路明東 周 巖 孫得治 李佳璐 馬 英

（1.甘肅建投臨夏建設(shè)管理有限公司，甘肅 臨夏 731100；2.甘肅省建筑科學研究院(集團)有限公司，甘肅 蘭州 730000；3.甘肅建投科技研發(fā)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

鉆孔灌注樁是目前橋梁樁基工程中最常見的基礎(chǔ)類型之一，具有造價相對較低、承載力大、穩(wěn)定性好、沉降量小、施工機械簡單、場地要求局限性小、受地下水位影響較小等諸多優(yōu)點。根據(jù)鉆孔灌注樁施工機械（沖擊鉆、循環(huán)鉆和旋挖鉆）的不同，可將鉆孔灌注樁分為沖擊式、循環(huán)式和旋挖式三種類型。其中，沖擊式鉆孔灌注樁技術(shù)具有對地基地質(zhì)條件應用范圍較廣、適應性強、穿硬土層能力強、可以建造大直徑樁體等優(yōu)點[1]，但存在易發(fā)生塌孔或縮孔、孔洞位置偏移、隱蔽工程質(zhì)量難以查驗等不足，在施工過程中需要嚴格控制施工機械組合和施工工藝。本文以實際工程為例，對沖擊式鉆孔灌注樁的施工工藝進行探討，并梳理總結(jié)沖擊式鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制措施，以期為類似工程的施工提供參考。

1 沖擊式鉆孔灌注樁技術(shù)原理和特點

1.1 技術(shù)原理

沖擊式鉆孔灌注樁以沖擊鉆機為核心設(shè)備，通過機架、卷揚機，將帶刃的沖擊錘提高至一定高度，讓其自由下落沖擊土層、切削破碎巖層進行鉆進，然后通過泥漿護壁和懸浮鉆渣成孔，放入鋼筋籠，水下澆筑混凝土成樁[2]。

1.2 技術(shù)特點

沖擊式鉆孔灌注樁在各種地層都具有較好的適用性，可用于各種黏土、砂土、卵石層以及基巖層等地層，相對于地質(zhì)較硬、有卵石、巖石等較硬地層具有明顯優(yōu)勢。但是，沖擊式鉆孔沖擊振動時噪音大，對周圍環(huán)境影響顯著，動力功率大，移動不便，施工時需另設(shè)置泥漿池、沉淀池等配套設(shè)施。

2 工程概況

甘肅省臨夏市新建一環(huán)城路立交橋匝道橋梁，共包含CA、CB兩條匝道，其中CA匝道橋梁全長472.8m，CB匝道橋梁全長438.3m，上部采用普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，下部采用群樁基礎(chǔ)。樁基均采用水下C30混凝土，鉆孔灌注成樁。其中，部分橋墩承臺尺寸為6.5m×2.5m，承臺厚2.5m，下設(shè)2根Ф1.5m鉆孔樁，樁長41m；其他部分承臺尺寸5.4m×5.4m，承臺厚2.0m，下設(shè)4根Φ1.2m鉆孔樁，樁長38m；橋臺為一字形橋臺，橋臺承臺尺寸1010cm×520cm×200cm，承臺下布置4根Ф1.2m鉆孔樁基礎(chǔ)，樁長41m。項目樁基共計132根，均按摩擦樁設(shè)計，穿越的地層覆蓋層為耕土、素填土、坡積粉質(zhì)黏土、卵石、強風化泥巖、中風化泥巖等（勘察該層未揭穿）。由于項目地層條件復雜，且穿越平均厚度8.61m卵石層、6.13m強風化泥巖以及部分中風化泥巖層，經(jīng)組織專家開會討論，決定采用沖擊式鉆孔灌注樁工藝。

