摘要:鉆孔灌注樁施工技術雖然已相當成熟，但相對于其它工程部位來講，施工過程中仍具有一定的風險。本文根據廈門快速公交系統（BRT）2號線工程實例，著重探討鉆孔灌注樁施工技術及質量控制要點。
　　關鍵詞:鉆孔灌注樁，施工技術，質量控制
　　鉆孔灌注樁基礎是我國公路橋梁設計施工中普遍采用的一種樁基礎型式，尤其是在陸上和水深不大的大中型橋梁設計中，應用非常廣泛，大有取代其它基礎型式的趨勢。鉆孔灌注樁以其承載力高、穩定性好、沉降量小、施工方便等優點。本文對橋梁鉆孔灌注樁基礎施工技術進行探討，并詳細分析了鉆孔灌注樁施工過程中的問題及質量控制。
　　1工程概況
　　廈門快速公交系統（BRT）2號線島西柯至同安段起自濱海大道，沿濱海大道、海翔大道、同集路、同蓮路，終于同安樞紐站。線路全長11.993km，全線高架，共設七座高架車站，一座樞紐站。
　　該合同段里程范圍為：K17＋548.62～K18+975.82及K19+277.82～K21＋692.82（含136、273號墩,不含184、193號墩），全長3842.2米。全段共有128個橋墩，（含136號，273號橋墩及基礎,不含184、193號墩）；450根灌注樁（其中φ1.2米樁260根、φ1.5米樁68根、φ1.8米樁122根）。
　　2水文、地質條件
　　本工程為城市立交橋，橋址處無水塘和溪溝等地表水體。地下水屬孔隙、裂隙（基巖區）潛水類型，含水層均屬弱透水性，地下水主要靠大氣降水補給。
　　根據巖性判斷：填筑土①中塑性亞粘土；②中塑性殘積亞粘土；④全風化花崗巖；⑤散體狀強風化花崗巖；⑥脈巖殘積粘性土、散體狀強風化脈巖均屬弱透水含水層；粗砂③屬強透水含水層，但是該層以透鏡體狀出現，對地下水含水量影響較小。碎裂狀強風化花崗巖⑦弱風化花崗巖；⑧微風化花崗巖；⑨的賦水性及透水性與其裂隙的發育程度及連通性有關，經勘察表明其裂隙多以閉合裂隙為主，層內水量不大。
　　3鉆孔灌注樁施工技術
　　3.1樁基施工方案
　　本標段的樁基采用Φ1200mm、Φ1500mm和Φ1800mm鉆孔灌注樁，φ1200mm樁10190m，φ1500mm樁2688m，φ1800mm樁5026m，共450根，樁長從15～60m左右不等，鉆孔灌注樁混凝土標號為水下C30。根據地質條件鉆孔灌注樁施工選用CE-22和CE-30型沖擊鉆機鉆孔，砼采用商品砼，用輸送車運輸至工作面，砼采用灌注Φ250導管進行灌注。根據施工進度總體安排，計劃安排225臺CE-22和CE-30型鉆機和一臺旋挖鉆機進場施工。考慮夜間不能施工，部分樁基在土層位置采用護筒全程跟進。
　　3.2成孔
　　(1)根據現場地質情況及設計所要求的樁徑、樁深，可選用沖擊鉆孔機。
　　(2)開鉆前棄孔內多放一些粘土，如果巖石不平，加適量粒徑不大于15cm的片石，頂部拋平，用低沖程沖砸。
　　(3)開孔時，為了使鉆渣泥漿盡量擠入孔壁，一般不抽渣，待沖砸至護筒下3～4m時，方可高沖程下正常沖進，4～5m后，方可抽渣。
　　(4)在不同的地層，采取不同的沖程。
　　a粘土、風化巖，宜采用中、低沖程1～2m。
　　b基巖層宜用高沖程，沖程3～5m。
　　c淤泥層及時投入粘土和小片石，低沖程沖進必要時反復沖砸。
　　d巖石面傾斜較大，或高低不平，最易偏孔，可回填堅硬片石，低錘快打，造成一個平臺后，方可采用較高沖程。
　　e為保證孔形符合要求，鉆進中應復核樁位，更換鉆頭前必須經過檢孔，用檢孔器檢查符合設計要求后，才可放入新鉆頭。如檢孔器不能沉到原來已鉆孔到的深度，或鋼絲繩的位置偏移護筒中心較大時，則考慮可能發生了彎孔、斜孔或縮孔等情況，應及時采取補救措施。考慮夜間不能施工，部分樁基在土層位置采用護筒全程跟進。
　　3.3清孔
