石 萍

(鶴崗市水務(wù)局，黑龍江 鶴崗 154100)

1 研究目標(biāo)

1.1 研究區(qū)域地質(zhì)概況

河床部位覆蓋層上部為第四系全新統(tǒng)沖洪積層，厚度為3.80～6.00 m。河床部位下部及左右兩岸覆蓋層為四系全新統(tǒng)一上更新統(tǒng)坡洪積層，厚度為8.00～16.00 m，下部基巖為二疊系上統(tǒng)五道嶺組流紋巖。鉆孔揭露的地層巖性由上至下分述如下:①卵石混合土:黃褐色～灰褐色，密實(shí);顆粒以卵石為主，礫石次之，中粗砂少量;分布于河床表面，厚度連續(xù)穩(wěn)定，在3.80～6.00 m。②碎石混合土(原黏土夾碎石):褐棕色～灰黃色，密實(shí)，黏性強(qiáng)，顆粒大小極不均勻，以碎石為主，砂礫石次之，并含有較多黏粉粒;分布于坡洪基臺地上部，厚度為8.00～16.00 m。③流紋巖:灰～灰黑色，斑狀或?；郀罱Y(jié)構(gòu)，流紋構(gòu)造，斑晶以石英為主，含有鉀長石、斜長石，基質(zhì)為石英玻璃質(zhì)，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，充有石英脈或鐵銹膜;分布于左右岸及河谷底部。

本區(qū)較大的斷裂為阿什河斷裂，呈北西向穿過壩址附近。受阿什河斷裂的影響和控制，本次勘探在鉆孔中見有寬度為5～10 m的構(gòu)造破碎帶2條，流紋巖巖體中的斷層破碎帶部位，巖芯呈粉沙狀，不成孔，局部巖芯成碎屑狀。

本區(qū)內(nèi)地下水類型主要有前第四系基石裂隙水和第四系沖積洪積層孔隙潛水。第四系沖積洪積層孔隙潛水:分布于河床部位，含水層由卵石混合土組成，厚度為5.0 m左右，含水層屬強(qiáng)透水～中等透水層。水化學(xué)類型為HCO3-CaMa型，主要接受降入滲和側(cè)向徑流補(bǔ)給，以徑流形式向下游或河水排泄，與河水互為補(bǔ)排關(guān)系。前第四系基石裂隙水:賦存于河谷基底及兩岸山丘中的基巖裂隙中，分布不均，受巖體風(fēng)化及構(gòu)造裂隙的發(fā)育程度控制;主要補(bǔ)給源為大氣降水入滲，富水性差異較大，排泄于山前臺地和河谷漫灘之中，或以泉的形式流出。

1.2 研究目標(biāo)

通過對破碎帶地質(zhì)條件下，沖擊成孔灌注樁施工的研究，探究復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工控制辦法和質(zhì)量控制措施。

2 質(zhì)量控制措施

2.1 施工機(jī)具的選擇

施工機(jī)具的好壞對能否保證施工質(zhì)量以及功效的高低起著至關(guān)重要的作用。選擇好合適的施工機(jī)具是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制的首要條件。沖擊成孔灌注樁的施工機(jī)具主要包括成孔的鉆機(jī)、泥漿制備、鉆頭，成樁的導(dǎo)管、料斗、球塞、混凝土拌制與輸送設(shè)備。

根據(jù)不同的地質(zhì)條件，不同的樁徑，其選擇使用的成孔機(jī)具如鉆機(jī)、鉆頭有很大差別。選擇鉆機(jī)，首先要看功率和扭矩夠不夠，因?yàn)闃稄皆酱螅@進(jìn)時(shí)切削阻力越大，要求功率和扭矩也越大。鉆頭直徑必須保證樁的設(shè)計(jì)直徑，一般比設(shè)計(jì)樁徑小5～6 cm，鉆頭形狀應(yīng)對稱，錐尖角度≥120°，因?yàn)椴粚ΨQ的鉆頭易產(chǎn)生斜孔錐尖過尖會在孔底產(chǎn)生一個(gè)錐形，在其中埋藏大量泥塊沉渣，影響樁的承載力。

成樁用設(shè)備主要根據(jù)樁體的混凝土方量來考慮安排。導(dǎo)管的基本要求是滿足混凝土灌注量、接頭密閉不漏水不漏氣。導(dǎo)管的長度應(yīng)保證使得導(dǎo)管下口離孔底的距離保持在0.5 m左右。為此在施工中必須配有一些小導(dǎo)管，如0.5 m，1.0 m，1.5 m等不同長度。導(dǎo)管的選用除需考慮混凝土的方量，還應(yīng)導(dǎo)管接頭的外徑比鋼筋籠直徑應(yīng)小100 mm以上，以免導(dǎo)管鉤帶鋼筋籠。導(dǎo)管孔口的料斗與吊運(yùn)混凝土的料斗的容量之和應(yīng)保證首批灌注混凝土的數(shù)量滿足導(dǎo)管首次埋置深度(≥1.0 m)和填充導(dǎo)管底部的需要。首批灌注混凝土的數(shù)量不足會使得先灌入孔內(nèi)的混凝土大量混雜泥漿，影響樁的質(zhì)量。