3 施工工藝流程

沖擊式鉆孔灌注樁工藝流程如圖1所示。

圖1 鉆孔灌注樁施工工藝流程圖

3.1 施工準備與測量放線

根據(jù)設(shè)計文件，結(jié)合項目水文地質(zhì)條件，編制施工方案、作業(yè)指導書及應急預案，組織全體施工人員進行安全技術(shù)交底，并對設(shè)備、機械操作人員等進行崗前安全培訓。整理、夯實施工現(xiàn)場場地，進行三通一平，并組織測量人員建立項目施工測量控制網(wǎng)，確定樁位中心位置，然后引出四個方向的護樁[3]。放線完成后，報監(jiān)理工程師進行復核，合格后方可轉(zhuǎn)入下道工序。為了檢驗地質(zhì)條件、驗證沖擊鉆成孔的可行性，確保成樁質(zhì)量，選擇沖擊鉆機在設(shè)計樁位進行試樁，總結(jié)試樁過程中數(shù)據(jù)及指標，以指導后期施工。

3.2 泥漿制備

泥漿在后期鉆孔過程中起著護壁與懸浮鉆渣的作用[4]。為了滿足項目鉆孔時泥漿制備與后期水下混凝土澆筑時存儲需要，在項目橋墩附近砌筑15m×10m×2m泥漿池，泥漿池四周用鐵絲網(wǎng)封閉并懸掛安全警示標牌。單個泥漿池容量為300m3，可滿足3根鉆孔樁同時作業(yè)時的泥漿循環(huán)需要。鉆孔樁施工泥漿采用黏性較好的黏土，并加入外加劑（膨潤土與纖維素），按一定比例加水調(diào)制。泥漿制備后需對其各項性能指標進行測定。

3.3 鋼護筒埋設(shè)與鉆機就位

根據(jù)鉆孔樁樁位中心埋設(shè)樁基鉆孔鋼護筒，該項目鋼護筒由厚度為20mm 鋼板卷制而成，長4m，埋設(shè)深度3.7m，露出地面0.3m。埋設(shè)鋼護筒時，中心應與樁位中心重合，平面允許誤差不大于50mm，豎直傾斜度不大于1%，鋼護筒埋設(shè)完后及時覆蓋孔口，對鉆機進行檢查，確保無誤即進行鉆機就位。鉆機就位時，用方木或型鋼支墊底座，用吊錘使鉆頭中心對準樁孔中心。就位后，復核鉆機基礎(chǔ)底部是否牢固，并校正鉆頭的垂直度，滿足要求后開始鉆孔。

3.4 鉆孔作業(yè)

剛開始鉆孔時，用沖擊錐以小沖程反復沖擊造漿、開孔，把泥膏、石塊擠向孔壁，以加固護筒底口，使初成孔的孔壁堅實、豎直、圓順，能起到導向作用，并防止孔口坍塌[5]。當孔底在護筒底口下3～4m后，方可進行正常的沖擊。

在沖擊成孔過程中，孔內(nèi)水泥漿水平面須高出護筒腳至少50cm，但比護筒頂面低30cm，沖擊過程中應定期、定深度對孔深、孔徑、泥漿性能進行檢查。鉆孔應連續(xù)施工，一次成孔。特殊情況必須停時，應將鉆頭提出，以防埋鉆，同時在孔口加護蓋，并及時檢查補水補漿。停鉆后再鉆時，同樣也需由低沖程逐漸加高到正常沖程。

3.5 檢孔與清孔

當沖擊鉆孔深度達到設(shè)計深度后，立即對孔深、孔徑、孔形以及孔底沉渣量進行檢查，確認滿足相關(guān)要求后即可終孔，并報監(jiān)理工程師檢查認可。檢查合格后進行一次清孔，在清孔時，根據(jù)孔內(nèi)水位高度及時向孔內(nèi)進行補漿，保持孔內(nèi)水位高于地下水位2m以上。

3.6 鋼筋籠加工及下放

按照設(shè)計文件，生產(chǎn)制造鋼筋籠。該項目鋼筋加工在項目預制梁場鋼筋加工車間內(nèi)進行，采用長線法在胎架上制作完成。鋼筋籠按設(shè)計圖紙綁扎成型后，為了檢測鉆孔樁質(zhì)量，需在內(nèi)側(cè)圓周布置4根聲測管，聲測管按設(shè)計要求埋設(shè)到樁底。