　　清孔可分一次清孔和二次清孔，其目的在于控制樁基沉淀層，保證樁基承載力，同時也是為了灌注砼時保證質量，不出故障。清孔時不應過早地稀釋泥漿，而應加快泥漿的循環，待測定泥漿指標接近規范要求，才可稀釋。孔徑為1.8米時，可采用直徑為1.0米（或1.2米）的錘頭進行低沖程沖擊孔底，加大泛漿能力，同時可以破壞沉淀密實層。當導管下放的時間較長時，應同時進行泥漿循環，以確保泥漿的懸浮性。
　　3.4鋼筋籠制作與吊裝
　　(1)鋼筋籠成型可采用卡板成型和箍筋成型兩種方法。
　　(2)吊入鋼筋籠時，應對準孔位輕放、慢放，若遇到阻礙，可徐起徐落和正反旋轉使之下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌，下放過程中，要注意孔內水位情況，如發生異樣馬上停止，檢查是否坍孔。
　　(3)鋼筋籠入孔后，要牢固定位，并應采取具體措施防止在灌注水下砼過程中下落或被砼頂托上升。
　　(4)當砼灌注完畢，樁上部砼初凝后即解除鋼筋的固定措施，以便使鋼筋籠隨同砼收縮避免粘結力的損失。
　　3.5水下砼灌注：
　　(1)灌注混凝土前應對剛性導管進行必要的水密、承壓和接頭抗拉等試驗，水密試驗的水壓小于井孔內水深1.5倍的壓力，承壓試驗時的水壓不應小于導管壁可能承受的最大內壓力Pmax，可按下式計算：
　　Pmax=γc•hcmax-γw•Hw
　　式中：Pmax—導管可能承受到的最大內壓力。（Mpa）；
　　γc—混凝土拌和物的容量（KN/m3）；
　　hcmax—導管內混凝土柱最大，高度（m），可按導管全長或預計的最大高度計；
　　γw—井孔內水或泥漿的容重（KN/m3）；
　　Hw—井孔內水或泥漿的深度（m）
　　(2)鋼筋籠吊裝就位后，為保證二次清孔徹底干凈，用鋼軌焊接成束，下到孔底，高頻率輕擊樁底，泛起沉渣，利用泥漿循環帶出井外。
　　(3)鉆孔樁所需首批混凝土數量應能滿足導管初次埋置深度（≥1.0m）和填充導管底部間隙的需要，其所需混凝土的數量可參考下式計算：
　　V≥(πd3/4)h1+(πD2/4)Hc
　　式中：
　　V—首批混凝土所需數量（m3）；
　　h1—井孔混凝土面高度達到Hc時，導管內混凝土柱需要的高度（m），
　　h1≥γwHw/γc（見圖1）；
　　Hc—灌注首批混凝土時所需井孔內混凝土面至孔底的高度（m）Hc=h2+h3；
　　Hw—井孔內混凝土面以上水或泥漿深度（m）；
　　D—井孔直徑（m）；
　　d—導管內徑（m）；
　　h2—導管初次埋置深度，h2≥1.0m
　　h3—導管底端至鉆孔底間隙，約0.4m；
　　γw—井孔內水或泥漿的容重（KN/m3）；
　　γc—混凝土拌和物的容重（KN/m3）；
　　(4)漏斗底口高出井孔水面或樁頂的必需高度可參考下式計算：
　　hc≥（P0+γwHw）/γc
　　式中：
　　hc—井孔內混凝土面以上，導管內混凝土柱（計算至漏斗底口）高度（m）；
　　Hw—井孔內混凝土面以上水或泥漿深度（m）；
　　γc—混凝土拌和物的容重（KN/m3）；
　　γw—井孔內水或泥漿的容重（KN/m3）；
　　P0—使導管內混凝土下落至導管底并將導管外的混凝土頂升時所需的超壓力，鉆孔灌注樁采用100～150kpa，樁徑1m左右時取低限，2m左右時取高限。當鉆孔樁樁頂低于井孔中水面時，漏斗底面高出水面不宜小于4～6m；當樁頂高于井孔中水面時，漏斗底面高出樁頂不宜小于4～6m時。當計算值大于上述數值時，應采用計算值。
　　4鉆孔灌注樁施工過程中的質量控制
　　4.1鉆孔位置和垂直度偏差過大
　　鉆孔過程中遇到地下障礙物產生孔位偏差；鉆機安裝就位穩定性差,作業時鉆機不穩或鉆桿彎曲；地面軟弱或軟硬不均勻；水上施工平臺穩定性差或高低不平；遇斜狀變化分布土層或土層中夾有大的孤石或其它硬物等。
