引言
鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進(jìn)行的，其施工過程無法觀察，成樁后也不能進(jìn)行開挖驗(yàn)收。施下中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度，甚至給投資者造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。因此，要求嚴(yán)格按照J(rèn)TJ041--2000((公路橋涵施丁技術(shù)規(guī)范》的要求
[1]，加強(qiáng)施工質(zhì)量管理與控制，密切注意抓好施工過程中每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，力爭(zhēng)將隱患消除在成樁之前。
1.工程概況
湖北鄂東長(zhǎng)江公路大橋位于長(zhǎng)江中游黃石市與鄂州市交界區(qū)域，是滬蓉國道主干線湖北省東段和國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃中大慶到廣州公路湖北段的共用過江通道。鄂東長(zhǎng)江公路大橋主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土一鋼箱梁混合式主梁斜拉橋，主橋橋跨布置為：(3×67.5+72.5+926+72.5+3×67.5)m雙塔雙索面混合梁斜拉橋，其中南索塔主6號(hào)墩位于長(zhǎng)江南岸外灘，樁基布置為4x7共28根奪2.5m鉆孔灌注樁,均按摩擦樁設(shè)計(jì)。樁聞中心距6.25m，樁長(zhǎng)76m，孔深達(dá)84m，每根樁需澆筑C35水下混凝土373m³。
按照設(shè)計(jì)要求和鉆孔安全考慮，相鄰兩根樁不得同時(shí)成孔或灌注混凝土。相鄰孔灌注混凝土后，強(qiáng)度達(dá)到5MPa才能開孔，以免擾動(dòng)孔壁，發(fā)生串孔、斷樁事故。故鉆孔施工順序如圖1所示。
注：圓圈內(nèi)數(shù)字代表樁號(hào)，A、B、C、D、E、F分別代表每臺(tái)鉆機(jī)的各自鉆孔順序。
2.埋設(shè)超聲波檢測(cè)管
鉆孔灌注樁施工是一項(xiàng)質(zhì)量要求高，須在一個(gè)短時(shí)間內(nèi)連續(xù)完成多道工序的地下隱蔽工程，施丁程序如下：施工準(zhǔn)備——測(cè)量放線——鋼護(hù)筒制作、下沉——鉆機(jī)鉆孔——泥漿處理——首次清孔、換漿——提鉆移機(jī)——檢孔——制作、安放鋼筋籠——水下混凝土施工——樁基質(zhì)量檢測(cè)。
為檢測(cè)鉆孔樁質(zhì)量，按設(shè)計(jì)要求主6號(hào)墩每根樁埋設(shè)4根超聲波檢測(cè)管。檢測(cè)管的安裝在鋼筋籠制作過程中同時(shí)同槽制作。與鋼筋籠用鋼筋箍連接。固定在鋼筋籠主筋上與鋼筋籠一同下放，接頭位置設(shè)在鋼筋各節(jié)接頭位置處，便于接長(zhǎng)時(shí)操作。檢測(cè)管采用加大一號(hào)的外接頭進(jìn)行接長(zhǎng)，接頭上口焊接接頭管，下節(jié)檢測(cè)管直接插人上節(jié)檢測(cè)管接頭管中，再將接頭管與下節(jié)檢測(cè)管接縫處焊接；接頭管長(zhǎng)15cm，焊接材料采用J422焊條。焊接時(shí)采用小電流施焊，防止管道燒穿。接頭管與管道的焊縫結(jié)實(shí)、可靠，且無夾渣、孔洞現(xiàn)象。檢測(cè)管在每一節(jié)焊接完后，管內(nèi)要灌水，由于主6號(hào)墩孔深84m，如果所灌水含泥量有1%。則經(jīng)過一個(gè)多月沉淀，檢測(cè)管內(nèi)就有1m多的探頭下不到位，故施工時(shí)用來灌檢測(cè)管的水不能直接用江水(尤其汛期江水含泥量高)，要經(jīng)過凈化處理后才能用來灌檢測(cè)管，來達(dá)到預(yù)防探測(cè)管底部堵塞、超聲波檢測(cè)不到位的目的。檢測(cè)管施工時(shí)接頭焊接要牢固，不得漏漿，頂、底口封閉嚴(yán)實(shí)，檢測(cè)管與鋼筋籠連接可靠，確保聲測(cè)管根根能夠檢測(cè)到底。檢測(cè)管上下端用鋼板封堵。