該項目鋼筋籠采用分節(jié)下放，主筋接長采用直螺紋套筒連接。鋼筋籠的起吊豎立采用大小雙鉤起吊，大鉤吊鋼筋籠上端、小鉤吊鋼筋籠下端，將鋼筋籠水平吊起后，大鉤起、小鉤落，使鋼筋籠逐步豎立。鋼筋籠豎立后，采用25T吊機下放鋼筋籠，下放前對孔口定位架標高與水平位置進行測量檢查，檢查合格后，沿樁孔自然下放鋼筋籠，并用支撐架在孔口對鋼筋籠進行一定的支撐，確保鋼筋籠下放時穩(wěn)定、可靠。

3.7 二次清孔

為清除孔底沉渣并確保水下混凝土澆筑質(zhì)量，采用換漿法進行二次清孔，循環(huán)時應注意保持泥漿水頭并補充優(yōu)質(zhì)泥漿防止塌空。清孔結(jié)束后，現(xiàn)場技術(shù)人員檢查驗收合格后，報監(jiān)理工程師現(xiàn)場檢驗合格后立即進行水下混凝土澆筑作業(yè)，間隔時間越短越好。

3.8 水下混凝土澆筑

由于水下混凝土無法振搗，混凝土應保持足夠和易性，當樁徑＜1.5m 時，坍落度宜為180～220mm，當樁徑≥1.5m時，坍落度宜為160～200mm，并充分考慮氣溫、運距及施工時間所造成的坍落度損失?；炷吝\送至現(xiàn)場后，再次進行坍落度檢測，觀察混凝土是否發(fā)生離析，確認合格方可進行澆筑。該項目混凝土由周邊混凝土攪拌站供應，經(jīng)混凝土罐車運輸至墩位樁基附近，采用垂直導管法進行澆筑，具體施工流程見圖2。

圖2 水下混凝土澆筑工藝流程圖

對導管及接頭進行試驗檢查，確認性能滿足要求后安裝導管，導管底部離孔底30～50cm。導管安裝完畢后，在導管內(nèi)安放隔水栓。待儲料斗和漏斗儲滿混凝土后，開始水下澆筑混凝土，澆筑連續(xù)進行，在初凝前完成整樁澆筑。首批混凝土儲量控制準確，下落時要有一定的沖擊力，能把泥漿從導管中排出，同時滿足導管初次埋置深度要求[6]。之后，循環(huán)進行導管提升與混凝土澆筑作業(yè)，直至達到規(guī)定標高。

水下澆筑混凝土時，要設(shè)置專人指揮導管的提升，并對混凝土澆筑面的標高進行測量，計算確認導管在混凝土中埋深大于2m且小于6m。當混凝土澆筑至規(guī)定標高5m以內(nèi)時，不再提升導管。待混凝土澆筑完成一次性提出導管。最后提出導管要勻速、緩慢，避免出現(xiàn)空洞、泥芯等。

3.9 樁頭鑿除

混凝土樁基成樁后，設(shè)置樁頂設(shè)計標高以上20～30cm處為樁頂面破除標高，使用風鎬、液壓鑿及起重裝置鑿除鉆頭超澆筑的混凝土及浮漿。鑿除時應保證鋼筋完整，嚴禁將樁頭主筋局部彎折造成損傷及無法校正。最后至少預留10cm以上采用人工鑿除，確保樁頂面平整、密實，與樁軸線基本垂直。鑿除時及鑿除后必須對聲測管進行保護，不得破壞聲測管，且防止雜物堵塞聲測管。樁頭鑿除后，以聲測管作為檢測通道，采用超聲脈沖檢測法進行樁基檢測，判斷樁基是否存在缺陷，確定樁基的連續(xù)性、完整性、均勻性，以及混凝土強度等級。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 建立科學完善的質(zhì)量保證體系