2.2 鉆機(jī)就位的控制

鉆機(jī)的安裝就位，包含鉆樁位在大地平面的位置控制和所鉆樁孔本身的立體位置控制。

鉆孔灌注樁施工前應(yīng)對施工場地整平壓實(shí)，當(dāng)場地為深水區(qū)或淤泥層較厚時(shí)，應(yīng)搭設(shè)工作平臺。應(yīng)建立附合于結(jié)構(gòu)物整體測量控制中的子控制網(wǎng)(包括平面控制與高程控制)，且所有測量必須有多余觀測。對擬施工樁位進(jìn)行放樣，并在另一測站進(jìn)行復(fù)核。有條件時(shí)，應(yīng)用鋼尺對前后左右的樁位進(jìn)行相互校核。在灌注樁施工中樁位的控制必須高度重視，確保無誤，一旦發(fā)生樁位錯(cuò)誤將難以彌補(bǔ)。

鉆機(jī)安裝的基本要求是水平、穩(wěn)固、三點(diǎn)(天車、轉(zhuǎn)盤、護(hù)筒中心)一垂線，這樣才能保證樁的垂直度和樁位偏差符合要求，安裝完畢后要用水平尺和測錘校驗(yàn)。由于鉆孔灌注樁施工節(jié)奏快，鉆機(jī)安裝容易馬虎，常因未墊實(shí)、墊穩(wěn)，而在開鉆后很快發(fā)生傾斜。發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)立即停鉆，重新調(diào)平或排除故障后再繼續(xù)施工，否則必定造成斜孔。

鉆機(jī)完成一樁孔后一般不應(yīng)直接到鄰樁位施工而應(yīng)實(shí)行跳打原則，這是為了防止因鉆機(jī)荷載或成孔的應(yīng)力釋放而影響到剛灌注完混凝土的鄰樁的質(zhì)量，實(shí)在無法調(diào)整樁位時(shí)，應(yīng)停頓36 h以后才可在鄰樁上進(jìn)行施工。

2.3 泥漿的調(diào)制和使用

實(shí)踐證明泥漿是鉆孔灌注樁施工質(zhì)量好壞的重要環(huán)節(jié)，必須從嚴(yán)控制。泥漿一般采用水、黏土(或膨潤土)和添加劑按適當(dāng)比例配置而成。在施工中應(yīng)注意檢測泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)，尤其是比重和黏度這兩項(xiàng)最直觀、最重要的指標(biāo)。泥漿的相對密度過大既影響鉆進(jìn)速度，也使孔壁泥皮增厚;過小則護(hù)壁性能差，容易坍孔。

泥漿的品質(zhì)能否調(diào)節(jié)好，除與現(xiàn)場管理人員的經(jīng)驗(yàn)與水平外，關(guān)鍵在于能否及時(shí)清理泥漿池溝中的沉淀物。有時(shí)因泥漿池淤滿而將沉淀物倒灌回孔內(nèi)，則施工質(zhì)量必定受到較大影響。

2.4 鉆進(jìn)過程

鉆進(jìn)過程中主要應(yīng)加強(qiáng)以下事項(xiàng)的控制:

1)總的原則要快，一個(gè)樁的施工時(shí)間越短，質(zhì)量也越不容易出現(xiàn)問題，當(dāng)然，也不是要絕對的快，該慢的孔段要慢。如開孔時(shí)要輕壓慢鉆以防止發(fā)生孔斜，待鉆頭或?qū)虿课蝗窟M(jìn)入地層后，方可加速鉆進(jìn);在淤泥質(zhì)土層也不能太快，需防止形成螺旋形孔。

2)鉆進(jìn)過程中泥漿循環(huán)量應(yīng)根據(jù)地層和鉆進(jìn)速度加以調(diào)整，若進(jìn)尺速度快而泵量小，泥漿必定粘稠而且泥塊沉渣多，影響成孔質(zhì)量;在松軟易坍地層中鉆進(jìn)時(shí)若泵量和壓力太大，會造成擴(kuò)徑甚至坍孔。