3.水下混凝土施工
3.1導(dǎo)管下放
(1)導(dǎo)管水密試驗(yàn)
本工程水下混凝土灌注采用直升導(dǎo)管法
[2]。導(dǎo)管采用φ273x8mm無縫鋼管制成，接頭為快速接頭。使用前必須做水密試驗(yàn)
[1-3]。
以主6號(hào)墩為例計(jì)算導(dǎo)管可能承受的最大內(nèi)壓力P
max如式(1)：
水密試驗(yàn)方法是把拼裝好的導(dǎo)管先灌滿水，兩端封閉，一端焊接出水管接頭。另一端焊接迸水管接頭，并與水泵出水管相接，啟動(dòng)水泵給導(dǎo)管注入壓力水，當(dāng)水泵的壓力表壓力達(dá)到導(dǎo)管須承受的計(jì)算壓力時(shí)，穩(wěn)壓10 min后接頭及接縫處不滲漏即為合格。
(2)導(dǎo)管下放
鋼筋籠下放定位完成后，及時(shí)下放混凝土澆筑導(dǎo)管。導(dǎo)管下放前檢奄每根導(dǎo)管是否干凈、暢通、有無小孔眼以及止水“O”型密封圈的完好性。導(dǎo)管接長(zhǎng)時(shí)采用兩根工字鋼加工而成的活動(dòng)卡盤固定，逐節(jié)吊裝接長(zhǎng)下放，導(dǎo)管底標(biāo)高要求控制在距樁底標(biāo)高以上40cm處。下放過程中注意垂直快速，并保持與孔位中心線一致。導(dǎo)管接長(zhǎng)中要檢查“O”型密封圄的完好性和涂抹黃油，保證導(dǎo)管密封性和拆除方便。
3.2二次清孔
安裝導(dǎo)管到位后，采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)繩和標(biāo)準(zhǔn)錐形測(cè)錘(重4-6kg，錐底直徑13-15cm，高20-22cm)來檢測(cè)實(shí)際孔深，根據(jù)終孔孔深反算孔底的沉渣厚度，檢查泥漿指標(biāo)和沉渣是否滿足要求。如果不能滿足要求，馬上利用混凝土澆筑導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，直到孔底沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求。一般來說，采用優(yōu)質(zhì)PHP泥漿一次清孔后，盡量控制不進(jìn)行二次清孔；即使需要進(jìn)行二次清孔，其時(shí)問要盡量短，防止清孔時(shí)間過長(zhǎng)對(duì)孔擘造成危險(xiǎn)。清孔時(shí)及時(shí)向護(hù)筒內(nèi)補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)泥漿，確保護(hù)筒內(nèi)水頭，并及時(shí)進(jìn)行分層取樣，各項(xiàng)指標(biāo)符合要求后，報(bào)請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理檢測(cè)泥漿指標(biāo)和沉渣厚度。滿足設(shè)計(jì)要求后，立即拆除吸泥彎頭，開始澆筑水下混凝土。
3.3混凝土制作與運(yùn)輸
根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用C35混凝土，對(duì)原材料嚴(yán)格控制質(zhì)量。要求采用級(jí)配良好的中砂，嚴(yán)格控制并檢測(cè)每批砂的含泥量、含水率、堅(jiān)固性、泥塊含量及堿集料反應(yīng)等，篩分試驗(yàn)要求其細(xì)度模數(shù)控制在2.3-2.8；粗集料采用級(jí)配良好的石灰?guī)r或花崗巖碎石。要求粒徑在5-25mm，滿足JTJ041-2000《公路橋涵施丁技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的最大粒徑不應(yīng)大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6-1/8和鋼筋最小凈距的1/4。