大直径冲孔灌注桩桩位及钢筋笼偏位过程控制

刘 斌(中国十九冶集团有限公司勘察设计分公司，四川成都 611730)

大直径冲孔灌注桩桩位及钢筋笼偏位过程控制

刘 斌
(中国十九冶集团有限公司勘察设计分公司，四川成都 611730)

桥梁大直径桩成孔工艺施工冲击成孔应用非常普遍。但经常疏于对关键点加强控制措施，桩位偏位、成孔垂直度、钢筋笼偏位等质量通病频发，严重甚至导致质量事故。文章通过对大直径冲孔灌注桩桩位及钢筋笼偏位的过程控制研究，提出“三控制”措施(粗控制、细控制、精控制)，通过此措施桩位和钢筋笼偏位问题达到有效控制。

冲孔；灌注桩；偏位；控制措施

国内桥梁桩基的桩径普遍为1.5 m或1.8 m，成孔工艺采用冲、钻孔机械加泥浆护壁非常普遍。由于桥梁桩柱钢筋需对接，对桩位偏位和钢筋笼偏位控制精度要求较高(一般设计要求桩位偏位≤5 cm)。从理论、规范控制来看对桩位偏位控制看似简单，无非是几个简单工序的控制要点，但在实际施工中采用措施将桩位及钢筋笼精确控制到位，确非易事。从已有实施的工程案例，几乎每个工程都存在桩位和钢筋笼偏位问题，因而成了施工当中经常出现的质量通病。桩位和钢筋笼偏位过大，轻则要更改设计，增大承台；重则要将桩报废，重新成桩。控制桩位和钢筋笼偏位在整个成桩控制中显得尤为重要。本文以成都大邑某桥梁为例，采取“三控制”措施控制冲孔桩桩位和钢筋笼偏位，确保桩位及钢筋偏位在设计要求内。

1 项目工程概况

该项目位于大邑县。设计为预应力钢筋混凝土小箱梁桥，桥台采用肋板台，桥墩采用柱式墩。该项目地层参数见表1。该桥设计桩基为冲击成孔灌注桩桩径1.8 m，桩长36 m。开孔前埋设钢护筒，护筒长度3 m；为确保成孔垂直度，成孔后下钢筋探笼。图纸设计桩基钢筋笼直径为1.63 m，混凝土保护层厚度为75 mm。通过成桩后实测混凝土浇筑用量，充盈系数为1.23，实际成孔直径1.97 m(图1)。理想状态钢筋笼距离孔壁为95 mm，若成孔发生偏移，钢筋笼成桩后偏移更大，因而对桩位和钢筋笼定位控制非常必要。

图1 成孔孔径钢筋笼直径关系

表1 岩土的工程力学特性

2 偏位原因分析

(1)测量误差。由于测量人员的技术水平，在桩位侧放过程中出现存在误差，导致桩位偏位。

(2)技术误差。在钢筋笼制安过程中设计单位一般安装定位钢筋来控制钢筋笼保护层厚度，而定位钢筋易插入周边孔壁，导致钢筋笼偏位。

(3)成孔工艺。操作人员技术水平有限，加之地层复杂，机械自动化程度不高，机械就位存在偏差，扩孔大，从而导致钢筋笼不能居中。

(4)钢筋笼制作安装。由于钢筋笼为柔性材料，且长度较长，在吊装中易变形，导致钢筋笼变形，笼顶偏位[1]。

3 过程控制及研究

本文结合具体项目提出并实施三控制措施，即粗控制、细控制、精控制。通过三控制措施确保桩位对中，通过流程控制确保桩位和钢筋笼偏位，确保工程质量。粗控制和细控制主要控制桩位偏位不能过大，精控制主要控制钢筋笼居中。