　　控制方法:鉆孔施工選用沖抓鉆機,利用沖擊功能將石塊等障礙物擊碎,并抓出塊石碎體；陸上場地夯實、整平,軌道枕木均勻著地；水上施工平臺確保排架穩定,平臺頂面標高不受高潮位影響；安裝鉆機時要求轉盤中心與鉆架上的起吊滑輪在同一軸線,鉆桿位置偏差不大于200mm；在不均勻地層中鉆孔時,選用自重大、鉆桿剛度大的鉆機；進入不均勻地層或碰到孤石時,鉆速要放慢檔；安裝導正裝置防止孔斜；如遇鉆孔偏斜,可提起鉆頭,上下反復掃孔幾次,以便削去硬土,萬一糾偏無效,應在孔內填粘土至偏孔處500mm以上,重新鉆孔。
　　4.2孔壁坍陷
　　土質松散、泥漿護壁不好、護筒周圍未用粘土緊密填封、護筒內水位不高等是孔壁坍陷的主要原因。另外,鉆進速度過快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長也會引起孔壁坍陷。
　　控制方法:在松散易坍的土層中,適當加大護筒埋深；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于地下水位；鋼筋籠搬運和吊裝過程防止變形,安放時要對準孔位,避免碰撞孔壁；鋼筋籠接長應加快焊接時間；成孔后待灌時間一般不大于3小時,并控制混凝土的灌注時間,在保證施工質量的前提下,盡量縮短混凝土的灌注時間。
　　4.3縮頸
　　縮頸造成原因主要是塑性土膨脹。
　　控制方法:采用優質的泥漿,泥漿的比重要加大,降低失水量；成孔過程加大泵量,成孔速度要加快,在成孔一段時間內,孔壁形成泥皮,則孔壁不會滲水,亦不會引起膨脹；如出現縮頸,可采用上下反復掃孔的辦法擴大孔徑。
　　4.4孔底沉渣厚度過大
　　清孔不干凈或未進行二次清孔；泥漿比重過小或混凝土注入量不足而難以將沉渣浮起；鋼筋籠吊放過程中未對準孔位而碰撞孔壁使泥土坍落孔底；清孔后待灌時間過長,致使泥漿沉積。
　　控制方法:成孔后,鉆頭提高孔底100～200mm,保持慢速空轉,維持循環清孔時間不小于30分鐘；采用性能較好的優質泥漿,控制泥漿的比重和粘度；吊放鋼筋籠時,鋼筋籠的中心與樁中心保持一致,避免碰撞孔壁；鋼筋籠對接可采用鋼筋冷壓接頭工藝加快對接速度,減少空孔時間,從而減少沉渣；鋼筋籠就位后,檢查沉渣量,如果沉渣量超過規范要求,則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范要求；開始灌注混凝土時,導管底部至孔底的距離以30～40mm為宜；混凝土的儲備量要足夠,使導管一次埋入混凝土面以下1.0m以上,利用混凝土的巨大沖擊力濺除孔底沉渣,達到清除孔底沉渣的目的。
　　4.5成孔質量檢測
　　全橋鉆孔灌注樁成孔質量檢測均采用KE-400型超聲波測壁儀進行，該儀器利用帶有4個方向的傳感器依靠超聲波測定鉆孔樁孔壁條件，包括孔的垂直度、孔徑、孔壁塌陷、樁長等，它具有如下特點：
　　(1)檢測、打印、控制高度一體化，尤其是絞車和傳感器的一體化，使操作簡單方便。
　　(2)內置電腦，各種信息(日期、孔徑、深度、孔徑偏差、橫向與縱向距離刻度線等)均可現場打印在記錄紙上，非常便于現場特殊問題的分析。
　　(3)采用4個方向傳感器，可通過控制檢測孔內2個或4個方向的斷面情況。
　　(4)特殊情況下，可用來探明孔的異常情況，如鉆頭或鉆桿掉入鉆孔中的位置、導管斷入鉆孔中的情況、鋼筋籠在鉆孔中的情況等。
　　采用超聲波測壁儀檢測鉆孔灌注樁成孔質量，非常有效、直觀而且方便，同時更有助于成孔的完善，如鉆孔出現的錯臺、縮頸、垂直度的偏離等情況均可根據圖像有效地直觀處理。
　　5結束語
　　經驗表明,無論是陸上還是水上進行混凝土鉆孔灌注樁作業,大部分都是在水下進行施工,施工過程無法觀察,成樁后也難以進行開挖驗收。因此,對混凝土鉆孔灌注樁施工過程容易出現的質量問題進行分析,并總結出相應的對策及控制措施,有利于保證工程質量,控制好工程進度和造價。
　　參考文獻：
　　[1]段新勝,顧湘.樁基工程[M].北京:中國地質大學,2003.
　　
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