同時(shí)不應(yīng)大于40mm的要求，并嚴(yán)格控制并檢測(cè)碎石的含泥量、針片狀顆?？偤?、巖石的抗壓強(qiáng)度、壓碎指標(biāo)、泥塊含量和堿集料反應(yīng)等。選用有國家免檢水泥生產(chǎn)資質(zhì)的華新水泥廠生產(chǎn)的華新硅酸鹽水泥，除進(jìn)場(chǎng)時(shí)提供相應(yīng)的質(zhì)保書外，還須嚴(yán)格按規(guī)范對(duì)其取樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性及膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可投入使用。
混凝土配合比設(shè)計(jì)通過試配確定。要求混凝土初凝時(shí)間大于12h，終凝時(shí)間小于20h；混凝土的坍落度控制在20-22cm,3h以后不小于16cm。流動(dòng)度不小于50cm。為使混凝土具有良好的和易性、流動(dòng)性、泵送性，摻入適量外加劑和粉煤灰
[4]，每立方米水下混凝土的水泥用量為340kg。
主6號(hào)墩單根樁混凝土理論用量為373m³，由2臺(tái)75m³/h混凝土攪拌站供料(還有1臺(tái)備用)，將混凝士拖泵置于攪拌機(jī)出料口下，直接泵送混凝土至澆筑地點(diǎn)，配備2臺(tái)8m³，混凝土罐車作為備用措施?；炷两?jīng)拖泵泵送到大集料斗，再放入小料斗，小料斗連接導(dǎo)管，直接入倉。
3.4首批混凝土澆筑
按JTJ 041-2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，首批混凝土的用最應(yīng)滿足導(dǎo)管初次埋深H
2≥1.0 m和填充導(dǎo)管底部間隙的需要。設(shè)導(dǎo)管下口離孔底40cm，參照規(guī)范進(jìn)行計(jì)算主6號(hào)墩樁基首批混凝土用量(如圖2)：
計(jì)算得首批混凝土最大用量為9m³。首批混凝土澆筑的集料斗容量應(yīng)大于9m³，故配備12m³，集料斗。首批混凝土澆筑完畢后，正常澆筑采用1m³的小料斗。
鉆孔樁首次封底采用拔塞法施工。先在小料斗底口安裝塞子封住小料斗，集料斗混凝土裝滿后。稍微打開集料斗閥門放混凝土人小料斗，同時(shí)吊車起吊拔塞，在小料斗混凝土下落的同時(shí)全面打開集料斗閥門，連續(xù)補(bǔ)充混凝土人小料斗中，封底混凝土雖沒有灌注完前保證小料斗不要漏空。
3.5正常澆筑
封底成功后，隨即轉(zhuǎn)人正常灌注階段。混凝土經(jīng)泵送，不斷地通過集料斗、澆筑料斗及導(dǎo)管灌注至水下，直至完成整根樁的澆筑。正常灌注階段導(dǎo)管埋深控制在2-6m，且每30min左右測(cè)量一次混凝土面標(biāo)高，測(cè)點(diǎn)不少于2個(gè)，當(dāng)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)較大的高差時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深。當(dāng)混凝土灌注臨近結(jié)束時(shí)，核對(duì)混凝土的澆筑數(shù)量，以確定所測(cè)混凝土的高度是否準(zhǔn)確，當(dāng)確定混凝土頂面標(biāo)高到位后，停止灌注。灌注完成后，混凝土頂面應(yīng)高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高0.5—1.0m，以保證樁頭混凝土質(zhì)量。
3.6注意事項(xiàng)
(1)防止混凝土澆筑時(shí)出現(xiàn)堵管現(xiàn)象