3.1 护筒埋设测量控制措施(即粗控制)，要求护筒偏位小于5 cm

桩成孔护筒采用8 mm厚钢板制作，护筒长度3 m。护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50 mm；冲击桩孔口护筒其内径应大于钻头直径100 mm[2]。在实际施工过程中，由于大直径桩护筒重量接近1 t，在埋设过程中达到规范要求的准备程度相当困难。项目采用十字绕桩法，即在距离桩芯各1.5 m采用十字绕桩法放出相互垂直两轴线，并固定木桩(图2)，埋设护筒采用机械埋设，人工配合,埋设护筒后测量护筒中心与桩位中心误差偏位情况。

图2 护筒与桩位位置关系示意

3.2 冲孔机械就位居中控制措施(即细控制)，要求锤头偏位小于2 cm

冲击成孔工艺简单，易于操控，地层不限，是目前大直径桩成孔的理想选择，但由于机械操作采用的是半自动化，机械笨重、精度不高，劳动力作业强度大，就位困难。冲孔机械的就位控制主要就是机械整平和锤头居中，即细控制。机械就位位置平整、稳固，反复验证确保桩位与锤头中心。同时调整机械支腿的位置，直至达到平整要求，在固定机械支腿后，一定要确保机械支腿的牢固稳定。

3.3 钢筋笼就位控制措施(即精控制)，要求钢筋笼偏位小于5 cm

通过粗-细控制，加之对于施工过程的控制，使成孔机械锤头对中，但是在冲孔过程中由于机械自身、地层及工人操作水平等多种因素，实际成桩往往大于理论设计桩径，极易使得钢筋笼偏位，达不到设计要求。故在现场实际施工时，现场制作并使用对中控制器，在钢筋笼距离桩顶500 mm位置安装钢筋对中控制器，随钢筋笼一起安设，混凝土浇筑完毕后将对中控制器去掉，确保在浇筑混凝土过程中钢筋笼偏位可控，始终满足设计要求。

3.4 数据对比及分析探讨

通过以上控制措施，每个过程采用仪器测量桩位数据见表2。

表2 测量数据分析

通过对表2数据分析：

(1)冲孔桩钻头的磨损程度对成孔直径偏差影响较大，在冲击成孔时要认真关注钻头的磨损程度。若钻头磨损严重，必须更换钻头，确保成孔直径。冲孔桩扩孔系数大，粗、细控制即使略超规范限制，但由于成孔扩孔大，成孔直径大，严控精控制，仍能保证成桩质量。

(2)桩位偏位控制只要加强人员培训，包括测量人员和技术操作工作的技能培训，增加对仪器和机械的熟练程度，并核对仔细，就能避免桩位偏位。钢筋笼偏位问题在吊装过程中要加固钢筋笼骨架，增加钢筋笼的整体刚度。同时钢筋笼在下放过程中要确保钢筋笼端部的对中，仅靠人力是无法控制，必须采用对中措施确保钢筋笼偏位合理。

(3)通过分析测量数据，随机性很大。没有基本规律，但都在设计要求范围之内。随机性大的原因：地层、钻头、机械人员操作水平等。

4 结束语

目前我国桥梁施工中大直径冲孔灌注桩应用普遍，但由 于对质量控制不够精细严格，控制措施及控制步骤不清晰，质量意识淡薄，质量事故频发，由于桩位偏位导致的质量事故不在少数。本文通过对冲孔灌注桩桩位偏位的控制过程的对策，提出桩位三控制思路，即粗控制(控制护筒位置)，细控制(控制冲击机械锤头位置)，精控制(控制钢筋笼位置)，在项目实施过程中很好得到应用，使得所有桩位全部合格。对于该类冲击成孔灌注桩桩位偏位控制提供了措施及办法。

[1] 沈忠武.钻孔灌注桩施工中钢筋笼偏位及断桩的处理方法[J].铁道工程学报，2009(5).

[2] JGJ 94-2008 建筑桩基技术规范[S].

刘斌(1980～)男，硕士研究生，工程师，主要从事岩土工程的研究和实践工作。

TU753.3

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[定稿日期]2016-06-30