于德偉

（中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司，湖北 武漢 430034）

鉆孔灌注樁是橋梁基礎中常見的一種基礎形式，具有施工速度快、占地少、相鄰干擾小、承載力大等優(yōu)點。因此在武漢四環(huán)線高速公路橋梁中被大量采用。鉆孔灌注樁的施工既有測量工作，又有機械操作、鋼筋加工、混凝土拌制和灌注等多種工作，影響因素多。在施工過程中，容易出現(xiàn)樁位偏差過大、孔底沉渣偏多、鋼筋籠上浮、樁體混凝土離析、斷樁、夾泥、縮徑等質量問題。這些質量問題往往使成樁難以滿足工程設計要求且補救困難，無法完全通過事后檢查來判斷存在的問題。必須加強施工準備、成孔、清孔、下鋼筋籠、灌注水下混凝土等施工全過程中各環(huán)節(jié)的質量監(jiān)控，采取各種有效預防措施，才能保證或提高鉆孔灌注樁的成樁質量。

1 質量控制的依據(jù)和目標

1.1 質量控制依據(jù)

鉆孔灌注樁施工質量控制依據(jù)下列文件:合同文件；設計圖紙及技術要求；JTG/T F50—2011《公路橋涵施工技術規(guī)范》；JGJ 106—2003《建筑基樁檢測技術規(guī)范》;GB 50007—2002《建筑地基基礎設計規(guī)范》；JTG F80/1—2004《公路工程質量檢驗評定標準》。當某一技術指標在上述文件中相互不一致時，要確定一種作為工程的執(zhí)行標準。一般應優(yōu)先考慮合同文件的規(guī)定。

1.2 質量控制目標

對鉆孔灌注樁施工質量的控制必須達到以下幾個目標：成樁過程各項指標，包括樁位、樁長、樁徑、孔底沉渣、終孔垂直度及成樁材料的質量等能滿足設計要求；預留混凝土試塊強度滿足規(guī)范要求；樁身完整、勻質，連續(xù)性好，無夾泥、斷樁、縮頸等缺陷；樁極限承載力滿足規(guī)范規(guī)定的驗收指標。

2 施工工藝流程和施工準備

2.1 施工工藝流程

鉆孔灌注樁由于使用鉆孔的設備不同，施工工藝流程也不一樣?，F(xiàn)以沖擊鉆或旋挖鉆機成孔為例來展開說明。其主要施工工藝流程為：平整場地→測定孔位→埋設護筒→鉆機就位→鉆進成孔→提鉆→第一次清孔→檢孔→制作鋼筋籠→吊放鋼筋籠→下導管→第二次清孔→水下混凝土灌注→起撥導管→成樁。

2.2 施工準備

2.2.1 施工準備階段的監(jiān)理程序

(1)編寫鉆孔灌注樁試樁試驗報告。其監(jiān)理內容有：審批試樁申請報告；審批試驗工藝；施工階段驗證詳細勘探；試驗核定指標；監(jiān)理旁站，檢查試樁施工；施工單位編寫試樁結論報告。

(2)審批施工單位的樁基分項工程開工報告。其監(jiān)理內容有：人、材料自檢記錄，機械設備的審核；試樁總結報告的審核；設計圖紙對比試驗的審核；監(jiān)理材料的抽檢試驗。

(3)做好現(xiàn)場開工前的準備。其監(jiān)理內容有：施工單位進行測量定位自檢，監(jiān)理審核；護筒埋設檢查、測量復核、監(jiān)理旁站；泥漿池、沉淀池的檢查；檢查水泥、骨料、水質及其他添加劑數(shù)量，其質量是否滿足設計與規(guī)范要求，是否與批準的混凝土配合比設計試驗報告的材料相一致；檢查制作鋼筋籠的鋼筋型號、種類、數(shù)量是否滿足設計要求，鋼筋加工各部位尺寸、焊接質量是否滿足設計與規(guī)范要求，有無埋設聲測管等。

2.2.2 主要施工準備工作質量控制

(1)做好施工組織設計的審核工作。在開工前，施工單位應向監(jiān)理方報送施工組織設計文件；監(jiān)理人員審核并幫助施工單位完善施工組織設計。施工組織設計應著重指出工程的特點、施工方法等，把設計參數(shù)換算成施工參數(shù)。