堵管現(xiàn)象主要分為兩種，一種是氣堵，當(dāng)混凝土滿管下落時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土(或泥漿)面至導(dǎo)管口的空氣被壓縮，當(dāng)導(dǎo)管外泥漿壓力和混凝土壓力處于平衡狀態(tài)時(shí)就出現(xiàn)氣堵現(xiàn)象，解決氣堵現(xiàn)象的措施有：首批混凝土澆筑時(shí)，在泥漿面以上的導(dǎo)管中間開孔排氣，當(dāng)首批混凝土滿管下落時(shí)，空氣能從孔口排掉，就不會(huì)形成堵管。首批過后正常澆筑時(shí)，應(yīng)將絲扣連接的小料斗換成外徑小于導(dǎo)管內(nèi)徑的插入式輕型小料斗，使混凝土小于滿管下落，不至于形成氣堵：另外一種堵管現(xiàn)象為物堵，是由于混凝土施工性能不好，石子較多，或混凝土原材料內(nèi)有雜物等。在混凝土垂直下落時(shí)，石子或雜物在導(dǎo)管內(nèi)形成拱塞，導(dǎo)致堵管。物堵現(xiàn)象的控制為：由于最大孔深達(dá)80多m，混凝土自由落至孔底時(shí)速度較大。易形成拱塞，要求混凝土有較好的流動(dòng)性、不離析性能和豐富的膠凝材料，同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)物資管理，使混凝土原材料中不含有任何雜物，并在澆筑現(xiàn)場(chǎng)層層把關(guān)，確?；炷翝仓樌?。
(2)防止出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象
[5]
斷樁主要是導(dǎo)管埋置深度不夠，導(dǎo)管拔出了混凝土面(或?qū)Ч馨螖?，形成了泥漿隔層。防止措施為：對(duì)導(dǎo)管埋深進(jìn)行記錄，同時(shí)用攪拌站澆筑量校核測(cè)深錘測(cè)得混凝土面標(biāo)高，始終保持導(dǎo)管埋深在4m以上，同時(shí)對(duì)導(dǎo)管要進(jìn)行試壓，并舍棄使用時(shí)間長(zhǎng)或壁厚較薄的導(dǎo)管，確保導(dǎo)管有一定的強(qiáng)度。
(3)防止出現(xiàn)接樁的現(xiàn)象
按規(guī)范要求鉆孔樁應(yīng)超澆0.5-1m左右的混凝土，目的是用來保證樁頭混凝土質(zhì)量。避免導(dǎo)管拔出時(shí)出現(xiàn)泥漿芯在樁體內(nèi)的現(xiàn)象。而實(shí)際操作時(shí)依靠測(cè)深錘來測(cè)定樁頂標(biāo)高，由于泥漿是一種膠體。遇見呈堿性的混凝土后開始凝結(jié)成塊，故有時(shí)操作時(shí)易鍺將泥漿內(nèi)的凝結(jié)面當(dāng)作混凝土面，使得混凝土少澆，導(dǎo)致樁體要接長(zhǎng)。施工時(shí)用一自制混凝土取樣器在孔內(nèi)取樣，另一方面要將孔壁測(cè)試結(jié)果和攪拌站澆筑量來校核最后的混凝土面是否正確，確保樁頭質(zhì)量。
4.結(jié)束語
鄂東長(zhǎng)江公路大橋南索塔主6號(hào)墩28根鉆孔灌注樁已于2008年6月8日施工完畢，經(jīng)超聲波檢測(cè)樁基質(zhì)量合格率100%。目前該項(xiàng)目正在進(jìn)行塔柱、鋼箱梁、斜拉索等的施工工作。鉆孔灌注樁水下混凝土施工為隱蔽性工程，施工工序復(fù)雜且難度較大。施工前必須認(rèn)真做好施工準(zhǔn)備，嚴(yán)格按照J(rèn)TJ041-2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行各工序操作，確保樁基的完整合格。
參考文獻(xiàn)：
【l】JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S]。
【2】梁振澤，樁基礎(chǔ)水下混凝土灌注施工工藝與質(zhì)量控[J]，西部探礦，2009(9)：24—26。
【3】沈保漢，水下混凝土灌注[J]，施工技術(shù) 2002(3)：50。
【1-3】張殿棟，灌注水下混凝土易發(fā)生施工質(zhì)量問題及防治[J]，施工技術(shù) 2008(增刊)：404—405。
【4】翟新杰，淺談如何控制水下混凝土灌注樁的施工質(zhì)量[J]，山西建筑 2008 34(16)：215—216。
【5】崔登云，深水超長(zhǎng)鉆孔樁成孔工藝及水下混凝土施工技術(shù)們，鐵道建筑技術(shù)，2007(2)：39—42。