3)在鉆孔排渣、提鉆頭除土或因故停鉆時(shí)，應(yīng)保持孔內(nèi)具有規(guī)定水位和要求的泥漿比重和黏度。處理孔內(nèi)事故或因故停鉆，必須將鉆頭提出孔外。

4)終孔時(shí)，需對樁孔的孔深、孔徑、傾斜度進(jìn)行檢測，符合要求才能終孔，否則需繼續(xù)。

2.5 清孔

通常工次用兩次清孔來達(dá)到規(guī)定的混凝土灌注前的泥漿相對密度。

第一次清孔是鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后直接利用鉆具進(jìn)行的換漿清孔工作。第一次清孔是能否達(dá)到技術(shù)要求的根本基礎(chǔ)，不能因?yàn)橛械诙吻蹇锥鲆暤谝淮吻蹇椎闹匾?，因?yàn)榈谝淮吻蹇椎臎_力(吸力)大，清孔能力強(qiáng)，可以把絕大部分沉渣，包括較大的泥塊都返出孔外，而第二次清孔是利用截面粗的導(dǎo)管進(jìn)行，沖力(吸力)要小得多，不能承擔(dān)主要的清孔責(zé)任，因而第一次清孔一定應(yīng)達(dá)到返出的泥漿中不含有的泥塊為止，根據(jù)筆者在施工中的經(jīng)驗(yàn)，對一根30幾米長的直徑650的樁來說，正循環(huán)清孔的時(shí)間應(yīng)＞30 min。

第二次清孔是在下完鋼筋籠和導(dǎo)管以后利用導(dǎo)管進(jìn)行的清孔，目的是清除這段時(shí)間里從泥漿中沉淀到孔底或是被鋼筋籠撞到下去的泥塊沉渣。

2.6 鋼筋籠

鉆孔灌注樁的鋼筋籠制作一般使用熱扎鋼筋，材質(zhì)與焊接要求應(yīng)符合國家的相關(guān)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。

鋼筋籠制作的技術(shù)要求主要是:①鋼筋籠直徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)尺寸;②每節(jié)的長度≤9 m，且≥5 m，因?yàn)檫^長則吊起時(shí)易彎曲變形，過短則增加焊接時(shí)間，對成樁的質(zhì)量不利;③使用法蘭接頭導(dǎo)管時(shí)，最下面的一節(jié)鋼筋籠底端應(yīng)使主筋向外張開，以防導(dǎo)管掛鉤導(dǎo)管造成鋼筋籠上浮;④制作好的鋼筋籠應(yīng)平臥堆放在平整干凈的場地，堆高不得超過兩層。

鋼筋籠在下籠過程中應(yīng)從速，一般樁孔應(yīng)在2～4 h內(nèi)完成。

2.7 水下混凝土的灌注

混凝土的強(qiáng)度等級必須滿足設(shè)計(jì)要求，砂石料、水泥、水等應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。此外，根據(jù)灌注樁的特點(diǎn)，水下混凝土還需控制:①初凝時(shí)間。這個(gè)指標(biāo)對于灌注樁非常重要，一般要求所提供配比的初凝時(shí)間是實(shí)際澆灌時(shí)間的兩倍，否則容易在澆灌過程中出現(xiàn)導(dǎo)管凝死等事故。②流動性。規(guī)范要求坍落度18～22 cm，當(dāng)坍落度小時(shí)，易堵塞導(dǎo)管，坍落度大時(shí)易發(fā)離析。

水下混凝土在灌注中應(yīng)控制3點(diǎn):①水下混凝土灌注前應(yīng)檢查樁底的沉淀層厚度與泥漿指標(biāo)，不符合要求則應(yīng)再次清孔。②當(dāng)混凝土灌到孔口不再返出泥漿時(shí)，說明混凝土壓力已等于或小于其在樁內(nèi)頂升的阻力，此時(shí)應(yīng)提升導(dǎo)管;若需提高0.5～1.0 m以上才能灌入混凝土，則此時(shí)應(yīng)拆除一些導(dǎo)管，減小導(dǎo)管在混凝土的埋深，使動力重新大于阻力。③導(dǎo)管的埋深太大或太小都是不利的，埋深太大容易發(fā)生混凝土凝住導(dǎo)管的斷樁事故，埋深太淺容易沖翻孔內(nèi)混凝土頂面而將沉渣泥漿卷入，造成夾泥至斷樁，也容易發(fā)生將導(dǎo)管拔出混凝土的事故。因此，應(yīng)做到勤提勤拆，不能出現(xiàn)一次拆10多米的情況。

[1] 張曉巖.鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制探討[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2009(12):19-23.

[2] 范曉龍，孫皓，溫俊萍.某高速公路鉆孔灌注樁事故分析及處理[J].山西建筑，2009(07):21.