(2)測量定位控制。測量定位是關系到孔位的準確性、鉆孔垂直度以及控制基準面標高準確與否的關鍵環(huán)節(jié)。在具體操作中，要采取施工單位自檢及監(jiān)理人員復檢、驗收相結合的辦法，將偏差嚴格控制在設計或規(guī)范允許的范圍內(一般控制在 ±5 cm 范圍內)。在測量放線中應選用適宜精度的全站儀測量放樣樁位；樁位測量后，還要用鋼尺及相鄰的樁位進行校正，看所測距離與計算值是否一致，以杜絕錯誤的發(fā)生；樁位確定后，用長約 300 mm的鋼筋釘入地下，用油漆注明以便識別并做好保護。

3 施工過程的質量監(jiān)控

施工過程的質量監(jiān)控是關鍵。應抓住其質量控制的重點，對影響施工質量的有關環(huán)節(jié)和施工參數(shù)進行嚴格控制。

3.1 成孔過程的質量監(jiān)控

3.1.1 成孔過程質量的監(jiān)理程序

(1)檢查孔徑、偏位、垂直度和泥漿性能，并記錄簽認。

(2)鉆進時檢查地質情況是否與設計相符；與柱狀圖進行對比，檢查是否入巖，并對入巖深度及時簽認；從軟土層進入硬巖層鉆進時，要用錐形硬鉆頭鉆進并掃孔，防止偏位。

(3)終孔采用探孔器、機械式檢測儀或者超聲波檢測儀器檢查孔深、孔徑、垂直度等是否滿足設計要求。

(4)清孔要檢查泥漿指標、沉渣厚度是否滿足規(guī)范設計要求。

3.1.2 成孔過程關鍵點的質量控制

(1)孔底沉渣的控制。孔底沉渣是影響樁承載能力的重要因素。有關規(guī)范規(guī)定，水下灌注樁樁底的沉渣厚度：端承樁不得超過 50 mm，摩擦樁為200 mm，大直徑超長樁為300 mm。但在施工過程中，常有不少樁的樁底沉渣仍滿足不了此要求。究其原因，主要是由于泥漿性能不符合要求。影響鉆孔灌注樁成樁質量的泥漿性能指標主要是比重和黏度。若泥漿過稀，則攜渣能力不夠；若泥漿過稠，則孔壁會形成一層厚厚的泥皮，無形之中減少了樁徑。泥漿比重和黏度應根據(jù)地下水位的高低和地層的穩(wěn)定情況等進行確定。如地下水位較高容易坍塌，泥漿比重、黏度可大些，但不宜過大。比重為1.1～1.2、黏度為18S～25S 為宜。鉆孔結束后，監(jiān)理人員應要求施工單位在再進行一次清孔的同時，必須不斷地補充新鮮泥漿，將孔內含砂量大、性能差的泥漿置換出來。二次清孔時宜采用泵吸反循環(huán)清孔。若采用正循環(huán)清孔，要排出巖渣和泥團，須加大泥漿比重和黏度，且放慢清孔的速度。鉆孔完畢后，監(jiān)理人員必須對終孔進行驗收。根據(jù)鉆桿和鉆頭或測繩的總長度和上部剩余長度檢查終孔深度。要嚴格檢測鉆桿和鉆頭或測繩長度的準確性，杜絕以超鉆來抵消孔底沉渣。

(2)孔壁坍塌的控制。孔壁坍塌一般是因預先未料到的復雜不良地質情況、鋼護筒未按規(guī)定埋設、泥漿黏度不夠、護壁效果不佳、孔口周圍排水不良或下鋼筋籠及升降機具時碰撞孔壁等因素造成的，容易造成埋、卡鉆事故。應高度重視并采取相應措施予以解決。監(jiān)理人員首先應認真審閱工程地質勘察報告，對地層情況做到心中有數(shù)。其次，必須嚴格要求施工單位按規(guī)定埋設鋼護筒，保證孔口的排水良好，下設鋼筋籠及升降機具要防止偏斜。再者，在特殊地層鉆進時應要求采用優(yōu)質沖洗液護壁，同時也可采用正循環(huán)鉆進、反循環(huán)排渣的做法來抑制不穩(wěn)定段地層的坍塌。最后，在不穩(wěn)定地層中，換漿不要過早?？稍谙峦赇摻罨\后進行二次清孔時替換掉高比重泥漿后，督促施工單位及時灌注混凝土，減少沉渣時間，以保證樁身質量。

