周舟
湖南路橋建設集團有限責任公司
摘 要：對大端大橋鑽孔灌注樁施工工藝進行分析，重點對鋼護筒制作與埋設、鑽進施工、泥漿護壁、成孔及清孔、混凝土灌注等關鍵施工技術進行了探讨。同時利用超音波透射法對樁基施工品質進行檢測，結果顯示本工程樁基施工品質均滿足《建築基樁檢測技術規範》（JGJ 106—2014）要求。
關鍵詞：橋梁;鑽孔灌注樁;超音波透射;品質檢測;
作者簡介：周舟（1988—），男，湖南望城人，工程師。;
1 工程概況
泉州至南甯高速公路桂林至柳州段改擴建工程大端大橋工程全長547 m，上構為18×30 m連續預應力混凝土T梁，下構采用樁基礎、肋闆台、柱式墩。橋址區地質構造以泥質砂岩為主，橋址區域穩定性較好，兩端橋台所處山體坡度較陡，強風化砂岩節理裂隙發育，基礎開挖注意邊坡防護，防護不當易造成滑坡、崩塌等不良地質現象。覆寫層厚度一般小于4 m，多為可塑、硬塑狀黏土，局部混少量碎石、砂礫或卵石。本工程橋梁均采用樁基礎，利用鑽孔灌注樁施工，橋台樁徑1.2 m，樁長40 m，持力層為11-1層（粉砂層）；14#、15#墩樁徑1.5 m，樁長60 m，持力層為12-2層（黏土），其餘橋墩樁徑1.2 m，樁長50 m，持力層為11-1（粉砂層）。橋梁部分共有鑽孔灌注樁476根，樁徑為1 200 mm、樁長為40 m的48根，樁徑為1 200 mm、樁長為50 m的404根，樁徑為1 500 mm、樁長為60 m的24根。鑽孔樁主筋為22 mm和25 mm，混凝土為C45水下混凝土。
2 鑽孔灌注樁施工工藝
2.1 施工機械的選擇
鑽孔灌注樁常用的施工機械分為三類：回旋鑽機、沖擊鑽機以及旋挖鑽機。其中，回旋鑽機适用于碎石土、砂土、黏性土、粉土等地層，可用于微風化岩層施工，具有适用範圍廣、裝機功率大、輸出扭矩大、機動靈活、功能多樣等優勢。同時綜合分析橋區地質、水文等自然條件，最終決定采用回旋鑽機進行成孔施工。其它施工輔助裝置包括：履帶吊、挖掘機、動力站、套管、反力叉等[1,2,3,4,5]。回旋鑽機主要由底盤、上車、搖管器、拔管動力頭、旋轉動力裝置等組成。主要工作原理：将壓縮空氣經氣水分離、油霧器、氣動控制閥後轉化為機械能量，機械能量一部分用于鑽具的推進或者提升，另一部分用于帶動沖擊器運動，實作鑿岩動作。
2.2 施工工藝流程
利用回旋鑽機進行鑽孔灌注樁施工的施工工藝流程見圖1。（1）需要進行施工準備和樁位放線，主要是進行場地平整，由于本工程施工輔助裝置較多，是以，必須對施工通道和作業平面進行充分考慮。同時為了保證樁基定位的準确快捷，采用全站儀中的“十”字定位法來測定樁孔位置。（2）進行鑽孔施工，鑽孔施工順序：設定護筒→安裝鑽機鑽進→鑽挖結束，進行第一次清孔→孔壁檢測→插入鋼筋籠→插入導管→進行第二次清孔→灌注水下混凝土，拔出導管→将護筒拔出，見圖2。（3）完成鑽孔灌注樁施工後，還需要利用超音波檢測儀等對樁基品質進行檢測[6,7]。
圖1 鑽孔灌注樁施工工藝流程 下載下傳原圖
圖2 鑽孔施工順序 下載下傳原圖
2.3 關鍵施工技術
鋼護筒制作與埋設：鋼護筒需采用1 cm厚的鋼闆制作，且内徑需比樁徑大0.2～0.4 m，護筒中心與樁孔中心偏差≤5 cm，傾斜度<1%；護筒埋設頂部高度需高出地面20～30 cm，當鑽孔灌注樁記憶體在比較明顯的承壓水時，需要将護筒位置調整至承壓水位2 m以上。
2.3.1 鑽進施工
在鑽孔施工過程中，確定回旋鑽機頂部滑輪緣、鑽盤中心和樁孔中心三者處在同一鉛錘線上，偏內插補點≤2 cm；鑽進時，需要嚴格控制不同地層的鑽進參數，見表1。先輕壓、慢鑽，待正常鑽進後再加大轉速和鑽壓，每鑽進4～6 m，需要對鑽孔直徑和垂直度進行檢查和記錄，并及時調整。
