彎能力削弱或喪失等問題,實(shí)際上降低了樁的可靠度。鉆頭直徑的大小將直接影響孔徑的大小,在施工過程中要經(jīng)常復(fù)核鉆頭直徑,如發(fā)現(xiàn)其磨損超過10 mm就要及時調(diào)換鉆頭。

8 混凝土澆筑

一般使用混凝土的原材料、配合比、坍落度的控制很重要,現(xiàn)場應(yīng)注意混凝土應(yīng)具有良好的和易性,坍落度宜控制在18 cm～22 cm之間?；炷恋奶涠纫彩枪嘧兜囊粋€關(guān)鍵指標(biāo),如果坍落度偏大,水下澆筑容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象;如果坍落度偏小,首先易堵管,即混凝土灌注不下的現(xiàn)象,另外,由于此時混凝土與套管間存在著較大摩擦力,致使套管提升時混凝土與鋼筋一起上浮?；炷潦状喂嘧r,應(yīng)檢查導(dǎo)管是否暢通以及是否安裝隔水塞(球),導(dǎo)管下端距孔底300 mm～400 mm為宜。第一批混凝土量應(yīng)能令導(dǎo)管埋入混凝土1 m以上,監(jiān)理工程師應(yīng)根據(jù)樁徑予以核定?；炷脸豕嗪髴?yīng)注意觀察孔口翻漿情況是否良好。應(yīng)倡導(dǎo)施工單位使用大體積混凝土沖擊灌注法,和初斗一樣,每一斗灌注都是將混凝土在大斗中積蓄夠量,出料口直接插入導(dǎo)管,然后打開活門一次連續(xù)沖擊下去,其優(yōu)點(diǎn)如下：

1)功能大,沖擊力強(qiáng)。在巨大瞬時沖力的作用下,混凝土的向上頂升力和側(cè)向擠壓力就有了保證,樁的摩阻力和樁身混凝土密實(shí)性都得以提高;

2)首斗混凝土灌注沖力大,沉渣、沉淤被濺開,樁端與持力層能較好地結(jié)合,確保了端承力的發(fā)揮;

3)灌注時間短,樁身段骨料分布均勻,樁身段強(qiáng)度能得到保證?；炷凉嘧r,吊車司機(jī)的配合也至關(guān)重要。

9 結(jié)語

鉆孔灌注樁施工時必須堅(jiān)持“嚴(yán)細(xì)、快速”的原則,樁施工的每一道工序都是隱蔽的,為下一道工序所覆蓋,而且任何一道工序出現(xiàn)問題,都將帶來嚴(yán)重后果。為消除隱患,在施工過程中必須多方把關(guān)。嚴(yán)格控制施工的各道工序,特別是關(guān)鍵控制點(diǎn),嚴(yán)格按照設(shè)計及施工規(guī)范進(jìn)行,監(jiān)理工程師應(yīng)該根據(jù)鉆孔灌注樁施工工藝流程對施工過程進(jìn)行合理有效的控制,及時收集、整理、儲存與質(zhì)量有關(guān)的各種信息資料,作為對樁基質(zhì)量控制和評估的依據(jù)。

為了不斷提高鉆孔灌注樁的質(zhì)量,還應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場管理與協(xié)調(diào),管理以人為本,完善制度,提高和完善管理水平,增強(qiáng)每個工序人員的責(zé)任心,調(diào)動積極性,減少問題,及時發(fā)現(xiàn)問題及時快速處理,避免因管理脫節(jié)而造成人為的工程質(zhì)量問題。

[1]JGJ 94-94,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2]張忠亭,丁小學(xué).鉆孔灌注樁設(shè)計與施工[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[3]JGJ 106-2003,建筑樁基檢測技術(shù)規(guī)范[S].

[4]陳勇章,吳寧波.橋梁鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制方法[J].山西建筑,2008,34(4)：236-237.