(3)擴徑和縮徑的控制。擴徑、縮徑都是由于成孔直徑不規(guī)則出現(xiàn)擴孔或縮孔及其他不良地質現(xiàn)象引起的。擴孔一般是由鉆頭振動過大、偏位或孔壁坍塌造成的；縮孔是由于鉆頭磨損過甚、焊接不及時或地層中有遇水膨脹的軟土、黏土泥巖造成的?？s徑會減少樁的豎向承載力，而擴徑會增加成本。必須采取有力措施予以控制。為了避免擴徑的出現(xiàn)，監(jiān)理人員應檢查鉆機是否固定、平穩(wěn)，要求減壓鉆進，防止鉆頭擺動或偏位。在成孔過程中應徐徐鉆進，以便形成良好的孔壁，始終保持適當?shù)哪酀{比重和足夠的孔內水位，確?？變饶酀{對孔壁有足夠的壓力。成孔尤其是清孔后應督促施工單位盡快灌注水下混凝土，盡可能減少孔壁在小比重泥漿中的浸泡時間。為了避免縮徑的出現(xiàn)，鉆孔前監(jiān)理人員應詳細了解地質資料，判別有無遇水膨脹等不良地質條件的土層。如有的話，應要求施工單位采用失水率為3 ml/30 min～5 ml/30 min的優(yōu)質泥漿進行護壁。經(jīng)常對鉆頭直徑進行校正，鉆頭直徑一般比所需成孔直徑小 20 mm～25 mm 為宜。

3.2 灌注過程的質量監(jiān)控

3.2.1 灌注過程質量的監(jiān)理程序

(1)檢查鋼筋籠頂固定措施是否可行，其頂面標高是否滿足設計要求。

(2)核實施工現(xiàn)場的每盤材料數(shù)量是否按批準的配合比執(zhí)行。

(3)檢查導管長度及導管水密性，核實導管底部離孔底的距離是否滿足規(guī)范要求。

(4)檢查儲料斗容積是否可以達到混凝土初灌量導管的理論埋深(埋深≥1.0 m)。

(5)導管下放完畢后，灌注前再一次檢查井底沉渣或泥漿沉積厚度是否滿足設計與規(guī)范要求。

(6)澆灌混凝土過程中，檢查導管埋深、泥漿及混凝土面上升情況，注意孔內是否有異常情況；督促施工單位企業(yè)控制好水灰比以及拌合速度和灌注速度。

(7)施工單位按規(guī)定隨機取樣做試塊；監(jiān)理隨機抽檢取樣試塊；澆灌完畢檢查混凝土頂面標高。

3.2.2 灌注過程主要環(huán)節(jié)的質量控制

(1)混凝土塌落度控制。混凝土的塌落度對成樁質量有直接影響。塌落度合理的混凝土應是拌和均勻、和易性好、內阻小、初凝時間長、潤滑性好且有較好的觸變性能。塌落度合理的混凝土可有效地保證混凝土的灌注性、連續(xù)性和密實性，一般應控制在 18 cm～22 cm 范圍內。要配制出合理塌落度的混凝土來保證樁身質量，監(jiān)理人員要重視以下幾點：①制作混凝土的原材料必須符合使用要求，特別是水泥的質量必須有保證，粗骨料尺寸級配要合理，所使用材料要進行二次復檢方可投入使用；②混凝土配合比要通過試驗確定；③做好現(xiàn)場攪拌混凝土的質量控制工作，嚴格按配合比進行投料；④要設專人對攪拌室的混凝土進行塌落度等指標的檢驗；⑤按要求做好混凝土的試塊工作和塌落度檢測，并保證取樣的真實性。