表1 不同地層成孔鑽進控制參數 下載下傳原圖
2.3.2 泥漿護壁
采用原土造漿，泥漿循環系統主要由泥漿循環箱、泥漿循環槽和樁孔組成。泥漿箱分為3個隔艙，泥漿箱與樁孔間由循環槽連通，保證泥漿正常循環不外溢，結構示意見圖3。在初始鑽進過程中，泥漿相對密度為1.05～1.10 g/cm3，黏度為17～19 Pa·s，含沙率≤3%；在正常鑽進過程中，泥漿相對密度為1.04～1.09 g/cm3，黏度為17～22 Pa·s，含沙率≤3%。
圖3 泥漿循環系統 下載下傳原圖
2.3.3 成孔及清孔
在成孔過程中，應注意不能超鑽，當鑽離至設計标高約1 m時，要放慢鑽進速度，成孔之後要用超音波檢孔器或者鋼筋檢孔器對成孔品質（孔徑、孔形、傾斜度）進行檢查，同時還應該用測繩對孔深進行檢查。第一次清孔利用鑽具直接進行，第一次清孔後泥漿名額要求：泥漿相對密度1.1～1.15 g/cm3，含砂率≤4%，泥漿黏度18～22 Pa·s；第二次清孔泥漿名額要求：泥漿相對密度1.03～1.10 g/cm3，含砂率≤2%，泥漿黏度17～20 Pa·s。
2.3.4 混凝土灌注
采用導管法進行水下混凝土的灌注施工，導管為直徑300 mm的絲扣式導管，壁厚3 mm，每節長2.7～3.0 m，配1～2節長0.5～1.5 m短管，導管底距孔底高度控制在0.3～0.5 m。混凝土坍落度應控制在180～220 mm，每根樁灌注時間≥8 h，混凝土上升後，導管需逐節及時拆除，拆除時間≤15 min。
3 樁基品質無損檢測
3.1 檢測方法
鑽孔灌注樁樁基檢測方法包括靜載試驗、鑽孔取芯、聲波透射以及低應變法等方法[8,9,10]。為滿足樁基施工全過程的檢測要求，本橋所有樁基設定超音波聲測管，樁徑1.2 m的樁基均設定3根（鋼管）57×3.5的聲測管，聲測管沿樁長通長布置，頂部高出樁頂1 m，聲測管埋設方式見圖4。
圖4 聲測管埋設方式 下載下傳原圖
聲測管在鋼筋籠加工過程中安裝，按設計要求用加強筋固定，鋼筋籠分段吊裝過程中，聲測管必須對正，用70×5（鋼）管節連接配接，鋼管底部應封口，以免混凝土漏入。安裝聲測管時每個接頭必須焊好用膠帶封嚴密合，聲測管頂拟用橡膠帽或橡膠塞代替鋼片進行封閉，防止灌注混凝土時進入聲測管内，樁基無法檢測。
3.2 檢測裝置參數
超音波檢測裝置主要由探頭（主頻為25～50 kHz，長度為20 cm，前置放大器頻帶範圍為5～50 kHz）、超聲儀（脈沖電壓250～1 000 V，頻帶寬度5～50 kHz，增益>100 db，衰減器頻率為1 db，測時範圍>2 000 us）、探頭升降系統、聲測管等四部分組成。
3.3 檢測結果
混凝土灌注施工完成并養護28 d後，現場抽取50根鑽孔灌注樁進行超音波透射檢測，根據波形、波速、頻率、波幅4個參數進行綜合評定，檢測結果用優秀、合格、較差以及不合格四種評價等級進行描述，見表2。從表2可知：在50根抽檢樁中，品質達到優秀的為36根，占比為72%；合格樁基數量為13根，占比為26%；較差品質的樁基數量為1根，占比為2%；不合格樁基數量為0根。從超音波檢測結果來講，所有檢測樁基均滿足《建築基樁檢測技術規範》（JGJ106—2014）中相關要求，表明鑽孔灌注樁工程施工品質控制科學合理。
表2 樁基超音波檢測結果 下載下傳原圖
4 結語
從施工機械選擇、施工工藝流程以及關鍵施工技術等方面對灌注樁的施工品質控制進行了探讨，同時基于超音波透射法，對樁基品質進行了檢測，結果表明：所有檢測樁基品質均滿足《建築基樁檢測技術規範》（JGJ106—2014）要求，優秀樁基數量占比達到了72%。
參考文獻
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