科學完善的質(zhì)量保證體系是保證沖擊式鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的重要保證。首先要確定項目的質(zhì)量管理目標，對沖擊式鉆孔灌注樁整體及其分項工程提出明確的質(zhì)量管理目標。同時在業(yè)主、監(jiān)理及質(zhì)檢站的指導監(jiān)督下，建立項目質(zhì)量管理體系，實行項目經(jīng)理負責制，并明確各崗位的質(zhì)量管理責任。提出原材料、鋼筋籠、護筒、成孔及成樁的質(zhì)量標準，為后期的質(zhì)量管理提供依據(jù)，并制定相應的質(zhì)量保證措施。

4.2 編制常見問題處理作業(yè)指導書

項目沖擊式鉆孔灌注樁作業(yè)穿越地層復雜，且涉及水下混凝土澆筑，易發(fā)生如坍孔、鉆孔偏斜彎曲、擴孔及縮孔、沉渣厚度超標、混凝土堵管、斷樁、卡鉆、鋼筋籠上浮、掉鉆落物、糊鉆和埋鉆、導管進水處理、聲測管堵塞等施工問題[7]。因此，施工作業(yè)前，要明確沖擊式鉆孔灌注樁的施工控制要點，再梳理總結(jié)以往工程類似施工案例，結(jié)合項目設(shè)計文件、水文地質(zhì)條件及施工條件，分析沖擊式鉆孔灌注樁施工時可能存在的問題，制定相應的預防及處理措施，編制詳細的沖擊式鉆孔灌注樁常見施工問題處理作業(yè)指導書，以使后期出現(xiàn)施工問題后能得到實時有效的解決。

4.3 嚴格要求進行技術(shù)交底

沖擊式鉆孔灌注樁施工工藝較為復雜，質(zhì)量控制要點多。為了讓施工人員明確項目的施工條件、具體施工要求、施工要點及關(guān)鍵施工技術(shù)，保證工程成樁質(zhì)量，在施工之前，應嚴格要求進行技術(shù)交底。由技術(shù)人員結(jié)合設(shè)計文件及專項施工方案編制技術(shù)交底書，并經(jīng)總工程師審批簽字后進行技術(shù)交底。技術(shù)交底的主要內(nèi)容應包括樁基的施工方法、技術(shù)要點、質(zhì)量要求、驗收標準、施工中的注意事項、應急措施及其他需注意細節(jié)等。同時，還要對電焊工、起重工、各類機械設(shè)備操作人員等特種工進行崗前安全培訓。并定期召開質(zhì)量安全會議、定期組織檢查。

4.4 強化施工過程監(jiān)督管理

可從原材料、施工技術(shù)及檢查驗收多個方面出發(fā)加強對沖擊式鉆孔灌注樁施工過程監(jiān)督管理。在原材料的進貨、檢驗、試驗、進倉、登記、標識、使用過程中，按照質(zhì)量體系的標準與要求及材料使用相關(guān)制度文件，層層把關(guān)，確保原材料質(zhì)量。在鉆孔成樁時，堅持預防為主的質(zhì)量控制方針，制定質(zhì)量與安全防范措施，強化施工過程的監(jiān)督檢查，確保關(guān)鍵工序的質(zhì)量[8]。分部分項工程施工工序作業(yè)完成后，按照施工工藝要求，需要進行報驗檢查的，采用業(yè)主、監(jiān)理公司提供或認可的專用檢查驗收表格嚴格按照“三檢質(zhì)”程序進行質(zhì)量檢查監(jiān)督驗收。

5 結(jié)束語

本文以實際工程項目為例，對沖擊式鉆孔灌注橋梁樁基應用的施工工藝進行了分析討論。沖擊式鉆孔灌注樁在復雜地層進行樁基施工時，應結(jié)合工程實際情況，制定切實可行的施工方法，建立完善的質(zhì)量保證體系，規(guī)范施工工藝，強化施工過程管理控制，從而保證樁基整體質(zhì)量，提高項目綜合效益。