(2)導管埋深控制。監(jiān)理人員應要求施工單位在開盤時料斗必須儲足一次下料能保證導管埋入混凝土達 1.0 m 以上的混凝土初灌量，以免因導管下口未被埋入混凝土內造成管內反混漿現(xiàn)象，導致開澆失敗。在澆注過程中，要經(jīng)常探測混凝土面的實際標高，計算混凝土面的上升高度、導管下口與混凝土面的相對位置，及時拆卸導管，保持導管合理埋深，嚴禁將導管撥出混凝土面。導管埋深一般應控制在 2 m～6 m；過大或過小都容易引起不同形式的質量問題，直接影響樁的質量。

(3)鋼筋籠上浮控制。在灌注混凝土前，鋼筋籠自重與懸吊力形成平衡狀態(tài)。在混凝土灌注過程中，由于下列原因引起鋼筋籠上浮：①鋼筋籠在孔口固定不牢固或提升導管用力過猛，將鋼筋籠鉤掛；②混凝土面到達鋼筋籠底面時，導管埋深過淺，灌注量過大；混凝土面超過鋼筋籠底一定高度時，導管埋深過大；③使用易離析、塌落度損失大的混凝土，易使鋼筋籠上浮，解決辦法是操作要正確、確?；炷临|量和加快混凝土灌注。

另外，監(jiān)理人員還應要求施工單位做好如下控制措施：①在鋼筋籠上加壓重物，并在上端加焊 4 根較粗鋼筋(20 以上)固定在鋼護筒頂部施工平臺上；②用細鋼筋籠在鋼筋籠上加焊防浮倒刺；③當混凝土上升至鋼筋籠底部附近時，小步提升導管以保持較小的埋管深度(≥1.5 m)，并稍稍減緩混凝土的灌注速度。

(4)樁頭質量控制。在實際施工中，超灌量控制不當是經(jīng)常存在的問題。超灌量過大造成浪費，超灌量不足則樁的質量不能得到滿足。另外，在開挖樁頭檢測時發(fā)現(xiàn)，由于樁頂混凝土與孔內泥漿有直接接觸，里面有時會裹有泥漿和浮漿等雜質，對樁頭質量產(chǎn)生影響。監(jiān)理人員要重視影響樁頭質量的因素，要求施工單位采取如下控制措施：①嚴格成孔工藝，清孔徹底，采用正確的水下混凝土灌注工藝，使鉆渣、泥皮被頂起至樁頂，在樁頭形成較厚的浮漿層；②施工中應測準混凝土面上升面的標高；③應確定合理的超灌量，根據(jù)浮漿層厚度及樁頂標高附近的工程地質情況，宜取 0.5 m～1.0 m的超灌高度；④清孔泥漿要滿足要求，灌注混凝土前要進行孔底泥漿取樣，孔底 50 cm 范圍內的泥漿比重≤1.15、黏度≤28s；⑤在混凝土灌注過程中，盡量少上下活動導管，導管埋深要在 2 m～6 m 范圍內。

4 質量事故的處理

4.1 質量事故的處理程序

當發(fā)現(xiàn)鉆孔灌注樁工程出現(xiàn)質量缺陷或事故后，監(jiān)理人員首先應以“質量通知單”的形式通知施工單位，并要求停止有質量缺陷部位及下道工序的施工。必要時，還應要求施工單位采取保護措施。其次，盡快組織質量事故的調查，寫出調查報告，進行事故原因分析，研究制訂事故處理方案，并指令施工單位按既定的方案實施對質量缺陷的處理。最后，組織有關人員對處理結果進行嚴格檢查、鑒定和驗收，寫出“質量事故處理報告”提交業(yè)主或建設單位，并報有關主管部門。

4.2 質量事故處理

鉆孔灌注樁施工發(fā)生質量事故，往往出現(xiàn)在混凝土澆筑過程中，而且很難處理；有些樁甚至無法彌補。應加強各個環(huán)節(jié)的控制，盡量避免事故的發(fā)生。一旦發(fā)生事故，應迅速分析原因，采取果斷措施進行處理。下面就常見的施工質量事故進行原因分析，并提出事故處理的辦法。

4.2.1 離析處理

離析是指鉆孔灌注樁混凝土中的碎石、砂子、水泥等發(fā)生分離，導致混凝土強度降低，嚴重的甚至會引起斷樁。產(chǎn)生離析有多種原因：灌注用的混凝土在灌注前本身就發(fā)生了離析，混凝土灌注過程中導管內進水，使水泥和骨料之間發(fā)生了分離；灌注過程中導管在混凝土中的埋置深度過小；首批混凝土中已被泥漿離析的部分混凝土沒有上翻而停留在樁的內部?？梢圆扇〉奶幚泶胧簩﹄x析程度較輕的二類樁，可以不做處理；離析程度較重或嚴重的，必須予以處理。如離析段距樁頂＜10 m 且樁徑＞1000 mm 時，可采用人工方式對樁心混凝土進行清除，再按立柱混凝土施工工藝進行樁心混凝土澆注；如離析段距樁頂＞10 m 或樁徑＜1000 mm 時，可采用鉆芯機將樁心混凝土逐漸取出，再重新灌注或用沖擊鉆鑿掉，回填后重新鉆孔灌注。

4.2.2 堵管處理

導管堵塞多發(fā)生在開始灌注或灌注過程中。發(fā)生堵塞的原因主要有：初灌時導管離孔底太近，振管時導管底部插入沉渣中導致堵塞；級配或水灰比不正確出現(xiàn)混凝土離析，使混凝土流動性降低；混凝土中夾有較大石子而卡住導管；混凝土灌注不連續(xù)造成在管中停留時間太長，使已灌注的水下混凝土凝固，也會出現(xiàn)導管堵塞。若初灌時發(fā)生堵塞現(xiàn)象，應馬上要求施工人員將導管提出，將導管內的混凝土取出(可采取反循環(huán)方法將孔內混凝土取出)，及時清除導管內混凝土，并重新將導管下入孔底再次清孔，孔深經(jīng)監(jiān)理人員檢查并符合要求后可重新灌注混凝土。若深度不太深，可用長桿沖搗；若深度較深可在允許范圍內反復提升導管插振或采用振動錘；如果插振無效果，應將導管撥起進行清理。撥管后若灌注高度不高的話，可重新鉆進；若灌注高度較高，則將導管清理后，重新插入混凝土內 2 m～3 m，用水泵吸出導管內泥漿、浮漿后恢復灌注。

5 質量檢測

5.1 成樁完畢的監(jiān)理程序

(1)檢測樁位偏差是否滿足設計與規(guī)范要求。

(2)隨機無破損檢測或鉆探取芯試驗的結果是否滿足設計與規(guī)范要求，并旁站對樁基質量檢測的整個過程。

(3)檢查試塊混凝土強度是否滿足設計與質量評定標準。

(4)分項工程完工驗收，進入中間交工計量。

5.2 鉆孔灌注樁的質量檢測

目前檢測鉆孔灌注樁合格與否的方法有靜載荷法、動測法和取芯法，實際應用時常選用其中的1～2 種。靜載荷法比較直觀，得出的數(shù)據(jù)容易讓人信服，但缺點是加載影響深度有限；動測法可通過波速檢測出樁身的完整性及樁長，測出長度誤差一般在±300 mm；取芯法通過取芯可看出樁身的完整性，芯樣可做室內試驗，但取芯深度有限。從上述幾種方法的分析來看，如果僅選擇靜載荷試驗，試驗合格只能說承載力的短期沉降滿足設計要求，但施工后沉降并不能保證滿足設計要求。實踐證明，施工后沉降與樁長及下臥層土質的關系密切。若樁長未達設計要求，雖然靜載荷試驗合格，并不能保證施工后沉降達到設計要求。如果僅采用動測法，目前動測還不能直接測出承載力的值。因此，建議把靜載荷法和動測法結合起來較好。

6 結 語

監(jiān)理人員要正確應用有關規(guī)范，熟悉設計圖紙及各項技術要求，不斷提高自身的業(yè)務素質和技術水平，抓好事前指導，強化施工準備、成孔、清孔、水下混凝土灌注等施工全過程中各環(huán)節(jié)的質量監(jiān)控，采取有效的預防措施，才能充分發(fā)揮鉆孔灌注樁施工的優(yōu)點，達到安全、優(yōu)質、經(jīng)濟、高效的目的。

[1]中國建筑科學研究院.建筑樁基技術規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995.

[2]全國監(jiān)理工程師培訓教材編寫委員會.工程建設質量控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.